高中物理人教版5第十九章原子核2放射性元素的衰變 課時(shí)訓(xùn)練15放射性元素的衰變

課時(shí)訓(xùn)練15放射性元素的衰變題組一放射性元素的衰變1.關(guān)于放射性元素發(fā)生衰變放射的三種射線,下列說法中正確的是()A.三種射線一定同時(shí)產(chǎn)生B.三種射線的速度都等于光速C.γ射線是處于激發(fā)態(tài)的原子核發(fā)射的D.原子核衰變不能同時(shí)放射α射線和γ射線解析:γ射線是在α衰變或β衰變后原子核不穩(wěn)定而輻射出光子形成。答案:C2.一個(gè)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(gè),中子數(shù)不變B.質(zhì)子數(shù)增加一個(gè),中子數(shù)不變C.質(zhì)子數(shù)增加一個(gè),中子數(shù)減少一個(gè)D.質(zhì)子數(shù)減少一個(gè),中子數(shù)增加一個(gè)解析:β衰變的實(shí)質(zhì)是一個(gè)中子變成一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子,故中子減少一個(gè)而質(zhì)子增加一個(gè)。故A、B、D錯(cuò),C對(duì)。答案:C3.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?nèi)缦?PQRS已知P是F的同位素,則()是G的同位素,R是H的同位素是E的同位素,S是F的同位素是G的同位素,S是H的同位素是E的同位素,R是F的同位素解析:因?yàn)镻是F的同位素,其電荷數(shù)設(shè)為Z,則衰變過程可記為Z+2EFGHZPQRS顯然E和R的電荷數(shù)均為Z+2,則E和R為同位素,Q和G的電荷數(shù)均為Z+1,則Q和G為同位素,S、P、F的電荷數(shù)都為Z,則S、P、F為同位素,故選項(xiàng)B正確,選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤。答案:B4.鈾裂變的產(chǎn)物之一氪90是不穩(wěn)定的,它經(jīng)過一系列衰變最終成為穩(wěn)定的鋯90,這些衰變是()次α衰變,6次β衰變次β衰變次α衰變次α衰變,2次β衰變解析: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。方法一:α衰變的次數(shù)n==0(次),β衰變的次數(shù)m=+40-36=4(次)。方法二:設(shè)氪90經(jīng)過x次α衰變,y次β衰變后變成鋯90,由衰變前后的質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒得4x+90=90,2x-y+40=36,解得x=0,y=4。答案:B題組二半衰期5.(多選)關(guān)于放射性元素的半衰期,下列說法正確的是()A.原子核全部衰變所需要的時(shí)間的一半B.原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時(shí)間C.相對(duì)原子質(zhì)量減少一半所需要的時(shí)間D.元素質(zhì)量減半所需要的時(shí)間解析:放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變時(shí)所需要的時(shí)間叫作這種元素的半衰期,它與原子核全部衰變所需要的時(shí)間的一半不同。放射性元素發(fā)生衰變后成了一種新的原子核,原來的放射性元素原子核的個(gè)數(shù)不斷減少;當(dāng)原子核的個(gè)數(shù)減半時(shí),該放射性元素的原子核的總質(zhì)量也減半,故選項(xiàng)B、D正確。答案:BD6.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的含量大約還有()A. B. C. D.解析:根據(jù)衰變規(guī)律可知,碘131經(jīng)過的半衰期個(gè)數(shù)為n==4,剩余的質(zhì)量約為()nm=,C項(xiàng)正確。答案:C7.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)生衰變所需要的時(shí)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閉的容器中,可以減慢放射性元素的衰變速度D.降低溫度或增大壓強(qiáng),讓該元素與其他物質(zhì)形成化合物,均可減緩衰變的速度解析:元素的半衰期是由原子核內(nèi)部的因素決定的,與處于單質(zhì)狀態(tài)還是化合狀態(tài)無關(guān),與外部物理?xiàng)l件也無關(guān)。答案:A8.一小瓶含有放射性同位素的液體,它每分鐘衰變6000次。若將它注射到一位病人的血管中,15h后從該病人身上抽取10mL血液,測(cè)得此血樣每分鐘衰變2次。已知這種同位素的半衰期為5h,求此病人全身血液總量。解析:設(shè)衰變前原子核的個(gè)數(shù)為N0,15h后剩余的原子核個(gè)數(shù)為N,則N=N0×(=()3N0=N0,①設(shè)血液的總體積為V,衰變的次數(shù)跟原子核的個(gè)數(shù)成正比,即,②由①②得V=3750mL=L。答案:L(建議用時(shí):30分鐘)1.