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2019年高中物理 4.2 放射性元素的衰變知能演練 粵教版選修3-5 　　　　　　　　　　 　　 1．一放射源放射出某種或多種射線，當用一張薄紙放在放射源的前面時，強度減為原來的，而當用1 cm厚的鋁片放在放射源前時，射線的強度減小到幾乎為零．由此可知，該放射源所射出的(　　) A．僅是α射線 B．僅是β射線 C．是α射線和β射線 D．是α射線和γ射線 解析：三種射線中，γ射線貫穿本領(lǐng)最強，能穿透幾厘米厚的鉛板，題中用1 cm厚的鋁片即能擋住射線，說明射線中不含γ射線，用薄紙便可擋住部分射線，說明射線中含有貫穿本領(lǐng)較小的α射線，同時有大部分射線穿過薄紙，說明含有β射線． 答案：C 2．關(guān)于天然放射現(xiàn)象，下列說法正確的是(　　) A．α射線是由氦原子核衰變產(chǎn)生 B．β射線是由原子核外電子電離產(chǎn)生 C．γ射線是由原子核外的內(nèi)層電子躍遷產(chǎn)生 D．通過化學(xué)反應(yīng)不能改變物質(zhì)的放射性 解析：α射線是原子核同時放出兩個質(zhì)子和兩個中子產(chǎn)生的，選項A錯；β射線是原子核內(nèi)中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子和電子而放出的，選項B錯；γ射線是衰變后的原子核從高能級向低能級躍遷產(chǎn)生的，選項C錯；放射性是原子核的固有屬性，選項D正確． 答案：D 3．朝鮮的“核危機”引起了全球的矚目，其焦點問題就是朝鮮的核電站用輕水堆還是重水堆，重水堆核電站在發(fā)電的同時還可以生產(chǎn)出可供研制核武器的钚239(Pu)，這種Pu可由鈾239(U)經(jīng)過n次β衰變而產(chǎn)生，則n為(　　) A．2 B．239 C．145 D．92 解析：其衰變方程為U→Pu＋ne，β衰變時質(zhì)量數(shù)不變，由電荷數(shù)守恒可以判斷出發(fā)生β衰變的次數(shù)為2次． 答案：A 4．關(guān)于放射性元素的半衰期，下列說法正確的是(　　) A．半衰期是原子核質(zhì)量減少一半所需的時間 B．半衰期與外界壓強和溫度有關(guān)，與原子的化學(xué)狀態(tài)無關(guān) C．氡的半衰期為3.8天，若有四個氡原子核，經(jīng)過7.6天就只剩下一個氡原子核 D．氡的半衰期為3.8天，4 g氡原子核，經(jīng)過7.6天就只剩下1 g氡原子核 解析：原子核的衰變有一定的速率，每隔一定的時間即半衰期，原子核就衰變掉總數(shù)的一半，而并非原子核質(zhì)量減少一半，故A錯．原子核的衰變快慢是由原子核內(nèi)部因素決定的，與外界環(huán)境或化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，故B錯．半衰期是一個統(tǒng)計規(guī)律，是對大量原子核而言的，對一個或幾個原子核來說， 半衰期是沒有意義的，某一個或某幾個具有放射性的原子核，經(jīng)過多長時間發(fā)生衰變是偶然的，故C錯．由半衰期公式可知D對． 答案：D 5．(雙選)在居室裝修中經(jīng)常用到花崗巖、大理石等裝飾材料，這些材料都不同程度地含有放射性元素，有些含有鈾、釷的花崗巖會釋放出α、β、γ射線，根據(jù)有關(guān)放射性知識可知，下列說法正確的是(　　) A．發(fā)生α衰變時，生成核與原來的原子核相比，核內(nèi)質(zhì)量數(shù)減少2 B．發(fā)生β衰變時，生成核與原來的原子核相比，核內(nèi)中子數(shù)減少1 C．β射線是原子的核外電子電離后形成的電子流 D．