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2019年高中物理 第19章 第2節(jié)放射性元素的衰變檢測試題 新人教版選修3-5 一、選擇題(1～4題為單選題，5題為多選題) 1．一個放射性原子核，發(fā)生一次β衰變，則它的(　　) A．質(zhì)子數(shù)減少一個，中子數(shù)不變 B．質(zhì)子數(shù)增加一個，中子數(shù)不變 C．質(zhì)子數(shù)增加一個，中子數(shù)減少一個 D．質(zhì)子數(shù)減少一個，中子數(shù)增加一個 答案：C 解析：發(fā)生一次β衰變，原子核里有一個中子變?yōu)橐粋€質(zhì)子和一個電子。即n―→H＋e 2．下列有關(guān)半衰期的說法正確的是(　　) 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的衰變速度 D．降低溫度或增大壓強，讓該元素與其他物質(zhì)形成化合物，均可減小衰變速度 答案：A 解析：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)生衰變所需的時間，它反映出放射性元素衰變速度的快慢，若衰變越快，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)或化學狀態(tài)無關(guān)，故上述選項只有A選項正確。 3．據(jù)媒體報道，叛逃英國的俄羅期前特工利特維年科在倫敦離奇身亡。英國警方調(diào)查認為毒殺利特維年科的是超級毒藥——放射性元素(Po)。Po的半衰期為138天，經(jīng)過α衰變生成穩(wěn)定的鉛(Pb)，經(jīng)過276天，100gPo已衰變的質(zhì)量為(　　) A．25g B．50g C．75g D．100g 答案：C 解析：100gPO經(jīng)1個半衰期衰變的質(zhì)量為50g，再經(jīng)過1個半衰期衰變的質(zhì)量為25g，所以經(jīng)過2個半衰期衰變的質(zhì)量為75g，C正確。 4．最近幾年，研究原子核的科學家在超重元素的探測方面取得了重大進展，1996年科學家們在研究某兩個重離子結(jié)合成超重元素的反應時，發(fā)現(xiàn)生成的超重元素的核X經(jīng)過6次α衰變后的產(chǎn)物是Fm，由此可以判定生成的超重元素的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別是(　　) A．124,259 B．124,265 C．112,265 D．112,277 答案：D 解析：α粒子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分別是4和2，故生成的超重元素的電荷數(shù)即原子序數(shù)等于62＋100＝112，質(zhì)量數(shù)等于64＋253＝277。 5．有些建材中的放射性物質(zhì)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 答案：BD 解析：α衰變是兩個質(zhì)子與兩個中子作為一個整體從原子核中拋射出來，即2H＋2n→He，發(fā)生α衰變時，核內(nèi)質(zhì)量數(shù)減少4，選項A錯誤；β衰變是原子核內(nèi)一個中子轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子和一個電子，即n→H＋e，發(fā)生β衰變時，核內(nèi)中子數(shù)減少1，核子數(shù)不變，選項B正確而C錯誤；由三種射線性質(zhì)可得，選項D正確。 二、非選擇題 6．A、B原子核靜止在同一勻強磁場中，一個放出α粒子，一個放出β粒子，運動方向均與磁場垂直，它們在磁場中的運動徑跡及兩個反沖核的徑跡如圖所示，則可以判定徑跡________為α粒子，徑跡________為β粒子。 答案：1　3 解析：在衰變過程中，α粒子和β粒子與剩余核組成的系統(tǒng)動量守恒，即放射出的粒子與反沖核動量大小相等，方向相反，由r＝mv/Bq可知，r與q成反比，由此可知兩圖中小圓徑跡為反沖核的徑跡，又根據(jù)左手定則可以判知，左側(cè)外切圓是α衰變，右側(cè)內(nèi)切圓是β衰變，故本題應依次填1和3。 7．天然放射性鈾(U)發(fā)生衰變后產(chǎn)生釷(Th)和另一個原子核。 (1)請寫出衰變方程； (2)若衰變前鈾(U)核的速度為v，衰變產(chǎn)生的釷(Th)核速度為，且與鈾核速度方向相同，求產(chǎn)生的另一種新核的速度。 