高中物理选修3-5步步高全套学案及课件章末检测试卷(一)

答案
[知识深化] 1.铀核裂变为中等质量的原子核,发生质量亏损,所以放出能量.一个铀235 核裂变时释放的能量如果按200 MeV估算,1 kg铀235全部裂变放出的能量 相当于2 800 t标准煤完全燃烧时释放的能量,裂变时能产生几百万度的高 温. 2.计算释放的核能：质量单位为“u”时,可直接用“1 u的质量亏损放出 能量931.5 MeV”计算总能量;当质量单位为“kg”时,直接乘以(3.0×108)2, 总能量单位为焦耳.
2.工作原理：核燃料 裂变 释放的能量,使反应区温度升高. 3.能量输出：利用水或液态的金属钠等流体在反应堆内外 循环流动 ,把 反应堆内的热量传输出去,用于发电. 4.核污染的处理：在反应堆的外面需要修建很厚的水泥层,用来屏蔽裂变 反应放出的各种射线,核废料具有很强的 放射性 ,需要装入特制的容 器, 深埋地下或海.底
答案 铀块体积应大于或等于临界体积、要有பைடு நூலகம்够数量的慢中子才能发 生链式反应.
答案
[知识深化] 1.常见的裂变方程 (1)23952U＋10n―→13594Xe＋9358Sr＋210n
(2)23952U＋10n―→14546Ba＋8396Kr＋310n 2.链式反应发生的条件 (1)铀块的体积大于或等于临界体积.体积超过临界体积时,保证中子能够碰到 铀核. (2)有足够浓度的铀235. (3)有足够数量的慢中子. 3.铀的同位素中铀235比铀238更容易发生链式反应. 4.核裂变时发生质量亏损,放出能量.
解析 答案
重点探究
一、核裂变及链式反应
[导学探究] 如图1为铀核裂变示意图.
图1 (1)什么是裂变？写出上述铀核裂变的核反应方程. 答案 重核分裂成几个中等质量原子核的现象称为核裂变.上面这个过程

绝密★启用前2019鲁科版高中物理选修3-5第1章《动量守恒定律研究》章节测试题本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间150分钟。

第Ⅰ卷一、单选题(共20小题,每小题3.0分,共60分)1.关于物体的动量，下列说法中正确的是()A．运动物体在任一时刻的动量方向，一定是该时刻的速度方向B．物体的加速度不变，其动量一定不变C．动量越大的物体，其速度一定越大D．动量越大的物体，其质量一定越大2.如图所示，质量为M的物体P静止在光滑的水平桌面上，另有一质量为m(M>m)的物体Q以速度v0正对P滑行，则它们相碰后(设桌面足够大)()A．Q物体一定被弹回，因为M>mB．Q物体可能继续向前C．Q物体的速度不可能为零D．若相碰后两物体分离，则过一段时间可能再碰3.试管开口向上，管内底部有一小昆虫，试管自由下落时，当昆虫停在管底和沿管壁加速上爬的两种情况下，试管在相等时间内获得的动量大小是()A．小昆虫停在管底时大B．小昆虫向上加速上爬时大C．两种情况一样大D．小昆虫加速度大小未知，无法确定4.如图所示，质量相等的A、B两个球，原来在光滑水平面上沿同一直线相向做匀速直线运动，A 球的速度是6 m/s，B球的速度是－2 m/s，不久A、B两球发生了对心碰撞．对于该碰撞之后的A、B两球的速度可能值，某实验小组的同学们做了很多种猜测，下面的猜测结果一定无法实现的是()A．v A′＝－2 m/s，vB′＝6 m/sB．v A′＝2 m/s，vB′＝2 m/sC．v A′＝1 m/s，vB′＝3 m/sD．v A′＝－3 m/s，vB′＝7 m/s5.光子的能量为hν，动量大小为，如果一个静止的放射性元素的原子核在发生γ衰变时只放出一个γ光子，则衰变后的原子核()A．仍然静止B．沿着与光子运动方向相同的方向运动C．沿着与光子运动方向相反的方向运动D．可能向任何方向运动6.如图所示，a、b、c三个相同的小球，a从光滑斜面顶端由静止开始自由下滑，同时b、c从同一高度分别开始做自由下落和平抛运动．它们从开始到到达地面，下列说法正确的有()A．它们同时到达地面B．重力对它们的冲量相同C．它们的末动能相同D．它们动量变化的大小相同7.如图所示，质量为M的斜劈置于光滑的水平地面上，一质量为m的滑块以初速度v0沿斜劈向上滑行，它们在相互作用的过程中，当斜劈的速度达到最大值时，对应的是下列情况中的()A．滑块在到达斜劈的最高位置时B．滑块从斜劈上开始下滑时C．滑块与斜劈速度相等时D．滑块与斜劈开始分离时8.一同学在地面上立定跳远的最好成绩是x(m)，假设他站在车的A端，如图所示，想要跳上距离为l(m)远的站台上，不计车与地面的摩擦阻力，则()A．只要l<x，他一定能跳上站台B．只要l<x，他有可能跳上站台C．只要l＝x，他一定能跳上站台D．只要l＝x，他有可能跳上站台9.物体沿粗糙的斜面上滑，到最高点后又滑回原处，则()A．上滑时重力的冲量比下滑时小B．上滑时摩擦力冲量比下滑时大C．支持力的冲量为0D．整个过程中合外力的冲量为零10.下列关于动量的说法中，正确的是()A．物体的动量改变，其速度大小一定改变B．物体的动量改变，其速度方向一定改变C．物体运动速度的大小不变，其动量一定不变D．物体的运动状态改变，其动量一定改变11.如图所示，游乐场上，两位同学各驾着一辆碰碰车迎面相撞，此后，两车以共同的速度运动；设甲同学和他的车的总质量为150 kg，碰撞前向右运动，速度的大小为4.5 m/s；乙同学和他的车的总质量为200 kg，碰撞前向左运动，速度的大小为 4.25 m/s，则碰撞后两车共同的运动速度为(取向右为正方向)()A． 1 m/sB． 0.5 m/sC．－1 m/sD．－0.5 m/s12.手持铁球的跳远运动员起跳后，欲提高跳远成绩，可在运动到最高点时，将手中的铁球() A．竖直向上抛出B．向前方抛出C．向后方抛出D．向左方抛出13.一炮艇在湖面上匀速行驶，突然从船头和船尾同时水平向前和向后各发射一发炮弹，设两炮弹质量相同，相对于地的速率相同，船的牵引力和阻力均不变，则船的速度的变化情况是 ()A．