高中物理教科版选修3-5作业第三章 2 放射性 衰变 Word版含解析
文档属性
| 名称 | 高中物理教科版选修3-5作业第三章 2 放射性 衰变 Word版含解析 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 140.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-10-29 08:32:14 | ||
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文档简介
2 放射性 衰变
1.(多选)如图所示,P为放在匀强电场中的天然放射源,其放出的射线在电场的作用下分成a、b、c三束,以下判断正确的是( )
A.a为α射线,b为β射线
B.a为β射线,b为γ射线
C.b为γ射线,c为α射线
D.b为α射线,c为γ射线
解析:γ射线不带电,在电场中不会偏转,α射线带正电,向负极板偏转,β射线带负电,向正极板偏转.故正确选项为B、C.
答案:BC
2.原子核发生β衰变时,β粒子是( )
A.原子核外的最外层电子
B.原子核外的电子跃迁时放出的光子
C.原子核内存在着的电子
D.原子核内的一个中子转化为一个质子时,放射出一个电子
解析:不论是α衰变还是β衰变,它们都是原子核发生转变,因此α粒子和β粒子的来源一定跟原子核内部结构有关,而与原子核外的电子无关.因此,A、B两选项就可排除.由于原子核带正电荷,所以核内不可能有带负电荷的电子存在,这样也就排除C选项.最终可以确定出D选项.
答案:D
3.如图所示,x为未知的放射源,L为薄铝片,若在放射源和计数器之间加上L后,计数器的计数率大幅度减小,在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场,计数器的计数率不变,则x可能是( )
A.α和β的混合放射源
B.纯α放射源
C.α和γ的混合放射源
D.纯γ放射源
解析:此题考查运用三种射线的性质分析问题的能力.在放射源和计数器之间加上铝片后,计数器的计数率大幅度减小,说明射线中有穿透力很弱的粒子,即α粒子;在铝片和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场,计数器的计数率不变,说明穿过铝片的粒子中无带电粒子,故只有γ射线.因此,放射源可能是α和γ的混合放射源.故正确选项为C.
答案:C
4.(多选)天然放射性物质的放射线包括三种成分,下列说法正确的是( )
A.一张厚的黑纸能挡住α射线,但不能挡住β射线和γ射线
B.某原子核在放出γ射线后会变成另一种元素的原子核
C.三种射线中γ射线的穿透能力最强
D.β粒子是电子,但不是原来绕核旋转的核外电子
解析:由三种射线的本质和特点可知,α射线穿透本领最弱,一张黑纸都能挡住,而挡不住β射线和γ射线,故A正确;γ射线是一种波长很短的光子,不会使原核变成新核,三种射线中γ射线的穿透能力最强,故C正确,B错误;β粒子是电子,来源于原子核,故D正确.
答案:ACD
5.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和F是同位素,则( )
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:本题考查的是α与β衰变的规律,关键要弄清楚各核的质子数与中子数.由于P和F是同位素,设它们的质子数为n,则其他各原子核的质子数可分别表示如下:
n+2EFGH
nPQRS
由此可以看出R和E是同位素,S和F、P是同位素,Q和G是同位素.故正确选项为B.
答案:B
6.铀239(92239U)经过衰变可产生钚239(94239Pu).关于铀239的衰变,下列说法正确的是( )
A.?94239Pu与?92239U的核内具有相同的中子数和不同的核子数
B.放射性物质?92239U发生β衰变时所释放的电子来源于核外电子
C.92239U经过2次β衰变产生?94239Pu
D.温度升高,92239U的半衰期减小
解析: ?92239U的质量数A'=239,核电荷数Z'=92,则中子数n'=239-92=147,94239Pu的质量数A=239,核电荷数Z=94,则中子数n=A-Z=239-94=145,故核子数相同,但中子数不同,故A错误.β衰变是原子核的衰变,与核外电子无关,β衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子同时释放出来的,故B错误.92239U→2-1 0e+94239Pu,显然反应物的质量数为239,而生成物的质量数为239,故质量数守恒;而反应物的核电荷数为92,故核电荷数守恒,反应能够发生,故C正确.半衰期与物体的温度、状态均无关,而是由核内部自身因素决定的,故D错误.
答案:C
7.一置于铅盒中的放射源发射出的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沿原来的方向前进,射线b发生了偏转,如图所示,则图中射线a为 射线,射线b为 射线.?
