高中物理人教版选修3-5自测作业 第19章 第2节 放射性元素的衰变 Word版含解析

第十九章　第二节
一、选择题(单选题)
1．下列说法正确的是(　C　)
A．α射线与γ射线都是电磁波
B．β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流
C．用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期
D．原子核经过衰变生成新核，则新核的质量总等于原核的质量
解析：α射线不是电磁波，A错误；β射线是原子核的衰变产生的，B错误；半衰期不随其物理、化学状态而改变，C正确；由衰变方程可知，D错误。
2．现在很多心血管专科医院引进了一种被称为“心脏灌注显像”的检测技术，方法是将若干毫升含放射性元素锝的注射液注入被检测者的动脉，经过40分钟后，这些含放射性物质的注射液通过血液循环均匀地分布在血液中，这时对被检测者的心脏进行造影。心脏血管正常的位置由于有放射性物质随血液到达而显示出有射线射出；心脏血管被堵塞的部分由于无放射性物质到达，将无射线射出。医生根据显像情况就可以判定被检测者心血管有无病变，并判断病变位置。你认为检测用的放射性元素锝的半衰期应该最接近下列数据中的(　B　)
A．10分钟 B．10小时
C．10个月 D．10年
解析：如果半衰期太短，则在放射期内，放射性物质的注射液尚未均匀地分布在血液中而无法完成检测工作，再则因放射强度较大而对人体造成伤害。如果半衰期太长，放射性物质长期残留在人体内也会对人体造成伤害。对比四个选项中的时间，应以10小时为宜，故正确选项应为B。
3．14C是一种半衰期为5730年的放射性同位素。若考古工作者探测到某古木中14C的含量为原来的，则该古树死亡时间距今大约(　B　)
A．22920年 B．11460年
C．5730年 D．2865年
解析：由m＝()nM，由题目所给条件得＝()nM，n＝2，所以该古树死亡时间应该为2个14C的半衰期，即t＝2T＝5730年×2＝11460年，故正确答案为B。
4．(2020·广西北海市高二期末)下列关于原子核衰变的说法中正确的是(　A　)
A．放射性同位素的半衰期长短与地震、风力等外部环境无关
B．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
C．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下一个氡原子核
D．衰变时放出的射线为原子的核外电子电离后形成的电子流
解析：放射性元素的半衰期与核内部自身因素有关，与原子所处的化学状态和外部条件无关，故A正确；β衰变是原子核内的中子转变成质子和电子从而放出电子的过程，不说明电子是原子核的组成部分，故BD错误；半衰期的概念只对大量原子核适用，故C错误。
5．某放射性元素的原子核X连续经过三次α衰变和两次β衰变，若最后变成另外一种元素的原子核Y，则该新核的正确写法是(　D　)
A．Y B．Y
C．Y D．Y
解析：新核的质量数为M′＝M－12，故A、B错误。
电荷数Z′＝Z－6＋2＝Z－4，故C错误，D正确。
6．14C测年法是利用14C衰变规律对古生物进行年代测定的方法。若以横坐标t表示时间，纵坐标m表示任意时刻14C的质量，m0为t＝0时14C的质量。下面四幅图中能正确反映14C衰变规律的是(　C　)
解析：设衰变周期为T，那么任意时刻14C的质量m＝()m0，可见随着t的增长物体的质量越来越小，且变化越来越慢，很显然C项图线符合衰变规律，故选C。
二、非选择题
7．天然放射性铀(U)发生衰变后产生钍(Th)和另一个原子核。
(1)请写出衰变方程；
(2)若衰变前铀(U)核的速度为v，衰变产生的钍(Th)核速度为，且与铀核速度方向相同，求产生的另一种新核的速度。
答案：(1)见解析　(2)v
解析：(1)U→Th＋He
(2)设另一新核的速度为v′，铀核质量为238m，由动量守恒定律得：238mv＝234m＋4mv′得：v′＝v
能力提升
一、选择题(1～3题为单选题，4～5题为多选题)
1．(2020·福建省福州市八县(市)一中高二下学期期末联考)在匀强磁场里有一个原来静止的放射性碳14，它所放射的粒子与反冲核的轨迹是两个相切的圆，圆的半径比为2∶1，如图所示，那么碳的衰变方程是(　D　)
A．C→H＋B B．C→e＋B
C．C→e＋N D．C→He＋Be
