2018-2019學年高中物理 第十九章 原子核 課時提升作業(yè)十三 19.2 放射性元素的衰變 新人教版選修3-5.doc
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課時提升作業(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,每小題7分,共35分)1.(多選)(2018長春高二檢測)關于天然放射現象,下列說法中正確的是()A.粒子帶正電,所以射線一定是從原子核中射出的B.粒子帶負電,所以射線有可能是核外電子C.粒子是光子,所以射線有可能是由原子發(fā)光產生的D.射線、射線、射線都是從原子核內部釋放出來的【解析】選A、D。衰變的實質是原子核中的兩個質子和兩個中子結合成一個氦核放出,A正確;衰變的實質是一個中子變成一個質子和一個電子,然后釋放出電子,B錯誤;射線伴隨衰變和衰變的產生而產生,C錯誤;三種射線都是從原子核內部釋放出來的,D項正確。2.(多選)以下關于天然放射現象,敘述正確的是()A.若使某放射性物質的溫度升高,其半衰期將變短B.衰變所釋放的電子是原子核外的電子電離形成的C.射線是原子核衰變產生的,它有很強的電離作用D.射線是原子核產生的,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)無關,若使某放射性物質的溫度升高,半衰期不變,故A錯誤;衰變所釋放的電子是從原子核內釋放出的電子,故B錯誤;射線是原子核衰變產生的,是氦的原子核,它有很強的電離作用,穿透能力很弱,選項C正確;射線是原子核發(fā)生或衰變時產生的,它是能量很大的光子流,選項D正確。3.(2018徐州高二檢測)原子核X經過一次衰變變成原子核Y,原子核Y再經一次衰變變成原子核Z,則下列說法中正確的是()A.核X的中子數比核Z的中子數多2B.核X的質子數比核Z的質子數多5C.核Z的質子數比核X的質子數少1D.原子核X的中性原子的電子數比原子核Y的中性原子的電子數少1【解析】選C。根據衰變規(guī)律,發(fā)生一次衰變減少兩個質子和兩個中子,發(fā)生一次衰變減少一個中子而增加一個質子。中性原子的電子數等于質子數。【互動探究】若原子核X經過m次衰變和n次衰變,則原子核的質量數和核電荷數各減少多少?【解析】衰變不影響原子核的質量數,一次衰變原子核的質量數減少4,所以減少的質量數為4m,一次衰變原子核的核電荷數減少2,一次衰變原子核的核電荷數增加1,所以原子核的核電荷數減少2m-n。答案:4m2m-n4.鈾裂變的產物之一氪90(3690Kr)是不穩(wěn)定的,它經過一系列衰變最終成為穩(wěn)定的鋯90(4090Zr),這些衰變是()A.1次衰變,6次衰變B.4次衰變C.2次衰變D.2次衰變,2次衰變【解析】選B。原子核每經過一次衰變,質量數減少4,電荷數減少2;每經過一次衰變,電荷數增加1,質量數不變。衰變的次數為n=90-904=0(次),衰變的次數為m=40-36=4(次)?!狙a償訓練】本題中用大寫字母代表原子核,E經衰變成為F,再經衰變成為G,再經衰變成為H。上述系列衰變可記為下式:EFGH,另一系列衰變如下:PQ RS,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,設它們的質子數為n,則其他各原子核的質子數可分別表示如下:n+2EnFn+1Gn-1HnPn+1Qn+2RnS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.(多選)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,衰變時會發(fā)出射線與射線,碘131被人攝入后,會危害身體健康,由此引起了全世界的關注。下面關于核輻射的相關知識,說法正確的是()A.人類無法通過改變外部環(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個碘原子核經16.6天后就一定剩下一個原子核C.