答案：(1)見解析　(2)v 解析：(1)U→Th＋He (2)設(shè)另一新核的速度為v′，鈾核質(zhì)量為238m，由動量守恒定律得：238mv＝234m＋4mv′得：v′＝v 能力提升 一、選擇題(1～3題為單選題，4題為多選題) 1．(黃岡市xx～xx學年高二下學期期末)目前，在居室裝修中經(jīng)常用到花崗石、大理石等裝飾材料，這些巖石都不同程度地含有放射性元素。下列有關(guān)放射性知識的說法中正確的是(　　) A．鈾核(U)衰變?yōu)殂U核(Pb)的過程中，要經(jīng)過8次α衰變和10次β衰變 B．放射性元素的原子核內(nèi)的核子有半數(shù)發(fā)生變化所需的時間就是半衰期 C．放射性元素發(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 D．β射線與γ射線一樣都是電磁波，但γ射線穿透本領(lǐng)比β射線強 答案：C 2．一塊氡222放在天平的左盤時，需要天平的右盤加444g砝碼，天平才能處于平衡，氡222發(fā)生α衰變，經(jīng)過一個半衰期以后，欲使天平再次平衡，應從右盤中取出的砝碼為(　　) A．222g　　　　B．8g　　　　C．2g　　　　D．4g 答案：D 解析：衰變前氡的質(zhì)量為444g，摩爾質(zhì)量為222g/mol，故共2mol氡。經(jīng)過一個半衰期，有1mol氡衰變，放出1mol α粒子，則左盤質(zhì)量減少了4g，故應從右盤中取出4g砝碼。 3．若元素A的半衰期為4天，元素B的半衰期為5天，相同質(zhì)量的A和B。經(jīng)過20天后，剩下的質(zhì)量之比mAmB(　　) A．3031 B．3130 C．12 D．21 答案：C 解析：設(shè)A、B原來的質(zhì)量均為m，則20天后： mA＝m()＝m()5 mB＝m()＝m()4 ∴mAmB＝12 4．天然放射性元素Th(釷)經(jīng)過一系列α衰變和β衰變之后，變成Pb(鉛)。下列論斷中正確的是(　　) A．鉛核比釷核少24個中子 B．鉛核比釷核少8個質(zhì)子 C．衰變過程中共有4次α衰變和8次β衰變 D．衰變過程中共有6次α衰變和4次β衰變 答案：BD 解析：鉛核核子數(shù)比釷核核子數(shù)少24個，而不是中子數(shù)少24個，A項錯；鉛核質(zhì)子數(shù)為82，釷核質(zhì)子數(shù)為90，故鉛核比釷核少8個質(zhì)子，B項對；釷核的衰變方程為 Th―→Pb＋xHe＋ye， 式中x、y分別為α和β的衰變次數(shù) 由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒有 4x＋208＝232， 2x－y＋82＝90， 解得x＝6，y＝4。 即衰變過程中共有6次α衰變和4次β衰變，C項錯而D項對。 綜上所述，本題正確選項為B、D。 二、非選擇題 5．完成衰變方程。 (1)β衰變：Bi―→________＋e，Po―→At＋________， Th―→Pa＋________， (2)α衰變：Th―→________＋He，U―→Th＋________，Cu―→Co＋________。 (3)其中Th衰變成Pa的半衰期為1.2min，則64gTh經(jīng)過6min還有________g未衰變。 答案：(1)、(2)見解析　(3)2 解析：(1)Bi―→Po＋e，Po―→At＋e， Th―→Pa＋e。 (2)Th―→Ra＋He，U―→Th＋He， Cu―→Co＋He。 (3)由半衰期公式得m＝m0() 得m＝64()g＝2g 6．如圖所示，靜止在勻強磁場中的一個B粒子，俘獲一個速度為v＝7.3104m/s的中子發(fā)生核反應，生成一個氦核與一個新核，若測得氦核的速度為2104m/s，方向與反應前中子運動方向相同?；卮鹣旅鎲栴}。 (1)寫出核反應方程。 (2)畫出核反應后兩個粒子的運動軌跡及旋轉(zhuǎn)方向的示意圖。 (3)求出氦核與新核軌道半徑之比。 答案：(1)B＋n―→He＋Li　(2)見解析　(3) 解析：(1)核反應方程如下：B＋n―→He＋Li (2)由動量守恒知：mnvn＝mαvα＋m1v1 ∴17.3104＝42104＋7v1 v1＝－0.1104m/s 即生成的新核Li的運動方向同中子的運動方向相反，兩粒子運動軌跡如圖所示。 (3)由洛倫茲力提供粒子做圓周運動的向心力 ∴qvB＝mv2/R，R＝ ∴氫核與Li核在磁場中運動的軌道半徑之比 ＝＝＝