原子核和放射性复习要点和习题答案
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第一章 习题答案1-1 当电子的速度为18105.2-⨯ms 时,它的动能和总能量各为多少?答:总能量 ()MeV ....c v c m mc E e 924003521511012222=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-==;动能 ()MeV c v c m T e 413.011122=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--= 1-2.将α粒子的速度加速至光速的0.95时,α粒子的质量为多少?答:α粒子的静止质量()()()u M m M m e 0026.44940.9314,244,224,20=∆+=≈-= α粒子的质量 g u m m 2322010128.28186.1295.010026.41-⨯==-=-=βα1-4 kg 1的水从C 00升高到C 0100,质量增加了多少?答:kg 1的水从C 00升高到C 0100需做功为J t cm E 510184.41001184.4⨯=⨯⨯=∆=∆。
()kg c E m 1228521065.4100.310184.4-⨯=⨯⨯=∆=∆ 1-5 已知:()();054325239;050786238239238u .U M u .U M ==()()u .U M ;u .U M 045582236043944235236235==试计算U-239,U-236最后一个中子的结合能。
答:最后一个中子的结合能()()()[]MeV .uc .c ,M m ,M ,B n n 774845126023992238922399222==⋅-+=()()()[]MeV .uc .c ,M m ,M ,B n n 54556007027023692235922369222==⋅-+= 也可用书中的质量剩余()A ,Z ∆:()()()()MeV ....,n ,,B n 806457250071830747239922389223992=-+=∆-∆+∆= ()()()()MeV ....,n ,,B n 545644242071891640236922359223692=-+=∆-∆+∆=其差别是由于数据的新旧和给出的精度不同而引起的。
原子核与放射性 核能考点知识解读考点1. 衰变有关问题剖析:(1)α衰变的一般方程为X A Z →Y A Z 42--+42He 每发生一次α衰变,新元素与原元素相比较,核电荷数减小2,质量数减少4.α衰变的实质是某元素的原子核同时放出由两个质子和两个中子组成的粒子(即氦核).(核内He n H 42101122→+)(2)β衰变的一般方程为X A Z →Y A Z 1++01-e .每发生一次β衰变,新元素与原元素相比较,核电荷数增加1,质量数不变.β衰变的实质是元素的原子核内的一个中子变成质子时放射出一个电子.(核内110011n H e -→+), +β衰变:e Si P 0130143015+→(核内e n H 011011+→)(3)γ射线是伴随α衰变或β衰变同时产生的、γ射线不改变原子核的电行数和质量数.其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变时,产生的某些新核由于具有过多的能量(核处于激发态)而辐射出光子.[例题1] 钍核Th 23290经过6次α衰变和4次β衰变后变成铅核,则( )A.铅核的符号为Pb 20882,它比Th 23290少8个中子 B.铅核的符号为Pb 20478,它比Th 23290少16个中子 C.铅核的符号为Pb 20882,它比Th 23290少16个中子 D.铅核的符号为Pb 22078,它比Th 23290少12个中子解析:根据质量数守恒有232=6×4+M ,得M =208;根据核电荷数守恒90=Z +6×2-4, Z =82; 中子数相差(232-90)-(208-82)=16 答案: C【变式训练1】铀(U 23892)经过α、β衰变形成稳定的铅(Pb 20682),问在这一变化过程中,共有多少中子转变为质子( ) A .6 ; B .14; C .22 ; D .32解析:U 23892衰变为Pb 20682,需经过 8 次α衰变和 6次β衰变,每经过一次β衰变就会有一个中子转变为质子,同时放出一个电子,所以共有6个中子转化为质子. 答案:A考点2.核反应方程有问题剖析:1.无论何种反应方程必须遵守电荷数守恒,质量数守恒规律,有些核反应方程还要考虑到能量守恒规律(如裂变和聚变方程常含有能量项)2.核反应方程中的箭头→表示反应进行的方向,不能把箭头写成等号 3.写核反应方程必须有实验依据,决不能毫无根据地编造。
原子核和放射性衰变一、原子核结构1.质子:带正电荷,质量约为1个原子单位;2.中子:不带电,质量约为1个原子单位;3.原子核:由质子和中子组成,质量约为10-27米3。
二、放射性衰变1.阿尔法衰变:原子核放出一个阿尔法粒子(即氦核),质量数减少4,原子序数减少2;2.贝塔衰变:原子核中的一个中子转变为一个质子,同时放出一个电子(贝塔粒子)和一个反中微子;3.贝塔+衰变:原子核中的一个质子转变为一个中子,同时放出一个正电子(贝塔+粒子)和一个中微子;4.伽马衰变:原子核从高能级向低能级跃迁,放出伽马射线。
5.定义:放射性物质衰变到其原有数量的一半所需的时间;6.公式:N = N0 * (1/2)^(t/T),其中N为当前放射性物质数量,N0为初始数量,t为时间,T为半衰期。
四、放射性应用1.核电站:利用核裂变反应产生热能,驱动发电机发电;2.医学:放射性同位素用于癌症治疗、放射性示踪等;3.地质探测:放射性元素分布用于地层划分、资源勘探等。
五、核裂变与核聚变1.核裂变:重核分裂成两个质量较小的核,释放大量能量;2.核聚变:轻核融合成质量较大的核,释放大量能量。
六、核安全与防护1.核辐射:放射性物质发出的粒子辐射和电磁辐射;2.辐射防护:采用屏蔽、距离防护、时间防护等方法;3.核事故:核泄漏、核爆炸等,对环境和人类造成严重危害。
七、核能前景与挑战1.优点:清洁、高效、可持续发展;2.挑战:核废料处理、核安全、核扩散等。
八、中学生必知知识点1.原子核结构;2.放射性衰变类型及特点;3.半衰期及其应用;4.核裂变与核聚变;5.核安全与防护;6.核能前景与挑战。
习题及方法:1.下列关于原子核的说法,正确的是:()A. 原子核由质子和中子组成B. 原子核中只有质子C. 原子核中只有中子D. 原子核可以分为质子和电子2.放射性物质经过一个半衰期后,剩余的放射性物质数量是:()A. 原来的一半B. 原来的四分之一C. 原来的八分之一D. 原来的十六分之一3.在核反应中,下列哪种反应是放能的:()A. 阿尔法衰变B. 贝塔衰变C. 贝塔+衰变D. 伽马衰变4.原子核由____和____组成。
一、选择题1.我国科学家为解决“玉兔号”月球车长时间处于黑夜工作的需要,研制了一种小型核能电池,将核反应释放的核能转变为电能,需要的功率并不大,但要便于防护其产生的核辐射。
请据此猜测“玉兔号”所用核能电池有可能采纳的核反应方程是( )A .32411120H+H He+n →B .235114192192056360U+n Ba+Kr+3n →C .238238094951Pu Am+e -→ D .274301132150Al+He P+n →2.质子、中子和氘核的质量分别为m 1、m 2和m 3。
