高中物理人教版选修3-5假期作业：19.2 原子核+放射性元素的衰变假期作业（十四）+Word版含解析
文档属性
| 名称 | 高中物理人教版选修3-5假期作业：19.2 原子核+放射性元素的衰变假期作业（十四）+Word版含解析 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 31.7KB | ||
| 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 | 2019-05-30 11:14:31 | ||
图片预览
文档简介
假期作业(十四) 放射性元素的衰变
1．关于放射性元素的α衰变和β衰变，下列说法中正确的是( )
A．原子核每放出一个α粒子，原子序数减少4
B．原子核每放出一个α粒子，原子序数增加4
C．原子核每放出一个β粒子，原子序数减少1
D．原子核每放出一个β粒子，原子序数增加1
【解析】 发生一次α衰变，核电荷数减少2，质量数减少4，原子序数减少2；发生一次β衰变，核电荷数增加1，原子序数增加1.
【答案】 D
2．(·课标全国卷Ⅰ)(多选)关于天然放射性，下列说法正确的是( )
A．所有元素都可能发生衰变
B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关
C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性
D．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强
【解析】 自然界中绝大部分元素没有放射现象，选项A错误；放射性元素的半衰期只与原子核结构有关，与其他因素无关，选项B、C正确；α、β和γ三种射线电离能力依次减弱，穿透能力依次增强，选项D正确．
【答案】 BCD
3．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＋2F2＝4XF＋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
4．关于原子核的衰变和半衰期，下列说法正确的是( )
A．β粒子带负电，所以β射线有可能是核外电子
B．放射性元素发生一次衰变可同时产生α射线和β射线
C．放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制
D．半衰期是指原子核的质量减少一半所需要的时间
【解析】 β衰变的实质是核内一个中子转化成了一个质子和一个电子，是从原子核射出的，A错；一次衰变不可能同时产生α射线和β射线，只可能同时产生α射线和γ射线或β射线和γ射线，B错；放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的性质决定的，与外界因素无关，C正确；半衰期是原子核有半数发生衰变时所需要的时间，不是质量减少一半所需要的时间，故D错．
【答案】 C
5．有甲、乙两种放射性元素，它们的半衰期分别是τ甲＝15天，τ乙＝30天，它们的质量分别为M甲、M乙，经过60天后这两种元素的质量相等，则它们原来的质量之比M甲∶M乙是( )
A．1∶4 B．4∶1 C．2∶1 D．1∶2
【解析】 由M甲＝M乙可得：M甲＝M乙，解得M甲∶M乙＝4∶1，B正确．
【答案】 B
图19-2-3
6．(·南昌高二检测)某一放射性元素放出的射线通过电场后分成三束，如图19-2-3所示，下列说法正确的是( )
A．射线1的电离作用在三种射线中最强
B．射线2贯穿本领最弱，用一张白纸就可以将它挡住
C．一个原子核放出一个射线3的粒子后，质子数和中子数都比原来少2个
D．一个原子核放出一个射线1的粒子后，形成的新核比原来的电荷数少1个
【解析】 由图可知，射线1为β粒子流，射线3为α粒子流，射线2为γ射线，故射线3的电离作用最强，射线2的贯穿本领最强，A、B均错误；一个原子核放出一个射线1的粒子后，形成的新核比原来的电荷数多1个，若一个原子核放出一个射线3的粒子后，质子数和中子数都比原来少2个，C正确，D错误．
【答案】 C
7．放射性同位素钍232经α、β衰变会生成氡，其衰变方程为Th→Rn＋xα＋yβ，其( )
A．x＝1，y＝3
B．x＝2，y＝3
C．x＝3，y＝1
D．x＝3，y＝2
【解析】 根据衰变方程左右两边的质量数和电荷数守恒可列方程，解得x＝3，y＝2.故答案为D.
【答案】 D
8.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，质子和中子数各少多少？
(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＋4x，①
92＝82＋2x－y.②
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)由于每发生一次α衰变质子数和中子数均减少2，每发生一次β衰变中子数少1，而质子数增1，故较U质子数少10，中子数少22.
(3)核反应方程为U→Pb＋8He＋6e.