解析:由于a在电场中不发生偏转,a是γ射线,射线b能穿过铝箔,且在电场中能偏转,故b带电,而且是β射线.
答案:γ β
8.约里奥·居里夫妇因发现人工放射性而获得了1935年的诺贝尔化学奖.他们发现的放射性元素?1530P衰变成?1430Si的同时放出另一种粒子,这种粒子是 ?.1532P是?1530P的同位素,被广泛应用于生物示踪技术.1 mg ?1532P随时间衰变的关系如图所示,请估算4 mg的?1532P经多少天的衰变后还剩0.25 mg?
解析:由核反应过程中电荷数和质量数守恒可写出核反应方程:?1530P→1430Si+10e,可知这种粒子是正电子.由图像可知?1532P的半衰期为14天,4 mg的?1532P衰变后还剩0.25 mg的?1532P,经历了4个半衰期,所以为56天.
答案:正电子 56天
9.某些建筑材料可产生放射性气体——氡,氡可以发生α衰变.如果人长期生活在氡浓度过高的环境中,氡通过人的呼吸沉积在肺部,并大量放出射线,从而危害人体健康,原来静止的氡核(86222Rn)发生一次α衰变生成新核钋(84218Po).已知放出的α粒子速度为v.
(1)写出衰变方程.
(2)求衰变生成的钋核的速度大小.
解析:(1)由质量数和电荷数守恒,可得衰变方程为86222Rn→84218Po+24He.
(2)由于衰变过程中满足动量守恒,则mPov'+mαv=0
故v'=-mαvmPo=-4218v=-2109v.
答案:(1)86222Rn→84218Po+24He (2)2109v
10.在匀强磁场中,一个原来静止的原子核,由于放出了一个α粒子,结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图所示),今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)设衰变后新生核的电荷量为q1,α粒子的电荷量为q2=2e,它们的质量分别为m1和m2,衰变后的速度分别为v1和v2,所以,原来原子核的电荷量q=q1+q2.
根据轨道半径公式有r新核rα=m1v1Bq1m2v2Bq2=m1v1q2m2v2q1
又由于衰变过程中遵循动量守恒定律,则
m1v1=m2v2,得r新核rα=q2q1=r2r1=144
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qvB=mv2r则r=mvqB,而动量大小相等,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.(多选)如图所示,P为放在匀强电场中的天然放射源,其放出的射线在电场的作用下分成a、b、c三束,以下判断正确的是( )
A.a为α射线,b为β射线
B.a为β射线,b为γ射线
C.b为γ射线,c为α射线
D.b为α射线,c为γ射线
解析:γ射线不带电,在电场中不会偏转,α射线带正电,向负极板偏转,β射线带负电,向正极板偏转.故正确选项为B、C.
答案:BC
2.原子核发生β衰变时,β粒子是( )
A.原子核外的最外层电子
B.原子核外的电子跃迁时放出的光子
C.原子核内存在着的电子
D.原子核内的一个中子转化为一个质子时,放射出一个电子
解析:不论是α衰变还是β衰变,它们都是原子核发生转变,因此α粒子和β粒子的来源一定跟原子核内部结构有关,而与原子核外的电子无关.因此,A、B两选项就可排除.由于原子核带正电荷,所以核内不可能有带负电荷的电子存在,这样也就排除C选项.最终可以确定出D选项.
答案:D
3.如图所示,x为未知的放射源,L为薄铝片,若在放射源和计数器之间加上L后,计数器的计数率大幅度减小,在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场,计数器的计数率不变,则x可能是( )
A.α和β的混合放射源
B.纯α放射源
C.α和γ的混合放射源
D.纯γ放射源
解析:此题考查运用三种射线的性质分析问题的能力.在放射源和计数器之间加上铝片后,计数器的计数率大幅度减小,说明射线中有穿透力很弱的粒子,即α粒子;在铝片和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场,计数器的计数率不变,说明穿过铝片的粒子中无带电粒子,故只有γ射线.因此,放射源可能是α和γ的混合放射源.故正确选项为C.