某放射性同位素樣品,在21天里衰減掉,它的半衰期是()天 天 天 天解析:在21天里衰變掉,則剩余,故經(jīng)歷3個(gè)半衰期,因此半衰期為=7(天)。答案:C2.表示放射性元素碘131I)β衰變的方程是()AISbHe BIXeeCIIn DITeH解析:原子核發(fā)生β衰變時(shí),從原子核內(nèi)部釋放出一個(gè)電子,同時(shí)生成一個(gè)新核,選項(xiàng)B正確。答案:B3.放射性同位素釷232經(jīng)α、β衰變會(huì)生成氡,其衰變方程為ThRn+xα+yβ,其中()=1,y=3 =2,y=3=3,y=1 =3,y=2解析:根據(jù)衰變方程左右兩邊的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得方程組解得x=3,y=2,故答案為D。答案:D、B兩種放射性元素,它們的半衰期分別為tA=10天,tB=30天,經(jīng)60天后,測(cè)得兩種放射性元素的質(zhì)量相等,那么它們?cè)瓉淼馁|(zhì)量之比為()∶1 ∶63 ∶14 ∶1解析:設(shè)A、B兩種元素原來的質(zhì)量分別為mA和mB,對(duì)A元素來講,經(jīng)過6個(gè)半衰期,剩余質(zhì)量為()6mA;對(duì)B元素來講,經(jīng)過2個(gè)半衰期,剩余質(zhì)量為()2mB。則()6mA=()2mB,,故D項(xiàng)正確。答案:D5.(多選)美國(guó)科研人員正在研制一種新型鎳銅長(zhǎng)效電池,它是采用半衰期長(zhǎng)達(dá)100年的放射性同位素鎳63Ni)和銅兩種金屬作為長(zhǎng)壽命電池的材料,利用鎳63發(fā)生β衰變時(shí)釋放電子給銅片,把鎳63和銅片作電池兩極,外接負(fù)載為負(fù)載提供電能。下面有關(guān)該電池的說法正確的是()A.鎳63的衰變方程是NiCuB.鎳63的衰變方程是NiCuC.外接負(fù)載時(shí)鎳63的電勢(shì)比銅片高D.該電池內(nèi)電流方向是從銅片到鎳解析Ni的衰變方程為NiCu,選項(xiàng)A、B錯(cuò)。電流方向?yàn)檎姾啥ㄏ蛞苿?dòng)方向,在電池內(nèi)部電流從銅片到鎳片,鎳片電勢(shì)高,選項(xiàng)C、D正確。答案:CD6.(多選)地球的年齡到底有多大,科學(xué)家利用天然放射性元素的衰變規(guī)律,通過對(duì)目前發(fā)現(xiàn)的最古老的巖石中鈾和鉛含量的測(cè)定,推算出該巖石中含有的鈾是巖石形成初期時(shí)(巖石形成初期時(shí)不含鉛)的一半。鈾238衰變后形成鉛206,鈾238的相對(duì)含量隨時(shí)間變化規(guī)律如圖所示,圖中N為鈾238的原子數(shù),N0為鈾和鉛的原子總數(shù)。由此可以判斷出()A.鈾238的半衰期為90億年B.地球的年齡大致為45億年C.被測(cè)定的古老巖石樣品在90億年時(shí)的鈾、鉛原子數(shù)之比約為1∶4D.被測(cè)定的古老巖石樣品在90億年時(shí)的鈾、鉛原子數(shù)之比約為1∶3解析:由題意、半衰期的含義及鈾238衰變后含量隨時(shí)間的變化規(guī)律圖象可知:鈾238的半衰期和地球的年齡均大致為45億年。再由圖象可知:被測(cè)定的古老巖石樣品在90億年時(shí)鈾原子數(shù)的相對(duì)值為,即占總原子數(shù)的,由此可推得其中鉛占原子數(shù)的,鈾、鉛原子數(shù)之比約為1∶3。選項(xiàng)B、D正確。答案:BD7.(多選)靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的某放射性元素的原子核,當(dāng)它放出一個(gè)α粒子后,其速度方向與磁場(chǎng)方向垂直,測(cè)得α粒子和反沖核軌道半徑之比為44∶1,如圖所示,則()A.α粒子與反沖核的動(dòng)量大小相等,方向相同B.原來放射性元素的核電荷數(shù)為90C.反沖核的核電荷數(shù)為88D.α粒子和反沖核的速度之比為1∶88解析:粒子之間相互作用的過程中遵守動(dòng)量守恒,由于初始總動(dòng)量為零,則末動(dòng)量也為零,即α粒子和反沖核的動(dòng)量大小相等,方向相反。由于釋放的α粒子和反沖核均在垂直于磁場(chǎng)的平面內(nèi)且在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。由Bqv=得R=若原來放射性元素的核電荷數(shù)為Z,則對(duì)于α粒子有R1=,對(duì)反沖核:R2=由于P1=P2,且R1∶R2=44∶1,得Z=90。它們的速度大小與質(zhì)量成反比,A、D錯(cuò)誤,B、C正確。答案:BC8.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,質(zhì)量數(shù)從而發(fā)生改變,因而新、舊核的質(zhì)量數(shù)之差一定是4的整數(shù)倍,所以最后變?yōu)殂U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)由94-2×8-82=-4,可知發(fā)生4次β衰變。答案:84Pb9.約里奧·居里夫婦因發(fā)現(xiàn)人工放射性而獲得了1935年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng),他們發(fā)現(xiàn)的放射性元素P衰變成Si的同時(shí)放出另一種粒子,這種粒子是?。P是P的同位素,被廣泛應(yīng)用于