速度不变B．速度减小C．速度增大D．无法确定14.如图所示，自行火炮连同炮弹的总质量为M，当炮管水平，火炮车在水平路面上以v1的速度向右匀速行驶中，发射一枚质量为m的炮弹后，自行火炮的速度变为v2，仍向右行驶．则炮弹相对炮筒的发射速度v0为()A．B．C．D．15.“娱乐风洞”是一项将科技与惊险相结合的娱乐项目，它能在一个特定的空间内把表演者“吹”起来．假设风洞内向上的风量和风速保持不变，表演者调整身体的姿态，通过改变受风面积(表演者在垂直风力方向的投影面积)，来改变所受向上风力的大小．已知人体所受风力大小与受风面积成正比，人水平横躺时受风面积最大，设为S0，站立时受风面积为S0；当受风面积为S0时，表演者恰好可以静止或匀速漂移．如图所示，某次表演中，人体可上下移动的空间总高度为H，表演者由静止以站立身姿从A位置下落，经过B位置时调整为水平横躺身姿(不计调整过程的时间和速度变化)，运动到C位置速度恰好减为零．关于表演者下落的过程，下列说法中正确的是()A．B点距C点的高度是HB．从A至B过程表演者克服风力所做的功是从B至C过程表演者克服风力所做的功的C．从A至B过程表演者所受风力的冲量是从A至C过程表演者所受风力的冲量的D．从A至B过程表演者所受风力的平均功率是从B至C过程表演者所受风力平均功率的16.两个具有相等动能的物体，质量分别为m1和m2，且m1＞m2，比较它们动量的大小，则有()A．m2的动量大一些B．m1的动量大一些C．m1和m2的动量大小相等D．哪个的动量大不一定17.在距地面高为h处，同时以相同速率v0分别平抛、竖直上抛、竖直下抛质量相等的物体m，当它们落地时，比较它们的动量的增量Δp，有()A．平抛过程较大B．竖直上抛过程较大C．竖直下抛过程较大D．三者一样大18.质量分别为2m和m的A、B两个质点，初速度相同，均为v1.若他们分别受到相同的冲量I作用后，A的速度为v2，B的动量为p.已知A、B都做直线运动，则动量p可以表示为( )A．m(v2－v1)B． 2m(2v2－v1)C． 4m(v2－v1)D．m(2v2－v1)19.质量为m的小球A，在光滑水平面以初动能E k与质量为2m的静止小球B发生正碰，碰撞后A 球停下，则撞后B球的动能为()A． 0B．C．D．E k20.如图所示，两个质量相等的小球从同一高度沿倾角不同的两个光滑斜面由静止自由滑下，下滑到达斜面底端的过程中()A．两物体所受重力做功相同B．两物体所受合外力冲量相同C．两物体到达斜面底端时时间相同D．两物体到达斜面底端时动能不同第II卷二、计算题(共4小题,每小题10.0分,共40分)21.如图所示，质量为m的子弹，以速度v水平射入用轻绳悬挂在空中的木块，木块的质量为M，绳长为L，子弹停留在木块中，求子弹射入木块后的瞬间绳子张力的大小．22.如图所示，质量为m的摆球用长为l的轻质细绳系于O点，O点正下方的粗糙水平地面上静止着一质量为M的钢块．现将摆球向左拉起，使细线水平，由静止释放摆球，摆球摆动至最低点时与钢块发生正碰，碰撞时间极短，碰后摆球反弹上升至最高点时与最低点的竖直高度差为l.已知钢块与水平面间的动摩擦因数为μ，摆球和钢块均可视为质点，不计空气阻力，水平面足够长．求：钢块与摆球碰后在地面上滑行的距离．23.质量为60 kg的人，不慎从高空支架上跌落，由于弹性安全带的保护，使他悬挂在空中．已知安全带长5 m，其缓冲时间是1.2 s，求安全带受到的平均冲力大小为多少？(取g＝10 m/s2)24.如图所示是某游乐场过山车的娱乐装置原理图，弧形轨道末端与一个半径为R的光滑圆轨道平滑连接，两辆质量均为m的相同小车(大小可忽略)，中间夹住一轻弹簧后连接在一起，两车从光滑弧形轨道上的某一高度由静止滑下，当两车刚滑入圆环最低点时连接两车的挂钩突然断开，弹簧将两车弹开，其中后车刚好停下，前车沿圆环轨道运动恰能越过圆弧轨道最高点，求：(1)前车被弹出时的速度；(2)前车被弹出的过程中弹簧释放的弹性势能；(3)两车从静止下滑时距最低点的高度h.答案解析1.【答案】A【解析】动量具有瞬时性，任一时刻物体动量的方向，即为该时刻的速度方向，A正确；加速度不变，物体的速度均匀变化，故其动量也均匀变化，B错误；物体动量的大小由物体质量及速度的大小共同决定，物体的动量大，其速度不一定大，动量大，其质量也并不一定越大，C、D错误．2.【答案】B【解析】因为相碰后Q、P有获得相同速度的可能，所以A错．只有M＝m且M、m发生了弹性正碰时，m才可能将动量全部传给M.若M、m发生非弹性碰撞，尽管M>m，但碰后速度仍有可能为零，所以C错．若Q被反向弹回，则Q、P不再相碰，所以D错．3.【答案】B【解析】选试管为研究对象，昆虫停在管中时整体做自由落体运动，试管只受重力，由动量定理mgt＝p1－0.当昆虫加速上爬时，对管底产生一个向下的作用力F，根据动量定理得(mg＋F)t＝p2－0，所以p2＞p1，故B正确．4.【答案】D【解析】两球碰撞前后应满足动量守恒定律并且碰后两球的动能之和不大于碰前两球的动能之和．即满足：mA v A＋mB v B＝mA v A′＋mB v B′，①mA v＋mB v≥mA v A′2＋mB v B′2，②答案D中满足①式，但不满足②式，所以D选项错误．5.【答案】C【解析】原子核在放出γ光子的过程中，系统动量守恒，而系统在开始时总动量为零，因此衰变后的原子核的运动方向与γ光子运动方向相反．6.【答案】D【解析】球b做自由落体运动，球c的竖直分运动是自由落体运动，故b、c两个球的运动时间相同且加速度均为g，为t＝；球a受重力和支持力，加速度为g sinθ<g，故a球运动时间长，A错误；由于重力相同，而重力的作用时间不同，故重力的冲量不同，B错误；初动能不全相同，而合力做功相同，根据动能定理，得末动能不全相同，C错误；b、c球合力相同，运动时间相同，故合力的冲量相同，根据动量定理，动量变化量也相同；a、b球机械能守恒，末速度相等，故末动量大小相等，初动量为零，故动量增加量的大小相等，D正确．