在這三種射線中，γ射線的穿透能力最強，電離能力最弱 解析：根據(jù)衰變規(guī)律，發(fā)生α衰變時，生成核與原來的原子核相比，核內(nèi)電荷數(shù)減少2，質(zhì)量數(shù)減少4，故選項A錯誤；發(fā)生β衰變時，生成核與原來的原子核相比，核內(nèi)電荷數(shù)增加1，中子數(shù)減少1，故選項B正確；β衰變的實質(zhì)在于原子核內(nèi)的一個中子轉(zhuǎn)化成了一個質(zhì)子和一個電子，β射線不是原子的核外電子電離后形成的電子流，故選項C錯誤；選項D說法正確． 答案：BD 6．(xx全國理綜) U經(jīng)過m次α衰變和n次β衰變，變成Pb，則(　　) A．m＝7，n＝3 B．m＝7，n＝4 C．m＝14，n＝9 D．m＝14，n＝18 解析：質(zhì)量數(shù)減少為：4m＝235－207＝28，m＝7.核電荷數(shù)減少為：2m－n＝92－82＝10，n＝4. 答案：B 7．鈁Fr的β衰變半衰期是21 min，則原來16 g鈁經(jīng)衰變后剩下1 g所需要的時間是(　　) A．315 min　 B．336 min C．84 min　 D．5.25 min 解析：半衰期T＝21 min，根據(jù)衰變公式，經(jīng)時間t后剩下的質(zhì)量數(shù)為 即m＝m0＝ m0. 所以＝4，t＝4T＝84 min. 答案：C 8．原子核與氘核反應(yīng)生成一個α粒子和一個質(zhì)子，由此可知(　　) A．A＝2，Z＝1　 B．A＝2，Z＝2 C．A＝3，Z＝3　 D．A＝3，Z＝2 解析：由核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得：A＋2＝4＋1，Z＋1＝2＋1，兩式聯(lián)立解得A＝3、Z＝2，故選項D對． 答案：D 9．(雙選)天然放射性元素經(jīng)過一系列α衰變和β衰變之后，變成，下列論斷中正確的是(　　) A．鉛核比釷核少24個中子 B．衰變過程中共有4次α衰變和8次β衰變 C．鉛核比釷核少8個質(zhì)子 D．衰變過程中共有6次α衰變和4次β衰變 解析：鉛核中子數(shù)208－82＝126，釷核中子數(shù)232－90＝142，故鉛核比釷核少142－126＝16個中子，鉛核比釷核少90－82＝8個質(zhì)子，選項A錯，C對．α衰變的次數(shù)為n＝＝6次，α衰變后減少的電荷數(shù)為12，而現(xiàn)在只減少了90－82＝8個，故β衰變的次數(shù)為4次，選項B錯，D對． 答案：CD 10.U核經(jīng)一系列的衰變后變?yōu)镻b核，問： (1)一共經(jīng)過幾次α衰變和幾次β衰變？ (2)Pb與U相比，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)各少了多少？ (3)綜合寫出這一衰變過程的方程． 解析：(1)設(shè)U衰變?yōu)镻b經(jīng)過x次α衰變和y次β衰變．由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒 可得238＝206＋4x① 92＝82＋2x－y② 聯(lián)立①②解得x＝8，y＝6.即一共經(jīng)過8次α衰變和6次β衰變． (2)因為原子核的電荷數(shù)等于質(zhì)子數(shù)， 因此質(zhì)子數(shù)減少92－82＝10個． 原子核的質(zhì)量數(shù)為質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)的和． 故中子數(shù)減少量為： (238－92)－(206－82)＝22個． (3)此核反應(yīng)方程為238 92U→206 82Pb＋842He＋60－1e. 