19.2 放射性元素的衰变 课堂限时训练(Word版,含解析)

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名称 19.2 放射性元素的衰变 课堂限时训练(Word版,含解析)
格式 docx
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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 2021-11-22 06:16:24

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文档简介

放射性元素的衰变
基础巩固
1.下列说法中正确的是(  )
A.β衰变放出的电子来自组成原子核的电子
B.β衰变放出的电子来自原子核外的电子
C.α衰变说明原子核中含有α粒子
D.γ射线总是伴随其他衰变发生,它的本质是电磁波
2.重水堆核电站在发电的同时还可以生产出可供研制核武器的钚239Pu),这种钚239可由铀239U)经过n次β衰变产生,则n为(  )             
A.2 B.239
C.145 D.92
3.(多选)原子核X经β衰变(一次)变成原子核Y,原子核Y再经一次α衰变变成原子核Z,则下列说法中正确的是(  )
A.核X的中子数减核Z的中子数等于3
B.核X的质子数减核Z的质子数等于5
C.核Z的质子数比核X的质子数少1
D.原子核X的中性原子的电子数比原子核Y的中性原子的电子数少1
4.氪90Kr)是不稳定的,它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90Zr),这些衰变是(  )
A.1次α衰变,6次β衰变 B.4次β衰变
C.2次α衰变 D.2次α衰变,2次β衰变
5.下列关于放射性元素的半衰期的几种说法正确的是(  )
A.同种放射性元素,在化合物中的半衰期比在单质中长
B.把放射性元素放在低温处,可以减缓放射性元素的衰变
C.放射性元素的半衰期与元素所处的物理和化学状态无关,它是一个统计规律,只对大量的原子核才适用
D.氡的半衰期是3.8天,若有4个氡原子核,则经过7.6天后只剩下一个氡原子核
6.新发现的一种放射性元素X,它的氧化物X2O半衰期为8天,X2O与F2能发生如下反应:2X2O+2F24XF+O2,XF的半衰期为(  )
A.2天 B.4天
C.8天 D.16天
7.碘131核不稳定,会发生β衰变,其半衰期为8天。
(1)碘131核的衰变方程I→    (衰变后的元素用X表示)。
(2)经过    天75%的碘131核发生了衰变。
能力提升
1.一个静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核,衰变方程为ThHe。下列说法正确的是(  )
A.衰变后钍核的动能等于α粒子的动能
B.衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小
C.铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间
D.衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量
2.(2020山东)氚核H发生β衰变成为氦核He。假设含氚材料中H发生β衰变产生的电子可以全部定向移动,在3.2×104 s时间内形成的平均电流为5.0×10-8 A。已知电子电荷量为1.6×10-19 C,在这段时间内发生β衰变的氚核H的个数为(  )
A.5.0×1014 B.1.0×1016
C.2.0×1016 D.1.0×1018
3.已知A和B两种放射性元素的半衰期分别为T和2T,则相同质量的A和B经过2T后,剩有的A和B质量之比为(  )
A.1∶4 B.1∶2
C.2∶1 D.4∶1
4.(多选)14C发生放射性衰变成为14N,半衰期约5 700年。已知植物存活期间,其体内14C与12C的比例不变;生命活动结束后,14C的比例持续减少。现通过测量得知,某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是(  )
A.该古木的年代距今约5 700年
B.12C、13C、14C具有相同的中子数
C.14C衰变为14N的过程中放出β射线
D.增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变
5.(多选Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变,变成Pb(铅)。以下说法中正确的是(  )
A.铅核比钍核少8个质子
