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半衰期与本底辐射:原创综合练习与解析

你也许能分别听懂每一课,但综合练习会显示:当题目不再说明类型时,哪一步还会出错。

这套练习涵盖整个课题:扣除本底、从图读半衰期、连续减半、随机性以及模型与风险建议。所有数据都是为练习而虚构的。

请按顺序由易到难做题。每次都写上单位,然后再打开答案。

错题记录与重测队列是记录错题的好地方。本练习属于半衰期与本底辐射。

题目

Q1. 没有放射源时,探测器在 12 分钟内记录到 48 次计数。本底计数率是多少?

查看答案

计数率 = 计数 ÷ 时间 = 48 ÷ 12 = 4 counts/min。

Q2. 有放射源在附近时,同一探测器在 3 分钟内记录到 372 次计数。本底计数率为 4 counts/min。放射源的修正计数率是多少?

查看答案

3 分钟内的本底 = 4 × 3 = 12 次计数。修正后的总数 = 372 − 12 = 360 次计数。修正计数率 = 360 ÷ 3 = 120 counts/min。

Q3. 说明放射性同位素的半衰期(half-life)是什么意思。

查看答案

半衰期是样本的计数率(或未衰变原子核的数目)降到起始值一半所需的时间,也是现有原子核中一半发生衰变所需的时间。

Q4. 样本含有 80 g 同位素,半衰期为 5 小时。15 小时后还剩多少?

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15 ÷ 5 = 3 个半衰期。80 → 40 → 20 → 10。剩下 10 g。

Q5. 下表记录了某放射源的修正计数率。

时间(小时)0246
修正计数率(counts/min)64032016080

(a) 求半衰期。(b) 预测 10 小时时的修正计数率。

查看答案

(a) 640 在 2 小时内降到 320,再过 2 小时降到 160,所以半衰期是 2 小时。

(b) 10 ÷ 2 = 5 个半衰期。640 → 320 → 160 → 80 → 40 → 20。计数率为 20 counts/min。

Q6. 本底为 10 counts/min。探测器在 0、5 和 10 分钟记录某放射源,测得计数率分别为 130、70 和 40 counts/min。(a) 求修正计数率和半衰期。(b) 20 分钟时探测器会显示多大的测得计数率?

查看答案

(a) 修正后:120、60、30 counts/min。每个值是前一个的一半,间隔 5 分钟,所以半衰期是 5 分钟。

(b) 20 分钟是 4 个半衰期:120 → 60 → 30 → 15 → 7.5 counts/min。再加回本底:7.5 + 10 = 17.5 counts/min。

Q7. 某同位素的半衰期为 12 天。36 天后剩下多少分数?已衰变的占百分之几?

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36 ÷ 12 = 3 个半衰期。剩余分数 = (½)³ = 1/8(12.5%)。已衰变 = 7/8 = 87.5%。

Q8. 修正计数率在 35 分钟内从 2400 counts/min 降到 75 counts/min。半衰期是多少?

查看答案

2400 → 1200 → 600 → 300 → 150 → 75,共减半 5 次。半衰期 = 35 ÷ 5 = 7 分钟。

Q9. 有学生说:“半衰期是 10 分钟,所以这个原子正好在 10 分钟时衰变,20 分钟后所有原子都没了。”请给出两处更正。

查看答案

第一,衰变是随机的,半衰期不能说明某个原子什么时候衰变。每个原子在 10 分钟内衰变的概率是 50%。第二,20 分钟(两个半衰期)后还剩四分之一的原子核,不是零。

Q10. 某放射源被计数五次,每次 60 秒,得到 204、197、215、190 和 209 次计数。(a) 求平均值。(b) 同学说计数器一定坏了,因为数字不一样。请回应。

查看答案

(a) 204 + 197 + 215 + 190 + 209 = 1015,1015 ÷ 5 = 每 60 秒 203 次计数。

(b) 衰变是随机的,所以在相等时间间隔内的计数会围绕平均值变化,即使什么都没改变。这种差异是预期之中的,并不表示仪器有故障。

Q11. 某放射源的活度为 640 kBq,半衰期为 2 天。(a) 求 10 天后的活度。(b) 有学生说:“所以 10 天后就安全了。”请评价这个说法。

查看答案

(a) 10 ÷ 2 = 5 个半衰期。640 → 320 → 160 → 80 → 40 → 20。活度为 20 kBq。

(b) 计算只表明,在这个模型中活度降到了 1/32。它没有说明剂量或安全,这些取决于辐射类型、时间、距离和屏蔽。安全应由有资质的人来判断。

如果做错了

错误出现在通常表示去看
Q1、Q2、Q6(a)本底的计算或扣除用错了时间从给定计数中扣除本底辐射
Q3、Q5(a)、Q6(a)从错误的坐标轴读半衰期,或把数值当成时间从衰变图求半衰期
Q4、Q5(b)、Q6(b)、Q7、Q8、Q11(a)减半的次数数错或重复出错对给定时间间隔连续减半
Q9、Q10把衰变当成计时器,或忽视随机性解释为什么单个原子没有可预测的衰变时间
Q11(b)、Q9(第二部分)把计算结果变成安全结论区分模型计算与个人辐射风险建议

记下做错的题号,几天后换一组数字重做,并记录出错的模式。如果同一类错误再次出现,我们的老师可以在线上一对一物理补习中和你一起处理。

常见问题

这套练习应该怎么用?

先盖住答案,把每一题的作答连同单位写在纸上,就像考试一样。然后打开答案,对照你的推理,而不只是最后的数字。记下每个错误属于哪一课,几天后再做一道类似的题。

这些是真正的考试题吗?

不是。这里每一题都是原创,使用虚构数据,专为练习本课题的技能而写,没有抄自任何历年试卷。要做真正的历年试卷和评分标准,请使用学校或考试中心提供的资料。

如果半衰期的题会做,本底的题却错了呢?

这种情况通常说明问题出在修正这一步,而不是减半。回到“扣除本底”那一课,相减之前先核对每个数字对应的时间是否一致。然后换一组新数字再做一遍本底的题。

更新于:

下一步

如果订正时同一种错误一再出现,一对一的老师可以检查你的书面演算,并用新题专门练习那一种模式。

一小时付费试听课,按所安排老师确认的收费,RM80 起。

补习由家长或监护人安排。用 WhatsApp 把这页发给他们,他们就可以替你咨询。

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