当一个质子和一个中子结合成氘核时,释放的能量是(c 表示真空中的光速)( ) A .123()m m m c +- B .123()m m m c -- C .2123()m m m c +-D .2123()m m m c --3.朝鲜“核危机”举世瞩目,其焦点问题就是朝鲜核电站采用的是轻水堆还是重水堆.因为重水堆核电站在发电的同时还可以产出供研制核武器的钚23994u P 这种23994u P 由铀23992U 衰变而产生.则下列判断中正确的是( )A .23994u P 与23992U 具有相同的中子数B .23994u P 与23992U 核内具有相同的质子数 C . 23992U 经过2次β衰变产生23994u PD . 23992U 经过1次α衰变产生23994u P4.K -介子方程为0ππK --→+,其中K -介子和π-介子是带负电的基元电荷,0π介子不带电。
一个K -介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中,其轨迹为圆弧AP ,衰变后产生的π-介子的轨迹为圆弧PB ,两轨迹在P 点相切,它们的半径K R -与πR -之比为2∶1,如图所示,0π介子的轨迹未画出,由此可知π-介子的动量大小与0π介子的动量大小之比为 ( )A .1∶1B .1∶2C .1∶3D .1∶65.一个静止在磁场中的放射性同位素原子核3015P ,放出一个正电子后变成原子核3014Si ,在图中近似反映正电子和Si 核轨迹的图是( )A .B .C .D .6.某原子核A 先进行一次β衰变变成原子核B ,再进行一次α衰变变成原子核C ,则( )A .核C 的质子数比核A 的质子数少2B .核A 的质量数减核C 的质量数等于3 C .核A 的中子数减核C 的中子数等于3D .核A 的中子数减核C 的中子数等于57.恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应.核反应方程为448224He He Be γ+→+ .以下说法正确的是( )A .该核反应为裂变反应B .热核反应中有质量亏损C .由于核反应中质量数守恒,所以质量也是守恒的D .任意原子核内的质子数和中子数总是相等的8.在匀强磁场里有一个原来静止的放射性碳14,它所放射的粒子与反冲核X 的径迹是两个相切的圆.圆的直径比为7∶1,碳14的衰变方程是( )A .14410624C He X →+ B .14115606C e X -→+C .14014617C e X -→+ D .14212615C H X →+9.下列说法正确的是A .天然放射现象的发现揭示了原子具有核式结构B .温度升高,放射性元素衰变的半衰期减小C .原子核发生β衰变后原子序数不变D .人工放射性同位素的半衰期比天然放射性物质短的多,因此放射性废料容易处理 10.一个静止的铀核,放射一个α粒子而变为钍核,在匀强磁场中的径迹如图所示,则正确的说法( )A .1是α,2是钍B .1是钍,2是αC .3是α,4是钍D .3是钍,4是α11.某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论,其中的两个核反应方程为,112131671H+C N+Q →,115121762H+N C+X+Q →,方程式中Q 1,Q 2表示释放的能量,相关的原子核质量见下表: 原子核 11H 32He42He 126C137N 157N质量/u1.0078 3.0160 4.0026 12.0000 13.0057 15.0001A .X 是32He ,Q 2>Q 1B .X 是42He ,Q 2>Q 1 C .X 是32He ,Q 2<Q 1 D .X 是42He ,Q 2<Q 112.钍核23290Th 经过6次α衰变和4次β衰变后变成铅核,则A .铅核的符号为20882Pb ,它比23290Th 少8个中子B .铅核的符号为20478Pb ,它比23290Th 少16个中子C .铅核的符号为20882Pb ,它比23290Th 少16个中子D .铅核的符号为22078Pb ,它比23290Th 少12个中子13.研究表明,中子(10n )发生β衰变后转化成质子和电子,同时放出质量可视为零的反中微子e ν。
一、选择题1.以下说法正确的是( )A .α粒子散射实验说明原子核内部是有结构的B .β射线是由原子核外电子电离产生C .氢弹利用了核聚变反应D .查德威克发现了质子2.放射性同位素14C 在考古中有重要应用,只要测得该化石中14C 残存量,就可推算出化石的年代,为研究14C 的衰变规律,将一个原来静止的14C 原子核放在匀强磁场中,观察到它所放射的粒子与反冲核的径迹是两个相内切圆,圆的半径之比R :r =7:1,如图所示,那么14C 的衰变方程式应是( )A .14104642C Be+He → B .14140651C Be+e → C .14140671C N+e -→D .14131651C B+H →3.下列说法中正确的是( ) A .钍的半衰期为24天。
1g 钍23490Th 经过 120 天后还剩0.2g 钍B .一单色光照到某金属表面时,有光电子从金属表面逸出,延长入射光照射时间,光电子的最大初动能不会变化 C .放射性同位素23490Th 经α、β衰变会生成22286Rn ,其中经过了2次α衰变和 3 次β衰变D .大量处于n =4激发态的氢原子向低能级跃迁时,最多可产生4种不同频率的光子 4.下列说法正确的是A .原子的核式结构模型是汤姆孙最早提出的B .铀核(23892 U )衰变为铅核(20882 Pb )的过程中,要经过8次α衰变和6次β衰变 C .一个氢原子从量子数n =3的激发态跃迁到基态时最多可辐射3种不同频率的光子 D .一束光照射到某种金属上不能发生光电效应,可能是因为这束光的强度太小 5.质子和中子质量分别为m 1和m 2,当它们结合成氘核时,产生能量E ,并以γ射线的形式放出.已知普朗克常数为h ,真空中的光速为c ,则氘核的质量和γ射线的频率的表达式分别为( ) A .122(),E Em m c h -+ B .122(),E Em m c h+- C .122(),E h m m c E++ D .122(),E E m m c h++ 6.太阳内部持续不断地发生着4个质子(11H)聚变为1个氦核(42He)的热核反应,核反应方程是141242H He X →+,这个核反应释放出大量核能.已知质子、氦核、X 的质量分别为1m 、2m 、3m ,真空中的光速为c .下列说法中正确的是A .方程中的X 表示中子(10n) B .方程中的X 表示电子(01-e)C .这个核反应中质量亏损124m m m ∆=-D .这个核反应中释放的核能2123(42)E m m m c ∆=--7.K -介子方程为0ππK --→+,其中K -介子和π-介子是带负电的基元电荷,0π介子不带电。