7.【答案】D【解析】滑块和斜劈组成的系统，在水平方向上所受的合力为零，水平方向上动量守恒，根据动量守恒定律知，当滑块的速度沿斜劈向下达到最大时，斜劈向右的速度最大，此时滑块与斜劈开始分离．故D正确，A、B、C错误．8.【答案】B【解析】人起跳的同时，小车要做反冲运动，所以人跳的距离小于x，故l<x时，才有可能跳上站台．9.【答案】A【解析】上滑过程中mg sinθ＋F f＝ma1，下滑过程中mg sinθ－F f＝ma2，a1＞a2可知上滑运动时间较短，重力冲量较小，A对；同理可知上滑时摩擦力冲量比下滑时小，上滑时支持力冲量比下滑时小， B、C错；合外力不为零，合外力的冲量不为零，D错．10.【答案】D【解析】动量是矢量，有大小也有方向．动量改变是指动量大小或方向的改变，而动量的大小与质量和速度两个因素有关，其方向与速度的方向相同．质量一定的物体，当速度的大小或方向有一个因素发生变化时，动量就发生变化，故A、B、C错；物体运动状态改变是指速度大小或方向的改变，因此物体的动量一定发生变化，故D正确．11.【答案】D【解析】两车碰撞过程动量守恒，m1v1－m2v2＝(m1＋m2)v得v＝＝m/s＝－0.5 m/s.12.【答案】C【解析】欲提高跳远成绩，则应增大水平速度，即增大水平方向的动量，所以可将铁球向后抛出，人和铁球水平方向的总动量守恒，因为铁球的动量向后，所以人向前的动量增加．13.【答案】C【解析】因船受到的牵引力及阻力不变，且开始时船匀速运动，故整个系统动量守恒；设炮弹质量为m，船(不包括两炮弹)的质量为M，则由动量守恒可得：Mv＋mv1－mv1＝(M＋2m)v0，可得发射炮弹后船(不含炮弹)的动量增大，速度增大，C正确．14.【答案】B【解析】将自行火炮和炮弹看做一个系统，自行火炮水平匀速行驶时，牵引力与阻力平衡，系统动量守恒设向右为正方向，发射前系统动量之和为Mv1，发射后系统的动量之和为(M－m)v2＋m(v0＋v2)．由Mv1＝(M－m)v2＋m(v0＋v2)解得v0＝.15.【答案】B【解析】设人水平横躺时受到的风力大小为F m，由于人体受风力大小与正对面积成正比，故人站立时风力为F m.由于受风力有效面积是最大值的一半时，恰好可以静止或匀速漂移，故可以求得人的重力G＝F m，即有F m＝2G.从A至B过程表演者的加速度大小为a1＝＝＝0.75g从B至C过程表演者的加速度大小为a2＝＝＝g，由速度位移公式得：从A至B过程表演者的位移x1＝，从B至C过程表演者的位移x2＝，故x1∶x2＝4∶3，x2＝H，A错误；表演者从A至B克服风力所做的功为W1＝F m·H＝F m H；从B至C过程克服风力所做的功为W2＝F m·H＝F m H，得＝，B正确；设B点的速度为v，则从A至B过程表演者的运动时间t1＝＝.从B至C过程表演者的运动时间t2＝＝，根据动量定理，I1＝F m t1＝mv，I2＝F m t2＝2mv，＝，C错误；根据P＝，又＝，＝，联立解得＝，D错误．16.【答案】B【解析】动能E k＝mv2，动量p＝mv，则p＝，因为初动能相等，m1＞m2，则动量p1＞p2，B正确．17.【答案】B【解析】物体在空中只受重力作用，三种情况下从抛出到落地竖直上抛时间最长，竖直下抛时间最短，由动量定理：I＝mgt＝Δp得竖直上抛过程动量增量最大，B正确．18.【答案】D【解析】对A由动量定理：I＝2m(v2－v1)，对B由动量定理：I＝p－mv1，则p＝I＋mv1＝m(2v2－v1)，D正确．19.【答案】B【解析】两球碰撞过程动量守恒，有mv A＝2mv B，所以由动量和能量的关系有＝，故E kB＝，B项正确．20.【答案】A【解析】从光滑的斜面下滑，设斜面倾角为θ，高h，则有加速度a＝g sinθ，位移x＝，根据匀变速直线运动则有x＝＝at2＝g sinθt2，运动时间t＝，两个斜面高度相同而倾角不同所以运动时间不同，选项C错；沿斜面运动合力为mg sinθ，所以合力的冲量I＝mg sinθt＝mg，虽然大小相等，但是倾角不同，合力方向不同，合外力冲量不同，B错；下滑过程重力做功mgh相等，A对；根据动能定理，下滑过程只有重力做功，而且做功相等，所以到达斜面底端时动能相同，选项D错．21.【答案】(m＋M)g＋【解析】子弹射入木块的瞬间，子弹和木块组成的系统动量守恒．取水平向左为正方向，由动量守恒定律得0＋mv＝(m＋M)v1解得v1＝.随后子弹和木块整体以此初速度向左摆动做圆周运动．由牛顿第二定律得(取向上为正方向)F－(m＋M)g＝(m＋M)将v1代入解得F＝(m＋M)g＋22.【答案】【解析】摆球从下落过程机械能守恒，设下落到最低点速度大小为v1，则由动能定理得：mgl＝mv摆球与钢块碰撞极短，设碰撞后摆球速度大小为v2，钢块速度大小为v3，以水平向右为正方向，由动量守恒得：mv1＝－mv2＋Mv3由于碰撞后小球反弹至l高处，则小球上升过程由动能定理得：－mg×l＝0－mv碰撞后钢块沿水平面做匀减速运动，由动能定理得：－μMgs＝0－Mv得s＝.23.【答案】1100 N【解析】人自由下落5 m，由运动学公式v2＝2gh，则v＝＝m/s＝10 m/s.人和安全带作用时，人受到向上的拉力和向下的重力，设向下为正，由动量定理(mg－F)t＝0－mv得F＝mg＋＝(60×10＋) N＝1100 N.24.【答案】(1)(2)mgR(3)【解析】(1)设前车在最高点速度为v2，依题意有mg＝①设前车在最低位置与后车分离后速度为v1，根据机械能守恒mv＋mg·2R＝mv②由①②得：v1＝(2)设两车分离前速度为v0，由动量守恒定律2mv0＝mv1得v0＝＝设分离前弹簧弹性势能为E p，根据系统机械能守恒定律得E p＝mv－·2mv＝mgR (3)两车从h高处运动到最低处机械能守恒，有2mgh＝·2mv，解得：h＝.。

