- 放射性衰变
- 共1588题
氢原子中电子离核最近的轨道半径r1=0.53×10-10 m,试计算在此轨道上电子绕核转动的频率和加速度(已知电子质量me=0.91×10-30 kg).
正确答案
6.65×1015 Hz 9.01×1022 m/s2
电子绕核做匀速圆周运动,库仑力提供向心力.设电子绕核转动的频率为f,加速度为a,则:,所以:
根据向心加速度公式:a=rω2=4π2f2r,
所以:.
在匀强磁场中有一个静止放置的放射性元素的原子核,当它放出一个α粒子后,它们的速度方向都与磁场方向垂直.若测得α粒子和反冲核的轨道半径之比为44∶1,如图所示.则反冲核的电荷数是多少?
正确答案
88
放射性元素的原子核,放出α粒子的过程动量守恒,由于初始动量为零,所以末态动量也为零,即α粒子和反冲核的动量大小相等、方向相反,即p1=p2=p.因为它们在磁场中均做匀速圆周运动,故:
,
,所以α粒子的半径:
设反冲核的电荷量为Q,则反冲核的半径:
所以:,Q=88e.
图中R是一种放射性物质,虚线方框是匀强磁场,是厚纸板,是荧光屏.实验时发现在荧光屏的O、P两点处有亮斑,则关于此时磁场的方向、到达O点的射线、到达P点的射线,下列说法正确的是 ( )
正确答案
ABC
本题考查三种射线的特点.由于α粒子的贯穿本领较弱,所以穿透厚纸板的是γ射线和β射线.由于γ射线不带电,β射线带负电,所以到达O、P点的分别是γ射线和β射线.由左手定则知磁场方向由外向里.故正确选项为ABC.
【物理选修3-5】(15分)
(1)(5分)目前,在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装修材料,这些岩石都不同 程度地含有放射性元素,比如,有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡,而氡会发生放射性衰变,放出、
、
射线,这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病,根据有关放射性知识可知,下列说法正确的是
( )
A.氡的半衰期为3.8天,若取4个氡原子核,经7.6天后就一定剩下一个原子核了
B.衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的
C.射线一般伴随着
或
射线产生,在这三种射线中,
射线的穿透能力最强,电 离能力也最强
D.发生衰变时,生成核与原来的原子核相比,中子数减少了4
(2)(10分)如图所示,平板小车C静止在光滑的水平面上。现有A、B两个小物体从小车C的两端同时水平地滑上小车,初速度的大小分别为vA ="1.2" m/s,
m/s。已知A、B、C三者的质量都相同,A、B与C间的动摩擦因数都是
,A、B可视为质点。若最后A、B没有相碰,且A、B、C以共同速度运动。求:
①A、B、C共同运动的速度。
②定性描述从A、B滑上小车上以后A、B,C三个物体相对地丽的运动情况。
正确答案
(1)B
(2)①0.2m/s
②过程分析:
物体A:一直向右做匀减速运动,直到达到共同速度
物体B:先向左做匀减速运动,速度减为零后,向右做匀加速运动直到达到共速度。
小车C:B 向左运动过程中,C静止不动;B速度减为零后,B、C一起向右加速运动
(1)B
(2)①取A、B、C为系统,水平方向不受外力,系统动量守恒,取水平向右为正方向,有:(3分)
②过程分析:
物体A:一直向右做匀减速运动,直到达到共同速度(1分)
物体B:先向左做匀减速运动,速度减为零后,向右做匀加速运动直到达到共速度。(3分)
小车C:B 向左运动过程中,C静止不动;B速度减为零后,B、C一起向右加速运动(3分)
如图19-4-1所示,带电粒子在“云室”中运动时,可呈现其运动径迹,将“云室”放在匀强电场中,通过观察分析带电粒子的径迹,可以研究原子核发生衰变的规律.现将一静止的放射性14C放入上述装置中,当它发生衰变时,可能放出α粒子或电子或正电子.所放射的粒子与反冲核经过相等时间所形成的径迹如图19-4-1所示(发生衰变后的瞬间放射出的粒子和反冲核的速度方向与电场强度E垂直,a、b均表示长度).则
图19-4-1
(1)14C发生衰变时所放射出的粒子是___________________.
