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.doc
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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(14題為單選題,5題為多選題)1(山東昌樂二中xxxx學(xué)年高二下學(xué)期檢測(cè))原子核發(fā)生衰變時(shí),此粒子是()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nHe。由上式可看出粒子是由原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化而來的。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、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)過衰變生成穩(wěn)定的鉛(Pb),經(jīng)過276天,100g Po已衰變的質(zhì)量為()A25gB50gC75gD100g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1個(gè)半衰期衰變的質(zhì)量為25g,所以經(jīng)過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)過三次衰變和兩次衰變,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.YC.YDY答案:D解析:新核的質(zhì)量數(shù)為MM12,故A、B錯(cuò)誤。電荷數(shù)ZZ62Z4,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、射線,根據(jù)有關(guān)放射性知識(shí)可知,下列說法正確的是()A發(fā)生衰變時(shí),生成核與原來的原子核相比,核內(nèi)質(zhì)量數(shù)減少2B發(fā)生衰變時(shí),生成核與原來的原子核相比,核內(nèi)中子數(shù)減少1C射線是原子的核外電子電離后形成的電子流D在這三種射線中射線的穿透能力最強(qiáng),電離能力最弱答案:BD解析: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,即2H2nHe,發(fā)生衰變時(shí),核內(nèi)質(zhì)量數(shù)減少4,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;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nHe,發(fā)生衰變時(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6A、B原子核靜止在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,一個(gè)放出粒子,一個(gè)放出粒子,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_為粒子,徑跡_為粒子。答案:13解析:在衰變過程中,粒子和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rmv/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)外切圓是衰變,右側(cè)內(nèi)切圓是衰變,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)見解析(2)v解析:(1)UThHe(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:238mv234m4mv得:vv能力提升一、選擇題(13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)生衰變,經(jīng)過一個(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()A222gB8gC.2gD4g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(gè)半衰期,有1mol氡衰變,放出1mol 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)xxxx學(xué)年高二下學(xué)期期中)下列說法正確的是()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)過多次、衰變形成穩(wěn)定的鉛(Pb)的過程中,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7.6天衰變,剩余氡的質(zhì)量是1g答案:C解析:由粒子散射實(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UPb8He6e,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()20.5g,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。3現(xiàn)在很多心血管??漆t(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40分鐘后,這些含放射性物質(zhì)的注射液通過血液循環(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()A10分鐘B10小時(shí)C10個(gè)月D10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xxxx學(xué)年高二下學(xué)期檢測(cè))天然放射性元素Th(釷)經(jīng)過一系列衰變和衰變之后,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衰變過程中共有4次衰變和8次衰變D衰變過程中共有6次衰變和4次衰變答案: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ThPbxHeye,式中x、y分別為和的衰變次數(shù)由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒有4x208232,2xy8290,解得x6,y4。即衰變過程中共有6次衰變和4次衰變,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)衰變:Bi_e,PoAt_,ThPa_,(2)衰變:Th_He,UTh_,CuCo_。(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)BiPoe,PoAte,ThPae。(2)ThRaHe,UThHe,CuCoHe。(3)由半衰期公式得mm0()得m64()g2g6.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v7.3104m/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。回答下面問題。(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)BnHeLi(2)見解析(3)解析:(1)核反應(yīng)方程如下:BnHeLi(2)由動(dòng)量守恒知:mnvnmvm1v117.3104421047v1v10.1104m/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qvBmv2/R,R氫核與Li核在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑之比- 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