2018-2019学年鲁科版高中物理选修3-5 第1章动量守恒研究单元测试一、单选题1.人从高处跳到低处时，为了安全，一般都是让脚尖先着地，这样做是为了（）A. 减小冲量B. 减小动量的变化量C. 增长与地面的冲击时间，从而减小冲力D. 增大人对地面的压强，起到安全作用2.一颗手榴弹以v0=10m/s的水平速度在空中飞行．设它爆炸后炸裂为两块，小块质量为0.2kg，沿原方向以250m/s的速度飞去，那么，质量为0.4kg的大块在爆炸后速度大小和方向是（）A. 125 m/s，与v0反向 B. 110 m/s，与v0反向 C. 240 m/s，与v0反向 D. 以上答案均不正确3.从同一高度自由落下的玻璃杯，掉在水泥地上易碎，掉在软泥地上不易碎．这是因为（）A. 掉在水泥地上，玻璃杯的动量大B. 掉在水泥地上，玻璃杯的动量变化大C. 掉在水泥地上，玻璃杯受到的冲量大，且与水泥地的作用时间短，因而受到水泥地的作用力大D. 掉在水泥地上，玻璃杯受到的冲量和掉在软泥地上一样大，但与水泥地的作用时间短，因而受到水泥地的作用力大4.下列几种物理现象的解释中，正确的是（）A. 运动员接篮球时手臂有弯曲回收动作，其作用是减小篮球的动量变化量B. 砸钉子时不用橡皮锤，只是因为橡皮锤太轻C. 在推车时推不动是因为推力的冲量为零D. 船舷常常悬挂旧轮胎，是为了延长作用时间，减小作用力5.一辆小车静止在光滑的水平面上，小车立柱上固定一条长为L、系有小球的水平细绳，小球由静止释放，如图所示，不计一切摩擦，下列说法正确的是（）A. 小球的机械能守恒，动量不守恒B. 小球的机械能不守恒，动量也不守恒C. 球、车系统的机械能守恒，动量守恒D. 球、车系统的机械能、动量都不守恒6.质量为m的物体以速度v沿光滑水平面匀速滑行，现对物体施加一水平恒力，t秒内该力对物体所施冲量大小为3mv，则关于t秒内的说法不正确的是（）A. t秒末物体运动速率可能为4vB. 物体位移的大小可能为C. 该力的大小为D. 该力对物体做功不可能大于7.篮球运动员通常要伸出两臂迎接传来的篮球．接球时，两臂随球迅速收缩至胸前．这样做可以（）A. 减小球对手的冲量B. 减小球的动量变化量C. 减小球对人的冲击力D. 减小球的能量变化量8.把一支枪水平固定在小车上，小车放在光滑的水平地面上，枪发射出子弹时，关于枪、子弹、车的下列说法中正确的是( )A. 枪和子弹组成的系统动量守恒B. 枪和车组成的系统动量守恒C. 只有忽略不计子弹和枪筒之间的摩擦，枪、车和子弹组成系统的动量才近似守恒D. 枪、子弹、车组成的系统动量守恒二、多选题9.如图所示，A、B两物体的质量比m A：m B=3：2，它们原来静止在平板车C上，A、B间有一根被压缩了的弹簧，A、B与平板车上表面间动摩擦因数相同，地面光滑．当弹簧突然释放后，则有（）A. A，B系统动量守恒B. A，B，C系统动量守恒C. 小车向左运动D. 小车向右运动10.一质量为m的物体做平抛运动，在两个不同时刻的速度大小分别为v1、v2，时间间隔为△t，不计空气阻力，重力加速度为g，则关于△t时间内发生的变化，以下说法正确的是（）A. 速度变化大小为g△t，方向竖直向下B. 动量变化量大小为△P=m（v2﹣v1），方向竖直向下C. 动量变化量大小为△P=mg△t，方向竖直向下D. 动能变化为△E k= m（v22﹣v12）11.（2018•海南）如图（a）,一长木板静止于光滑水平桌面上，t=0时，小物块以速度滑到长木板上，图（b）为物块与木板运动的图像，图中t 1、、已知。

2放射性衰变[学习目标] 1.了解放射性的发现,知道什么是放射性和天然放射性.2.知道三种射线的种类性质.3.知道衰变及两种衰变的规律,能熟练写出衰变方程.4.了解半衰期的概念及有关计算.一、天然放射现象1.1896年,法国物理学家亨利·贝克勒尔发现铀化合物能放出某种射线使密封完好的照相底片感光,这种性质称为放射性.后来,物理学家居里夫妇又相继发现了放射性元素钋和镭.2.放射性元素自发地发出射线的现象,叫天然放射现象.天然放射现象说明原子核具有复杂结构.3.自然界中多种元素都能自发地放出射线,原子序数大于或等于83的元素都具有放射性,较轻的元素有些也具有放射性.二、衰变1.放射性衰变：放射性元素是不稳定的,它们会自发地蜕变为另一种元素,同时放出射线,这种现象为放射性衰变.2.衰变形式：常见的衰变有两种,放出α粒子的衰变为α衰变,放出β粒子的衰变为β衰变,而γ射线是伴随α射线或β射线产生的.3.衰变方程举例：(1)α衰变：238 92U→234 90Th＋42He(2)β衰变：234 90Th→234 91Pa＋0－1e.4.原子核衰变前、后电荷数和质量数均守恒.三、三种射线的性质1.α射线：带正电的α粒子流,α粒子是氦原子核,α射线的速度只有光速的10%,穿透能力弱,一张薄薄的铝箔或一层裹底片的黑纸,都能把它挡住.2.β射线：带负电的电子流,它的速度很快,穿透力强,在空气中可以走几十米远,而碰到几毫米厚的铝片就不能穿过了.3.γ射线本质上是一种波长极短的电磁波,穿透力极强,能穿过厚的混凝土和铅板. 四、半衰期1.半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间,叫做这种元素的半衰期.2.半衰期是大量原子核衰变的统计规律,反映放射性元素衰变的快慢.3.半衰期是由原子核自身的因素决定的,跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系. [即学即用]1.判断下列说法的正误.(1)α射线实际上就是氦原子核,α射线具有较强的穿透能力.( × ) (2)原子核在衰变时,它在元素周期表中的位置不变.( × ) (3)同种放射性元素,在化合物中的半衰期比在单质中长.( × )(4)放射性元素的半衰期与元素所处的物理和化学状态无关,它是一个统计规律,只对大量的原子核才适用.