高考物理近代物理知识点之原子核图文答案(2)一、选择题1.如图所示,X 为未知放射源.若将由N 、S 磁极产生的强力磁场M 移开,发现计数器单位时间接收到的射线粒子数保持不变;若再将铝薄片也移开,发现计数器单位时间接收到的射线粒子数大幅度上升.则X 为( )A .α、β混合放射源B .α、γ混合放射源C .纯β放射源D .纯γ放射源2.关于原子、原子核以及核反应,以下说法正确的是( )A .一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线,且γ射线穿透能力最强B .一个氢原子从n =3的能级发生跃迁,可能只辐射1种频率的的光子C .10个23592U 原子核经过一个半衰期后,一定还剩5个23592U 原子核没发生衰变 D .核泄漏事故污染物铯(Cs)137能够产生对人体有危害的辐射,其衰变方程为1371375556Cs Ba+x ,由方程可判断x 是正电子3.如图所示,一个静止的铀核,放在匀强磁场中,它发生一次α衰变后变为钍核,α粒子和钍核都在匀强磁场中做匀速圆周运动,则以下判断正确的是( )A .1是α粒子的径迹,2是钍核的径迹B .1是钍核的径迹,2是α粒子的径迹C .3是α粒子的径迹,4是钍核的径迹D .3是钍核的径迹,4是α粒子的径迹4.关于近代物理,下列说法正确的是( )A .射线是高速运动的氦原子B .核聚变反应方程,表示质子 C .从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比D .玻尔将量子观念引入原子领域,其理论能够解释氦原子光谱的特征5.关于天然放射性,下列说法正确的是A .所有元素都可能发生衰变B .放射性元素的半衰期与外界的温度有关C .放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D .α、β和γ三种射线中,γ射线的穿透能力最弱6.由于地震、山洪等原因将大量的金丝楠及其他树种深埋,经千万年碳化、氧化、冲刷形成似石非石、似木非木的植物“木乃伊”,又叫碳化木,俗称乌木,已知植物存活期间,其体内14C与12C的比例与大气中相同,生命活动结束后,14C衰变为14N,14C的比例持续减少,其半衰期约为5700年,现通过测量得知,某乌木样品中14C的比例恰好是现代植物所制样品的二分之一。
高考物理最新近代物理知识点之原子核知识点总复习附答案一、选择题 1.23290Th 具有放射性,经以下连续衰变过程:2322282282282089088899082Th Ra Ac Th Pb →→→→→,最后生成稳定的20882Pb ,下列说法中正确的是 A .23290Th 和22890Th 中子数相同,质子数不同B .整个衰变过程共发生6次α衰变和4次β衰变C .22888Ra 发生β衰变后变为22889Ac ,说明22888Ra 原子核内有β粒子D .22888Ra 的半衰期为6.7年,取40个该种原子核,经过13.4年剩下10个该种原子核2.如图所示,一个静止的铀核,放在匀强磁场中,它发生一次α衰变后变为钍核,α粒子和钍核都在匀强磁场中做匀速圆周运动,则以下判断正确的是( )A .1是α粒子的径迹,2是钍核的径迹B .1是钍核的径迹,2是α粒子的径迹C .3是α粒子的径迹,4是钍核的径迹D .3是钍核的径迹,4是α粒子的径迹3.为提出原子核式结构模型提供依据的实验或现象是 A .α粒子散射实验 B .电子的发现 C .质子的发现 D .天然放射现象4.一个氘核()与一个氚核()发生聚变,产生一个中子和一个新核,并出现质量亏损,则聚变过程中 A .吸收能量,生成的新核为 B .吸收能量,生成的新核为 C .放出能量,生成的新核为D .放出能量,生成的新核为5.在人类对微观世界进行探索的过程中,科学实验起到了非常重要的作用。
下列说法符合历史事实的是( )A .卢瑟福在原子核人工转变的实验中发现了中子B .爱因斯坦为了解释光电效应的实验规律提出了光子说C .贝克勒尔通过对天然放射现象的研究,发现了原子中存在原子核D .查德威克利用α射线轰击氮原子核获得了质子 6.下列关于α粒子的说法,正确的是 A .α粒子是氦原子核,对外不显电性B .卢瑟福根据α粒子散射实验,提出了原子“枣糕模型”C .天然放射现象中, α粒子形成的射线速度很快,穿透能力很强D .核反应2382349290U TH X →+中,X 代表α粒子,则是α衰变7.目前,在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料.这些岩石都不同程度地含有放射性元素,下列有关放射性知识的说法中正确的是( ) A .射线与射线一样是电磁波,但穿透本领远比射线强 B .氡的半衰期为天,个氡原子核经过天后就一定只剩下个氡原子核C .衰变成要经过次衰变和次衰变D .放射性元素发生衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的 8.物理教材中有很多经典的插图能够形象的表现出物理实验、物理现象及物理规律,下列四幅图涉及到不同的物理知识,其中说法正确的是A .甲图中,卢瑟福通过分析粒子散射实验结果,发现了质子和中子B .乙图中,在光颜色保持不变的情况下,入射光越强,饱和光电流越大C .丙图中,射线甲由电子组成,射线乙为电磁波,射线丙由粒子组成D .丁图中,链式反应属于轻核裂变 9.下列说法正确的是( )A .2382349290U Th →+X 中X 为中子,核反应类型为衰变 B .234112H+H He →+Y 中Y 为中子,核反应类型为人工核转变C .2351136909205438U+n Xe+Sr →+K ,其中K 为10个中子,核反应类型为重核裂变 D .14417728N+He O →+Z ,其中Z 为氢核核反应类型为轻核聚变10.C 发生放射性衰变成为N ,半衰期为5700年。
第1节点囤市安抚阳光实验学校原子核结构(建议用时:45分钟)[学业达标]1.关于质子与中子,下列说法正确的是( )A.原子核(除氢核外)由质子和中子构成B.质子和中子统称为核子C.卢瑟福发现了质子,并预言了中子的存在D.卢瑟福发现了中子,并预言了质子的存在E.查德威克用α粒子轰击铍发现了质子【解析】原子核(除氢核外)由质子和中子构成,质子和中子统称为核子,卢瑟福发现了质子,并预言了中子的存在,查德威克用α粒子轰击铍发现了中子,故A、B、C正确,D、E错误.【答案】ABC2.α粒子击中氮14核后放出一个质子,转变为氧17核(17 8O).在这个氧原子核中有( )A.8个正电子B.17个电子C.9个中子D.8个质子E.这个氧原子核中不可能存在处于游离态的电子或正电子【解析】根据原子核的构成,核电荷数为8,即质子数为8,核外电子数为8,质量数为17,所子数为17-8=9,原子核内没有游离的正电子,所以答案为C、D、E.【答案】CDE3.三个原子核X、Y、Z,X核放出一个正电子后变为Y核,Y核与质子发生核反后生成Z核并放出一个氦(42He),则下面说法正确的是( ) A.X核比Z核多一个质子B.X核比Z核少一个中子C.X核的质量数比Z核的质量数大3D.X核与Z核的总电荷是Y核电荷的2倍E.X核的电荷数比Z核的电荷数大2【解析】设原子核X的核电荷数为n,质量数为m,则由已知可得两个核反方程式分别为:mnX→01e+m n-1Ym n-1Y+11H→42He+m-3n-2Z因此比较X、Y、Z的质量数与核电荷数,可判C、D、E均正确.【答案】CDE4.有些元素的原子核可以从很靠近它的核外电子中“俘获”一个电子形成一个原子(如从离原子核最近的K层电子中俘获电子,叫“K俘获”),当发生这一过程时( )【:18850040】A.原子是原来原子的同位素B.原子核比原来的原子核少一个质子C.原子核将带负电D.原子核比原来的原子核多一个中子E.