银河系中存在大量的铝同位素 26 Al。 26 Al核β + 衰变的衰变方程为 ,测得 26 Al 核的半衰期为 72 万年。下列说法正确的是
A. 26 Al 核的质量等于 26 Mg 核的质量
B. 26 Al 核的中子数大于 26 Mg 核的中子数
C.将铝同位素 26 Al 放置在低温低压的环境中,其半衰期不变
D.银河系中现有的铝同位素 26 Mg 将在 144 万年以后全部衰变为 26 Mg
C
【分析】
原子核的质量数与质量不同;质子与中子统称为核子,质量数等于质子数与中子数之和,核电荷数等于质子数,根据质量数与核电荷数求出中子数,然后分析答题;半衰期是由原子核本身的性质决定的,与原子核所处的环境无关;根据 26 Al核的半衰期分析答题。
【解答】解: A、 26 Al核的质量数等于 26 Mg核的质量数, 衰变过程释放出 核的质量与 26 Mg核的质量不相等,故A错误;
B、 26 Al核的中子数N 铝 =(26-13)个=13个, 26 Mg核的中子数N 镁 =(26-12)个=14个, 26 Al核的中子数小于 26 Mg核的中子数,故B错误;
C、半衰期由原子核本身结构决定,与外界环境无关,将铝同位素 26 Al放置在低温低压的环境中,其半衰期不变,故C正确;
D、 26 Al核的半衰期为72万年,银河系中现有的铝同位素 26 Al将在144万年后的剩余量n= ,则河系中现有的铝同位素 26 Al在144万年后没有全部衰变为 26 Mg,故选:C。
铯原子钟是精确的计时仪器。图 1 中铯原子从 O 点以 100m/s 的初速度在真空中做平抛运动,到达竖直平面 MN 所用时间为 t 1 ;图 2 中铯原子在真空中从P 点做竖直上抛运动,到达最高点 Q 再返回 P 点,整个过程所用时间为 t 2 。 O点到竖直平面 MN、P 点到 Q 点的距离均为 0.2m。重力加速度取 g=10m/s 2 。则 t 1 : t 2 为
A.100:1
B.1:100
C.1:200
D.200:1
C
【分析】图 1中铯原子做平抛运动,图2中铯原子做竖直上抛运动,应用运动学公式求出运动时间之比。
【解答】解:由题意可知, O点到竖直平面MN、P点到Q点的距离均为0.2m,设d=0.2m
图 1中铯原子做平抛运动,平抛运动的初速度v 0 =100m/s,水平方向:d=v 0 t 1 ,
代入数据解得: t 1 =0.002s
图 2中铯原子做竖直上抛运动,上升时间与下降时间相等,为
由匀变速直线运动的位移 -时间公式得:d=
代入数据解得: t 2 =0.4s,
则 ,故 C正确,ABD错误。
故选: C。
普朗克常量 h=6.626×10 -34 J▪s,光速为 c,电子质量为 m e ,则 在国际单位制下的单位是
A.J/s B.m C.J▪m D.m/s
B
【分析】国际单位制规定了七个基本物理量,这七个基本物理量要牢记,同时明确物理公式可以直接进行单位的推导。
【解答】 在国际单位制下的导出单位为 J•s/(kg•m•s -1 ),又因 1J=1N•m,1N=1kg•m•s -2 ,代入导出单位中计算可得其单位为 m.故ACD错误,B正确。
故选: B。
“祝融号”火星车登陆火星之前,“天问一号”探测器沿椭圆形的停泊轨道绕火星飞行,其周期为 2 个火星日。假设某飞船沿圆轨道绕火星飞行,其周期也为2 个火星日。己知一个火星日的时长约为一个地球日,火星质量的为地球质量的0.1 倍,则该飞船的轨道半径与地球同步卫星的轨道半径的比值约为
A. B. C. D.
D
【分析】 “天问一号”探测器沿椭圆形的停泊轨道绕火星飞行,某飞船沿圆轨道绕火星飞行,地球同步卫星三种情况均是万有引力提供向心力,表示出周期的表达式,再求出轨道半径之比。
【解答】解:环绕天体 m绕中心天体M做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律有:
环绕天体的半径与周期的关系为:
所以飞船绕火星的轨道半径 r 飞 与同步卫星绕地球的轨道半径 r 同 之比为: ,故 ABC错误,D正确。
故选: D。
如图 ,距离为 d 的两平行金属板 P、Q 之间有一匀强磁场,磁感应强度大小为B1,束遠度大小为v的等离子体垂直于磁场喷入板间。相距为 L 的两光滑平行金属导轨固定在与导轨平面垂直的匀强磁场中,磁感应强度大小为B2导轨平面与水平面夹角为θ,两导轨分别与 P、Q 相连。质量为 m、电阻为 R 的金属棒 ab 垂直导轨放置,恰好静止。重力加速度为 g,不计导轨电阻、板间电阻和等离子体中的粒子重力,下列说法正确的是
A.导轨处磁场得方向垂直导轨平面向上,
B.导轨处磁场得方向垂直导轨平面向下,
C.导轨处磁场得方向垂直导轨平面向上,
D.导轨处磁场得方向垂直导轨平面向下,
B
【分析】此题为磁流体发电机模型,等离子体进入磁场后,正负离子受到洛伦兹力发生偏转,依据左手定则判断正负离子的偏转方向,得到金属板 P、Q的带电性质,得到金属棒ab中电流方向;金属棒ab恰好静止,由受力平衡条件判断出所受安培力的方向并求出电流大小,再依据左手定则判断出导轨处磁场的方向;等离子体的正负离子在磁场B 1 中受到电场力与洛伦兹力,稳定后此二力平衡,由闭合电路欧姆定律求出平行金属板 P、Q之间的电压,由 求出板间电场强度,由等离子体受到电场力等于洛伦兹力,求出等离子体的速度大小。
【解答】解:平行金属板 P、Q之间磁感应强度方向由N极指向S极,由左手定则判断,等离子体中的正离子向金属板Q偏转,负离子向金属板P偏转,可知金属板Q带正电荷(电源正极),金属板P带负电荷(电源负极),金属棒ab中电流方向由a流向b,已知磁场B 2 的方向垂直导轨平面,由左手定则可知,金属棒 ab所受安培力平行于导轨平面向上或者向下,金属棒ab处于静止,由受力平衡条件判断其所受安培力沿导轨平面向上,再由左手定则判断出导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下。
金属棒 ab恰好静止,由受力平衡可得:B 2 IL=mgsinθ,
由闭合电路欧姆定律可得,平行金属板 P、Q之间的电压U=IR,
金属板 P、Q之间电场强度
等离子体的正负离子在磁场 B 1 中受到电场力与洛伦兹力,稳定后此二力平衡,则 qvB 1 =qE,联立解得 ,故 B正确,ACD错误。
故选: B。
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