B.铅核比钍核少16个中子
C.共经过4次α衰变和6次β衰变
D.共经过6次α衰变和4次β衰变
6.约里奥-居里夫妇因发现人工放射性元素而获得了1935年的诺贝尔化学奖,他们发现的放射性元素P衰变成Si的同时放出另一种粒子,这种粒子是    。P是P的同位素,被广泛应用于生物示踪技术,1 mg P随时间衰变的关系如图所示,请估算4 mg的P经多少天的衰变后还剩0.25 mg
7.某些建筑材料可产生放射性气体——氡,氡可以发生α或β衰变,如果人长期生活在氡浓度过高的环境中,那么,氡经过人的呼吸道沉积在肺部,并放出大量的射线,从而危害人体健康。原来静止的氡核Rn)发生一次α衰变生成新核钋(Po),并放出一个能量为E0=0.09 MeV的光子。已知放出的α粒子动能为Eα=5.55 MeV;忽略放出光子的动量,但考虑其能量;1 u=931.5 MeV/c2。
(1)写出衰变的核反应方程;
(2)衰变过程中总的质量亏损为多少 (保留三位有效数字)
参考答案:
基础巩固
1.下列说法中正确的是(  )
A.β衰变放出的电子来自组成原子核的电子
B.β衰变放出的电子来自原子核外的电子
C.α衰变说明原子核中含有α粒子
D.γ射线总是伴随其他衰变发生,它的本质是电磁波
答案D
2.重水堆核电站在发电的同时还可以生产出可供研制核武器的钚239Pu),这种钚239可由铀239U)经过n次β衰变产生,则n为(  )
                
A.2 B.239
C.145 D.92
解析β衰变规律是质量数不变,质子数增加1Pu比U质子数增加2,所以发生2次β衰变,A对。
答案A
3.(多选)原子核X经β衰变(一次)变成原子核Y,原子核Y再经一次α衰变变成原子核Z,则下列说法中正确的是(  )
A.核X的中子数减核Z的中子数等于3
B.核X的质子数减核Z的质子数等于5
C.核Z的质子数比核X的质子数少1
D.原子核X的中性原子的电子数比原子核Y的中性原子的电子数少1
解析由题意可知He,由此可判断A、C、D正确,B错误。
答案ACD
4.氪90Kr)是不稳定的,它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90Zr),这些衰变是(  )
A.1次α衰变,6次β衰变 B.4次β衰变
C.2次α衰变 D.2次α衰变,2次β衰变
解析解法一 推理计算法
根据衰变规律,β衰变不影响核的质量数,发生一次β衰变,核电荷数增加1;发生一次α衰变,质量数减少4,核电荷数减少2Kr衰变为Zr,质量数不变,故未发生α衰变;核电荷数增加4,一定是发生了4次β衰变。
解法二 列方程求解
设Kr衰变为Zr,经过了x次α衰变,y次β衰变,则有KrZr+He+e
由质量数守恒得90=90+4x
由电荷数守恒得36=40+2x-y
解得x=0,y=4,即只经过了4次β衰变,
选项B正确。
答案B
5.下列关于放射性元素的半衰期的几种说法正确的是(  )
A.同种放射性元素,在化合物中的半衰期比在单质中长
B.把放射性元素放在低温处,可以减缓放射性元素的衰变
C.放射性元素的半衰期与元素所处的物理和化学状态无关,它是一个统计规律,只对大量的原子核才适用
D.氡的半衰期是3.8天,若有4个氡原子核,则经过7.6天后只剩下一个氡原子核
解析放射性元素的半衰期与其是单质还是化合物无关,与所处的物理、化学状态无关,只取决于原子核的内部因素,故A、B错;半衰期是一个统计规律,对于少量的原子核不适用,故C对,D错。
答案C
6.新发现的一种放射性元素X,它的氧化物X2O半衰期为8天,X2O与F2能发生如下反应:2X2O+2F24XF+O2,XF的半衰期为(  )
A.2天 B.4天
C.8天 D.16天
解析根据半衰期由原子核内部因素决定,而跟其所处的物理状态和化学状态无关,所以X2O、XF、X的半衰期相同,均为8天。正确选项为C。
答案C
7.碘131核不稳定,会发生β衰变,其半衰期为8天。
(1)碘131核的衰变方程I→    (衰变后的元素用X表示)。
(2)经过    天75%的碘131核发生了衰变。
解析(1)根据质量数守恒和电荷数守恒,碘131核的衰变方程为X。
(2)设经过t天,有75%的碘131核发生了衰变。则(1-75%)N0=N0=2,t=16天。
答案(1X (2)16
能力提升
1.一个静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核,衰变方程为ThHe。下列说法正确的是(  )
A.衰变后钍核的动能等于α粒子的动能
B.衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小
C.铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间