答案:C
4.(多选)天然放射性物质的放射线包括三种成分,下列说法正确的是( )
A.一张厚的黑纸能挡住α射线,但不能挡住β射线和γ射线
B.某原子核在放出γ射线后会变成另一种元素的原子核
C.三种射线中γ射线的穿透能力最强
D.β粒子是电子,但不是原来绕核旋转的核外电子
解析:由三种射线的本质和特点可知,α射线穿透本领最弱,一张黑纸都能挡住,而挡不住β射线和γ射线,故A正确;γ射线是一种波长很短的光子,不会使原核变成新核,三种射线中γ射线的穿透能力最强,故C正确,B错误;β粒子是电子,来源于原子核,故D正确.
答案:ACD
5.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和F是同位素,则( )
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:本题考查的是α与β衰变的规律,关键要弄清楚各核的质子数与中子数.由于P和F是同位素,设它们的质子数为n,则其他各原子核的质子数可分别表示如下:
n+2EFGH
nPQRS
由此可以看出R和E是同位素,S和F、P是同位素,Q和G是同位素.故正确选项为B.
答案:B
6.铀239(92239U)经过衰变可产生钚239(94239Pu).关于铀239的衰变,下列说法正确的是( )
A.?94239Pu与?92239U的核内具有相同的中子数和不同的核子数
B.放射性物质?92239U发生β衰变时所释放的电子来源于核外电子
C.92239U经过2次β衰变产生?94239Pu
D.温度升高,92239U的半衰期减小
解析: ?92239U的质量数A'=239,核电荷数Z'=92,则中子数n'=239-92=147,94239Pu的质量数A=239,核电荷数Z=94,则中子数n=A-Z=239-94=145,故核子数相同,但中子数不同,故A错误.β衰变是原子核的衰变,与核外电子无关,β衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子同时释放出来的,故B错误.92239U→2-1 0e+94239Pu,显然反应物的质量数为239,而生成物的质量数为239,故质量数守恒;而反应物的核电荷数为92,故核电荷数守恒,反应能够发生,故C正确.半衰期与物体的温度、状态均无关,而是由核内部自身因素决定的,故D错误.
答案:C
7.一置于铅盒中的放射源发射出的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沿原来的方向前进,射线b发生了偏转,如图所示,则图中射线a为 射线,射线b为 射线.?
解析:由于a在电场中不发生偏转,a是γ射线,射线b能穿过铝箔,且在电场中能偏转,故b带电,而且是β射线.
答案:γ β
8.约里奥·居里夫妇因发现人工放射性而获得了1935年的诺贝尔化学奖.他们发现的放射性元素?1530P衰变成?1430Si的同时放出另一种粒子,这种粒子是 ?.1532P是?1530P的同位素,被广泛应用于生物示踪技术.1 mg ?1532P随时间衰变的关系如图所示,请估算4 mg的?1532P经多少天的衰变后还剩0.25 mg?
解析:由核反应过程中电荷数和质量数守恒可写出核反应方程:?1530P→1430Si+10e,可知这种粒子是正电子.由图像可知?1532P的半衰期为14天,4 mg的?1532P衰变后还剩0.25 mg的?1532P,经历了4个半衰期,所以为56天.
答案:正电子 56天
9.某些建筑材料可产生放射性气体——氡,氡可以发生α衰变.如果人长期生活在氡浓度过高的环境中,氡通过人的呼吸沉积在肺部,并大量放出射线,从而危害人体健康,原来静止的氡核(86222Rn)发生一次α衰变生成新核钋(84218Po).已知放出的α粒子速度为v.
(1)写出衰变方程.
(2)求衰变生成的钋核的速度大小.
解析:(1)由质量数和电荷数守恒,可得衰变方程为86222Rn→84218Po+24He.
(2)由于衰变过程中满足动量守恒,则mPov'+mαv=0
故v'=-mαvmPo=-4218v=-2109v.
答案:(1)86222Rn→84218Po+24He (2)2109v
10.在匀强磁场中,一个原来静止的原子核,由于放出了一个α粒子,结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图所示),今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)设衰变后新生核的电荷量为q1,α粒子的电荷量为q2=2e,它们的质量分别为m1和m2,衰变后的速度分别为v1和v2,所以,原来原子核的电荷量q=q1+q2.
根据轨道半径公式有r新核rα=m1v1Bq1m2v2Bq2=m1v1q2m2v2q1
又由于衰变过程中遵循动量守恒定律,则
m1v1=m2v2,得r新核rα=q2q1=r2r1=144
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qvB=mv2r则r=mvqB,而动量大小相等,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