2012高二人教版物理选修3-5课后巩固练习：第19章 2 放射性元素的衰变
文档属性
| 名称 | 2012高二人教版物理选修3-5课后巩固练习：第19章 2 放射性元素的衰变 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 49.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2012-08-27 19:38:40 | ||
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文档简介
2 放射性元素的衰变
一、单项选择题
1.(珠海2012届高三摸底)下列说法中正确的是( C )
A.放射性元素发生一次β衰变，原子序数减少1
B.氢原子由n＝3向n＝1的能级跃迁时，只能辐射2种频率的光子
C.在光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光强无关，只随入射光的频率增大而增大
D.U的半衰期约为7亿年，随着地球环境的不断变化，半衰期可能变短
2．(2011年肇庆二模)2011年3月12日，因强震而出现故障的日本福岛第一核电站发生爆炸，放射性物质泄漏．放射性物质中含有α、β、γ等射线，下列说法正确的是( B )
A．α射线的穿透性最强
B．γ射线的穿透性最强
C．α射线中含有的粒子是e
D．β射线中含有的粒子是He
3．放射性元素Na的样品经过6小时后还有1/8没有衰变，它的半衰期是( A )
A．2小时 B．1.5小时
C．1.17小时 D．0.75小时
4．一块含铀的矿石质量为M，其中铀元素的质量为m.铀发生一系列衰变，最终生成物为铅．已知铀的半衰期为T，那么下列说法中正确的有( C )
A．经过两个半衰期后这块矿石中基本不再含有铀了
B．经过两个半衰期后原来所含的铀元素的原子核有m/4发生了衰变
C．经过三个半衰期后，其中铀元素的质量还剩m/8
D．经过一个半衰期后该矿石的质量剩下M/2
解析：经过两个半衰期后矿石中剩余的铀应该还有m/4；经过三个半衰期后还剩m/8；因为衰变产物大部分仍然留在该矿石中，所以矿石质量没有太大的改变．
二、双项选择题
5．(2011年肇庆一模)日本福岛第一核电站在地震后，数秒内就将控制棒插入核反应堆芯，终止了铀的裂变链式反应．但海啸摧毁了机组的冷却系统，因裂变遗留的产物铯、钡等继续衰变不断释放能量，核燃料棒温度不断上升．则下列说法正确的是( AC )
A．控制棒通过吸收中子来实现对核反应的控制
B．衰变释放的射线中，α射线的穿透力最强
C．铯、钡等衰变时释放能量，故会发生质量亏损
D．核裂变遗留物铯、钡等原子的质量可能比铀原子质量更大
6．由原子核的衰变规律可知( CD )
A．放射性元素一次衰变就同时产生α射线和β射线
B．放射性元素发生β衰变，产生的新核的化学性质不变
C．放射性元素衰变的快慢跟它所处的物理、化学状态无关
D．放射性元素发生正电子衰变时，产生的新核质量数不变，核电荷数减少1
解析：放射性元素一次衰变只放射一种粒子，但同一物体包含原子数目较多，同一时间不同原子可能发生不同衰变，所以可以看到各种射线同时存在；放出粒子后，原子核变成了新核，所以化学性质改变．
7．元素X是放射性元素Y的同位素，X与Y分别进行了这样的衰变过程：XPQ，YRS，则下列叙述中，正确的是( AD )
A．Q和S是同位素
B．X和R的原子序数相同
C．X和R的质量数相同
D．R的质子数多于上述任一元素的质子数
解析：X和Y是同位素，Q和S是它们发生了一次α衰变和一次β衰变的产物，它们的质子数相同，故为同位素；R是Y发生一次β衰变的产物，它的原子序数比Y多1，质量数与Y相同；X与Y的原子序数相同，质量数不同，故X与R原子序数不同，质量数也不同．
8．对天然放射现象，下列说法中正确的是( AD )
A．α粒子带正电，所以α射线一定是从原子核中射出的
B．β粒子带负电，所以β射线是核外电子
C．γ粒子是光子，所以γ射线有可能是由原子发光产生的
D．α射线、β射线、γ射线都是从原子核内部释放出来的
解析：β射线是中子转化为质子时产生的，它来源于原子核；γ射线是α衰变和β衰变时多余能量的辐射．
9．下列说法正确的是( BC )
A.Ra衰变为Rn要经过1次α衰变和1次β衰变
B.U衰变为Pa要经过1次α衰变和1次β衰变
C.Th衰变为Pb要经过6次α衰变和4次β衰变
D.U衰变Rn要经过4次α衰变和4次β衰变
解析：由衰变规律可知，A中只经过1次α衰变，D中只经过4次α衰变．
三、非选择题
10．铋210的半衰期是5天，经过多少天后，20 g铋还剩下1.25 g
解：每经1个半衰期放射性物质的质量都减半，则经过n个周期剩余的质量为m余＝m原
设20 g铋衰变剩下1.25 g时经过的半衰期的个数为n，则＝＝＝
所以n＝4
则经过的时间为t＝4×5 d＝20 d.
