學(xué)年高中物理第十九章原子核課時(shí)提升作業(yè)十三放射性元素衰變新人教版選修

學(xué)年高中物理第十九章原子核課時(shí)提高作業(yè)十三.放射性元素的衰變新人教版選修學(xué)年高中物理第十九章原子核課時(shí)提高作業(yè)十三.放射性元素的衰變新人教版選修PAGE學(xué)年高中物理第十九章原子核課時(shí)提高作業(yè)十三.放射性元素的衰變新人教版選修課時(shí)提高作業(yè)十三放射性元素的衰變(15分鐘50分)一、選擇題(本題共5小題,每題7分,共35分)1.(多項(xiàng)選擇)(2018·長(zhǎng)春高二檢測(cè))對(duì)于天然放射現(xiàn)象,以下說法中正確的選項(xiàng)是()A.α粒子帶正電,所以α射線必定是從原子核中射出的B.β粒子帶負(fù)電,所以β射線有可能是核外電子C.γ粒子是光子,所以γ射線有可能是由原子發(fā)光產(chǎn)生的D.α射線、β射線、γ射線都是從原子核內(nèi)部釋放出來的【解析】選A、D。α衰變的實(shí)質(zhì)是原子核中的兩個(gè)質(zhì)子和兩其中子聯(lián)合成一個(gè)氦核放出,A正確;β衰變的實(shí)質(zhì)是一其中子變成一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子,此后釋放出電子,B錯(cuò)誤;γ射線陪同α衰變和β衰變的產(chǎn)生而產(chǎn)生,C錯(cuò)誤;三種射線都是從原子核內(nèi)部釋放出來的,D項(xiàng)正確。2.(多項(xiàng)選擇)以下對(duì)于天然放射現(xiàn)象,表達(dá)正確的選項(xiàng)是()A.若使某放射性物質(zhì)的溫度高升,其半衰期將變短B.β衰變所釋放的電子是原子核外的電子電離形成的C.α射線是原子核衰變產(chǎn)生的,它有很強(qiáng)的電離作用D.γ射線是原子核產(chǎn)生的,它是能量很大的光子流【解析】選C、D。半衰期與元素的物理狀態(tài)沒關(guān),若使某放射性物質(zhì)的溫度高升,半衰期不變,故A錯(cuò)誤;β衰變所釋放的電子是從原子核內(nèi)釋放出的電子,故B錯(cuò)誤;α射線是原子核衰變產(chǎn)生的,是氦的原子核,它有很強(qiáng)的電離作用,穿透能力很弱,選項(xiàng)C正確;γ射線是原子核發(fā)生α或β衰變時(shí)產(chǎn)生的,它是能量很大的光子流,選項(xiàng)D正確。3.(2018·徐州高二檢測(cè))原子核X經(jīng)過一次α衰變變成原子核Y,原子核Y再經(jīng)一次β衰變變成原子核Z,則以下說法中正確的選項(xiàng)是()A.核X的中子數(shù)比核Z的中子數(shù)多2B.核X的質(zhì)子數(shù)比核Z的質(zhì)子數(shù)多5C.核Z的質(zhì)子數(shù)比核X的質(zhì)子數(shù)少1D.原子核X的中性原子的電子數(shù)比原子核Y的中性原子的電子數(shù)少1【解析】選C。依據(jù)衰變規(guī)律,發(fā)生一次α衰變減少兩個(gè)質(zhì)子和兩其中子,發(fā)生一次β衰變減少一其中子而增加一個(gè)質(zhì)子。中性原子的電子數(shù)等于質(zhì)子數(shù)。【互動(dòng)研究】若原子核X經(jīng)過m次α衰變和n次β衰變,則原子核的質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)各減少多少?【解析】β衰變不影響原子核的質(zhì)量數(shù),一次α衰變?cè)雍说馁|(zhì)量數(shù)減少4,所以減少的質(zhì)量數(shù)為4m,一次α衰變?cè)雍说暮穗姾蓴?shù)減少2,一次β衰變?cè)雍说暮穗姾蓴?shù)增加1,所以原子核的核電荷數(shù)減少2m-n。答案:4m2m-n4.鈾裂變的產(chǎn)物之一氪90Kr)是不牢固的,它經(jīng)過一系列衰變最后成為牢固的鋯90Zr),這些衰變是()A.1次α衰變,6次β衰變B.4次β衰變C.2次α衰變D.2次α衰變,2次β衰變【解析】選B。原子核每經(jīng)過一次α衰變,質(zhì)量數(shù)減少4,電荷數(shù)減少2;每經(jīng)過一次β衰變,電荷數(shù)增加1,質(zhì)量數(shù)不變。α衰變的次數(shù)為n==0(次),β衰變的次數(shù)為m=40-36=4(次)。【補(bǔ)償訓(xùn)練】本題中用大寫字母代表原子核,E經(jīng)α衰變成為F,再經(jīng)β衰變成為G,再經(jīng)α衰變成為H。上述系列衰變可記為下式:EFGH,另一系列衰變以下:PQRS,已知P和F是同位素,則()A.Q和G是同位素,R和H是同位素B.R和E是同位素,S和F是同位素C.R和G是同位素,S和H是同位素D.Q和E是同位素,R和F是同位素【解析】選B。由于P和F是同位素,設(shè)它們的質(zhì)子數(shù)為n,則其他各原子核的質(zhì)子數(shù)可分別表示以下:n+2EFGHnPQRS由此可以看出R和E是同位素,S、P和F是同位素,Q和G是同位素。