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2019-2020年高中物理 19.2放射性元素的衰變課時訓(xùn)練（含解析）新人教版選修3-5 【小題達標練】 一、選擇題 1.表示放射性元素碘131I)β衰變的方程是　(　　) AISbHe BIXee CIIn DITeH 【解析】選B。碘I)的原子核內(nèi)一個中子放出一個電子,變成一個質(zhì)子,質(zhì)量數(shù)沒有發(fā)生變化,核電荷數(shù)增加1,所以生成54號元素Xe,放出一個電子。B選項正確。 2.某放射性元素經(jīng)過11.4天有的原子核發(fā)生了衰變,該元素的半衰期 為　(　　) A.11.4天　　　B.7.6天　　　C.5.7天　　　D.3.8天 【解析】選D。根據(jù)=,=3,因為t=11.4天,所以τ=天=3.8天,選項D正確。 【互動探究】若將這種元素表示為X,X的氧化物表示為X2O,X2O與F能發(fā)生如下反應(yīng)2X2O+2F24XF+O2,XF的半衰期為　(　　) A.11.4天 B.7.6天 C.5.7天 D.3.8天 【解析】選D。元素的半衰期與原子所處的狀態(tài)及外部環(huán)境無關(guān),由原子核內(nèi)部的因素決定,所以它的半衰期仍然為3.8天,D項正確。 3.(xx南京高二檢測)放射性原子核發(fā)生一次α衰變后(　　) A.核的電荷數(shù)少1,質(zhì)量數(shù)少1 B.核的電荷數(shù)多1,質(zhì)量數(shù)多1 C.核的電荷數(shù)少2,質(zhì)量數(shù)少4 D.核的電荷數(shù)少2,質(zhì)量數(shù)少2 【解析】選C。α粒子為氦原子核,放射性原子核發(fā)生一次α衰變后核的電荷數(shù)少2,質(zhì)量數(shù)少4,故選C。 4.(多選)(xx宿遷高二檢測)某原子核的衰變過程,下列說法正確的 是　(　　) A.核C比核A的質(zhì)子數(shù)少1 B.核C比核A的質(zhì)量數(shù)少5 C.原子核為A的中性原子的電子數(shù)比原子核為B的中性原子的電子數(shù)多2 D.核C比核B的中子數(shù)少2 【解析】選A、D。由衰變方程可寫出關(guān)系式可得A、D項正確。 5.(xx昆明高二檢測)核電站核泄露的污染物中含有碘131和銫137。碘131的半衰期約為8天,會釋放β射線;銫137是銫133的同位素,半衰期約為30年,發(fā)生衰變時會輻射γ射線,下列說法正確的是　(　　) A.碘131釋放的β射線由氦核組成 B.銫137衰變時輻射出的γ光子能量小于可見光光子能量 C.與銫137相比碘131衰變更快 D.銫133和銫137含有相同的中子數(shù) 【解析】選C。β射線是高速電子流,A項不正確。由于γ射線是電磁波,它的頻率大于可見光的頻率,故γ光子的能量大于可見光光子的能量,B項不正確。由于銫137的半衰期約為30年、碘131的半衰期約為8天,故與銫137相比,碘131衰變要快得多,C項正確。銫133和銫137是同位素,具有相同的質(zhì)子數(shù)和不同的中子數(shù),D項不正確。 6.(多選)日本福島核電站泄漏事故中釋放出大量的碘131,碘131是放射性同位素,衰變時會發(fā)出β射線與γ射線,碘131被人攝入后,會危害身體健康,由此引起了全世界的關(guān)注。下面關(guān)于核輻射的相關(guān)知識,說法正確的是　(　　) A.人類無法通過改變外部環(huán)境來改變碘131衰變的快慢 B.碘131的半衰期為8.3天,則4個碘原子核經(jīng)16.6天后就一定剩下一個原子核 C.β射線與γ射線都是電磁波,但γ射線穿透本領(lǐng)比β射線強 D.碘131發(fā)生β衰變時所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時產(chǎn)生的 【解題指南】解答此題應(yīng)弄清以下四點: (1)放射性元素衰變的快慢由原子核本身決定,與外部環(huán)境無關(guān)。 (2)半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計規(guī)律,對于少數(shù)原子核無意義。 (3)γ射線的穿透能力比其他兩種射線都強。 (4)β粒子是從原子核中放出的。 【解析】選A、D。衰變的快慢由放射性元素本身決定,與外部環(huán)境無關(guān),A正確。半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計規(guī)律,對少數(shù)幾個原子核無意義,B錯誤。β射線是高速電子流,γ射線是電磁波,故C錯誤。β衰變的實質(zhì)是nH+e,D正確。 7.下列關(guān)于半衰期的說法中正確的是　(　　) A.放射性元素的半衰期越短,表明有半數(shù)原子核發(fā)生衰變所需要的時間越短,衰變速度越快 B.放射性元素的樣品不斷衰變,隨著剩下的未衰變的原子核的減少,元素的半衰期也變短 C.把放射性元素放在密封的容器中,可以減慢放射性元素衰變的速度 D.降低溫度或增大壓強,讓放射性元素與其他物質(zhì)形成化合物,均可以減小該元素的衰變速度 【解析】選A。放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時間,它反映了放射性元素衰變的快慢,衰變越快,半衰期越短。