原子物理练习题

原子物理练习题 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

高二物理《原子物理》练习题

一、单项选择题

1．β衰变中放出的电子来自()

A．组成原子核的电子 B．核内质子转化为中子

C．核内中子转化为质子D．原子核外轨道中的电子

2．下列说法正确的是()

A．原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律

B．α射线、β射线、γ射线都是高速运动的带电粒子流

C．氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子

D．发生光电效应时光电子的动能只与入射光的强度有关

3．如图所示，天然放射性元素，放出α、β、γ三种射线同时射入互相垂直的匀强电场和匀强磁场中，射入时速度方向和电场、磁场方向都垂直，进入场区后发现β射线和γ射线都沿直线前进，则α射线()

A．向右偏 B．向左偏

C．直线前进 D．无法判断

4．下面说法正确的是()

①β射线的粒子和电子是两种不同的粒子②红外线的波长比X射线的波长长③α射线的粒子不同于氦原子核④γ射线的穿透本领比α射线的强

A．①② B．①③

C．②④ D．①④

5．人类探测月球发现，在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦，它可以作为未来核聚变的重要原料之一，氦的这种同位素应表示为()

A.43He

B.32He

C.42He

D.33He

6．科研人员正在研制一种新型镍铜长效电池，它是采用半衰期长达100年的放射性同位素镍63(6328Ni)和铜两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍63发生β衰变时释放电子给铜片，把镍63和铜片作电池两极，外接负载为负载提供电能。下面有关该电池的说法正确的是()

A．镍63的衰变方程是6328Ni→0－1e＋6327Cu

B．镍63的衰变方程是6328Ni→0－1e＋6429Cu

C．外接负载时镍63的电势比铜片高

D．该电池内电流方向是从镍63到铜片

7. 将半衰期为5天的质量为64 g的铋分成四份分别投入：(1)开口容器中；(2)100 atm的密封容器中；(3)100 ℃的沸水中；(4)与别的元素形成化合物。经10天后，四种情况下剩下的铋的质量分别为m1、m2、m3、m4。则()

A．m1＝m2＝m3＝m4＝4 g

B．m1＝m2＝m3＝4 g，m4<4 g

C．m1>m2>m3>m4，m1＝4 g

D．m1＝4 g，其余无法知道

8．某种元素具有多种同位素，能反映这些同位素的质量数A与中子数N关系的是图()

二、多项选择题

9．关于天然放射现象和对放射性的研究，下列说法正确的是()

A．是居里夫妇首先发现并开始研究的

B．说明了原子核不是单一的粒子

C．γ射线伴随α射线或β射线而产生

D．任何放射性元素都能同时发出三种射线

10．下列说法中正确的是()

A．原子中含有带负电的电子，所以原子带负电

B．原子核中的质子数，一定跟核外电子数相等

C．用α粒子轰击氮、氟、钠、铝等元素的原子核都可以打出质子，因此人们断定质子是原子核的组成部分

D．绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于核电荷数跟质子电荷数之比，因而原子核内还存在一种不带电的中性粒子

11．原子核232 90Th具有天然放射性，它经过若干次α衰变和β衰变后会变成新的原子核。下列原子核中，有三种是232 90Th衰变过程中可以产生的，它们是()

A.204 82Pb

B.203 82Pb

C.216 84Po

D.224 88Ra

E.226 88Ra

12．如图所示，国际原子能机构2007年2月15日公布核辐射警示新标志，新标志为黑框经底三角，内有一个辐射波标记、一个骷髅头标记和一个逃跑的人形。核辐射会向外释放三种射线：α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电。现有甲、乙两个原子核原来都静止在同一匀强磁场中，其中一个核放出一个α粒子，另一个核放出一个β粒子，得出如图所示的四条径迹，则()