原子核与原来的原子核具有相同的核子数【解析】原子核“俘获”一个电子后,带负电的电子与原子核内带正电的质子,原子核的质子数减少1,中子数增加1,形成一个原子,原子与原来的原子相比,质子数不同,中子数也不同,但核子数相同,不是同位素,所以B、D、E均正确.【答案】BDE5.以下说法中正确的是( )A.原子中含有带负电的电子,所以原子带负电B.原子核中的中子数一跟核外电子数相C.用α粒子轰击氮、氟、钠、铝元素的原子核都可以打出质子,因此人们断质子是原子核的组成D.绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于原子核的电荷量跟质子的电荷量之比,因而原子核内还存在一种不带电的中性粒子E.查德威克发现中子后又从许多元素的原子核中都能轰击出中子,表明中子是原子核的组成【解析】原子中除了有带负电的电子外,还有带正电的原子核,故A错;原子核中的中子数不一跟核外电子数相,故B错;正是用α粒子轰击原子核的才发现了质子,故C正确;因为绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于原子核的电荷量跟质子的电荷量之比,才确原子核内还有别的中性粒子,故D 正确;由中子的发现过程可知,选项E正确.【答案】CDE6.以下是物理学史上3个著名的核反方程x+73Li→2y y+14 7N→x+17 8O y+94Be→z+12 6Cx、y和z是3种不同的粒子,其中z是________.【解析】把前两个方程化简,消去x,即14 7N+73Li=y+17 8O,可见y是42He,结合第三个方程,根据电荷数守恒、质量数守恒可知z是中子10n.【答案】10n7.最近国外科技杂志报道,将6228Ni和20882Pb经核聚变并释放出一个中子后,生成第110号元素的一种同位素,该同位素的中子数是________.【解析】根据质量数与电荷数守恒,写出核反方程6228Ni+20882Pb―→269110Y+10n,则Y的中子数为269-110=159.【答案】1598.一个静止的氮核14 7N 俘获了一个速度为2.3×107m/s 的中子,生成一个复核A ,A 又衰变成B 、C 两个核.设B 、C 的速度方向与中子速度方向相同,B 的质量是中子的11倍,速度是106m/s ,B 、C 在同一匀强磁场中做圆周运动的半径之比R B ∶R C =11∶30,求:(1)C 核的速度大小;(2)根据计算判断C 核是什么; (3)写出核反方程.【解析】 氮核吸收了一个中子变成的复核不稳,将发生衰变.整个过程中,中子、氮核以及两个核组成一个系统,过程前后都不受外界的任何干扰,所以整个系统在俘获与衰变过程中动量均守恒.利用这一点,可以求出C 核的速度.然后根据粒子在磁场中的运动情况就可以判断核的种类,写出核反方程.(1)氮核从俘获中子到衰变成B 、C 两个核的过程动量守恒,有m n v n =m B v B+m C v C根据质量数守恒规律,可知C 核的质量数为14+1-11=4. 由此解得v C =3×106m/s.(2)由带电粒子在洛伦兹力的作用下做圆周运动时R =mvqB,可得q B q C =m B v B R C m C v C R B =11×106×304×3×106×11=52① q B +q C =7②将①②式联立求解得q C =2,而A C =4,则C 核是氦原子核. (3)核反方程式是147N +10n→115B +42He. 【答案】 见解析 [能力提升]9.有两束均由质子和氘核混合组成的粒子流,第一束中的质子和氘核具有相同的动量,第二束中的质子和氘核具有相同的动能.现打算将质子和氘核分开,有以下一些做法,这些方法中可行的是( )A .让第一束粒子流垂直电场方向进入匀强电场后穿出B .让第一束粒子流垂直磁场方向进入匀强磁场后穿出C .让第二束粒子流垂直电场方向进入匀强电场后穿出D .让第二束粒子流垂直磁场方向进入匀强磁场后穿出E .让粒子流垂直于电场方向进入速度选择器,适当调节两板间电场强度大小,让粒子流从板间穿出【解析】 在电场中,电场方向上的偏移量为 y =12at 2=qEl 2m 2p 2=qEl24E k在磁场中,轨道半径为R =mv qB =p qB =2mE k qB所以,以相同的动量进入电场和以相同的动能进入磁场能分开.适当调节速度选择器两板间电场强度,可使质子满足Eq=Bvq,沿直线飞出,则氘核将沿电场方向偏转,倾斜穿出,故A、D、E正确.【答案】ADE10.1993年,中国院原子核研究所制得了一种的铂元素的同位素20278Pt,制取过程如下:(1)用质子轰击铍靶94Be产生快中子,核反方程:_________;(2)用快中子轰击汞20480Hg,反过程可能有两种:①生成20278Pt,放出氦原子核,核反方程:____________;②生成20278Pt,放出质子、中子,核反方程:__________________________________________________________________________________________________________________.【解析】根据质量数守恒和电荷数守恒,算出核的电荷数和质量数,然后写出核反方程.(1)94Be+11H―→95B+10n.(2)①20480Hg+10n―→20278Pt+32He;②20480Hg+10n―→20278Pt+211H+10n.【答案】见解析11.1930年发现,在真空条件下用α粒子(42He)轰击铍(94Be)时,会产生一种看不见的、贯穿能力极强且不带电的粒子,查德威克认这种粒子就是中子.(1)写出α粒子轰击铍核的核反方程;(2)若一个中子与一个静止的碳核发生正碰,已知中子的质量为m n、初速度为v0,与碳核碰后的速率为v1,运动方向与原来运动方向相反,碳核质量视为12m n,求碳核与中子碰撞后的速率;(3)若与中子碰撞后的碳核垂直于磁场方向射入匀强磁场,测得碳核做圆周运动的半径为R,已知元电荷的电荷量为e,求该磁场的磁感强度大小.【:18850041】【解析】(1)94Be+42He―→10n+12 6C.(2)根据动量守恒律有m n v0=-m n v1+12m n v2,解得:v2=v1+v012.(3)根据牛顿第二律和洛伦兹力公式有6eBv2=12m n v22/R解得:B=m n v1+v06eR.【答案】(1)94Be+42He―→10n+12 6C(2)v1+v012(3)m n v1+v06eR。
放射性测量方法复习题及答案1.什么是原子核的衰变?简述核衰变的三种类型、衰变机制及表达式。
&一衰变应分别说明三种方式;y跃迁应包括内转换电子发射;并说明特征X射线和俄歇电子发射的机理。
答:放射性同位素(核素)是不稳定核素,能自发地放出各种射线,转变成另外一种同位素(核紊通常,这个转变过程就叫原子核的衰变。
衰变之前的原子核叫母体(母核);衰变之后的原子核叫子体(子核)。
大部分放射性同位素经历一次衰变后,其子体核仍然是放射性的,还要继续发生衰变,直到最后转变成稳定的同位素(核素)。
原子核衰变的类型包括:a-衰变、B-衰变、丫-跃迁;衰变又包括:厂-衰变、B *-衰变、电子俘获(EC); Y-跃迁包括同质异能跃迁、内转换电子发射;电子俘获(EC)和内转换电子发射又都伴随特征x射线发射和俄竭电子发射。
a-衰变:一个a粒子就是一个氨原子核,由2个质子和2个中子组成。
母体核发射一个a粒子。
衰变产生的子体核质量数减少4,原子序数减少2:ar衰变:母体核是丰中子核,将1个中子转变成1个质子+ 1个电子和1个中微子。