( √ )(5)氡的半衰期是3.8天,若有4个氡原子核,则经过7.6天后只剩下一个氡原子核.( × ) 2.碘131的半衰期约为8天,若某药物含有质量为m 的碘131,经过32天后,该药物中碘131的含量大约还有______________. 答案m 16解析 由题意可知m 余＝m (12)328＝m 16.一、天然放射现象和三种射线[导学探究] 如图1为三种射线在磁场中的运动轨迹示意图.图1(1)α射线向左偏转,β射线向右偏转,γ射线不偏转说明了什么？(2)α粒子的速度约为β粒子速度的十分之一,但α射线的偏转半径大于β射线的偏转半径说明什么问题？答案 (1)说明α射线带正电,β射线带负电,γ射线不带电.(2)根据带电粒子在匀强磁场中运动的半径公式r ＝m v qB 可知,α粒子的m q 应大于β粒子的mq ,即α粒子的质量应较大. [知识深化] 1.三种射线的实质α射线：α粒子流,带2e 的正电荷； β射线：高速电子流,带e 的负电荷； γ射线：光子流(高频电磁波),不带电. 2.三种射线在电场中和磁场中的偏转(1)在匀强电场中,γ射线不发生偏转,做匀速直线运动,α粒子和β粒子沿相反方向做类平抛运动,在同样的条件下,β粒子的偏移大,如图2所示.图2(2)在匀强磁场中,γ射线不发生偏转,仍做匀速直线运动,α粒子和β粒子沿相反方向做匀速圆周运动,且在同样条件下,β粒子的轨道半径小,如图3所示.图33.元素的放射性(1)一种元素的放射性与其是单质还是化合物无关,这就说明射线跟原子核外电子无关.(2)射线来自于原子核说明原子核内部是有结构的.例1如图4所示,R是一种放射性物质,虚线框内是匀强磁场,LL′是厚纸板,MM′是荧光屏,实验时,发现在荧光屏的O、P两点处有亮斑,由此可知磁场的方向、到达O点的射线种类、到达P点的射线种类应属于下表中的()图4答案 C解析R放射出来的射线共有α、β、γ三种,其中α、β射线垂直于磁场方向进入磁场区域时将受到洛伦兹力作用而偏转,γ射线不偏转,故打在O点的应为γ射线；由于α射线穿透本领弱,不能射穿厚纸板,故到达P点的应是β射线；依据β射线的偏转方向及左手定则可知磁场方向垂直纸面向里.1.对放射性和射线的理解：(1)一种元素的放射性,与其是单质还是化合物无关,这说明一种元素的放射性和核外电子无关.(2)射线来自于原子核,说明原子核是可以再分的.2.对三种射线性质的理解：(1)α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电.α射线、β射线是实物粒子,而γ射线是光子流,属于电磁波的一种.(2)α射线、β射线都可以在电场或磁场中偏转,但偏转方向不同,γ射线则不发生偏转.(3)α射线穿透能力弱,β射线穿透能力较强,γ射线穿透能力最强,而电离本领相反.针对训练1天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图5所示,由此可推知()图5A.②来自于原子核外的电子B.①的电离作用最强,是一种电磁波C.③的电离作用较强,是一种电磁波D.③的电离作用最弱,是一种电磁波答案 D解析①射线能被一张纸挡住,说明它的穿透能力较差,①射线是α射线,α射线是高速运动的氦核流,它的穿透能力差,电离作用最强,选项B错误；②射线的穿透能力较强,说明它是β射线,β射线是高速电子流,β射线来自原子核,不是来自原子核外的电子,选项A错误；③射线的穿透能力最强,能够穿透几厘米厚的铅板,③射线是γ射线,γ射线的电离作用最弱,穿透能力最强,它是能量很高的电磁波,故选项C错误,D正确.二、原子核的衰变规律与衰变方程[导学探究]如图6为α衰变、β衰变示意图.图6(1)当原子核发生α衰变时,原子核的质子数和中子数如何变化？(2)当发生β衰变时,新核的核电荷数相对原来的原子核变化了多少？新核在元素周期表中的位置怎样变化？答案(1)α衰变时,质子数减少2,中子数减少2.(2)β衰变时,核电荷数增加1.新核在元素周期表中的位置向后移动一位.[知识深化]1.衰变种类、实质与方程(1)α衰变：A Z X―→A－4Y＋42HeZ－2实质：原子核中,2个中子和2个质子结合得比较牢固,有时会作为一个整体从较大的原子核中被释放出来,这就是放射性元素发生的α衰变现象.如：238 92U―→234 90Th＋42He.(2)β衰变：A Z X―→A Z+1Y＋0－1e.实质：原子核中的中子转化成一个质子且放出一个电子即β粒子,使电荷数增加1,β衰变不改变原子核的质量数,其转化方程为：10n―→11H＋0－1e.如：234 90Th―→234 91Pa＋0－1e.(3)γ射线经常是伴随α衰变和β衰变产生的.2.确定原子核衰变次数的方法与技巧(1)方法：设放射性元素A Z X经过n次α衰变和m次β衰变后,变成稳定的新元素A′Z′Y,则衰变方程为：AX―→A′Z′Y＋n42He＋m0－1eZ根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程： A ＝A ′＋4n ,Z ＝Z ′＋2n －m .以上两式联立解得：n ＝A －A ′4,m ＝A －A ′2＋Z ′－Z .由此可见,确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组.(2)技巧：为了确定衰变次数,一般先由质量数的改变确定α衰变的次数(这是因为β衰变次数的多少对质量数没有影响),然后根据衰变规律确定β衰变的次数.例223892U 核经一系列的衰变后变为206 82Pb 核,问：(1)一共经过几次α衰变和几次β衰变？(2)206 82Pb 与238 92U 相比,质子数和中子数各少了多少？ (3)综合写出这一衰变过程的方程. 答案 (1)8 6 (2)10 22(3)238 92U ―→206 82Pb ＋842He ＋6－1e解析(1)设238 92U衰变为206 82Pb经过x次α衰变和y次β衰变,由质量数守恒和电荷数守恒可得238＝206＋4x①92＝82＋2x－y②联立①②解得x＝8,y＝6.