高中 | 半衰期 题目答案及解析

稿件来源:高途

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选修3-5

第十九章 原子核

19.2 放射性元素的衰变

半衰期

电离烟雾探测器是常见的火灾报警装置,使用镅$($$\rm _{95}^{241}Am$$)$作为辐射源。镅衰变产生氦核流射入电离腔,使腔内空气电离成离子和电子,回路中有稳定电流通过。当烟雾粒子进入电离腔时,烟雾粒子会与离子相结合,使电离腔的导电性变弱,回路中电流变小,探测器发出警报。

已知镅$241$单质的半衰期为$432$天,而报警器的辐射源常常使用化合物二氧化镅,二氧化镅的半衰期$(\quad\ \ \ \ )$

["

大于$432$

","

等于$432$

","

小于$432$

","

无法确定

"]
[["B"]]

半衰期只与原子核本身有关,与其组成的化合物无关,即二氧化镅的半衰期为$432$天。

故选:$\rm B$

一个镅放出氦核后转变为$\rm _{93}^{237}Np$核的衰变为                 衰变(选“$\alpha$” “$\beta$”或“$\gamma$”),一个$\rm _{93}^{237}Np$核含有                 个中子。

[["$\\alpha$","$144$"]]

一个镅放出氦核后转变为$\rm _{93}^{237}Np$核的衰变为$\alpha$衰变,$\rm _{93}^{237}Np$核质量数为$237$,核电荷数为$93$,故该核中子数为$144$

镅核、$\rm _{93}^{237}Np$核和氦核的质量分别为$m_{1}$$m_{2}$$m_{3}$,当一个镅核发生上述衰变时,释放的能量为                 $($已知真空中的光速为$c)$

[["$(m_{1}-m_{2}-m_{3})c^{2}$"]]

根据核反应规律可知,当一个镅核发生上述衰变时,释放的能量为$\Delta E=(m_{1}-m_{2}-m_{3})c^{2}$

图为报警器简化电路图,电源电动势恒定,电阻$R$为定值电阻,当发生火情产生大量烟雾时,电离腔两端电压$(\quad\ \ \ \ )$

["

变大

","

变小

","

不变

"]
[["A"]]

题意知当烟雾粒子进入电离腔时,烟雾粒子会与离子相结合,使电离腔的导电性变弱,回路中电流变小,电阻$R$分的电压减小,根据闭合电路欧姆定律可知电离腔两端电压增大。

故选:$\rm A$

如图所示,真空室内存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小$B$$0.50\;\rm T$。有一点状镅放射源$S$向空间各方向发射速度大小均为$2.5\times 10^{6}\;\rm m/s$的氦核。在$S$的正上方有一段足够长的垂直纸面放置的感光条$MN$,已知$SM⊥MN$$SM=10\sqrt{3}\;\rm cm$,氦核的荷质比$\dfrac{q}{m}=5.0 \times 10^{7}\;\rm C/kg$

①(作图)画出氦核沿垂直板向下被发射出来时所受洛伦兹力的方向;

②(计算)求氦核做圆周运动的半径$r$

③(计算)求图示中感光条被粒子打中的长度$l$

[["

$r=0.1\\;\\rm m$

$l=10\\;\\rm cm$

"]]

①氦核带正电,根据左手定则可知,氦核沿垂直板向下被发射出来时所受洛伦兹力$F$的方向水平向右,如下图

②根据洛伦兹力提供向心力有$qvB=m\dfrac{v^{2}}{r}$

代入题中数据解得$r=0.1\;\rm m$

③设粒子打在距离$M$点最远时,粒子轨迹与$MN$交与$A$点,几何关系可知$SA$为粒子轨迹圆直径,可得感光条被粒子打中的长度$l=\sqrt{(2r)^{2}-SM^{2}}$

联立解得$l=10\;\rm cm$

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