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2019-2020年高中物理 第19章 第2節(jié) 放射性元素的衰變同步練習(xí) 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．(山東昌樂(lè)二中xx～xx學(xué)年高二下學(xué)期檢測(cè))原子核發(fā)生β衰變時(shí)，此β粒子是(　　) A．原子核外的最外層電子 B．原子核外的電子躍遷時(shí)放出的光子 C．原子核內(nèi)存在著的電子 D．原子核內(nèi)的一個(gè)中子變成一個(gè)質(zhì)子時(shí)，放射出的一個(gè)電子 答案：D 解析：因原子核是由帶正電荷的質(zhì)子和不帶電的中子組成的，原子核內(nèi)并不含電子，但在一定條件下，一個(gè)中子可以轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，其轉(zhuǎn)化可表示為n→H＋e。由上式可看出β粒子是由原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化而來(lái)的。 2．目前，在居室裝修中經(jīng)常用到花崗巖、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，比如，有些含有鈾、釷的花崗石等巖石會(huì)釋放出放射性惰性氣體氡，而氡會(huì)發(fā)生放射性衰變，放射出α、β、γ射線，這些射線會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生癌變及呼吸道等方面的疾病，根據(jù)有關(guān)放射性知識(shí)可知，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．氡的半衰期3.8天，若取4個(gè)氡原子核，經(jīng)7.6天后就一定剩下一個(gè)原子核了 B．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 C．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(shí)間越短，衰變速度越大 D．降低溫度或增大壓強(qiáng)，讓該元素與其他物質(zhì)形成化合物，均可以減小衰變速度 答案：C 解析：4個(gè)氡原子核，不是大量原子核，半衰期不適用，A錯(cuò)。因半衰期決定于原子核的內(nèi)部因素，與化學(xué)狀態(tài)、外部條件無(wú)關(guān)，故B、D均錯(cuò)。半衰期短，則衰變快，C對(duì)。 3．據(jù)媒體報(bào)道，叛逃英國(guó)的俄羅期前特工利特維年科在倫敦離奇身亡。英國(guó)警方調(diào)查認(rèn)為毒殺利特維年科的是超級(jí)毒藥——放射性元素(Po)。Po的半衰期為138天，經(jīng)過(guò)α衰變生成穩(wěn)定的鉛(Pb)，經(jīng)過(guò)276天，100g Po已衰變的質(zhì)量為(　　) A．25g　　　　　　　 B．50g C．75g D．100g 答案：C 解析：100g PO經(jīng)1個(gè)半衰期衰變的質(zhì)量為50g，再經(jīng)過(guò)1個(gè)半衰期衰變的質(zhì)量為25g，所以經(jīng)過(guò)2個(gè)半衰期衰變的質(zhì)量為75g，C正確。 4．某放射性元素的原子核X連續(xù)經(jīng)過(guò)三次α衰變和兩次β衰變，若最后變成另外一種元素的原子核Y，則該新核的正確寫法是(　　) A.Y B.Y C.Y D．Y 答案：D 解析：新核的質(zhì)量數(shù)為M′＝M－12，故A、B錯(cuò)誤。 電荷數(shù)Z′＝Z－6＋2＝Z－4，故C錯(cuò)D對(duì)。 5．有些建材中的放射性物質(zhì)會(huì)釋放出α、β、γ射線，根據(jù)有關(guān)放射性知識(shí)可知，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．發(fā)生α衰變時(shí)，生成核與原來(lái)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(shí)，生成核與原來(lái)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(qiáng)，電離能力最弱 答案：BD 解析：α衰變是兩個(gè)質(zhì)子與兩個(gè)中子作為一個(gè)整體從原子核中拋射出來(lái)，即2H＋2n→He，發(fā)生α衰變時(shí)，核內(nèi)質(zhì)量數(shù)減少4，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；β衰變是原子核內(nèi)一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，即n→H＋e，發(fā)生β衰變時(shí)，核內(nèi)中子數(shù)減少1，核子數(shù)不變，選項(xiàng)B正確而C錯(cuò)誤；由三種射線性質(zhì)可得，選項(xiàng)D正確。 二、非選擇題 6．A、B原子核靜止在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)放出α粒子，一個(gè)放出β粒子，運(yùn)動(dòng)方向均與磁場(chǎng)垂直，它們?cè)诖艌?chǎng)中的運(yùn)動(dòng)徑跡及兩個(gè)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(guò)程中，α粒子和β粒子與剩余核組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，即放射出的粒子與反沖核動(dòng)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(yīng)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(gè)原子核。 (1)請(qǐng)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(jiàn)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(dòng)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) 1．