中微子是电中性的,质量很小很小,可以忽略不及。
衰变前后母体核和子体核的质量数没有改变,子体核的原子序数增加1:;X ———十-+i^ + e + D n ―» p + e + u伊衰变:母体核是丰质子(缺中子)核,将1个(束缚的)质子转变成1个中子+ 1个正电子和1个中微子。
衰变前后母体核和子体核的质量数没有改变,子体核的原子序数减少1:—z A y + e+ +v p ^>n + e+ +v电子俘获(CE):母体核是丰质子(缺中子)核,原子核中的1个质子从核外俘获1个壳层电子转变成1个中子+ 1个中微子。
衰变前后母体核和子体核的质量数没有改变,子体核的原子序数减少1;+ e ——> z-i^7 + v P + 4 ~n + vy-跃迁:绝大多数Y射线的发射是伴随着放射性核素的a衰变或。
一、选择题1.贝可勒尔在120 年前首先发现了天然放射现象,如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用。
下列属于核聚变的是( )A .23411120H H He n +→+ B .427301213130He Al P n +→+ C .14140671C N e -→+D .2351131103192053390U n I Y 2n +→++2.以下说法正确的是( )A .α粒子散射实验说明原子核内部是有结构的B .β射线是由原子核外电子电离产生C .氢弹利用了核聚变反应D .查德威克发现了质子3.放射性同位素14C 在考古中有重要应用,只要测得该化石中14C 残存量,就可推算出化石的年代,为研究14C 的衰变规律,将一个原来静止的14C 原子核放在匀强磁场中,观察到它所放射的粒子与反冲核的径迹是两个相内切圆,圆的半径之比R :r =7:1,如图所示,那么14C 的衰变方程式应是( )A .14104642C Be+He → B .14140651C Be+e → C .14140671C N+e -→D .14131651C B+H →4.下列说法正确的是A .原子的核式结构模型是汤姆孙最早提出的B .铀核(23892 U )衰变为铅核(20882 Pb )的过程中,要经过8次α衰变和6次β衰变 C .一个氢原子从量子数n =3的激发态跃迁到基态时最多可辐射3种不同频率的光子 D .一束光照射到某种金属上不能发生光电效应,可能是因为这束光的强度太小 5.下列叙述中正确的是A .牛顿提出了万有引力定律,并通过实验测出了万有引力常量B .奥斯特发现了电流的磁效应,总结出了电磁感应定律C .美国科学家密立根通过油滴实验,测定出电子的荷质比D .卢瑟福发现了质子,查德威克发现了中子,质子和中子统称为核子 6.铀(23892U )经过α、β衰变后形成稳定的铅(20682Pb ),在衰变过程中,中子转变为质子的个数为( )A .6个B .14个C .22个D .32个7.下列说法中正确的是( ) A .结合能越大的原子核越稳定B .某放射性元素经12天有78的原子核发生了衰变,该元素的半衰期为4天 C .氢原子从较低能级跃迁到较高能级时,电势能减小 D .β衰变所释放的电子是原子核外电子电离所形成的8.本题用大写字母代表原子核,E 经α衰变边长F ,再经β衰变变成G ,再经α衰变成为H ,上述系列衰变可记为下式:E F G βαα→→→H ;另一系列衰变如下:P Q R S ββα→→→,已知P 是F 的同位素,则下列判断正确的是( )A .Q 是G 的同位素,R 是H 的同位素B .R 是G 的同位素,S 是H 的同位素C .R 是E 的同位素,S 是F 的同位素D .Q 是E 的同位素,R 是F 的同位素 9.由于放射性元素23793Np 的半衰期很短,所以在自然界一直未被发现,只是在使用人工的方法制造后才被发现.已知23793Np 经过一系列α衰变和β衰变后变成20983Bi ,下列论断中正确的是( )A .衰变过程中原子核的质量和电荷量守恒B .20983Bi 的原子核比23793Np 的原子核少28个中子C .衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变D .经过两个半衰期后含有23793Np 的矿石的质量将变为原来的四分之一10.放射性元素A 经过2次α衰变和1次β 衰变后生成一新元素B ,则元素B 在元素周期表中的位置较元素A 的位置向前移动了 A .1位B .2位C .3位D .4位11.原子核23892U 在天然衰变为20682Pb 的过程中,所经过的α衰变次数质子数减少的个数、中子数减少的个数依次为( ) A .8、10、22B .10、22、8C .22、8、10D .8、22、1012.某放射性元素X 的原子核发生了β衰变,产生了新的元素Y 原子核,同时放出γ光子,下列判断正确的是( ) A .Y 比X 原子序数小B .Y 原子核比X 原子核核子平均质量小C .X 原子核放出β射线,表明X 原子核内有β粒子D .γ光子来自X 原子核13.关于原子物理知识方面,下列说法正确的是( ) A .随着温度的升高,黑体辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 B .盖革—米勒计数器不仅能用来计数,还能区分射线的种类 C .质子、中子、电子都参与强相互作用D .原子中电子的坐标没有确定的值,只能说某时刻电子在某点附近单位体积内出现的概率14.最近几年,原子核科学家在超重元素的探测方面取得重大进展。
高考物理近代物理知识点之原子核知识点总复习含答案(2)一、选择题1.由于放射性元素镎的半衰期很短,在自然界很难被发现,只有通过人工的方法制造,已知镎经过一系列α衰变和β衰变后变成铋,下列说法正确的是()A.镎原子核比铋原子核多28个质子B.发生了7次α衰变和6次衰变C.一定量的放射性该元素,随着存放时间的推移,放射线的穿透力越来越弱D.镎原子核的平均结合能小于衰变后生成的原子核的平均结合能2.关于天然放射性,下列说法正确的是A.所有元素都可能发生衰变B.放射性元素的半衰期与外界的温度有关C.放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D.α、β和γ三种射线中,γ射线的穿透能力最弱3.由于地震、山洪等原因将大量的金丝楠及其他树种深埋,经千万年碳化、氧化、冲刷形成似石非石、似木非木的植物“木乃伊”,又叫碳化木,俗称乌木,已知植物存活期间,其体内14C与12C的比例与大气中相同,生命活动结束后,14C衰变为14N,14C的比例持续减少,其半衰期约为5700年,现通过测量得知,某乌木样品中14C的比例恰好是现代植物所制样品的二分之一。
下列说法正确的是()A.该乌木的形成年代距今约为11400年B.该乌木的形成年代距今约为5700年C.12C、13C、14C具有相同的中子数D.增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变4.下列实验或发现中能提示原子具有核式结构的是A.粒子散射实验B.光电效应实验C.中子的发现D.氢原子光谱的发现5.中国大科学装置“东方超环”(EAST)近期实现1亿摄氏度等离子体运行等多项重大突破。