某種元素的半衰期長短由其本身因素決定,與它所處的物理狀態(tài)或化學(xué)狀態(tài)無關(guān)。故只有A正確。 【易錯提醒】解答本題的兩個易錯點: (1)受傳統(tǒng)觀念的影響,認為數(shù)量少了半衰期會變化,從而錯選B。 (2)受日常生活影響,認為放在密閉的容器中半衰期會變化,從而錯選C。 二、非選擇題 8.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? (2Pb和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+4x ① 92=82+2x-y ② 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UPb+He+e。 答案:(1)8次　6次　(2)10　22 (3UPb+He+e 【總結(jié)提升】有關(guān)核反應(yīng)方程問題的處理方法 (1)核反應(yīng)過程一般都是不可逆的,所以核反應(yīng)方程只能用箭頭表示反應(yīng)方向,不能用等號連接。 (2)核反應(yīng)的生成物一定要以實驗為基礎(chǔ),不能憑空只依據(jù)兩個守恒定律杜撰出生成物來寫核反應(yīng)方程。 (3)核反應(yīng)遵循電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒。 (4)在書寫核反應(yīng)方程時,應(yīng)先將已知原子核和已知粒子的符號填入核反應(yīng)方程一般形式的適當位置上,然后根據(jù)核反應(yīng)規(guī)律計算出未知核(或未知粒子)的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù),最后確定它們是哪種元素(或哪種粒子)。 9.(xx巴彥淖爾高二檢測)在勻強磁場中,一個原來靜止的原子核,由于放出一個α粒子,結(jié)果得到一張兩個相切圓的徑跡照片(如圖所示),今測得兩個相切圓半徑之比r1∶r2=1∶44,求: (1)圖中哪一個圓是α粒子的徑跡?(說明理由) (2)這個原子核原來所含的質(zhì)子數(shù)是多少? 【解析】(1)因為動量相等,所以軌道半徑與粒子的電荷量成反比,所以圓軌道2是α粒子的徑跡,圓軌道1是新生核的徑跡。 (2)設(shè)衰變后新生核的電荷量為q1,α粒子的電荷量為q2=2e,它們的質(zhì)量分別為m1和m2,衰變后的速度分別是v1和v2,所以原來原子核的電荷量q=q1+q2。 根據(jù)軌道半徑公式有== 又由于衰變過程中遵循動量守恒定律,則m1v1=m2v2 以上三式聯(lián)立解得q=90e。 即這個原子核原來所含的質(zhì)子數(shù)為90。 答案:(1)見解析　(2)90 1.(1)某一放射性元素放出的射線通過電場后分成三束,如圖所示,下列說法正確的是　(　　) A.射線1的電離作用在三種射線中最強 B.射線2貫穿本領(lǐng)最弱,用一張白紙就可以將它擋住 C.一個原子核放出一個射線3的粒子后,質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)都比原來少2個 D.一個原子核放出一個射線1的粒子后,形成的新核比原來的電荷數(shù)少1個 (2)(xx武漢高二檢測)在一個原子核衰變?yōu)橐辉雍说倪^程中,發(fā)生α衰變的次數(shù)為　　　次,發(fā)生β衰變的次數(shù)為　　　次。 【解析】(1)選C。根據(jù)三束射線的偏轉(zhuǎn)方向,可以斷定射線1帶負電,是β射線;射線2不帶電,是γ射線;射線3是α射線。α射線的電離作用最強,選項A錯誤。γ射線貫穿本領(lǐng)最強,用一張白紙可以擋住的是α射線,選項B錯誤。每發(fā)生一次α衰變,原子核里面的2個中子和2個質(zhì)子結(jié)合成一個氦核而釋放出來,選項C正確。每發(fā)生一次β衰變,原子核里面的一個中子變成一個質(zhì)子,因此核電荷數(shù)增加1,選項D錯誤。 (2)一個原子核衰變?yōu)橐粋€原子核的過程中,發(fā)生α衰變的次數(shù)為(238-206)4=8次,發(fā)生β衰變的次數(shù)為28-(92-82)=6次。 答案:(1)C　(2)8　6 2.(1)(多選)原子核具有天然放射性,它經(jīng)過若干次α衰變和β衰變后會變成新的原子核。下列原子核中,有三種是衰變過程中可以產(chǎn)生的,它們 是　(　　) (2)一靜止的核經(jīng)α衰變成為Th核,釋放出的總動能為4.27MeV。問此衰變后Th核的動能為多少MeV(保留1位有效數(shù)字)? 【解析】(1)選A、C、D。發(fā)生1次α衰變時核子的質(zhì)量數(shù)減4,電荷數(shù)減2;發(fā)生1次β衰變時,質(zhì)量數(shù)不變,電荷數(shù)加1。先從質(zhì)量數(shù)的變化分析,易得A、C、D正確。 (2)據(jù)題意知,此α衰變的衰變方程為UThHe, 根據(jù)動量守恒定律得mαvα=mThvTh ① 式中,mα和mTh分別為α粒子和Th核的質(zhì)量,vα和vTh分別為α粒子和Th核的速度,由題設(shè)條件知:mα+mTh=Ek ② =　 ③ 式中Ek=4.27MeV是α粒子與Th核的總動能。 由①②③式得mTh=Ek ④ 代入數(shù)據(jù)得,衰變后Th核的動能mTh=0.07MeV 答案:(1)A、C、D　(2)0.07MeV