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题型:简答题
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简答题 · 18 分

某学习小组到大学的近代物理实验室参观,实验室的老师给他们提供了一张经过放射线照射的底片,底片上面记录了在同一直线上的三个曝光的痕迹,如图9所示。

老师告诉他们,实验时底片水平放置,第2号痕迹位置的正下方为储有放射源的铅盒的开口,放射源可放射出α、β、γ三种射线。然后又提供了α、β、γ三种射线的一些信息如下表。已知铅盒上的开口很小,故射线离开铅盒时的初速度方向均可视为竖直向上,射线中的粒子所受重力、空气阻力及它们之间的相互作用力均可忽略不计,不考虑粒子高速运动时的相对论效应。

原子质量单位1u=1.66×10-27kg,元电荷e=1.6×10-19C,光速c=3.0×108m/s。

(1)学习过程中老师告诉同学们,可以利用三种射线在电场或磁场中的偏转情况对它们加以辨别。如果在铅盒与底片之间加有磁感应强度B=0.70T的水平匀强磁场,请你计算一下放射源射出α射线在此磁场中形成的圆弧轨迹的半径为多大? (保留2位有效数字)

(2)老师对如图所示的“三个曝光的痕迹”解释说,底片上三个曝光的痕迹是铅盒与底片处在同一平行于三个痕迹连线的水平匀强电场中所形成的。

①试分析说明,第2号痕迹是什么射线照射形成的;

②请说明α粒子从铅盒中出来后做怎样的运动;并通过计算说明第几号曝光痕迹是由α射线照射形成的。

正确答案

见解析。

解析

(1)α射线的粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,设其半径为r,根据牛顿第二定律,有  qvB=mv2/r

代入数据解得: r=0.89m

(2)①第2号痕迹正对着储有放射源的铅盒的开口,表明形成第2号痕迹的射线做匀速直线运动,即不受电场力作用,所以不带电,故第2号痕迹是γ射线照射形成的。

②α射线的粒子从放射源出来经过水平匀强电场打到底片上的过程中,受恒定的电场力作用,且水平的电场力与竖直的初速度方向垂直,故应做匀变速曲线运动。

设铅盒与底片间的竖直距离为d,电场强度为E,带电射线从放射源射出时的初速度为v0,质量为m,所带电荷量为q,在电场中运动时间为t,则对于粒子在电场中的运动有

竖直方向d=v0t,水平方向的侧移量x=t2  

解得:x=

因此对于α射线和β射线的侧移量之比有

表明α射线的偏转侧移量较小,所以第3号痕迹应是α射线所形成的。

知识点

带电粒子在匀强磁场中的运动天然放射现象
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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

下列说法正确的是(      )

Aγ射线在电场和磁场中都不会发生偏转

Bβ射线比α射线更容易使气体电离

C太阳辐射的能量主要来源于重核裂变

D核反应堆产生的能量一定来自轻核聚变

正确答案

A

解析

知识点

天然放射现象原子核衰变及半衰期、衰变速度重核的裂变
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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

粒子轰击时,得到,同时放出一种粒子,关于这种粒子,下列说法中正确的是

A它来自于原子核

B它能穿透几厘米厚的铅板

C它垂直进入磁场中不发生偏转

D它是一种频率很高的光子

正确答案

A

解析

知识点

天然放射现象
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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

下列说法中正确的是

A天然放射现象的发现,揭示了原子核是由质子和中子组成的

B卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子核有复杂的结构

C玻尔的原子结构理论是在卢瑟福的核式结构学基础上引进了量子理论

Dα射线、β射线、γ射线本质上都是电磁波,且γ射线的波长最短

正确答案

C

解析

知识点

粒子散射实验玻尔模型和氢原子的能级结构天然放射现象
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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

下列说法中正确的是

A汤姆孙发现了电子,表明原子具有核式结构

B天然放射现象说明原子核内部是有结构的

C太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应

D目前世界上的核电站广泛采用核聚变

正确答案

B

解析

知识点

天然放射现象轻核的聚变
下一知识点 : 原子核衰变及半衰期、衰变速度
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