射線與射線都是電磁波,但射線穿透本領比射線強D.碘131發(fā)生衰變時所釋放的電子是原子核內的中子轉化為質子時產生的【解題指南】解答此題應弄清以下四點:(1)放射性元素衰變的快慢由原子核本身決定,與外部環(huán)境無關。(2)半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計規(guī)律,對于少數原子核無意義。(3)射線的穿透能力比其他兩種射線都強。(4)粒子是從原子核中放出的。【解析】選A、D。衰變的快慢由放射性元素本身決定,與外部環(huán)境無關,A正確。半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計規(guī)律,對少數幾個原子核無意義,B錯誤。射線是高速電子流,射線是電磁波,故C錯誤。衰變的實質是01n11H,D正確。二、非選擇題(15分。需寫出規(guī)范的解題步驟)6.在勻強磁場中,一個原來靜止的原子核,由于放出一個粒子,結果得到一張兩個相切圓的徑跡照片(如圖所示),今測得兩個相切圓半徑之比r1r2=144,求:(1)圖中哪一個圓是粒子的徑跡?(說明理由)(2)這個原子核原來所含的質子數是多少?【解題指南】解答本題時應理解以下兩點:(1)發(fā)生衰變時,系統(tǒng)動量守恒。(2)由公式r=mvBq計算新核與粒子所帶電荷量之比?!窘馕觥?1)因為動量相等,所以軌道半徑與粒子的電荷量成反比,所以圓軌道2是粒子的徑跡,圓軌道1是新生核的徑跡。(2)設衰變后新生核的電荷量為q1,粒子的電荷量為q2=2e,它們的質量分別為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。根據軌道半徑公式有r1r2=m1v1Bq1m2v2Bq2=m1v1q2m2v2q1又由于衰變過程中遵循動量守恒定律,則m1v1=m2v2以上三式聯立解得q=90e。即這個原子核原來所含的質子數為90。答案:(1)見解析(2)90(25分鐘50分)一、選擇題(本題共4小題,每小題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產生射線和射線B.放射性元素發(fā)生衰變,產生的新核的化學性質不變C.衰變說明原子核內部存在氦核D.放射性的原子核發(fā)生衰變后產生的新核從高能級向低能級躍遷時,輻射出射線【解析】選D。原子核發(fā)生衰變時,一次衰變只能是衰變或衰變,而不能同時發(fā)生衰變和衰變,發(fā)生衰變后產生的新核往往處于高能級,要向外以射線的形式輻射能量,故一次衰變只可能同時產生射線和射線,或射線和射線,A錯,D對;原子核發(fā)生衰變后,核電荷數發(fā)生了變化,變成了新核,故化學性質發(fā)生了變化,B錯;原子核內的2個中子和2個質子能十分緊密地結合在一起,因此在一定條件下它們會作為一個整體從較大的原子核中被拋射出來,于是放射性元素發(fā)生了衰變,C錯。2.(2018南京高二檢測)碘131的半衰期約為8天,若某藥物含有質量為m的碘131,經過32天后,該藥物中碘131的含量大約還有()A.m4B.m8C.m16D.m32【解析】選C。本題考查元素的半衰期。根據半衰期公式m=m0(12)t,將題目中的數據代入可得C正確,A、B、D錯誤?!究偨Y提升】半衰期公式的靈活應用(1)分析有關放射性元素的衰變數量和時間問題時,正確理解半衰期的概念,靈活運用有關公式進行分析和計算是關鍵。(2)某種核經過一個半衰期后,剩余的核的數量從微觀上講是“個數變?yōu)樵瓉淼囊话搿?。當?這個規(guī)律是個統(tǒng)計規(guī)律,如果具體到有限的幾個、幾十個,甚至幾百幾千個,這個規(guī)律就不成立了,因為一摩爾物質所含的微粒數就是阿伏加德羅常數。幾百幾千個算不上大量。(3)在分析計算時,應注意:經過一個半衰期,剩余的核的質量應該變?yōu)榉磻暗囊话?