即一共经过8次α衰变和6次β衰变.(2)由于每发生一次α衰变质子数和中子数均减少2,每发生一次β衰变中子数减少1,而质子数增加1,故206 82Pb较238 92U质子数少10,中子数少22.(3)衰变方程为238 92U―→206 82Pb＋842He＋60－1e.1.衰变方程的书写：衰变方程用“―→”,而不用“＝”表示.2.衰变次数的判断技巧(1)衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒.(2)每发生一次α衰变质子数、中子数均减少2.(3)每发生一次β衰变中子数减少1,质子数增加1.针对训练2在横线上填上粒子符号和衰变类型.(1)238 92U→234 90Th＋________,属于________衰变(2)234 90Th→234 91Pa＋________,属于________衰变(3)210 84Po→210 85At＋________,属于________衰变(4)6629Cu→6227Co＋________,属于________衰变答案(1)42Heα(2)0－1eβ(3)0－1eβ(4)42Heα解析根据质量数守恒和电荷数守恒可以判断：(1)中生成的粒子为42He,属于α衰变.(2)中生成的粒子为0－1e,属于β衰变.(3)中生成的粒子为0－1e,属于β衰变.(4)中生成的粒子为42He,属于α衰变.三、对半衰期的理解和有关计算[导学探究]1.什么是半衰期？对于某个或选定的几个原子核能根据该种元素的半衰期预测它的衰变时间吗？答案 半衰期是一个时间,是某种放射性元素的大量原子核有半数发生衰变所用的时间的统计规律,故无法预测单个原子核或几个特定原子核的衰变时间.2.某放射性元素的半衰期为4天,若有10个这样的原子核,经过4天后还剩5个,这种说法对吗？ 答案 半衰期是放射性元素的大量原子核衰变时所遵循的统计规律,不能用于少量的原子核发生衰变的情况,因此,经过4天后,10个原子核有多少发生衰变是不能确定的,所以这种说法不对. [知识深化]1.半衰期：表示放射性元素衰变的快慢.2.半衰期公式：N 余＝N 原(12)1/2tT ,m 余＝m 0(12)1/2tT,式中N 原、m 0表示衰变前的原子数和质量,N 余、m 余表示衰变后的尚未发生衰变的原子数和质量,t 表示衰变时间,T 1/2表示半衰期.3.适用条件：半衰期是一个统计概念,是对大量的原子核衰变规律的总结,对于一个特定的原子核,无法确定其何时发生衰变,半衰期只适用于大量的原子核.4.应用：利用半衰期非常稳定的特点,可以测算其衰变过程,推算时间等.例3(多选)关于放射性元素的半衰期,下列说法正确的是()A.原子核全部衰变所需要的时间的一半B.原子核有半数发生衰变所需要的时间C.相对原子质量减少一半所需要的时间D.元素质量减半所需要的时间答案BD解析放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间叫做这种元素的半衰期,它与原子核全部衰变所需要的时间的一半不同.放射性元素发生衰变后成为一种新的原子核,原来的放射性元素原子核的个数不断减少,当原子核的个数减半时,该放射性元素的原子核的总质量也减半,故选项B、D正确.例4 放射性同位素14C 被考古学家称为“碳钟”,它可以用来判定古生物体的年代,此项研究获得1960年诺贝尔化学奖.(1)宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后,会形成不稳定的14 6C,它很容易发生衰变,放出β射线变成一个新核,其半衰期为5 730年,试写出14C 的衰变方程.(2)若测得一古生物遗骸中的14 6C 含量只有活体中的25%,则此遗骸距今约有多少年？答案 (1)14 6C ―→0－1e ＋14 7N (2)11 460年 解析 (1)14 6C 的β衰变方程为：14 6C ―→0－1e ＋14 7N.(2)14 6C 的半衰期T 1/2＝5 730年.生物死亡后,遗骸中的14 6C 按其半衰期变化,设活体中14 6C 的含量为N 0,遗骸中14 6C 的含量为N ,则N ＝(12)1/2tTN 0,即0.25N 0＝(12)5730tN 0,故t5 730＝2,t ＝11 460年.1.半衰期由核内部自身的因素决定,与原子所处的化学状态和外部条件都无关.2.半衰期是一个统计规律,适用于对大量原子核衰变的计算,对于少数原子核不适用.针对训练3 大量的某放射性元素经过11.4天有78的原子核发生了衰变,该元素的半衰期为( ) A.11.4天 B.7.6天 C.5.7天 D.3.8天答案 D解析 由于经过了11.4天还有18的原子核没有衰变,由m ＝⎝⎛⎭⎫12n m 0,可知该放射性元素经过了3个半衰期,即可算出半衰期是3.8天,故D 正确.1.(天然放射现象的认识)(多选)下列哪些现象能说明射线来自原子核( ) A.三种射线的能量都很高B.射线的强度不受温度、外界压强等物理条件的影响C.元素的放射性与所处的化学状态(单质、化合态)无关D.α射线、β射线都是带电的粒子流 答案 BC解析 能说明射线来自原子核的证据是元素的放射性与其所处的化学状态和物理状态无关,B 、C 正确.2.(三种射线的特性)(多选)天然放射性物质的射线包含三种成分,下列说法中正确的是( ) A.α射线的本质是带正电的α粒子流 B.β射线是不带电的光子流C.三种射线中电离作用最强的是γ射线D.一张厚的黑纸可以挡住α射线,但挡不住β射线和γ射线答案AD解析α射线的本质是带正电的α粒子流,β射线是高速电子流,A正确,B错误；三种射线中电离作用最强的是α射线,C错误；一张厚的黑纸可以挡住α射线,但挡不住β射线和γ射线,D 正确.3.(原子核的衰变)下列说法中正确的是()A.