2019-2020年高中物理 19.2放射性元素的衰變課時訓練（含解析）新人教版選修3-5.doc

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2019-2020年高中物理 19.2放射性元素的衰變課時訓練（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)核反應方程問題的處理方法 (1)核反應過程一般都是不可逆的,所以核反應方程只能用箭頭表示反應方向,不能用等號連接。 (2)核反應的生成物一定要以實驗為基礎,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方程。 (3)核反應遵循電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒。 (4)在書寫核反應方程時,應先將已知原子核和已知粒子的符號填入核反應方程一般形式的適當位置上,然后根據(jù)核反應規(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