即未衰變的核的質量變?yōu)樵瓉淼囊话?不是反應后質量變?yōu)榉磻暗囊话?因為籠統(tǒng)說反應后的質量還包括反應中生成的新核的質量。3.A、B兩種放射性元素,原來都靜止在同一勻強磁場中,磁場方向如圖所示,其中一個放出粒子,另一個放出粒子,與粒子的運動方向跟磁場方向垂直,圖中a、b、c、d分別表示粒子、粒子以及兩個剩余核的運動軌跡,則()A.a為粒子軌跡,c為粒子軌跡B.b為粒子軌跡,d為粒子軌跡C.b為粒子軌跡,c為粒子軌跡D.a為粒子軌跡,d為粒子軌跡【解題指南】解答本題應把握以下三點:(1)原子核在釋放或粒子的過程中系統(tǒng)的動量守恒。(2)由左手定則和軌跡的內切和外切判斷釋放粒子的電性。(3)根據洛倫茲力和牛頓第二定律以及動量守恒定律可知半徑和粒子電量的關系?!窘馕觥窟xC。兩個相切的圓表示在相切點處是靜止的原子核發(fā)生了衰變,由于無外力作用,動量守恒,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,若它們帶相同性質的電荷,則它們所受的洛倫茲力方向相反,則軌道應是外切圓,故左圖應該是原子核發(fā)生了衰變,又因為r=mvBq,半徑大的應該是電荷量小的粒子的運動軌跡,A、D錯誤;若它們所帶電荷的性質不同,則它們的軌道應是內切圓。右圖所示的軌跡說明是放出了與原子核電性相反的電荷,故應該是發(fā)生了衰變,半徑大的應該是電荷量小的電子的運動軌跡,故B錯誤,C正確。4.(2018濟南高二檢測)14C測年法是利用14C衰變規(guī)律對古生物進行年代測定的方法。若以橫坐標t表示時間,縱坐標m表示任意時刻14C的質量,m0為t=0時14C的質量。下面四幅圖中能正確反映14C衰變規(guī)律的是()【解析】選C。由于每經過一個半衰期,14C的質量減少一半,所以m=m012t,選項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94239Pu經過_次衰變和_次衰變,最后變成鉛的同位素_。(填鉛的三種同位素82206Pb、82207Pb、82208Pb中的一種)【解析】發(fā)生衰變釋放的是電子,核電荷數發(fā)生改變但質量數不會改變,發(fā)生衰變釋放粒子,從而質量數發(fā)生改變,因而新、舊核的質量數之差一定是4的整數倍,所以最后變?yōu)殂U的3種同位素只能是82207Pb,所以發(fā)生衰變的次數是239-2074=8次,發(fā)生衰變的次數是82-(94-28)=4,可知發(fā)生4次衰變。答案:8482207Pb6.(12分)一靜止的92238U核經衰變成為90234Th核,釋放出的總動能為4.27MeV。問此衰變后90234Th核的動能為多少MeV?(保留1位有效數字)【解析】據題意知,此衰變的衰變方程為:92238U90234Th+24He,根據動量守恒定律得mv=mThvTh式中,m和mTh分別為粒子和Th核的質量,v和vTh分別為粒子和Th核的速度,由題設條件知:12mv2+12mThvTh2=EkmmTh=4234式中Ek=4.27MeV是粒子與Th核的總動能。由式得12mThvTh2=mm+mThEk代入數據得,衰變后90234Th核的動能12mThvTh2=0.07MeV答案:0.07MeV【補償訓練】天然放射性鈾(92238U)發(fā)生衰變后產生釷(90234Th)和另一個原子核。(1)請寫出衰變方程。(2)若衰變前鈾(92238U)核的速度為v,衰變產生的釷(90234Th)核的速度為v2,且與鈾核速度方向相同,求產生的另一種新核的速度。【解析】(1)根據質量數和電荷數守恒得92238U90234Th+24He。(2)設另一新核的速度為v,鈾核質量為238m,由動量守恒定律得:238mv=234mv2+4mv得:v=1214v。答案:(1)92238U90234Th+24He(2)1214v- 配套講稿:
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