惠阳区第三中学2019-2020学年高中物理粤教版选修3-5：4.2放射性元素的衰变 课时练（含解析）

4.2放射性元素的衰变
1．地光是在地震前夕出现在天边的一种奇特的发光现象，它是放射性元素氡因衰变释放大量的带电粒子，通过岩石裂隙向大气中集中释放而形成的。已知氡的半衰期为天，经衰变最后变成稳定的，在这一过程中（　　）
A．要经过4次衰变和6次衰变
B．要经过4次衰变和4次衰变
C．氡核的中子数为86，质子数为136
D．标号为a、b、c、d的4个氡核经天后一定剩下2个核未衰变
2．碘131的半衰期约为8天,若某药物含有质量为的碘131，经过32天后,该药物中碘131的含量大约还有(　　)
A． B． C． D．
3．关于、、三种射线，下列说法中正确的是（　　）
A．射线是波长最长的电磁波，它的穿透能力最强
B．射线一般伴随着或射线产生，它的穿透能力最强
C．射线是原子核自发放射出的氦核流，它的电离能力最弱
D．射线是原子核自发放射出的电子流，它是原子核的组成部分
4．某原子核的衰变过程为ABC，下列说法正确的是（　　）
A．核A的中子数减核C的中子数等于2
B．核A的质量数减核C的质量数等于5
C．核A的质子数比核C的质子数多1
D．核A的质子数比核B的质子数多1
5．放射性元素的半衰期（　　）
A．随温度降低而增大
B．随压强减小而增大
C．随物态变化而变化
D．由原子核内部结构决定
6．一个放射性元素的原子核，发生一次α衰变，它的（　　）
A．质子数减少2个，中子数不变
B．质子数增加2个，中子数不变
C．质子数增加2个，中子数增加2个
D．质子数减少2个，中子数减少2个
7．β射线（　　）
A．从原子核中释放出来的，是原子核的组成部分
B．与阴极射线一样是原子的核外电子电离加速形成
C．它的电离作用比α射线强
D．它的穿透本领比α射线强
8．若元素A的半衰期为5天，元素B的半衰期为3天，则相同质量的AB，经过15天后，剩下的质量之比（　　）
A．1：2 B．4：1 C．1：4 D．8：1
9．科学家通过实验研究发现，放射性元素有多种可能的衰变途径：先变成，可以经一次衰变变成，也可以经一次衰变变成（X代表某种元素），和最后都变成，衰变路径如图所示。则以下判断正确的是（　　）
A．a＝211，b＝82
B．①是β衰变，②是α衰变
C．①②均是α衰变
D．经过7次α衰变5次β衰变后变成
10．关于天然放射性，下列说法正确的是（　　）
A．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性
B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关
C．α、β、γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强
D．所有元素都有可能发生衰变
11．一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量为mH＝1.007 3 u，中子质量为mn＝1.008 7 u，氚核质量为m＝3.018 0 u,1 u相当于931.5 MeV。
这个聚变方程为______________________________________________；
释放出的核能为_________________________________________
平均每个核子释放的能量是______________________________________
12．(1)核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，但安全是核电站面临的非常严峻的问题．核泄露中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，钚的危险性在于它对人体的毒性，与其他放射性元素相比钚在这方面更强，一旦侵入人体，就会潜伏在人体肺部、骨骼等组织细胞中，破坏细胞基因，提高罹患癌症的风险．已知钚的一种同位素的半衰期为24100年，其衰变方程为，下列有关说法正确的是______________
A．X原子核中含有143个中子
B．100个经过24100年后一定还剩余50个
C．由于衰变时释放巨大能量，根据E＝mc2，衰变过程总质量增加
D．衰变发出的γ放射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力
(2)氢原子核的光谱在可见光范围内有四条谱线，其中在靛紫色区内的一条是处于量子数n＝4的能级氢原子跃迁到n＝2的能级发出的，氢原子的能级如下图所示，已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·S，则该条谱线光子的能量为________ eV，该条谱线光子的频率为________ Hz.(结果保留3位有效数字)
13．为测定水库的存水量，将一瓶放射性溶液倒入水库中，已知这瓶溶液每分钟衰变8×107次，这种同位素半衰期为2天，10天以后从水库取出1 m3的水，并测得每分钟衰变10次，求水库的存水量为多少？
14．已知钍234的半衰期是24天，1g钍234经过120天后还剩下多少？