β衰变放出的电子来自组成原子核的电子B.β衰变放出的电子来自原子核外的电子C.α衰变说明原子核中含有α粒子D.γ射线总是伴随其他衰变发生,它的本质是电磁波答案 D解析原子核发生β衰变中放出的电子是原子核内的中子转化为质子而释放的电子,A、B错误；α射线是具有放射性的元素的原子核在发生衰变时两个中子和两个质子结合在一起从原子核中释放出来,γ射线总是伴随其他衰变发生,它的本质是电磁波,故C错误,D正确.4.(半衰期)下列有关半衰期的说法正确的是()A.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,衰变速度越快B.放射性元素的样品不断衰变,随着剩下的未衰变原子核的减少,元素半衰期也变长C.把放射性元素放在密封的容器中,可以减慢放射性元素的衰变速度D.降低温度或增大压强,让该元素与其他物质形成化合物,均可减小衰变速度答案 A解析放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间,它反映了放射性元素衰变速度的快慢,半衰期越短,则衰变越快；某种元素的半衰期长短由其本身因素决定,与它所处的物理、化学状态无关,故A正确,B、C、D错误.5.(衰变方程)下列表示放射性元素碘131(131 53I)β衰变的方程是()A.131 53I→127 51Sb＋42HeB.131 53I→131 54Xe＋0－1eC.131 53I→130 53I＋10nD.131 53I→130 52Te＋11H答案 B解析β衰变是原子核自发地释放一个β粒子(即电子)产生新核的过程,原子核衰变时质量数与电荷数都守恒,结合选项分析可知,选项B正确.一、选择题考点一天然放射现象及三种射线1.下列说法正确的是()A.任何元素都具有放射性B.同一元素,单质具有放射性,化合物可能没有C.元素的放射性与温度无关D.放射性就是该元素的化学性质答案 C2.(多选)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.密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值B.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C.居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素D.卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子答案AC3.(多选)下列关于放射性元素发出的三种射线的说法中正确的是()A.α粒子就是氢原子核,它的穿透本领和电离本领都很强B.β射线是电子流,其速度接近光速C.γ射线是一种频率很高的电磁波,它可以穿过几厘米厚的铅板D.以上三种说法均正确答案BC解析α粒子是氦原子核,它的穿透本领很弱而电离本领很强,A项错误；β射线是电子流,其速度接近光速,B项正确；γ射线的波长很短,穿透能力很强,可以穿透几厘米厚的铅板,C项正确,D项错误.4.如图1所示,放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线,分别进入匀强电场和匀强磁场中,下列说法正确的是()图1A.①表示γ射线,③表示α射线B.②表示β射线,③表示α射线C.④表示α射线,⑤表示γ射线D.⑤表示β射线,⑥表示α射线答案 C解析γ射线为电磁波,在电场、磁场中均不偏转,故②和⑤表示γ射线,A、B、D项错；α射线中的α粒子为氦原子核,带正电,在匀强电场中,沿电场方向偏转,故③表示α射线,由左手定则可知在匀强磁场中α射线向左偏,故④表示α射线,C项对.考点二原子核的衰变5.(多选)由原子核的衰变规律可知()A.放射性元素一次衰变就同时产生α射线和β射线B.放射性元素发生β衰变,产生的新核的化学性质与原来的核的化学性质相同C.放射性元素衰变的快慢跟它所处的物理、化学状态无关D.放射性元素发生正电子衰变时,产生的新核质量数不变,电荷数减少1答案CD6.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3C.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5答案 C解析原子核A进行一次β衰变后,一个中子转变为一个质子并释放一个电子,再进行一次α衰变,又释放两个中子和两个质子,所以核A比核C多3个中子、1个质子,选项C正确,A、B、D错误.7.(多选)238 92U是一种放射性元素,能够自发地进行一系列的放射性衰变,如图2所示,可以判断下列说法正确的是()图2A.图中a是84,b是206B.Y是β衰变,放出电子,电子是由中子转变成质子时产生的C.Y和Z是同一种衰变D.从X衰变中放出的射线电离性最强答案AC解析210 83Bi衰变成210a Po,质量数不变,可知发生的是β衰变,则电荷数多1,可知a＝84,210 83Bi衰变成b81Tl,知电荷数少2,发生的是α衰变,质量数少4,则b＝206,故A正确,B错误.Z衰变,质量数少4,发生的是α衰变,Y和Z是同一种衰变,故C正确.从X衰变中放出的射线是β射线,电离能力不是最强,故D错误.8.由于放射性元素237 93Np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237 93Np 经过一系列α衰变和β衰变后变成209 83Bi,下列判断中正确的是( ) A.20983Bi 的原子核比237 93Np 的原子核少28个中子B.衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变C.衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变D.