答案：(1)8　6　(2)10　22 (3)238 92U→206 82Pb＋842He＋60－1e 核反應(yīng) 核反應(yīng)是指入射粒子(或原子核)與原子核(稱靶核)碰撞導(dǎo)致原子核狀態(tài)發(fā)生變化或形成新核的過程．反應(yīng)前后的能量、動量、角動量、質(zhì)量、電荷都必須守恒． 核反應(yīng)是宇宙中早已普遍存在的極為重要的自然現(xiàn)象．現(xiàn)今存在的化學(xué)元素除氫以外都是通過天然核反應(yīng)合成的，在恒星上發(fā)生的核反應(yīng)是恒星輻射出巨大能量的源泉． 在核反應(yīng)中，用于轟擊原子核的粒子稱為入射粒子或轟擊粒子，被轟擊的原子核稱為靶核，核反應(yīng)發(fā)射的粒子稱為出射粒子，反應(yīng)生成的原子核稱為剩余核或產(chǎn)物核．入射粒子a轟擊靶核A，發(fā)射出射粒子b并生成剩余核B的核反應(yīng)可用以下方程式表示： A＋a→B＋b 或簡寫為： A(a，b)B 若a、b為同種粒子，則為散射，并根據(jù)剩余核處于基態(tài)還是激發(fā)態(tài)而分為彈性散射和非彈性散射，用A(a，a)A和A(a，a′)A*表示，給定的入射粒子和靶核能發(fā)生的核反應(yīng)往往不止一種．每一種核反應(yīng)稱為一個反應(yīng)道．反應(yīng)道由入射道和出射道構(gòu)成．入射粒子和靶核組成入射道，出射粒子和剩余核組成出射道．同一入射道可以有若干出射道，同一出射道也可以有若干入射道． 發(fā)生某種核反應(yīng)的幾率用核反應(yīng)截面來表征．只有滿足質(zhì)量數(shù)、電荷、能量、動量、角動量和宇稱等守恒條件，核反應(yīng)才能發(fā)生，相應(yīng)的反應(yīng)道稱開道，反之為閉道．核反應(yīng)過程總是伴隨著能量的吸收或釋放，前者稱為吸能反應(yīng)，反者稱為放能反應(yīng)．反應(yīng)能常用Q表示，等于反應(yīng)后與反應(yīng)前體系動能之差，可標明在核反應(yīng)方程式中，例如： 3H＋2H→4He＋n＋Q　Q＝17.6 MeV 對于吸能反應(yīng)，僅當入射粒子的動能高于閾能(Eth)時才能引起核反應(yīng)． 核反應(yīng)按其本質(zhì)來說是質(zhì)的變化，但它和一般化學(xué)反應(yīng)有所不同．化學(xué)反應(yīng)只是原子或離子的重新排列組合，而原子核不變．因此，在化學(xué)反應(yīng)里，一種原子不能變成另一種原子．核反應(yīng)乃是原子核間質(zhì)點的轉(zhuǎn)移，致使一種原子轉(zhuǎn)化為其他種原子，原子發(fā)生了質(zhì)變．核反應(yīng)的能量效應(yīng)要比化學(xué)反應(yīng)的大得多．核反應(yīng)能常以兆電子伏計量，而化學(xué)反應(yīng)能一般只有幾個電子伏．例如：核反應(yīng)不是通過一般化學(xué)方法所能實現(xiàn)的，而是用到很多近代物理學(xué)的實驗技術(shù)和理論．首先要用人工方法產(chǎn)生高能量的核“炮彈”，如氦原子核、氫原子核、氘原子核等，利用這些“炮彈”猛烈撞擊別的原子核，從而引起核反應(yīng)．各種各樣的加速器，都是為了人工產(chǎn)生帶電的高能粒子用做核“炮彈”來進行核反應(yīng)的．當1932年人們發(fā)現(xiàn)中子后，不但對原子核的結(jié)構(gòu)有了正確的認識，而且發(fā)現(xiàn)中子是一種新型的核“炮彈”．由于中子不帶電荷，它和原子核之間不存在電排斥力，因而用它來產(chǎn)生核反應(yīng)時，比用帶電的其他高能粒子效果好得多．一些工廠有核反應(yīng)堆． 核反應(yīng)通常分為四類：衰變、粒子轟擊、裂變和聚變．前者為自發(fā)發(fā)生的核轉(zhuǎn)變，而后三種為人工核反應(yīng)(即用人工方法進行的非自發(fā)核反應(yīng))．