解析：由静止的碳核得到的两个粒子运动速度方向相反，并且两个粒子满足动量守恒定律，即mv＝MV，由题意可知，粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径比2∶1，根据r＝知，电荷量之比为1∶2，轨迹圆外切，知放射的粒子与反冲核带同种电荷，故D正确，ABC错误。
2．某放射性元素经过6次α衰变和8次β衰变，生成了新核。则新核和原来的原子核相比(　D　)
A．质子数减少了12 B．质子数减少了20
C．中子数减少了14 D．核子数减少了24
解析：某放射性元素经过6次α衰变和8次β衰变共产生：
6个He和8个e
所以质子数减少：2×6＋8×(－1)＝4
中子数减少：4×6－4＝20
核子数减少：4×6＝24
故选D。
3．(2020·江苏省启东市高二下学期调研)下列关于原子核的衰变的说法，正确的是(　C　)
A．β衰变的实质是原子核内的一个质子转化为一个中子和一个电子
B．一个原子核发生一次α衰变，新核相对于原来的核质量数和电荷数均减少2
C．92U衰变成82Pb的过程中共经过8次α衰变和6次β衰变
D．放射性元素钋的半衰期为138天，100g的钋经276天后还剩下75g
解析：β衰变的实质是原子核内的一个中子转化为一个质子和一个电子，故A错误；一个原子核发生一次α衰变，新核相对于原来的核质量数减少4，电荷数减少2，故B错误；设发生x次α衰变，y次β衰变，衰变方程为92U→82Pb＋xα＋yβ，则238＝206＋4x,92＝82＋2x－y。解得x＝8，y＝6，故C正确；经276天，即经过2个半衰期，衰变后剩余的质量为m＝m0()2＝100×＝25g，故D错误。
4．放射性物质碘131的衰变方程为I→Xe＋Y。根据有关放射性知识，下列说法正确的是(　CD　)
A．生成的Xe处于激发态，放射γ射线，γ射线的穿透能力最强，电离能力也最强
B．若I的半衰期大约是8天，取4个碘原子核，经16天就只剩下1个碘原子核了
C．Y粒子为β粒子
D．I中有53个质子和131个核子
解析：γ射线的电离能力最弱，A错误；半衰期应用于大量原子核，B错误，Y粒子为e即β粒子，C正确；I中有53个质子和131个核子，D正确。
5．由于放射性元素Np的半衰期很短，所以在自然界一直未被发现，在使用人工的方法制造后才被发现。已知Np经过一系列α衰变和β衰变后变成 Bi，下列论述中正确的是(　AB　)
A．核Bi比核Np少18个中子
B．衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变
C．衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变
D．发生β衰变时，核内中子数不变
解析：Bi的原子核比Np少93－83＝10个质子，质子数和中子数总共少237－209＝28，故Bi的原子核比Np少18个中子，故A正确；设Np变为Bi需要经过x次α衰变和y次β衰变，根据质量数和电荷数守恒则有：93＝2x－y＋83，4x＝237－209，所以解得：x＝7，y＝4，故B正确，C错误；β衰变是原子核内的中子转化为质子释放一个电子，所以中子数减少，故D错误。
二、非选择题
6．完成衰变方程。
(1)β衰变：Bi―→__Po__＋e，Po―→At＋__e__，
Th―→Pa＋__e__。
(2)α衰变：Th―→__Ra__＋He，U―→Th＋__He__，
Cu―→Co＋__He__。
(3)其中Th衰变成Pa的半衰期为1.2 min，则64 gTh经过6 min还有__2__g未衰变。
解析：(1)Bi―→Po＋e，Po―→At＋e，
Th―→Pa＋e。
(2)Th―→Ra＋He，U―→Th＋He，
Cu―→Co＋He。
(3)由半衰期公式得m＝m0()
得m＝64×()g＝2g
7．测得某矿石中铀、铅比例为1.15∶1，若开始时此矿石中只含有铀238，发生衰变的铀238都变成了铅206，且铀衰变成铅的半衰期是4.5×109年，求此矿石的年龄。
答案：4.5×109年
解析：设开始时矿石中有m0千克铀238，经过n个半衰期后，剩余的铀238为m，则由半衰期公式，m＝m0()n，而已经衰变掉的铀238质量为Δm＝m0－m＝m0[1－()n]，设这些铀衰变成铅的质量为x，则有
＝，
即＝，得
x＝m0[1－()n]，
根据题意，有＝，即
＝
解此方程得n＝1，即t＝T＝4.5×109年，所以矿石的年龄为4.5×109年。