11．钋210经α衰变成为稳定的铅，其半衰期为138天．质量为64 g的钋210经过276天后，还剩多少克钋？
解：由半衰期公式m＝m0知，未发生衰变的钋的质量为m＝64× g＝16 g.
12．本题中用大写字母代表原子核．E经α衰变成为F，再经β衰变成为G，再经α衰变成为H.上述系列衰变可记为下式：EFGH另一系列衰变如下PQRS，已知P是F的同位素，则( B )
A．Q是E的同位素，R是F的同位素
B．R是E的同位素，S是F的同位素
C．R是G的同位素，S是H的同位素
D．Q是G的同位素，R是H的同位素
解析： 根据题意设F，则有E，G，H；设P，则有Q，R，S.可知R和E为同位素，G和Q为同位素，S和F为同位素．
13．(双选)“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核(称为母核)俘获一个核外电子，使其内部的一个质子变为中子，并放出一个中微子，从而变成一个新核(称为子核)的过程．中微子的质量远小于质子的质量，且不带电，很难被探测到，人们最早就是通过核的反冲而间接证明中微子的存在的，一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”，衰变为子核并放出中微子，下面说法正确的是( AB )
A．母核的质量数等于子核的质量数
B．母核的电荷数大于子核的电荷数
C．子核的动量与中微子的动量相同
D．子核的动能大于中微子的动能
解析：电荷数守恒，质量数守恒，所以子核的核电荷数比母核小1，质量数不变．子核的动量与中微子的动量大小相同，方向相反，二者能量关系根据题设无法确定．
14．如图19－2－1所示，垂直于纸面向里的匀强磁场的磁感应强度B＝0.500 T，MN是磁场的左边界．在磁场中的A点有一静止镭核(Ra)，A距MN的距离OA＝1.00 m．D为放置在MN边缘的粒子接收器，OD＝1.00 m.Ra发生放射性衰变，放出某种粒子x后变为一氡(Rn)，接收器D接收到了沿垂直于MN方向射来的粒子x.
(1)写出上述过程中的衰变方程(衰变方程必须写出x的具体符号)；
(2)求该镭核在衰变为氡核和x粒子时释放的能量．(保留三位有效数字，取mα＝1.66×10－27 kg，电子电荷量e＝1.60×10－19 C)
图19－2－1
解：(1)Ra―→Rn＋He
(2)根据题意可知，α粒子在磁场中所做圆周运动的半径R＝1.00 m，设α粒子的速度为v，带电量为q，质量为m，则有qvB＝
p＝qBR＝1.60×10－19×2×0.500×1.00 kg·m/s
＝1.6×10－19 kg·m/s
α粒子的动能E1＝p2/2m＝7.7×10－12 J
镭核衰变满足动量守恒，设氡核的质量为M，速度为v′，有mv－Mv′＝0
氡核的动能E2＝Mv′2＝E1
镭核衰变时释放的能量
ΔE＝E1＋E2＝E1≈7.85×10－12 J.
