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2019-2020年高中物理第十九章原子核第2節(jié)放射性元素的衰變課下作業(yè)新人教版 1．天然放射現(xiàn)象中，放射性元素放出的射線有α、β和γ三種，關(guān)于放射性元素的原子核的衰變，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．可能同時(shí)放出α、β、γ射線 B．可能同時(shí)只放出α、β射線 C．可能同時(shí)只放出α、γ射線 D．可能只放出γ射線 解析：當(dāng)放射性物質(zhì)連續(xù)發(fā)生衰變時(shí)，原子核中有的發(fā)生α衰變，有的發(fā)生β衰變，同時(shí)會(huì)伴隨γ輻射，但不可能只放出γ射線而不發(fā)生α衰變或β衰變，A、C正確。 答案：AC 2．若干Bi放在天平左盤上，右盤放420 g砝碼，天平平衡。當(dāng)鉍發(fā)生衰變Bi→Tl＋He，經(jīng)過(guò)1個(gè)半衰期，欲使天平平衡，應(yīng)從右盤中取出砝碼的質(zhì)量為(　　) A．210 g B．105 g C．4 g D．2 g 解析：原有的2 mol Bi經(jīng)一個(gè)半衰期后，有1 mol鉍發(fā)生衰變生成1 mol新的原子核Tl，這種新元素質(zhì)量為206 g，此時(shí)左盤中還有210 g未發(fā)生衰變的Bi，所以左盤中的總質(zhì)量為416 g，應(yīng)從右盤中取走砝碼4 g，選項(xiàng)C正確。 答案：C 3．元素X是Y的同位素，分別進(jìn)行下列衰變過(guò)程，XPQ，YRS。則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．Q與S是同位素 B．X與R原子序數(shù)相同 C．R比S的中子數(shù)多2 D．R的質(zhì)子數(shù)少于上述任何元素 解析：上述變化過(guò)程為：XPQ，YRS，由此可知，Q與S是同位素，R比S多兩個(gè)中子，故A、C正確。 答案：AC 4．xx年美國(guó)和俄羅斯的科學(xué)家利用回旋加速器，通過(guò)Ca(鈣48)轟擊Cf(锎249)發(fā)生核反應(yīng)，成功合成了第118號(hào)元素，這是迄今為止門捷列夫元素周期表中原子序數(shù)最大的元素。實(shí)驗(yàn)表明，該元素的原子核先放出3個(gè)相同的粒子x，再連續(xù)經(jīng)過(guò)3次α衰變后，變成質(zhì)量數(shù)為282的第112號(hào)元素的原子核，則上述過(guò)程中的粒子x是(　　) A．中子 B．質(zhì)子 C．電子 D．α粒子 解析：設(shè)第118號(hào)元素為X,112號(hào)元素為Y，可得118號(hào)元素原子核的核反應(yīng)方程為X→Y＋3He＋3X，由于反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒，可知A＝1，Z＝0。所以x為中子，故選A。 答案：A 5．(xx開(kāi)封二模)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(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，由此引起了全世界的關(guān)注。下面關(guān)于核輻射的相關(guān)知識(shí)，說(shuō)法正確的是(　　) A．人類無(wú)法通過(guò)改變外部環(huán)境來(lái)改變碘131衰變的快慢 B．若碘131的半衰期為8.3天，則4個(gè)碘原子核經(jīng)16.6天后就一定剩下一個(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)化為質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的 解析：半衰期是原子核固有的，人類無(wú)法通過(guò)改變外部環(huán)境來(lái)改變碘131衰變的快慢，選項(xiàng)A正確；半衰期是大量原子核統(tǒng)計(jì)得出的，對(duì)少量原子核不適用的，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；β射線是高速電子流，γ射線是電磁波，γ射線穿透本領(lǐng)比β射線強(qiáng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；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)化為質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的，選項(xiàng)D正確。 答案：AD 6．完成下列核衰變方程，并在橫線上注明屬于哪類衰變。 (1)Th→Pa＋(　　)________； (2)U→Th＋(　　)________； (3)Th→(　　)＋e________； (4)(　　)→Th＋He________。 解析：根據(jù)核衰變過(guò)程中所遵循的規(guī)律分別得 (1)234＝234＋A,90＝91＋Z，解得A＝0， Z＝－1，故屬于β衰變。 (2)238＝234＋A,92＝90＋Z，解得A＝4，Z＝2，故屬于α衰變。 (3)234＝A＋0,90＝Z－1，解得A＝234，Z＝91，屬于β衰變。 (4)A＝234＋4＝238，Z＝90＋2＝92，屬于α衰變。 答案：(1)e　β衰變　(2)He　α衰變　(3)Pa　β衰變　(4)U　α衰變 7．原來(lái)靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的放射性元素的原子核A，發(fā)生衰變后放出的一個(gè)射線粒子和反沖核都以垂直于磁感線的方向運(yùn)動(dòng)，形成如圖1所示的內(nèi)切圓軌跡，已知大圓半徑是小圓半徑的n倍，且繞大圓軌道運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。那么： 圖1 (1)該勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向一定是垂直于紙面向________。 (2)原子核A的原子序數(shù)是________。 (3)沿小圓運(yùn)動(dòng)的是________。 (4)其旋轉(zhuǎn)方向?yàn)開(kāi)_______。 解析：衰變的過(guò)程遵守動(dòng)量守恒，由粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式R＝可知，小圓是反沖核，繞行方向?yàn)槟鏁r(shí)針。由內(nèi)切圓周判斷，是β衰變。根據(jù)左手定則可知，磁場(chǎng)方向向里。再由半徑關(guān)系得反沖核的電荷量是β粒子的n倍，由此推出原子核A的原子序數(shù)為n－1。 答案：(1)里　(2)n－1　(3)反沖核　(4)逆時(shí)針 8．一小瓶?jī)?nèi)含有放射性同位素的溶液，它每分鐘衰變6 000次。將它注射到一個(gè)病人的血液中，經(jīng)過(guò)15小時(shí)，從病人身上取10 cm3的血樣，測(cè)得每分鐘衰變2次。已知這種同位素的半衰期為5小時(shí)。則人體血液的總量為_(kāi)_______cm3。 解析：設(shè)放射性同位素原有質(zhì)量為m0,15小時(shí)后剩余質(zhì)量為m，則m＝m0()＝m0 設(shè)取出的V′＝10 cm3的血液中放射性同位素的質(zhì)量為m′，人體內(nèi)血液的總量為V cm3。如果認(rèn)為血液中放射性的溶液是均勻分布的，則＝ 因單位時(shí)間內(nèi)衰變的次數(shù)與放射性物質(zhì)的含量成正比，則＝ 聯(lián)立以上幾式解得V＝3.75103 cm3。 答案：3.75103 9．靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的某放射性原子核，沿垂直磁場(chǎng)方向放出一個(gè)α粒子后，α粒子和新核都做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖2所示，測(cè)得α粒子和新核的軌道半徑之比為44∶1，由此可知，該放射性原子核是哪種元素的原子核？ 圖2 解析：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，由Bqv＝m得圓周運(yùn)動(dòng)半徑：r＝。 衰變過(guò)程中α粒子和新核組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒mαvα＝m新v新，所以＝＝ 新核核電荷數(shù)為q新＝44qα＝442＝88 可知原放射性元素原子核的核電荷數(shù)q原＝88＋2＝90 故該放射性元素為90號(hào)元素釷(Th)。 答案：該放射性元素為90號(hào)元素釷Th