(2)14C发生衰变时所放射出粒子的运动轨迹是_________________(填“①”或“②”).
(3)14C的衰变方程是__________________________.
(4)简要推导发生衰变后的瞬间放射出的粒子与反冲核的动能之比.
正确答案
(1)α粒子 (2)② (3) (4)5∶2
(1)由轨迹可以看出,反冲核与放出的射线的受力方向均与电场强度方向相同,所以放出的粒子为α粒子.
(2)由动量守恒得,α粒子的动量与反冲核的动量相同,粒子的质量小,速度必然大,在垂直于电场方向上的位移大,即②轨迹为α粒子.
(3)根据电荷与质量数守恒可得.
(4)由动量守恒可得:,
又Ek=·P·v
所以
所以.
钍核发生衰变生成镭核
并放出一个粒子.设该粒子的质量为m、电荷量为q,它进入电势差为U的带窄缝的平行平板电极S1和S2间电场时,其速度为v0,经电场加速后,沿Ox方向进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的有界匀强磁场,Ox垂直平板电极S2,当粒子从P点离开磁场时,其速度方向与Ox方向的夹角θ=60°,如图所示,整个装置处于真空中.
(1)写出钍核衰变方程;
(2)求粒子在磁场中沿圆弧运动的轨道半径R;
(3)求粒子在磁场中运动所用的时间t.
正确答案
(1) →
+
(2) (3)
(1)钍核衰变方程:
→
+
.①
(2)设粒子离开电场时的速度为v,对加速过程有
qU=mv2-
mv02 ②
粒子在磁场中有qvB=m ③
由②③得R=. ④
(3)粒子做圆周运动的回旋周期
T==
⑤
粒子在磁场中运动的时间t=T ⑥
由⑤⑥得t=
(4分)如图9表示某种放射性元素的衰变化规律(纵坐标表示的是任意时刻放射性元素的原子数与t=0时的原子数之比),该放射性元素的半衰期约是____________天。在从某古迹中发掘出来的木材中,所含
的比例是正在生长的植物中的50%,放射性
的半衰期是5700年,根据图象可以推算,该古迹距今约_____________年.
正确答案
180 5700
略
某实验室新发现的一种放射性元素X,8天后实验人员发现它有3/4发生衰变,则它的半衰期为_______天,若对X加热,它的半衰期_______(填变大、变小或不变)。
正确答案
4,不变
试题分析:根据题意可得,解得
天,元素的半衰期和外界因素无关,故加热后半衰期不变,
点评:本题比较简单,只要知道半衰期公式就能解答,原子物理中题目主要是加强记忆,没有很复杂的计算题.
为测定某水库的存水量,将一瓶放射性同位素溶液倒入水库.已知该溶液1 min衰变8×107次,该放射性同位素的半衰期为2天,经10天后,从水库中取出1 m3的水,测得1 min衰变10次.该水库存水量为多少?
正确答案
2.5×105 m3
设原放射性元素的质量为m0,10天后的质量为m,水库共有Q m3水,10天后每立方米水中放射性元素的存量为.
由衰变规律知:
m=m0m0 ①
因为放射性物质单位时间内衰变的次数跟放射性元素的质量成正比,所以由题意可知:m0∶=8×107∶10
即Q=×8×107 ②
把①式代入②式,得水库存水量Q=2.5×105 m3.
钫的β衰变的半衰期是21 min,原来16 g钫经衰变后剩下1 g所需要的时间是________________min.
正确答案
84
设半衰期T="21" min,根据衰变公式,经时间t后剩下的质量数为m=m0.
即1=16·,所以
="4,t=4T=84" min.
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