XX省專用學(xué)年高中物理 第十九章 原子核 課時跟蹤檢測二十放射性元素的衰變含解析新人教選修

PAGE課時跟蹤檢測（二十）放射性元素的衰變1．[多選]關(guān)于天然放射性，下列說法正確的是()A．所有元素都可能發(fā)生衰變B．放射性元素的半衰期與外界的溫度無關(guān)C．放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性D．α、β和γ三種射線中，γ射線的穿透能力最強(qiáng)解析：選BCD并不是所有的元素都可能發(fā)生衰變，原子序數(shù)越大，越易發(fā)生，A錯誤；放射性元素的半衰期與元素本身內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)，與外界的溫度無關(guān)，B正確；放射性元素?zé)o論單質(zhì)還是化合物都具有放射性，C正確；在α、β、γ射線中，γ射線的穿透能力最強(qiáng)，D正確。2．[多選]有些建材中的放射性物質(zhì)會釋放出α、β、γ射線，根據(jù)有關(guān)放射性知識可知，下列說法正確的是()A．發(fā)生α衰變時，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β衰變時，生成核與原來的原子核相比，核內(nèi)中子數(shù)減少1C．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)，電離能力最弱解析：選BDα衰變是兩個質(zhì)子與兩個中子作為一個整體從原子核中輻射出來，發(fā)生α衰變時，核內(nèi)質(zhì)量數(shù)減少4，選項A錯誤；β衰變是原子核內(nèi)一個中子轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子和一個電子，發(fā)生β衰變時，核內(nèi)中子數(shù)減少1，核子數(shù)不變，選項B正確，選項C錯誤；由三種射線性質(zhì)可得，選項D正確。3．最近幾年，原子核科學(xué)家在超重元素的探測方面取得了重大進(jìn)展，科學(xué)家們在研究某兩個重離子結(jié)合成超重元素的反應(yīng)時，發(fā)現(xiàn)生成的超重元素的核eq\o\al(A,Z)X經(jīng)過6次α衰變后的產(chǎn)物是eq\o\al(253,100)Fm。由此可以判定生成的超重元素的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別是()A．24，259 B．124，265C．112，265 D．112，277解析：選Dα粒子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分別是4和2，故生成的超重元素的電荷數(shù)即原子序數(shù)等于6×2＋100＝112。質(zhì)量數(shù)等于6×4＋253＝277。4．[多選]某放射性元素的原子核內(nèi)有N個核子，其中有n個質(zhì)子，該原子核發(fā)生2次α衰變和1次β衰變，變成1個新核，則()A．衰變前原子核有n個中子B．衰變后新核有(n－3)個質(zhì)子C．衰變后新核的核子數(shù)為(N－3)D．衰變前原子核的質(zhì)量數(shù)等于衰變后新核質(zhì)量數(shù)與放出粒子質(zhì)量數(shù)之和解析：選BD因為核子數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù)，所以衰變前原子核有(N－n)個中子，A錯誤；α衰變生成氦原子核，質(zhì)子數(shù)減少2，β衰變生成電子，質(zhì)子數(shù)增加1，衰變后新核有(n－4＋1)＝(n－3)個質(zhì)子，B正確；α衰變改變核子數(shù)，β衰變不改變核子數(shù)，發(fā)生2次α衰變和1次β衰變，衰變后新核的核子數(shù)為(N－8)，C錯誤；衰變前原子核的質(zhì)量數(shù)等于衰變后新核質(zhì)量數(shù)與放出粒子質(zhì)量數(shù)之和，D正確。5．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者的動脈，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，這時對被檢測者的心臟進(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)而顯示有射線射出；心臟血管被堵塞的部分由于無放射性物質(zhì)到達(dá)，將無射線射出。醫(yī)生根據(jù)顯像情況就可以判定被檢測者心血管有無病變，并判斷病變位置。你認(rèn)為檢測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C．10個月 D．10年解析：選B如果半衰期太短，首先在放射期內(nèi)，由于放射性物質(zhì)的注射液尚未均勻地分布在血液中而無法完成檢測工作，其次可能因放射強(qiáng)度較大而對人體造成傷害。如果半衰期太長，放射性物質(zhì)長期殘留在人體內(nèi)也會對人體造成傷害。對比四個選項中的時間，應(yīng)以10小時為宜，故正確選項應(yīng)為B。6．關(guān)于天然放射現(xiàn)象，下列說法正確的是()A．放射性元素的原子核內(nèi)的核子有半數(shù)發(fā)生變化所需的時間就是半衰期B．放射性物質(zhì)放出的射線中，α粒子動能很大，因此貫穿物質(zhì)的本領(lǐng)很強(qiáng)C．當(dāng)放射性元素的原子的核外電子具有較高能量時，將發(fā)生β衰變D．