【答案】 (1)8次 6次 (2)10 22
(3)U→Pb＋8He＋6e
9．(多选)元素X是Y的同位素，分别进行下列衰变过程：XPQ，YRS.则下列说法正确的是( )
A．Q与S是同位素
B．X与R原子序数相同
C．R比S的中子数多2
D．R的质子数少于上述任何元素
【解析】 上述变化过程为：XP，YRS，由此可知，Q与S为同位素，R比S多两个中子，故A、C正确，B、D错误．
【答案】 AC
10．若干Bi放在天平左盘上，右盘放420 g砝码，天平平衡，当铋发生α衰变时，经过1个半衰期，欲使天平平衡，应从右盘中取出砝码的质量为( )
A．210 g B．105 g C．4 g D．2 g
【解析】 原有的2 molBi经一个半衰期后，有1 mol发生衰变生成1 mol新的原子核，这种新元素质量为206 g．此时左盘中还有210 g未发生衰变的放射性元素，所以左盘中的物质总质量为416 g，应从右盘取走砝码4 g，选C.
【答案】 C
11．放射性元素C射线被考古学家称为“碳钟”，可用它来测定古生物的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖.C不稳定，易发生衰变，放出β射线，其半衰期为5 730年．
(1)试写出有关的衰变方程．
(2)若测得一古生物遗骸中C的含量只有活体中的12.5%，则此遗骸的年代距今约有多少年？
【解析】 (1)衰变方程为C―→N＋e.
(2)活体中C含量不变，生物死亡后，C开始衰变，设活体中C的含量为m0，遗骸中为m，则由半衰期的定义得m＝m0，即0.125＝，解得＝3，所以t＝3τ＝17 190年．
【答案】 (1)C―→N＋e (2)17 190年
图19-2-4
12．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个α粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图19-2-4所示)，测得两个相切圆半径之比r1∶r2＝44∶1.求：
(1)这个原子核原来所含的质子数是多少？
(2)图中哪一个圆是α粒子的径迹？(说明理由)
【解析】 (1)设衰变后α粒子的电荷量为q1＝2e，新生核的电荷量为q2，它们的质量分别为m1和m2，衰变后的速度分别为v1和v2，则原来原子核的电荷量q＝q1＋q2，根据轨道半径公式有：
＝＝，
又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，则m1v1＝m2v2
以上三式联立解得q＝90e.
即这个原子核原来所含的质子数为90.
(2)由于动量大小相等，因此轨道半径与粒子的电荷量成反比．所以圆轨道1是α粒子的径迹，圆轨道2是新生核的径迹，两者电性相同，运动方向相反．
【答案】 (1)90 (2)圆轨道1 理由见解析
1．关于放射性元素的α衰变和β衰变，下列说法中正确的是( )
A．原子核每放出一个α粒子，原子序数减少4
B．原子核每放出一个α粒子，原子序数增加4
C．原子核每放出一个β粒子，原子序数减少1
D．原子核每放出一个β粒子，原子序数增加1
【解析】 发生一次α衰变，核电荷数减少2，质量数减少4，原子序数减少2；发生一次β衰变，核电荷数增加1，原子序数增加1.
【答案】 D
2．(·课标全国卷Ⅰ)(多选)关于天然放射性，下列说法正确的是( )
A．所有元素都可能发生衰变
B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关
C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性
D．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强
【解析】 自然界中绝大部分元素没有放射现象，选项A错误；放射性元素的半衰期只与原子核结构有关，与其他因素无关，选项B、C正确；α、β和γ三种射线电离能力依次减弱，穿透能力依次增强，选项D正确．
【答案】 BCD
3．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＋2F2＝4XF＋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
4．关于原子核的衰变和半衰期，下列说法正确的是( )
A．β粒子带负电，所以β射线有可能是核外电子
B．放射性元素发生一次衰变可同时产生α射线和β射线
C．放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制
D．半衰期是指原子核的质量减少一半所需要的时间
【解析】 β衰变的实质是核内一个中子转化成了一个质子和一个电子，是从原子核射出的，A错；一次衰变不可能同时产生α射线和β射线，只可能同时产生α射线和γ射线或β射线和γ射线，B错；放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的性质决定的，与外界因素无关，C正确；半衰期是原子核有半数发生衰变时所需要的时间，不是质量减少一半所需要的时间，故D错．
