高中物理粤教版选修3-5同步练习课时跟踪检测（十六）+放射性元素的衰变+Word版含解析

课时跟踪检测（十六） 放射性元素的衰变
一、选择题(第1～5题为单选题，第6～8题为多选题)
1．钫Fr的β衰变半衰期是21 min，则原来16 g钫经衰变后剩下1 g所需要的时间是(　　)
A．315 min　　　　 B．336 min
C．84 min D．5.25 min
解析：选C　半衰期T＝21 min，根据衰变公式，经时间t后剩下的质量数为m＝m0＝ m0。所以＝4，t＝4T＝84 min。
2．下列有关半衰期的说法，正确的是(　　)
A．放射性元素的半衰期越短，表明有半数原子核发生衰变所需的时间越短，衰变速度越大
B．放射性元素样品不断衰变，随着剩下未衰变的原子核减少，元素的半衰期也变短
C．把放射性元素放在密封的容器中，可以减慢放射性元素的衰变速率
D．降低温度或增大压强，让该元素与其他物质形成化合物均可减小半衰期
解析：选A　由半衰期的定义知A对，B错；半衰期由放射性元素的原子核本身因素决定，与原子所处物理状态与化学状态无关，C、D错。
3．原子核X经一次β衰变变成原子核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2
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．核X的电子数比核Z的电子数少1
解析：选C　根据衰变规律，发生一次α衰变减少两个质子和两个中子，发生一次β衰变减少一个中子而增加一个质子，所以核Z与核X相比，中子数减少3个，质子数减少1个，因质子数等于核外电子数，核Z的核外电子数也比核X的核外电子数少1个，故A、B、D错误，C对。
4．“朝核危机”引起了全球的瞩目，其焦点问题就是朝鲜的核电站用轻水堆还是重水堆，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239(Pu)，这种Pu可由铀239(U)经过n次β衰变而产生，则n为(　　)
A．2 B．239
C．145 D．92
解析：选A　其衰变方程为：U→Pu＋ne，β衰变时质量数不变，由电荷数守恒可以判断出发生β衰变的次数为2次。
5.实验观察到，静止在匀强磁场中A点的原子核发生β衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意图如图，则(　　)
A．轨迹1是电子的，磁场方向垂直纸面向外
B．轨迹2是电子的，磁场方向垂直纸面向外
C．轨迹1是新核的，磁场方向垂直纸面向里
D．轨迹2是新核的，磁场方向垂直纸面向里
解析：选D　根据动量守恒定律，原子核发生β衰变后产生的新核与电子的动量大小相等，设为p。根据qvB＝，得轨道半径r＝＝，故电子的轨迹半径较大，即轨迹1是电子的，轨迹2是新核的。根据左手定则，可知磁场方向垂直纸面向里。选项D正确。
6．在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些材料都不同程度地含有放射性元素，有些含有铀、钍的花岗岩会释放出α、β、γ射线，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是(　　)
A．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，核内质量数减少2
B．发生β衰变时，生成核与原来的原子核相比，核内中子数减少1
C．β射线是原子的核外电子电离后形成的电子流
D．在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱
解析：选BD　根据衰变规律，发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，核内电荷数减少2，质量数减少4，故选项A错误；发生β衰变时，生成核与原来的原子核相比，核内电荷数增加1，中子数减少1，故选项B正确；β衰变的实质在于原子核内的一个中子转化成了一个质子和一个电子，β射线不是原子的核外电子电离后形成的电子流，故选项C错误；选项D说法正确。
7．关于天然放射现象，以下叙述正确的是(　　)
A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将变大
B．β衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的
C．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强
D．铀核衰变为铅核的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变
解析：选CD　半衰期的时间与元素的物理状态无关，若使某放射性物质的温度升高，其半衰期将不变，故A错误。β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成一个质子和一个电子，故B错误。在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强，故C正确。铀核衰变为铅核的过程中，每经过一次α衰变质子数少2，质量数少4；而每经过一次β衰变质子数增1，中子数不变；由质量数和核电荷数守恒，可知要经过8次α衰变和6次β衰变，故D正确。
8．在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹分别如图中a、b所示，由图可以判定(　　)
A．该核发生的是α衰变
B．该核发生的是β衰变
C．磁场方向一定是垂直纸面向里
D．磁场方向向里还是向外不能判定
解析：选BD　原来静止的核，放出粒子后，总动量守恒，所以粒子和反冲核的速度方向一定相反，根据图示，它们在同一磁场中是向同一侧偏转的，由左手定则可知它们必带异种电荷，故应为β衰变，选项A错，B对；由于不知它们的旋转方向，因而无法判断磁场是向里还是向外，即都有可能，故C错，D对。
二、非选择题
9．一置于铅盒中的放射源发射的α、β和γ射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔，铝箔后的空间有一匀强电场，进入电场后，射线变为a、b两束，射线a沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图所示，则图中的射线a为________射线，射线b为________射线。
解析：三种射线α、β、γ中，穿透能力最弱的是α射线，所以α射线被铝箔挡住，穿过铝箔的是β和γ射线，γ射线在电场中不偏转，故a是γ射线，β射线在电场中受力偏转，故b为β射线。
答案：γ　β
10.U核经一系列的衰变后变为Pb核，问：
(1)一共经过几次α衰变和几次β衰变？
(2)Pb与U相比，质子数和中子数各少了多少？
(3)综合写出这一衰变过程的方程。
解析：(1)设U衰变为Pb经过x次α衰变和y次β衰变。由质量数守恒和电荷数守恒
可得238＝206＋4x①
92＝82＋2x－y②
联立①②解得x＝8，y＝6。即一共经过8次α衰变和6次β衰变。
(2)因为原子核的电荷数等于质子数，因此质子数减少92－82＝10个。
原子核的质量数为质子数与中子数的和。
故中子数减少量为：
(238－92)－(206－82)＝22个。
(3)此核反应方程为U→Pb＋8He＋6e。
答案：(1)8　6　(2)10　22
(3)U→Pb＋8He＋6e