衰变前比衰变后所有物质的质量数少 答案 B解析 依题意有：237－2094＝7就可知道发生了7次α衰变,发生β衰变的次数为：237－2092＋83－93＝4,即发生了4次β衰变,B 正确,C 错误；它们的中子数分别为：237－93＝144,209－83＝126,中子数之差为：144－126＝18,故A 错误；根据衰变规律可知,反应前后质量数守恒,D 错误. 考点三 半衰期9.(多选)下列关于放射性元素的半衰期的说法中正确的是( ) A.同种放射性元素,在化合物中的半衰期比在单质中长B.放射性元素的半衰期与元素所处的物理状态和化学状态无关,它是一个统计规律,只对大量的原子核才适用C.氡的半衰期是3.8天,若有4 g 氡原子核,则经过3.8天就只剩下2 g 氡D.氡的半衰期是3.8天,若有4 个氡原子核,则经过3.8天就只剩下2个 答案 BC解析 放射性元素的半衰期由核内部因素决定,跟原子所处的物理状态和化学状态无关,它是一个统计规律,只对大量的原子核才适用,A 、D 错误,B 正确；氡的半衰期是3.8天,则4 g 氡原子核经3.8天剩余质量M ＝M 0×(12)1/2tT ＝4 g ×(12)3.83.8＝2 g,C 正确.10.放射性元素氡(222 86Rn)经α衰变成为钋(21884Po),半衰期约为3.8天,但勘测表明,经过漫长的地质年代后,目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素222 86Rn 的矿石,其原因是( ) A.目前地壳中的222 86Rn 主要来自于其他放射性元素的衰变 B.在地球形成的初期,地壳中元素222 86Rn 的含量足够高C.当衰变产物218 84Po 积累到一定量以后,218 84Po 的增加会减慢222 86Rn 的衰变进程D.222 86Rn 主要存在于地球深处的矿石中,温度和压力改变了它的半衰期 答案 A解析 地壳中222 86Rn 主要来自其他放射性元素的衰变,则A 正确,B 错误；放射性元素的半衰期与外界环境等因素无关,则C 、D 错误.考点四 衰变和半衰期综合应用11.(多选)静止在匀强磁场中的某放射性元素的核,放出的一个α粒子和反冲核轨道半径之比R ∶r ＝30∶1,如图3所示,则( )图3A.衰变后瞬间α粒子与反冲核的动量大小相等、方向相反B.反冲核的原子序数为62C.原来放射性元素的原子序数为62D.反冲核与α粒子的速度之比为1∶62 答案 AC解析 由动量守恒得M v ′＋m v ＝0,其中M v ′为反冲核的动量,m v 为α粒子的动量,则α粒子与反冲核的动量大小相等、方向相反,故A 正确.设Q 为原来放射性元素的原子核的电荷数,则反冲核的电荷数为Q －2,α粒子的电荷数为2.反冲核的轨道半径r ＝M v ′B (Q －2)e ,α粒子的轨道半径R ＝m vB ·2e ；又R ∶r ＝30∶1,联立可得Q ＝62,故B 错误,C 正确.由于无法确定二者的质量数关系,故无法确定其速度关系,故D 错误. 二、非选择题12.(原子核衰变的综合分析)天然放射性铀(238 92U)发生衰变后产生钍(23490Th)和另一个原子核.(1)请写出衰变方程；(2)若衰变前铀(238 92U)核的速度为v ,衰变产生的钍(234 90Th)核的速度为v 2,且与铀核速度方向相同,试估算产生的另一种新核的速度.答案 (1)238 92U ―→234 90Th ＋42He (2)1214v ,方向与铀核速度方向相同 解析 (1)原子核衰变时电荷数和质量数都守恒,有238 92U ―→234 90Th ＋42He.(2)由(1)知新核为氦核,设一个核子的质量为m ,则氦核的质量为4m 、铀核的质量为238m 、钍核的质量为234m ,氦核的速度为v ′,由动量守恒定律得238m v ＝234m ·v 2＋4m v ′, 解得v ′＝1214v ,方向与铀核速度方向相同.13.(原子核的衰变)足够强的匀强磁场中有一个原来静止的氡核222 86Rn,它放射出一个α粒子后变为Po 核.假设放出的α粒子运动方向与磁场方向垂直,求：(1)α粒子与Po 核在匀强磁场中的轨迹圆的半径之比,并定性画出它们在磁场中运动轨迹的示意图.(2)α粒子与Po 核两次相遇的时间间隔与α粒子运动周期的关系；(设质子和中子质量相等)(3)若某种原来静止的放射性元素在匀强磁场中垂直磁场方向发生β衰变,则β粒子和反冲核在磁场中运动轨迹的示意图与上述α衰变运动轨迹示意图有何不同？答案 (1)42∶1 见解析图 (2)Δt ＝109T α (3)见解析解析 (1)氡核的α衰变方程为222 86Rn →218 84Po ＋42He.衰变的极短过程中系统动量守恒,设α粒子速度方向为正,则由动量守恒定律得0＝m αv α－m Po v Po ,即m αv α＝m Po v Po .α粒子与反冲核在匀强磁场中,洛伦兹力提供做匀速圆周运动的向心力q v B ＝m v 2r ,r ＝m v qB ,故r αr Po＝q Po q α＝842＝421,示意图如图甲所示.甲(2)它们在磁场中运动的周期T ＝2πr v ＝2πm qB ∝m q ,它们的周期之比为T αT Po ＝m αm Po ·q Po q α＝4218·842＝84109, 即109T α＝84T Po ,这样α粒子转109圈,Po 核转84圈,两者才相遇.所以,α粒子与Po 核两次相遇的时间间隔Δt ＝109T α.(3)若放射性元素在匀强磁场中垂直磁场方向发生β衰变,则衰变前后系统动量守恒,β粒子和反冲核也在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,但由于β粒子带负电,反冲核带正电,它们运动方向相反,但受的洛伦兹力方向相同,所以它们的轨迹圆是内切的,且β粒子的轨迹半径大于反冲核的轨迹半径,其运动轨迹的示意图如图乙所示.乙。