5.(多項(xiàng)選擇)日本福島核電站泄露事故中釋放出大量的碘131,碘131是放射性同位素,衰變時(shí)會(huì)發(fā)出β射線與γ射線,碘131被人攝入后,會(huì)危害身體健康,由此惹起了全世界的關(guān)注。下面對(duì)于核輻射的有關(guān)知識(shí),說法正確的選項(xiàng)是()A.人類無法經(jīng)過改變外面環(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(gè)碘原子核經(jīng)16.6天后就必定剩下一個(gè)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(qiáng)D.碘131發(fā)生β衰變時(shí)所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的【解題指南】解答本題應(yīng)弄清以下四點(diǎn):(1)放射性元素衰變的快慢由原子核自己決定,與外面環(huán)境沒關(guān)。(2)半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律,對(duì)于少許原子核沒心義。(3)γ射線的穿透能力比其他兩種射線都強(qiáng)。(4)β粒子是從原子核中放出的?！窘馕觥窟xA、D。衰變的快慢由放射性元素自己決定,與外面環(huán)境沒關(guān),A正確。半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律,對(duì)少許幾個(gè)原子核沒心義,B錯(cuò)誤。β射線是高速電子流,γ射線是電磁波,故C錯(cuò)誤。β衰變的實(shí)質(zhì)是nH,D正確。二、非選擇題(15分。需寫出規(guī)范的解題步驟)6.在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,一個(gè)原來靜止的原子核,由于放出一個(gè)α粒子,結(jié)果獲取一張兩個(gè)相切圓的徑跡照片(以以下列圖),今測(cè)得兩個(gè)相切圓半徑之比r1∶r2=1∶44,求:(1)圖中哪一個(gè)圓是α粒子的徑跡?(說明原由)(2)這個(gè)原子核原來所含的質(zhì)子數(shù)是多少?【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)理解以下兩點(diǎn):(1)發(fā)生α衰變時(shí),系統(tǒng)動(dòng)量守恒。(2)由公式r=計(jì)算新核與α粒子所帶電荷量之比。【解析】(1)由于動(dòng)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是重生核的徑跡。(2)設(shè)衰變后重生核的電荷量為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。依據(jù)軌道半徑公式有==又由于衰變過程中依據(jù)動(dòng)量守恒定律,則m1v1=m2v2以上三式聯(lián)立解得q=90e。即這個(gè)原子核原來所含的質(zhì)子數(shù)為90。答案:(1)看法析(2)90(25分鐘50分)一、選擇題(本題共4小題,每題7分,共28分)1.由原子核的衰變可知()A.放射性元素一次衰變就同時(shí)產(chǎn)生α射線和β射線B.放射性元素發(fā)生β衰變,產(chǎn)生的新核的化學(xué)性質(zhì)不變C.α衰變說明原子核內(nèi)部存在氦核D.放射性的原子核發(fā)生衰變后產(chǎn)生的新核從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí),輻射出γ射線【解析】選D。原子核發(fā)生衰變時(shí),一次衰變只能是α衰變或β衰變,而不可以同時(shí)發(fā)生α衰變和β衰變,發(fā)生衰變后產(chǎn)生的新核經(jīng)常處于高能級(jí),要向外以γ射線的形式輻射能量,故一次衰變只可能同時(shí)產(chǎn)生α射線和γ射線,或β射線和γ射線,A錯(cuò),D對(duì);原子核發(fā)生衰變后,核電荷數(shù)發(fā)生了變化,變成了新核,故化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了變化,B錯(cuò);原子核內(nèi)的2其中子和2個(gè)質(zhì)子能十分親密地聯(lián)合在一同,所以在必定條件下它們會(huì)作為一個(gè)整體從較大的原子核中被拋射出來,于是放射性元素發(fā)生了α衰變,C錯(cuò)。2.(2018·南京高二檢測(cè))碘131的半衰期約為8天,若某藥物含有質(zhì)量為m的碘131,經(jīng)過32天后,該藥物中碘131的含量大概還有()A.B.C.D.【解析】選C。本題察看元素的半衰期。依據(jù)半衰期公式m=m0(,將題目中的數(shù)據(jù)代入可得C正確,A、B、D錯(cuò)誤?！