一塊氡222放在天平的左盤時(shí)，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(guò)一個(gè)半衰期以后，欲使天平再次平衡，應(yīng)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(guò)一個(gè)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(yīng)從右盤中取出4g砝碼。 2.(湖北黃岡中學(xué)xx～xx學(xué)年高二下學(xué)期期中)下列說(shuō)法正確的是(　　) A．根據(jù)天然放射現(xiàn)象，盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu) B．放射性元素的半衰期會(huì)隨著壓力、溫度、化合物種類變化而變化 C．鈾(U)經(jīng)過(guò)多次α、β衰變形成穩(wěn)定的鉛(Pb)的過(guò)程中，有6個(gè)中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子 D．一個(gè)氡核Rn衰變成釙核Po并放出一個(gè)粒子，其半衰期為3.8天，則2g氡經(jīng)過(guò)7.6天衰變，剩余氡的質(zhì)量是1g 答案：C 解析：由α粒子散射實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象盧瑟福提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；放射性元素的半衰期與物理因素?zé)o關(guān)，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；衰變方程U→Pb＋8He＋6e，故有6個(gè)中子變?yōu)橘|(zhì)子，選項(xiàng)C正確；半衰期是指有一半粒子衰變，故剩余的質(zhì)量為2()2＝0.5g，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 3．現(xiàn)在很多心血管專科醫(yī)院引進(jìn)了一種被稱為“心臟灌注顯像”的檢測(cè)技術(shù)，方法是將若干毫升含放射性元素锝的注射液注入被檢測(cè)者的動(dòng)脈，經(jīng)過(guò)40分鐘后，這些含放射性物質(zhì)的注射液通過(guò)血液循環(huán)均勻地分布在血液中，這時(shí)對(duì)被檢測(cè)者的心臟進(jìn)行造影。心臟血管正常的位置由于有放射性物質(zhì)隨血液到達(dá)而顯示出有射線射出；心臟血管被堵塞的部分由于無(wú)放射性物質(zhì)到達(dá)，將無(wú)射線射出。醫(yī)生根據(jù)顯像情況就可以判定被檢測(cè)者心血管有無(wú)病變，并判斷病變位置。你認(rèn)為檢測(cè)用的放射性元素锝的半衰期應(yīng)該最接近下列數(shù)據(jù)中的(　　) A．10分鐘 B．10小時(shí) C．10個(gè)月 D．10年 答案：B 解析：如果半衰期太短，則在放射期內(nèi)，放射性物質(zhì)的注射液尚未均勻地分布在血液中而無(wú)法完成檢測(cè)工作，再則因放射強(qiáng)度較大而對(duì)人體造成傷害。如果半衰期太長(zhǎng)，放射性物質(zhì)長(zhǎng)期殘留在人體內(nèi)也會(huì)對(duì)人體造成傷害。對(duì)比四個(gè)選項(xiàng)中的時(shí)間，應(yīng)以10小時(shí)為宜，故正確選項(xiàng)應(yīng)為B。 4．(河北承德一中xx～xx學(xué)年高二下學(xué)期檢測(cè))天然放射性元素Th(釷)經(jīng)過(guò)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(gè)中子 B．鉛核比釷核少8個(gè)質(zhì)子 C．衰變過(guò)程中共有4次α衰變和8次β衰變 D．衰變過(guò)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(gè)，而不是中子數(shù)少24個(gè)，A項(xiàng)錯(cuò)；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(gè)質(zhì)子，B項(xiàng)對(duì)；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(guò)程中共有6次α衰變和4次β衰變，C項(xiàng)錯(cuò)而D項(xiàng)對(duì)。 綜上所述，本題正確選項(xiàng)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(guò)6min還有________g未衰變。 答案：(1)、(2)見(jiàn)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(qiáng)磁場(chǎng)中的一個(gè)B粒子，俘獲一個(gè)速度為v＝7.3104m/s的中子發(fā)生核反應(yīng)，生成一個(gè)氦核與一個(gè)新核，若測(cè)得氦核的速度為2104m/s，方向與反應(yīng)前中子運(yùn)動(dòng)方向相同?；卮鹣旅鎲?wèn)題。 (1)寫出核反應(yīng)方程。 (2)畫出核反應(yīng)后兩個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)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(jiàn)解析　(3) 解析：(1)核反應(yīng)方程如下：B＋n―→He＋Li (2)由動(dòng)量守恒知：mnvn＝mαvα＋m1v1 ∴17.3104＝42104＋7v1 v1＝－0.1104m/s 即生成的新核Li的運(yùn)動(dòng)方向同中子的運(yùn)動(dòng)方向相反，兩粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示。 (3)由洛倫茲力提供粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力 ∴qvB＝mv2/R，R＝ ∴氫核與Li核在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑之比 ＝＝＝