D.衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量
解析静止的铀核在衰变过程中遵循动量守恒定律,由于系统的总动量为零,因此衰变后产生的钍核和α粒子的动量等大反向,即pTh=pα,B项正确;因此有,由于钍核和α粒子的质量不相等,因此衰变后钍核和α粒子的动能不相等,A项错误;半衰期是有半数铀核衰变所用的时间,并不是一个铀核衰变所用的时间,C项错误;由于衰变过程释放能量,根据爱因斯坦质能方程可知,衰变过程有质量亏损,因此D项错误。
答案B
2.(2020山东)氚核H发生β衰变成为氦核He。假设含氚材料中H发生β衰变产生的电子可以全部定向移动,在3.2×104 s时间内形成的平均电流为5.0×10-8 A。已知电子电荷量为1.6×10-19 C,在这段时间内发生β衰变的氚核H的个数为(  )
A.5.0×1014 B.1.0×1016
C.2.0×1016 D.1.0×1018
解析氚核的衰变方程为Hee,根据电流的定义式得,q=It=5.0×10-8×3.2×104C=1.6×10-3C,发生衰变的氚核个数n=个=1×1016个,选项B正确。
答案B
3.已知A和B两种放射性元素的半衰期分别为T和2T,则相同质量的A和B经过2T后,剩有的A和B质量之比为(  )
A.1∶4 B.1∶2
C.2∶1 D.4∶1
解析剩有的A的质量mA=m0=m0
剩有的B的质量mB=m0=m0
故,故B正确。
答案B
4.(多选)14C发生放射性衰变成为14N,半衰期约5 700年。已知植物存活期间,其体内14C与12C的比例不变;生命活动结束后,14C的比例持续减少。现通过测量得知,某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是(  )
A.该古木的年代距今约5 700年
B.12C、13C、14C具有相同的中子数
C.14C衰变为14N的过程中放出β射线
D.增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变
解析因古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一,则可知经过的时间为一个半衰期,即该古木的年代距今约为5700年,A项正确;12C、13C、14C具有相同的质子数,由于质量数不同,故中子数不同,B项错误;根据核反应方程可知,14C衰变为14N的过程中放出电子,即发出β射线,C项正确;外界环境不影响放射性元素的半衰期,D项错误。
答案AC
5.(多选Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变,变成Pb(铅)。以下说法中正确的是(  )
A.铅核比钍核少8个质子
B.铅核比钍核少16个中子
C.共经过4次α衰变和6次β衰变
D.共经过6次α衰变和4次β衰变
解析设α衰变次数为x,β衰变次数为y,由质量数守恒和电荷数守恒得
232=208+4x
90=82+2x-y
解得x=6,y=4,C错、D对。
铅核、钍核的质子数分别为82、90,故A对。
铅核、钍核的中子数分别为126、142,故B对。
答案ABD
6.约里奥-居里夫妇因发现人工放射性元素而获得了1935年的诺贝尔化学奖,他们发现的放射性元素P衰变成Si的同时放出另一种粒子,这种粒子是    。P是P的同位素,被广泛应用于生物示踪技术,1 mg P随时间衰变的关系如图所示,请估算4 mg的P经多少天的衰变后还剩0.25 mg
解析写出衰变方程Sie,故这种粒子为e(正电子),由m-t图知P的半衰期为14天,
由m余=m原得
0.25mg=4mg×,
故t=56天。
答案正电子 56天
7.某些建筑材料可产生放射性气体——氡,氡可以发生α或β衰变,如果人长期生活在氡浓度过高的环境中,那么,氡经过人的呼吸道沉积在肺部,并放出大量的射线,从而危害人体健康。原来静止的氡核Rn)发生一次α衰变生成新核钋(Po),并放出一个能量为E0=0.09 MeV的光子。已知放出的α粒子动能为Eα=5.55 MeV;忽略放出光子的动量,但考虑其能量;1 u=931.5 MeV/c2。
(1)写出衰变的核反应方程;
(2)衰变过程中总的质量亏损为多少 (保留三位有效数字)
解析(1)衰变方程为RnPoHe+γ。
(2)忽略放出光子的动量,根据动量守恒定律,0=pα+pPo
即新核钋(Po)的动量与α粒子的动量大小相等,又Ek=,
可求出新核钋(Po)的动能为EPo=Eα,
由题意,质量亏损对应的能量以光子的能量和新核、α粒子动能形式出现,衰变时释放出的总能量为ΔE=Eα+EPo+E0=Δmc2
故衰变过程中总的质量亏损是
Δm=0.00616u。
答案(1RnPoHe+γ
(2)0.006 16 u