A．磁场的方向一定垂直于纸面向里

B ．甲核放出的是α粒子，乙核放出的是β粒子

C ．a 为α粒子的径迹，d 为β粒子的径迹

D ．b 为α粒子的径迹，c 为β粒子的径迹

三、非选择题

13．已知镭的两种常见同位素为226 88Ra 和228 88Ra 。试问：

(1)这两种镭核的中子数之比是多少？

(2)让226 88Ra 和228 88Ra 以相同的速度垂直射入磁感应强度为B 的匀强磁场中，它们运动的

轨道半径之比是多少？

14．在暗室的真空装置中做如下实验：在竖直放置的平行金属板间的匀强电场中，有一个能产生α、β、γ三种射线的射线源。从射线源射出的一束射线垂直于电场方向射入电场，如图所示。在与射线源距离为H 高处，水平放置两张叠放着的、涂药面朝下的印像纸(比一般纸厚且涂有感光药的纸)，经射线照射一段时间后两张印像纸显

影。???

?已知：m α＝4 u ，m β＝11 840 u ，v α＝c 10，v β＝c (1)上面的印像纸有几个暗斑各是什么射线的痕迹

(2)下面的印像纸显出三个暗斑，试估算中间暗斑与两边暗斑的

距离之比是多少？

(3)若在此空间再加上与电场方向垂直的匀强磁场，一次使α射线不偏转，一次使β射线不偏转，则两次所加匀强磁场的磁感应强度之比是多少？

15．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，会形成很不稳定的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146C衰变的核反应方程。

(2)若测得一古生物遗骸中的14 6C含量只有活体中的12.5%，则此遗骸距今约有多少年？

16.如图所示为“⊥”型上端开口的玻璃管，管内有一部分水银封住密闭气体，上管足够长，图中粗细部分的截面积为S1＝2S2＝2 cm2、h1=h2=12cm。封闭气体初始温度为t1=57℃，气

体长度为L＝22 cm，外界大气压强

076

P cmHg

。

求：

（1）若缓慢升高封闭气体温度，当所有水银全部压入细管内时封闭气体的压强；（2）封闭气体温度至少升高到多少方可将所有水银全部压入细管内。

13、解析：(1)它们的中子数分别为

N 1＝A 1－Z ＝226－88＝138，

N 2＝A 2－Z ＝228－88＝140，

所以中子数之比为

N 1∶N 2＝69∶70。

(2)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，故有

q v B ＝m v 2r ，解得r ＝m v qB

由于同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，故

r 226r 228＝226228＝113114

。 答案：(1)69∶70 (2)113∶114

14、解析：(1)因α粒子贯穿本领弱，穿过下层纸的只有β射线、γ射线，β射线、γ射线在上面的印像纸上留下两个暗斑。

(2)下面印像纸从左向右依次是β射线、γ射线、α射线留下的暗斑。设α射线、β射线暗斑到中央γ射线暗斑的距离分别为s α、s β，则

s α＝12a α·???

?H v α2， s β＝12a β·???

?H v β2， a α＝q α·E m α，a β＝q β·E m β

。 由以上四式解得s αs β＝5184

。 (3)若使α射线不偏转，

q αE ＝q αv αB α，

所以B α＝E v α

， 同理若使β射线不偏转，应加磁场

B β＝E v β

，故 B αB β ＝v βv α

＝10∶1。 答案：(1)两个暗斑 β射线、γ射线

(2)5∶184 (3)10∶1

15、解析：(1)14 6C 衰变的核反应方程：

14 6C →14 7N ＋ 0－1e 。

(2)活体中的14 6C 含量不变，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，遗骸中的14 6C 含量为N ，由半衰期的定义得：

N ＝????12t T N 0，即0.125＝???

?12c t T

。 所以t T

＝3，T ＝5 730年， t ＝17 190年。

答案：(1)14 6C →14 7N ＋ 0－1e (2)17 190年

16、解析：（1）设所有水银全部压入细管内时水银柱的长度为H ，封闭气体的压强为P ，则有：11221h s h s Hs （2分）

0112P P gH cmHg ρ=+=（2分）

（2）气体初状态：1012()100P P g h h cmHg ρ=++=，（1分）

331122244V Ls cm cm ==?=，0157C+273K=330K

T =（1分） 所有水银刚好全部压入细管内时：2112P P cmHg ，3

211()68V L h s cm （1分） 由理想气体状态方程知：1122

1

2PV PV T T =（2分） 代入数据解得：

2571.2T K （1分）