一、单项选择题
1.(珠海2012届高三摸底)下列说法中正确的是( C )
A.放射性元素发生一次β衰变，原子序数减少1
B.氢原子由n＝3向n＝1的能级跃迁时，只能辐射2种频率的光子
C.在光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光强无关，只随入射光的频率增大而增大
D.U的半衰期约为7亿年，随着地球环境的不断变化，半衰期可能变短
2．(2011年肇庆二模)2011年3月12日，因强震而出现故障的日本福岛第一核电站发生爆炸，放射性物质泄漏．放射性物质中含有α、β、γ等射线，下列说法正确的是( B )
A．α射线的穿透性最强
B．γ射线的穿透性最强
C．α射线中含有的粒子是e
D．β射线中含有的粒子是He
3．放射性元素Na的样品经过6小时后还有1/8没有衰变，它的半衰期是( A )
A．2小时 B．1.5小时
C．1.17小时 D．0.75小时
4．一块含铀的矿石质量为M，其中铀元素的质量为m.铀发生一系列衰变，最终生成物为铅．已知铀的半衰期为T，那么下列说法中正确的有( C )
A．经过两个半衰期后这块矿石中基本不再含有铀了
B．经过两个半衰期后原来所含的铀元素的原子核有m/4发生了衰变
C．经过三个半衰期后，其中铀元素的质量还剩m/8
D．经过一个半衰期后该矿石的质量剩下M/2
解析：经过两个半衰期后矿石中剩余的铀应该还有m/4；经过三个半衰期后还剩m/8；因为衰变产物大部分仍然留在该矿石中，所以矿石质量没有太大的改变．
二、双项选择题
5．(2011年肇庆一模)日本福岛第一核电站在地震后，数秒内就将控制棒插入核反应堆芯，终止了铀的裂变链式反应．但海啸摧毁了机组的冷却系统，因裂变遗留的产物铯、钡等继续衰变不断释放能量，核燃料棒温度不断上升．则下列说法正确的是( AC )
A．控制棒通过吸收中子来实现对核反应的控制
B．衰变释放的射线中，α射线的穿透力最强
C．铯、钡等衰变时释放能量，故会发生质量亏损
D．核裂变遗留物铯、钡等原子的质量可能比铀原子质量更大
6．由原子核的衰变规律可知( CD )
A．放射性元素一次衰变就同时产生α射线和β射线
B．放射性元素发生β衰变，产生的新核的化学性质不变
C．放射性元素衰变的快慢跟它所处的物理、化学状态无关
D．放射性元素发生正电子衰变时，产生的新核质量数不变，核电荷数减少1
解析：放射性元素一次衰变只放射一种粒子，但同一物体包含原子数目较多，同一时间不同原子可能发生不同衰变，所以可以看到各种射线同时存在；放出粒子后，原子核变成了新核，所以化学性质改变．
7．元素X是放射性元素Y的同位素，X与Y分别进行了这样的衰变过程：XPQ，YRS，则下列叙述中，正确的是( AD )
A．Q和S是同位素
B．X和R的原子序数相同
C．X和R的质量数相同
D．R的质子数多于上述任一元素的质子数
解析：X和Y是同位素，Q和S是它们发生了一次α衰变和一次β衰变的产物，它们的质子数相同，故为同位素；R是Y发生一次β衰变的产物，它的原子序数比Y多1，质量数与Y相同；X与Y的原子序数相同，质量数不同，故X与R原子序数不同，质量数也不同．
8．对天然放射现象，下列说法中正确的是( AD )
A．α粒子带正电，所以α射线一定是从原子核中射出的
B．β粒子带负电，所以β射线是核外电子
C．γ粒子是光子，所以γ射线有可能是由原子发光产生的
D．α射线、β射线、γ射线都是从原子核内部释放出来的
解析：β射线是中子转化为质子时产生的，它来源于原子核；γ射线是α衰变和β衰变时多余能量的辐射．
9．下列说法正确的是( BC )
A.Ra衰变为Rn要经过1次α衰变和1次β衰变
B.U衰变为Pa要经过1次α衰变和1次β衰变
C.Th衰变为Pb要经过6次α衰变和4次β衰变
D.U衰变Rn要经过4次α衰变和4次β衰变
解析：由衰变规律可知，A中只经过1次α衰变，D中只经过4次α衰变．
三、非选择题
10．铋210的半衰期是5天，经过多少天后，20 g铋还剩下1.25 g
解：每经1个半衰期放射性物质的质量都减半，则经过n个周期剩余的质量为m余＝m原
设20 g铋衰变剩下1.25 g时经过的半衰期的个数为n，则＝＝＝
所以n＝4
则经过的时间为t＝4×5 d＝20 d.
