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【112學測物理】51 52混合題：衰變與交作作用的關係

這是由吳旭明老師及蔡佳玲老師所建立的免費數位學習內容 更完整的課程結構請參考「播放清單」或至下方網頁觀看 高中物理線上學習網https://sites.google.com/site/phyelea... #高中物理 #108課綱 #必修物理 #學測物理 自工業革命於1760年在英國開始後，人類對於化石燃料（煤和石油）的使用滿足了經濟發展和產業革命的需求，然而這些化石燃料的燃燒，也使空氣中的二氧化碳節節上升，如圖(a)所示。除了二氧化碳之外，人類對化石燃料的運用也在環境中留下許多痕跡，鉛元素便是其中一個例子。圖 (b)是英國某湖泊岩心（岩芯）中1700年以來的鉛濃度變化，圖 (c)則是1700年以來，該岩心中的鉛-206與鉛-207的比例（(_^𝟐𝟎𝟔)𝐏𝐛/(_^𝟐𝟎𝟕)𝐏𝐛）變化。 煤和石油有著不同的鉛同位素訊號，如英國地區煤的 (_^𝟐𝟎𝟔)𝐏𝐛/(_^𝟐𝟎𝟕)𝐏𝐛 比例為1.186，石油的(_^𝟐𝟎𝟔)𝐏𝐛/(_^𝟐𝟎𝟕)𝐏𝐛 比例為1.067，分析岩心中鉛濃度以及鉛同位素比例，便能推測該地過去化石燃料的使用情形。鉛-206及鉛-207是鉛元素常見的穩定同位素，來源可能是岩石、地下水、煤或石油，同時也可能從鈾元素衰變而來。鈾-238具有天然放射性，其質子數為92，中子數為146，會歷經衰變過程，轉變成穩定的鉛-206原子，如下式所示。 (_𝟗𝟐^𝟐𝟑𝟖)𝐔→(_𝟗𝟎^𝟐𝟑𝟒)𝐓𝐡→(_9𝟏^23𝟒)𝐏𝐚→(_𝟗𝟐^𝟐𝟑𝟒)𝐔→…→(_𝟖𝟏^𝟐𝟎𝟔)𝐓𝐡→ (_𝟖𝟐^𝟐𝟎𝟔)𝐏𝐛 51 放射性同位素的衰變有 𝛼 衰變、𝛽 衰變及 𝛾 衰變等三種，這三種衰變方式發出的放射線分別為 𝛼射線、𝛽 射線及 𝛾 射線。𝛼 射線就是氦-4（(_𝟐^𝟒)𝐇𝐞）的原子核，𝛽 射線就是具有高能量的電子，而 𝛾 射線就是波長極短的電磁波。依據題目式子所示鈾-238（(_𝟗𝟐^𝟐𝟑𝟖)𝐔）衰變為鉛-206（(_𝟖𝟐^𝟐𝟎𝟔)𝐏𝐛）的過程，下列關於鈾與鉈同位素放射衰變的敘述，哪些正確？（應選2項） 52 放射性同位素的衰變與基本交互作用有關。在有些不穩定的原子核中，部分的質子與中子所組成的小集團會脫離其他質子與中子的束縛而離開原子核；而在另一些原子核中，個別的質子或中子則可發生衰變而分別放出微中子或反微中子。試問在式子中所示鈾-238（(_𝟗𝟐^𝟐𝟑𝟖)𝐔 ）衰變為鈾-234（(_𝟗𝟐^𝟐𝟑𝟒)𝐔 ）的3個階段中，涉及強作用與弱作用的衰變各為何？ 53 根據圖，下列何者正確？ (A)空氣中二氧化碳的含量可從 (_^𝟐𝟎𝟔)𝐏𝐛/(_^𝟐𝟎𝟕)𝐏𝐛 比例得知 (B)此地的鉛濃度從1760年起呈現穩定上升的趨勢 (C)岩心中的鉛濃度可由 (_^𝟐𝟎𝟔)𝐏𝐛/(_^𝟐𝟎𝟕)𝐏𝐛 比例換算 (D)此區域從1920年來 (_^𝟐𝟎𝟔)𝐏𝐛/(_^𝟐𝟎𝟕)𝐏𝐛 比例逐漸下降，很可能和使用石油相關 (E)英國於2000年起禁用有鉛汽油，因此同湖泊近年的 (_^𝟐𝟎𝟔)𝐏𝐛/(_^𝟐𝟎𝟕)𝐏𝐛 比例應為0 54 工業革命的一大突破就是大量使用蒸氣機作為運輸動力，從圖中的數據分析，可以推論此地運輸業的蒸汽機應在何時開始大量使用煤作為燃料？推論依據為何？（4分）