【答案】 C
5．有甲、乙两种放射性元素，它们的半衰期分别是τ甲＝15天，τ乙＝30天，它们的质量分别为M甲、M乙，经过60天后这两种元素的质量相等，则它们原来的质量之比M甲∶M乙是( )
A．1∶4 B．4∶1 C．2∶1 D．1∶2
【解析】 由M甲＝M乙可得：M甲＝M乙，解得M甲∶M乙＝4∶1，B正确．
【答案】 B
图19-2-3
6．(·南昌高二检测)某一放射性元素放出的射线通过电场后分成三束，如图19-2-3所示，下列说法正确的是( )
A．射线1的电离作用在三种射线中最强
B．射线2贯穿本领最弱，用一张白纸就可以将它挡住
C．一个原子核放出一个射线3的粒子后，质子数和中子数都比原来少2个
D．一个原子核放出一个射线1的粒子后，形成的新核比原来的电荷数少1个
【解析】 由图可知，射线1为β粒子流，射线3为α粒子流，射线2为γ射线，故射线3的电离作用最强，射线2的贯穿本领最强，A、B均错误；一个原子核放出一个射线1的粒子后，形成的新核比原来的电荷数多1个，若一个原子核放出一个射线3的粒子后，质子数和中子数都比原来少2个，C正确，D错误．
【答案】 C
7．放射性同位素钍232经α、β衰变会生成氡，其衰变方程为Th→Rn＋xα＋yβ，其( )
A．x＝1，y＝3
B．x＝2，y＝3
C．x＝3，y＝1
D．x＝3，y＝2
【解析】 根据衰变方程左右两边的质量数和电荷数守恒可列方程，解得x＝3，y＝2.故答案为D.
【答案】 D
8.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，质子和中子数各少多少？
(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＋4x，①
92＝82＋2x－y.②
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)由于每发生一次α衰变质子数和中子数均减少2，每发生一次β衰变中子数少1，而质子数增1，故较U质子数少10，中子数少22.
(3)核反应方程为U→Pb＋8He＋6e.
【答案】 (1)8次 6次 (2)10 22
(3)U→Pb＋8He＋6e
9．(多选)元素X是Y的同位素，分别进行下列衰变过程：XPQ，YRS.则下列说法正确的是( )
A．Q与S是同位素
B．X与R原子序数相同
C．R比S的中子数多2
D．R的质子数少于上述任何元素
【解析】 上述变化过程为：XP，YRS，由此可知，Q与S为同位素，R比S多两个中子，故A、C正确，B、D错误．
【答案】 AC
10．若干Bi放在天平左盘上，右盘放420 g砝码，天平平衡，当铋发生α衰变时，经过1个半衰期，欲使天平平衡，应从右盘中取出砝码的质量为( )
A．210 g B．105 g C．4 g D．2 g
【解析】 原有的2 molBi经一个半衰期后，有1 mol发生衰变生成1 mol新的原子核，这种新元素质量为206 g．此时左盘中还有210 g未发生衰变的放射性元素，所以左盘中的物质总质量为416 g，应从右盘取走砝码4 g，选C.
【答案】 C
11．放射性元素C射线被考古学家称为“碳钟”，可用它来测定古生物的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖.C不稳定，易发生衰变，放出β射线，其半衰期为5 730年．
(1)试写出有关的衰变方程．
(2)若测得一古生物遗骸中C的含量只有活体中的12.5%，则此遗骸的年代距今约有多少年？
【解析】 (1)衰变方程为C―→N＋e.
(2)活体中C含量不变，生物死亡后，C开始衰变，设活体中C的含量为m0，遗骸中为m，则由半衰期的定义得m＝m0，即0.125＝，解得＝3，所以t＝3τ＝17 190年．
【答案】 (1)C―→N＋e (2)17 190年
图19-2-4
12．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个α粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图19-2-4所示)，测得两个相切圆半径之比r1∶r2＝44∶1.求：
(1)这个原子核原来所含的质子数是多少？
(2)图中哪一个圆是α粒子的径迹？(说明理由)
【解析】 (1)设衰变后α粒子的电荷量为q1＝2e，新生核的电荷量为q2，它们的质量分别为m1和m2，衰变后的速度分别为v1和v2，则原来原子核的电荷量q＝q1＋q2，根据轨道半径公式有：
＝＝，
又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，则m1v1＝m2v2
以上三式联立解得q＝90e.
即这个原子核原来所含的质子数为90.
(2)由于动量大小相等，因此轨道半径与粒子的电荷量成反比．所以圆轨道1是α粒子的径迹，圆轨道2是新生核的径迹，两者电性相同，运动方向相反．
【答案】 (1)90 (2)圆轨道1 理由见解析