11．钋210经α衰变成为稳定的铅，其半衰期为138天．质量为64 g的钋210经过276天后，还剩多少克钋？
解：由半衰期公式m＝m0知，未发生衰变的钋的质量为m＝64× g＝16 g.
12．本题中用大写字母代表原子核．E经α衰变成为F，再经β衰变成为G，再经α衰变成为H.上述系列衰变可记为下式：EFGH另一系列衰变如下PQRS，已知P是F的同位素，则( B )
A．Q是E的同位素，R是F的同位素
B．R是E的同位素，S是F的同位素
C．R是G的同位素，S是H的同位素
D．Q是G的同位素，R是H的同位素
解析： 根据题意设F，则有E，G，H；设P，则有Q，R，S.可知R和E为同位素，G和Q为同位素，S和F为同位素．
13．(双选)“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核(称为母核)俘获一个核外电子，使其内部的一个质子变为中子，并放出一个中微子，从而变成一个新核(称为子核)的过程．中微子的质量远小于质子的质量，且不带电，很难被探测到，人们最早就是通过核的反冲而间接证明中微子的存在的，一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”，衰变为子核并放出中微子，下面说法正确的是( AB )
A．母核的质量数等于子核的质量数
B．母核的电荷数大于子核的电荷数
C．子核的动量与中微子的动量相同
D．子核的动能大于中微子的动能
解析：电荷数守恒，质量数守恒，所以子核的核电荷数比母核小1，质量数不变．子核的动量与中微子的动量大小相同，方向相反，二者能量关系根据题设无法确定．
14．如图19－2－1所示，垂直于纸面向里的匀强磁场的磁感应强度B＝0.500 T，MN是磁场的左边界．在磁场中的A点有一静止镭核(Ra)，A距MN的距离OA＝1.00 m．D为放置在MN边缘的粒子接收器，OD＝1.00 m.Ra发生放射性衰变，放出某种粒子x后变为一氡(Rn)，接收器D接收到了沿垂直于MN方向射来的粒子x.
(1)写出上述过程中的衰变方程(衰变方程必须写出x的具体符号)；
(2)求该镭核在衰变为氡核和x粒子时释放的能量．(保留三位有效数字，取mα＝1.66×10－27 kg，电子电荷量e＝1.60×10－19 C)
图19－2－1
解：(1)Ra―→Rn＋He
(2)根据题意可知，α粒子在磁场中所做圆周运动的半径R＝1.00 m，设α粒子的速度为v，带电量为q，质量为m，则有qvB＝
p＝qBR＝1.60×10－19×2×0.500×1.00 kg·m/s
＝1.6×10－19 kg·m/s
α粒子的动能E1＝p2/2m＝7.7×10－12 J
镭核衰变满足动量守恒，设氡核的质量为M，速度为v′，有mv－Mv′＝0
氡核的动能E2＝Mv′2＝E1
镭核衰变时释放的能量
ΔE＝E1＋E2＝E1≈7.85×10－12 J.