由于其内部核反应原理与太阳类似,因此“东方超环”也被称为“人造太阳”“人造太阳”采用的核反应方程可能是()A.B.C.D.6.下列叙述符合历史事实的是()A.麦克斯韦通过实验发现,电磁波在真空中的传播速度等于光速B.玻尔通过对氢原子光谱的研究,建立了原子的核式结构模型C.贝克勒尔发现的天然放射性现象,说明原子核具有复杂结构D.查德威克用粒子轰击氮原子核,打出一种新的粒子叫中子7.若元素A的半衰期为4天,元素B的半衰期为5天,则相同质量的A和B,经过20天后,剩下的质量之比m A:m BA.1:2 B.2:1.C.30:3 D.31:308.太阳内部发生核反应方程,该反应出现了质量亏损下列说法正确的是A.x是负电子,反应过程放出能量B.x是正电子,反应过程放出能量C.x是负电子,反应过程吸收能量D.x是正电子,反应过程吸收能量9.如图是描述原子核核子的平均质量与原子序数Z的关系曲线,由图可知()A.原子核A分裂成原子核B和C时质量增加B.原子核A的比结合能比原子核C的比结合能大C.原子核D和E结合成原子核F一定释放能量D.原子核A的结合能一定比原子核C的结合能小10.某一放射性元素放出的射线通过电场后分成三束,如图所示,下列说法正确的是A.射线1的电离作用在三种射线中最强B.射线2贯穿本领最弱,用一张白纸就可以将它挡住C.放出一个射线1的粒子后,形成的新核比原来的电荷数少1个D.一个原子核放出一个射线3的粒子后,质子数和中子数都比原来少2个11.“嫦娥四号”的核电池是利用放射性同位素23894Pu的衰变供电的。
一、选择题1.下列说法正确的是( )A .汤姆生发现了电子,表明原子具有核式结构B .核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能C .放射性元素的半衰期越短,表明有半数原子核发生衰变所需的时间越短,衰变速度越大D .质子、中子、α粒子的质量分别为m 1、m 2、m 3,质子和中子结合成一个α粒子,释放的能量是(m 1+m 2-m 3)c 2(c 表示真空中的光速)2.14C 发生放射性衰变变为14N ,半衰期约为5700年。
已知植物存活期间,其体内14C 与12C 的比例不变;生命活动结束后,14C 的比例持续减少。
现通过测量得知,某古木样品中14C 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。
下列说法正确的是( )A .该古木的年代距今约为5700年B .12C 、13C 、14C 具有相同的中子数 C .14C 衰变为14N 的过程中放出α射线D .增加样品测量环境的压强将加速14C 的衰变 3.静止的一氡核22286Rn 放出一个α粒子后变为一个新核,α粒子动能为αE 。
若衰变放出的能量全部变为新核和α粒子的动能。
真空中的光速为c ,则该反应中的质量亏损为( ) A .α28486E c⋅ B .α28684E c⋅ C .α2218222E c⋅ D .α2222218E c⋅ 4.下列说法正确的是A .原子的核式结构模型是汤姆孙最早提出的B .铀核(23892 U )衰变为铅核(20882 Pb )的过程中,要经过8次α衰变和6次β衰变 C .一个氢原子从量子数n =3的激发态跃迁到基态时最多可辐射3种不同频率的光子 D .一束光照射到某种金属上不能发生光电效应,可能是因为这束光的强度太小 5.静止的氡核弱22286Rn 放出α粒子后变成钋核21884Po ,α粒子动能为k E α.若衰变放出的能量全部变为反冲核和α粒子的动能,真空中的光速为c ,则该反应中的质量亏损为 A .24218k E c α⋅ B .0 C .2222218k E cα⋅ D .2218222k E cα⋅ 6.根据有关放射性方面的知识可知,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氡原子核B .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C .在α、β、γ这三种射线中,γ射线的穿透能力最强,α射线的电离能力最强D .放射性元素发生β衰变时所释放的电子来源于核外电子7.如图是核子平均质量与原子序数Z 的关系图象,下列说法中错误的是( )A .卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型B .天然放射性元素在衰变过程中核电荷数和质量数守恒,其放射线在磁场中不偏转的是γ射线C .图中原子核D 和E 聚变成原子核F 要吸收能量 D .图中原子核A 裂变成原子核B 和C 要放出核能8.目前,在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料,这些岩石都不同程度地含有放射性元素.下列有关放射性知识的说法中,正确的是 A .β射线与γ射线一样是电磁波,但穿透本领远比γ射线弱B .放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的C .氡的半衰期为3.8天,若有4个氡原子核,则经3.8天后就一定只剩下2个氡原子核D .23892U 衰变成20682P b 要经过4次β衰变和8次α衰变9.下列说法中正确的是( ) A .结合能越大的原子核越稳定B .某放射性元素经12天有78的原子核发生了衰变,该元素的半衰期为4天 C .氢原子从较低能级跃迁到较高能级时,电势能减小 D .β衰变所释放的电子是原子核外电子电离所形成的10.铀核裂变的产物是多样的,一种典型的铀核裂变的核反应方程是235189192036r 0U n X K 3n +→++,则下列叙述正确的是A .X 原子核中含有144个核子B .X 原子核中含有86个中子C .因为裂变时释放能量,出现质量亏损,所以裂变后的总质量数减少D .核反应前后核子数相等,所以生成物的质量等于反应物的质量之和 11.一个静止的原子核abX 经α衰变放出一个α粒子并生成一个新核,α粒子的动能为E 0.设衰变时产生的能量全部变成α粒子和新核的动能,则在此衰变过程中的质量亏损为( )A .02E cB .()024E a c -C .()024a E c - D .()024aE a c -12.放射性元素A 经过2次α衰变和1次β 衰变后生成一新元素B ,则元素B 在元素周期表中的位置较元素A 的位置向前移动了 A .1位B .2位C .3位D .4位13.贝克勒尔在120年前首先发现了天然放射现象,如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用.下列属于放射性衰变的是A .14140671C N e -→+B .2351139951920533902U n I Y n +→++C .23411120H +H He+n →D .427301213150He +Al P+n →14.关于原子核的结合能,下列说法中不正确的是( )A .原子核的结合能越大,原子核中核子一定结合得越牢固,原子核就越稳定B .一重原子核衰变成α粒子和另一原子核,衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能C .铯原子核(13355Cs )的结合能一定小于铅原子核(20882Pb )的结合能D .原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量15.在足够大的匀强磁场中,静止的钠的同位素2411Na 发生衰变,沿与磁场垂直的方向释放出一个粒子后,变为一个新核,新核与放出的粒子在磁场中运动的轨迹为内切圆,如图所示,下列说法正确的是( )A .2411Na 发生的是α衰变 B .轨迹1是新核的径迹 C .新核的中子数为13D .新核沿逆时针方向旋转二、填空题16.一个中子和一个质子能结合成一个氘核,请写出该核反应方程式:______;已知中子的质量是m n ,质子的质量是m p ,氘核的质量是m D ,光在真空的速度为c ,氘核的结合能的表达式为___________.17.电子浮获即原子核俘获1个核外轨道电子,使核内1个质子转变为中子。