15．一小瓶含有某种放射性同位素的溶液，它每分钟衰变6 000次．将他注射到一个病人的血液中，经过15小时，从病人身上取出10 cm3的血样，测得每分钟衰变2次．已知这种同位素的半衰期是5小时，试根据上述数据，计算人体血液的总体积．
参考答案
1．B
【解析】
AB． 设此衰变过程中经历了要经过x次α衰变和y次β衰变，根据质量数守恒和电荷数守恒可得其衰变方程为：
由
222=206+4x，86=82+2x-y
联立解得：
x=4，y=4
故A错误，B正确；
C． 氡核的质子数为86，中子数为
222-86=136
故C错误；
D． 半衰期适用于大量的原子核，对于少量的原子核不适用，故D错误。
故选B。
2．C
【解析】
设经过了n个半衰期
由半衰期公式可得
代入数值联立可得
故C正确，ABD错误。
故选择C选项。
3．B
【解析】
A．射线是波长很短的电磁波，它的穿透能力最强，故A错误；
B．γ射线穿透能力最强，一般伴随着α或β射线产生，故B正确；
C．α射线是原子核自发放射出的氦核流，它的穿透能力最弱，电离能力最强，故C错误；
D．β射线是β衰变产生的，β衰变现象是原子核内部的中子转化为质子同时失去一个电子，并不是原子核的组成部分，故D错误。
故选B。
4．C
【解析】
设A的质量数为m，质子数为n，B的质量数为m－4，电荷数为n－2，Ｃ的质量数为，电荷数为
A．根据质子数和中子数之和为质量数，A的中子数为m－n，C的中子数为m－n－3，则
核A的中子数减核C的中子数等于3，故A错误；
B．A的质量数为m，C的质量数为，核A的质量数减核C的质量数等于4，故B错误；
C．A的质子数为n，C的质子数为，则核A的质子数比核C的质子数多1，故C正确；
D．A的质子数为n，B的质子数为n－2，则核A的质子数比核B的质子数多2，故D错误。
故选C。
5．D
【解析】
放射性元素的半衰期由原子核内部结构决定，与外界因素无关，如温度、压强等，也与物态即是单质还化合物无关，故D正确，ABC错误。
故选D。
6．D
【解析】
一个放射性元素的原子核，发生一次α衰变即放出一个，即质子数减小2，质量数减小4，则中子数减小2，故D正确，ABC错误。
故选D。
7．D
【解析】
AB．β射线是电子流，它是原子核中的中子转变为一个质子和一个电子，电子来自原子核，但不是原子核的组成部分，故AB错误；
CD．、、三种射线中，α射线的电离能力最强，射线其次，射线最弱，α射线的穿透本领最弱，射线其次，射线最强，故C错误，D正确。
故选D。
8．B
【解析】
根据衰变公式可知
故B正确，ACD错误。
故选B。
9．D
【解析】
ABC．经过①变化为，核电荷数少2，为衰变，即，故
a＝210－4＝206
经过②变化为，质量数没有发生变化，为β衰变，即，故
b＝83＋1＝84
故ABC错误；
D．经过7次衰变，则质量数少28，电荷数少14，在经过5次β衰变后，质量数不变，电荷数增加5，此时质量数为
238－28＝210
电荷数为
92－14＋5＝83
变成了，故D正确。
故选D。
10．ABC
【解析】
AB．放射性是原子核本身具有的属性，与元素所处状态和外界条件无关，AB正确；
C．γ射线的穿透能力最强，电离本领最弱，C正确；
D．原子核不稳定时，会自发地发生衰变，并不是所有元素都有可能发生衰变，D错误。
故选ABC。
11． ; ; ;
【解析】
（1）根据电荷数守恒，质量数守恒，知聚变方程为：；
（2）核反应的质量亏损为：
（3）平均每个核子释放的能量为：
【点睛】
据电荷数守恒和质量数守恒确定聚变方程；根据爱因斯坦质能方程求出核反应过程中放出的核能；释放的核能与核子数的比值即平均每个核子释放的能量。
12．AD2.556.15×1014
【解析】
(1)A、根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为92，质量数为235，则中子数为143.故A正确；
B. 半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用。故B错误；
C. 由于衰变时释放巨大能量，根据E=mC2，衰变过程总质量减小。故C错误；
D. 衰变发出的γ放射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力。故D正确。
故选：AD.
(2)辐射的光子能量△E=?0.85+3.4=2.55eV
根据△E=hγ知，γ=△E/h=2.55×1.6×10?19/6.63×10?34=6.15×1014Hz，
13．2.5×105 m3
【解析】设放射性同位素原有质量为m0,10天后的剩余质量为m，水库存水量为Qm3，由每分钟衰变次数与其质量成正比可得＝，
由半衰期公式得：m＝m0，
由以上两式联立代入数据得
＝＝，
解得水库存水量为Q＝2.5×105 m3.
14．1/32 g
【解析】已知钍234的半衰期是24天，经过120天后，发生5个半衰期，剩下的质量为
15．3750 cm3
【解析】每分钟衰变次数与原子核的总数成正比，
故
将t=15h，T=5h代入，得△N=750次/分
因
得．
【点睛】本题考查了半衰期的知识，难点在于如何把衰变次数与血液容量结合在一起．