究偨Y(jié)提高】半衰期公式的靈巧應(yīng)用(1)解析有關(guān)放射性元素的衰變數(shù)量和時(shí)間問題時(shí),正確理解半衰期的看法,靈巧運(yùn)用有關(guān)公式進(jìn)行解析和計(jì)算是要點(diǎn)。(2)某種核經(jīng)過一個(gè)半衰期后,節(jié)余的核的數(shù)量從微觀上講是“個(gè)數(shù)變成原來的一半”。自然,這個(gè)規(guī)律是個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律,假如詳細(xì)到有限的幾個(gè)、幾十個(gè),甚至幾百幾千個(gè),這個(gè)規(guī)律就不建立了,由于一摩爾物質(zhì)所含的微粒數(shù)就是阿伏加德羅常數(shù)。幾百幾千個(gè)算不上大量。(3)在解析計(jì)算時(shí),應(yīng)注意:經(jīng)過一個(gè)半衰期,節(jié)余的核的質(zhì)量應(yīng)當(dāng)變成反應(yīng)前的一半,即未衰變的核的質(zhì)量變成原來的一半,不是反應(yīng)后質(zhì)量變成反應(yīng)前的一半,由于抽象說反應(yīng)后的質(zhì)量還包括反應(yīng)中生成的新核的質(zhì)量。3.A、B兩種放射性元素,原來都靜止在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向以以下列圖,其中一個(gè)放出α粒子,另一個(gè)放出β粒子,α與β粒子的運(yùn)動(dòng)方向跟磁場(chǎng)方向垂直,圖中a、b、c、d分別表示α粒子、β粒子以及兩個(gè)節(jié)余核的運(yùn)動(dòng)軌跡,則()A.a為α粒子軌跡,c為β粒子軌跡B.b為α粒子軌跡,d為β粒子軌跡C.b為α粒子軌跡,c為β粒子軌跡D.a為α粒子軌跡,d為β粒子軌跡【解題指南】解答本題應(yīng)掌握以下三點(diǎn):(1)原子核在釋放α或β粒子的過程中系統(tǒng)的動(dòng)量守恒。(2)由左手定則和軌跡的內(nèi)切和外切判斷釋放粒子的電性。(3)依據(jù)洛倫茲力和牛頓第二定律以及動(dòng)量守恒定律可知半徑和粒子電量的關(guān)系?！窘馕觥窟xC。兩個(gè)相切的圓表示在相切點(diǎn)處是靜止的原子核發(fā)生了衰變,由于無外力作用,動(dòng)量守恒,所以原子核發(fā)生衰變后,新核與放出的粒子速度方向相反,若它們帶相同性質(zhì)的電荷,則它們所受的洛倫茲力方向相反,則軌道應(yīng)是外切圓,故左圖應(yīng)當(dāng)是原子核發(fā)生了α衰變,又由于r=,半徑大的應(yīng)當(dāng)是電荷量小的α粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡,A、D錯(cuò)誤;若它們所帶電荷的性質(zhì)不同樣樣,則它們的軌道應(yīng)是內(nèi)切圓。右圖所示的軌跡說明是放出了與原子核電性相反的電荷,故應(yīng)當(dāng)是發(fā)生了β衰變,半徑大的應(yīng)當(dāng)是電荷量小的電子的運(yùn)動(dòng)軌跡,故B錯(cuò)誤,C正確。4.(2018·濟(jì)南高二檢測(cè))14C測(cè)年法是利用14C衰變規(guī)律對(duì)古生物進(jìn)行年月測(cè)定的方法。若以橫坐標(biāo)t表示時(shí)間,縱坐標(biāo)m表示隨意時(shí)辰14C的質(zhì)量,m0為t=0時(shí)14C的質(zhì)量。下面四幅圖中能正確反應(yīng)14C衰變規(guī)律的是()【解析】選C。由于每經(jīng)過一個(gè)半衰期τ,14C的質(zhì)量減少一半,所以m=m0×,選項(xiàng)C正確。二、非選擇題(本題共2小題,共22分。需寫出規(guī)范的解題步驟)5.(10分)天然放射性元素Pu經(jīng)過________次α衰變和________次β衰變,最后變成鉛的同位素________。(填鉛的三種同位素PbPbPb中的一種)【解析】發(fā)生β衰變釋放的是電子,核電荷數(shù)發(fā)生改變但質(zhì)量數(shù)不會(huì)改變,發(fā)生α衰變釋放α粒子,進(jìn)而質(zhì)量數(shù)發(fā)生改變,所以新、舊核的質(zhì)量數(shù)之差必定是4的整數(shù)倍,所以最后變成鉛的3種同位素只能是Pb,所以發(fā)生α衰變的次數(shù)是=8次,發(fā)生β衰變的次數(shù)是82-(94-2×8)=4,可知發(fā)生4次β衰變。答案:84Pb6.(12分)一靜止的U核經(jīng)α衰變成為Th核,釋放出的總動(dòng)能為4.27MeV。問此衰變后Th核的動(dòng)能為多少M(fèi)eV?(保存1位有效數(shù)字)【解析】據(jù)題意知,此α衰變的衰變方程為:UThHe,依據(jù)動(dòng)量守恒定律得mαvα=mThvTh①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=Ek②=③式中Ek=4.27MeV是α粒子與Th核的總動(dòng)能。由①②③式得mTh=Ek④代