高考物理近代物理知识点之原子核知识点训练及答案(3)一、选择题1.关于天然放射现象,叙述正确的是( ) A .若使放射性物质的温度升高,其半衰期将减少 B .β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的C .在α、β、γ这三种射线中,γ射线的穿透能力最强,α射线的电离能力最强D .铀核(23892U )衰变为铅核(20682U )的过程中,要经过8次α衰变和10次β衰变2.关于原子、原子核以及核反应,以下说法正确的是( )A .一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线,且γ射线穿透能力最强B .一个氢原子从n =3的能级发生跃迁,可能只辐射1种频率的的光子C .10个23592U 原子核经过一个半衰期后,一定还剩5个23592U 原子核没发生衰变D .核泄漏事故污染物铯(Cs)137能够产生对人体有危害的辐射,其衰变方程为1371375556Cs Ba+x ,由方程可判断x 是正电子3.某一放射性元素放出的射线通过电场后分成三束,如图所示,下列说法正确的是A .射线1的电离作用在三种射线中最强B .射线2贯穿本领最弱,用一张白纸就可以将它挡住C .放出一个射线1的粒子后,形成的新核比原来的电荷数少1个D .一个原子核放出一个射线3的粒子后,质子数和中子数都比原来少2个4.物理教材中有很多经典的插图能够形象的表现出物理实验、物理现象及物理规律,下列四幅图涉及到不同的物理知识,其中说法正确的是A .甲图中,卢瑟福通过分析粒子散射实验结果,发现了质子和中子B .乙图中,在光颜色保持不变的情况下,入射光越强,饱和光电流越大C .丙图中,射线甲由电子组成,射线乙为电磁波,射线丙由粒子组成D .丁图中,链式反应属于轻核裂变5.C 发生放射性衰变成为N ,半衰期为5700年。
已知植物存活期间,其体内C 与C 的比例不变;生命活动结束后,C 的比例持续减少。
现通过测量得知,某古木样品中C 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。
人教版高中物理选择性必修第三册第五章《原子核》知识要点1、天然放射现象说明原子核内部是有结构的。
2、原子序数大于或等于83的元素,都能自发地发出射线,原子序数小于83的元素,有的也能放出射线。
(3种射线的比较)3、贝可勒尔发现天然放射现象:42He +147N ―→178O +11H ,(卢瑟福发现质子,第一次实现了原子核的人工转变)42He +B e 49―→C 612+10n(查德威克发现中子)42He +2713Al ―→3015P +10n. 3015P ―→S i 1430+e 10(约里奥—居里夫妇发现放射性同位素,同时发现正电子)。
4、放射性的应用:工业上可以用γ射线来探测工件内部裂痕、γ射线照射种子培育新品种农业上利用3015P 作为示踪原子来研究农作物对磷肥的吸收情况5、半衰期:N=N 0(12)t τ m =m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ 衰变的快慢只由核内部自身的因素决定,跟原子所处的化学状态和外部条件无关。
半衰期是一个统计规律,只适用于大量的原子核。
6、α衰变:23892U →23490Th +He 24。
实质:210n +211H ―→He 24β衰变:23490Th →23491Pa +e −10 ,实质 :10n ―→11H +0-1e 7、核力是强相互作用力、短程力;比结合能越大,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定。
8、爱因斯坦质能方程:E =mc 2 ΔE =Δmc 29、重核裂变(链式反应):23592U +10n ―→14456Ba +8936Kr +3n 01U 92235+10n ―→X e 54136+S r 3890+10n 01(注:有中子参与要生成更多中子)轻核聚变(热核反应):21H +31H ―→He 24+10n +17.6MeV核反应方程的两个基本规律:质量数守恒和电荷数守恒小题快练:1.轨道电子俘获(EC)是指原子核俘获了其核外内层轨道电子所发生的衰变,如钒(V 2347)俘获其K 轨道电子后变为钛(Ti 2247),同时释放一个中微子νe ,方程为V 2347+e −10−−→Ti 2247+νe 。
第十四章原子核和放射性通过复习后,应该:1.掌握原子核的结构和性质2.掌握原子核的放射性衰变3.掌握核衰变的规律和衰变常量与半衰期4.了解射线与物质作用及防护5.课后作业题14-1 如果原子核半径公式为R=1.2×10 -15A1/3 (A为质量数),试计算:①核物质的密度;②核物质单位体积内的核子数。
解: ①原子核的质量M可表示为M=Au=1.66×10 -27A(u为原子质量单位),而原子核的半径R=1.2×10 -15A1/3,则其体积V为V=πR 3 =×3.14×(1.2×10 -15A1/3)3 =7.24×10 -45A由密度的定义可得核物质的密度为ρ=M/ V=1.66×10 -27 A/7.24×10 -45 A kg·m -3 ≈2.3×10 17 kg·m -3②由质量数A和体积V可进一步得到单位体积内的核子数n为n=A/ V= A/7.24×10 -45A m -3 =1.38×10 44 m -314-2 计算2个2H原子核结合成1个4He原子核时释放出的能量(以MeV为单位)。
解: 核反应中质量亏损△m=2m D-m He =(2×2.013553-4.002603)u=0.024503u,对应的能量为△E=△m·c2 =0.024503×931.5MeV=22.82MeV14-3 解释下列名词:(a)同位素、同质异能素、结合能、平均结合能、质量亏损;(b)核衰变、α衰变、β衰变、γ衰变、电子俘获、内转换;(c)半衰期、平均寿命、放射性活度、放射平衡、同位素发生器。
答: (a)①同位素:原子序数Z相同而质量数A不同的核素在元素周期表中占有相同的位置,这些核素称为同位素。
②同质异能素:原子核通常处于基态,但也有些原子核处于寿命较长的亚稳态能级,与处于基态的同原子序数同质量数的原子核相比,这些处于亚稳态的原子核叫做同质异能素。
③结合能:当核子与核子结合成原子核时,要释放出能量,这些能量称为它们的结合能,它也等于原子核完全分解为自由核子时所吸收的能量。
④平均结合能:若某原子核的结合能为△E,核子数(即质量数)为A,则两者的比值△E/A叫做平均结合能,其大小可以表示原子核结合的稳定程度。
⑤质量亏损:原子核的静止质量要比组成它的核子的静止质量总和要小一些,这一差值叫做质量亏损。
(b)①核衰变:放射性核素能够自发地进行多种方式的变化,并释放能量,这种变化称为核衰变。
②α衰变:原子核放射出氦核He (即α粒子)的衰变叫做α衰变。
③β衰变:它包括β- 、β+、电子俘获三种。