放射性的原子核發(fā)生衰變后產(chǎn)生的新核從高能級向低能級躍遷時，輻射出γ射線解析：選D本題是對天然放射現(xiàn)象基本概念的考查，半衰期的概念是放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間，而不是原子核內(nèi)的核子半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間，選項A錯誤；放射性物質(zhì)放出的射線中，α粒子的動能很大，但由于它與外界物質(zhì)的原子核碰撞時很容易損失能量，因此它貫穿物質(zhì)的本領(lǐng)很小，選項B錯誤；放射性元素發(fā)生衰變是因為原子核不穩(wěn)定，與核外電子的能量高低無關(guān)，選項C錯誤；放射性元素發(fā)生衰變后的新核從高能級向低能級躍遷時會以光子的形式放出能量，γ射線即為高能的光子流，選項D正確。7．放射性元素氡(eq\o\al(222,86)Rn)經(jīng)α衰變成為釙(eq\o\al(218,84)Po)，半衰期約為3.8天；但勘測表明，經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代后，目前地殼中仍存在天然的含有放射性元素eq\o\al(222,86)Rn的礦石，其原因是()A．目前地殼中的eq\o\al(222,86)Rn主要來自于其他放射性元素的衰變B．在地球形成的初期，地殼中元素eq\o\al(222,86)Rn的含量足夠高C．當(dāng)衰變產(chǎn)物eq\o\al(218,84)Po積累到一定量以后，eq\o\al(218,84)Po的增加會減慢eq\o\al(222,86)Rn的衰變進(jìn)程D.eq\o\al(222,86)Rn主要存在于地球深處的礦石中，溫度和壓力改變了它的半衰期解析：選A由于eq\o\al(222,86)Rn的半衰期為3.8天，較短，故經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代后，地殼中原有的eq\o\al(222,86)Rn早已衰變完了，目前地殼中的eq\o\al(222,86)Rn主要來自其他放射性元素的衰變，選項A正確，B錯誤；放射性元素的半衰期由原子核本身的因素決定，與外界環(huán)境等因素?zé)o關(guān)，選項C、D錯誤。8．由于放射性元素eq\o\al(237,93)Np的半衰期很短，所以在自然界一直未被發(fā)現(xiàn)，只是在使用人工的方法制造后才被發(fā)現(xiàn)。已知eq\o\al(237,93)Np經(jīng)過一系列α衰變和β衰變后變成eq\o\al(209,83)Bi，下列說法中正確的是()A.eq\o\al(209,83)Bi的原子核比eq\o\al(237,93)Np的原子核少28個中子B．衰變過程中共發(fā)生了7次α衰變和4次β衰變C．衰變過程中共發(fā)生了4次α衰變和7次β衰變D．衰變前比衰變后所有物質(zhì)的質(zhì)量數(shù)少解析：選Beq\o\al(237,93)Np與eq\o\al(209,83)Bi的中子數(shù)分別為237－93＝144,209－83＝126，故中子數(shù)之差為144－126＝18，即eq\o\al(209,83)Bi的原子核比eq\o\al(237,93)Np的原子核少18個中子，A錯誤。eq\o\al(237,93)Np衰變成eq\o\al(209,83)Bi的衰變方程為eq\o\al(237,93)Np→eq\o\al(209,83)Bi＋xeq\o\al(4,2)He＋yeq\o\al(0,－1)e，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)守恒得4x＋209＝237,2x－y＋83＝93，解得x＝7，y＝4。即衰變過程中共發(fā)生了7次α衰變和4次β衰變，選項B正確，C錯誤。根據(jù)衰變規(guī)律可知，反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)守恒，D錯誤。9．將半衰期為5天的質(zhì)量為64g的鉍分成質(zhì)量相等的四份分別投入：(1)開口容器中；(2)100atm的密封容器中；(3)100℃的沸水中；(4)與別的元素形成化合物。經(jīng)10天后，四種情況下剩下的鉍的質(zhì)量分別為m1、m2、m3、m4，則()A．m1＝m2＝m3＝m4＝4gB．m1＝m2＝m3＝4g，m4<4gC．m1>m2>m3>m4，m1＝4gD．m1＝4g，其余無法知道解析：選A放射性元素的半衰期是一定的，與放射性元素所處的物理環(huán)境和化學(xué)環(huán)境無關(guān)，故四種情況下鉍剩余的質(zhì)量相等，剩余的鉍的質(zhì)量為16×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(10,5)g＝4g，所以A正確。10．現(xiàn)代考古中可利用eq\o\al(14,6)C的衰變規(guī)律測定古生物的年代，eq\o\al(14,6)C衰變時放出________(填粒子符號)，并生成新核eq\o\al(14,7)N。如圖所示為放射性元素eq\o\al(14,6)C的衰變規(guī)律的示意圖縱坐標(biāo)eq\f(n,n0)表示的是任意時刻放射性元素的原子數(shù)與t＝0時的原子數(shù)的比值，則該放射性元素的半衰期是________年。若從某次考古時發(fā)掘出來的木材中，檢測到所含eq\o\al(14,6)C的比例是正在生長的植物中的80%，則該木材距今約________年。解析：根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒知，核反應(yīng)方程為eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(0,－1)e。活體中eq\o\al(14,6)C含量不變，生物死亡后，eq\o\al(14,6)C開始減少，設(shè)活體中eq\o\al(14,6)C的含量為m0，發(fā)掘出的木材中eq\o\al(14,6)C的含量為m，則由半衰期的定義得m＝m0·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(t,