β-衰变:当原子核内中子过多,质子偏少时,其中一个中子会自动转变为质子,原子核放出一个电子(即β-粒子)和一个反中微子,这叫做β-衰变。
β+衰变是:当原子核内质子过多,中子偏少时,其中一个质子自动转变为中子,发射出一个正电子和一个中微子,在这个过程中原子核发射出正电子(即β+粒子),这叫β+衰变。
电子俘获:在中子过少的原子核内,质子也可以俘获一个核外电子,发射中微子,而转变成中子,这叫电子俘获。
④γ衰变:原子核处于激发态时,会跃迁到能量较低的激发态或基态,这时发射出γ光子,形成γ射线,这种衰变叫做γ衰变。
⑤电子俘获:在中子过少的原子核内部,质子也可以俘获一个核外电子,发射一个中微子,而转变为中子,这种衰变叫做电子俘获。
⑥内转换:在某些情况下,原子核从激发态向较低能态跃迁时,不辐射出γ光子,而把这时释放的能量直接交给内层电子,使电子从原子中飞出,这种现象称为内转换。
(c)①半衰期:放射性核素在数量上衰变掉一半所经历的时间,叫半衰期,它是一个反映放射性核素衰变快慢的物理量。
②平均寿命:对于数量确定的放射性样品,在全部衰变之前,其平均生存的时间叫平均寿命,也是一个反映放射性核素衰变快慢的物理量。
③放射性活度:在单位时间内衰变的原子核的个数叫做放射性活度,又叫放射性强度,其大小反映了放射源发出射线的强弱。
④放射平衡:在放射系中,母体和各代子体是共存的,在母体A的半衰期远大于子体B的半衰期的情况下,当经过一定的时间后,子体每秒衰变的核数等于它从母体衰变而得到补充的核数,子体的核数不再增加,子体和母体的放射性活度相等,这种状态叫做放射平衡。
⑤同位素发生器:利用放射平衡,从长寿命的核素不断地获得短寿命的核素的装置叫做同位素发生器,通俗名称为“母牛”。
14-4 在α、β-、β+、电子俘获衰变中,各产生的子核的原子序数和质量数是怎么变化的? 在元素周期表中的位置有何变化?答: α衰变,与母核相比,其子核的原子序数Z减2,质量数A减4,在元素周期表中前移了2个位置;β-衰变,与母核相比,其子核的原子序数Z增加1,质量数A保持不变,在元素周期表中后移了一个位置; 习题14-5附图β+衰变和电子俘获,这两种衰变的子核质量数与母核相同,但原子序数都减1,在元素周期表中前移了一个位置。
14-5 为什么在同种β衰变中β射线的能谱是连续的?内转换电子的能量分布是否也是连续的?答: 因为β衰变所释放的能量主要为β粒子和反中微子所共有(子核质量大,其反冲能量可忽略不计),但是能量在它们之间的分配是不固定的,β粒子所具有的能量可以从零到最大值E0之间的各种数值,形成一个连续的能谱,如本题附图所示。
且能谱中大约以能量为E0/3的β粒子最多,β粒子的平均能量接近E0/3。
一般图表上所给出的β射线的能量都是最大能量E0。
而内转换电子则是原子核从激发态向较低能态跃迁时不辐射γ光子,而把这部分能量直接交给内层电子,使其脱离原子核的束缚而产生的,所以其能量分布是不连续的。
14-6 32 P的半衰期为14.3天,求它的衰变常数和平均寿命。
解: 已知半衰期T=14.3天=14.3×24×3600s≈1.24×10 6 s,根据它与衰变常数λ的关系可得λ=0.693/T= 0.693/1.24×10 6 s -1 =5.59×10 -7 s -1又根据半衰期T与平均寿命的关系,可得≈1.44T=1.44×14.3天=20.6天14-7 1.0μg纯32 P的放射性活度是多少居里?经过多少天32 P样品的放射性活度衰变到原来的1/8?(32 P的半衰期为14.3天)解 : ①根据放射性活度的定义以及衰变常数λ与半衰期T的关系,放射性活度A可表示为A=λN=0.693 N/ T , 32P的半衰期为T=14.3天=14.3×24×3600s≈1.24×10 6s,1.0μg纯32 P含有原子核的个数N=1.0×10 -6×6.022×10 23/32=1.88×10 16个,代入上式得A=0.693×1.88×110 16 /1.24×10 6 Bq≈1.051×10 10 Bq≈0.284Ci②这时需要应用半衰期T表示的放射性活度公式A=A 0 , 已知A= A 0,T=14.3天,代入上式得A0 = A0 , A 0)3 = A 0 , 3=t/14.3故放射性活度衰变到原来1/8所经历的时间为t=14.3×3天= 42.9天。
14-8 131 I的半衰期是8.04天,它在12日上午9时测得的放射性活度为15mCi,到同月30日下午3时,放射性活度还有多少?解: 从12日上午9时到同月30日下午3时,经历的时间为18天6小时,即t=18.25天,已知原来的放射性活度A0 =15mCi, 131I的半衰期T=8.04天,则经18.25天后的放射性活度变为A= A0=15×()18.25/8.04 ≈15×()2.27 mCi≈3.11mCi 14-9 1.0g的Ra ,其放射性活度为0.98Ci,求Ra 的半衰期(1年等于3.1557×10 7 s)。
解 :1.0g的Ra含的原子核个数为1.0×6.022×10 23 /226=2.66×10 21 个,放射性活度A=0.98Ci=0.98×3.7×10 10 Bq=3.63×10 10 Bq,根据放射性活度公式A=λN=0.693N/T,可得Ra的半衰期为T=0.693N/ A =0.693×2.66×10 21 /3.63×10 10 s=5.08×10 10 s≈1609年14-10 利用131 I的溶液作甲状腺扫描,在溶液出厂时只需要注射0.5mL就够了,如果溶液出厂后贮存了16天,作同样的扫描需要注射多少毫升?(131 I的平均寿命为11.52天)解: 已知 131 I的平均寿命为11.52天,由=14.4T的关系,可得它的半衰期T为T=/1.44=11.52/1.44天=8天假设出厂时0.5mL的溶液中131 I原子核个数为N0,贮存16天后,其131 I原子核个数变为N= N0= N0·=N0也就是说,经16天后0.5mL溶液中只有出厂时的131 I原子核数的1/4,因此要达到同样的扫描效果,需要2mL的溶液。
14-11 一个含有3H的样品,放射性活度为0.01μCi,问该样品中3H的含量是多少克?(3H的半衰期为12.33年,1年=3.1557×10 7 s)解: 放射性核素的半衰期T、放射性活度A、原子核的个数N三者之间有以下关系A=0.693N /T, 根据题意,式中的A=0.01μCi=0.01×3.7×10 4 Bq=370Bq,半衰期T=12.33年=12.33×3.1557×10 7s=3.89×10 8s,由此可得,该放射性样品中含3H原子核的个数N 为N=AT/0.693=370×3.89×10 8 /0.693 个=2.08×10 11个因此该放射性样品中含3H的克数为m=3×2.08×10 11 /6.022×10 23 g=1.04×10 -12 g14-12 一放射性物质含有两种放射性核素,其中一种的半衰期为1天,另一种的半衰期为8天,开始时短寿命核素的放射性活度为长寿命的128倍,问经过多长时间后两者的放射性活度相等?解: 已知长寿命核素的半衰期T1 =8天,短寿命的半衰期T2 =1天,设长寿命的核素开始时的放射性活度为A0,根据题意,这时短寿命的放射性活度为128A0,则长寿命的和短寿命的放射性活度可分别表示为A1 = A0= A0, A 2 =128 A0=128 A0经历一定时间t后,两者相等,即A1 = A 2,则由上面两式可得A0=128 A0, t/8-t =128=-7 , t/8 - t= -7, 解得,t=8,即经过8天后两者的放射性活度相等。