2020-2021高中物理3-5課時(shí)作業(yè)19-2 放射性元素的衰變

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2020-2021學(xué)年高中物理人教版選修3-5課時(shí)作業(yè)19-2放射性元素的衰變課時(shí)作業(yè)16放射性元素的衰變時(shí)間：45分鐘一、選擇題（1～6為單選，7～9為多選）1．最近幾年,原子核科學(xué)家在超重元素的探測(cè)方面取得了重大進(jìn)展.1996年，科學(xué)家們?cè)谘芯磕硟蓚€(gè)重離子結(jié)合成超重元素的反應(yīng)時(shí),發(fā)現(xiàn)生成的超重元素的核eq\o\al(A,Z）X經(jīng)過6次α衰變后的產(chǎn)物是eq\o\al(253，100)Fm。由此可以判定生成的超重元素的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別是(D）A．124、259 B．124、265C．112、265 D．112、277解析：題中的核eq\o\al（A，Z)X經(jīng)過6次α衰變后成為eq\o\al(253，100)Fm，注意到eq\o\al(253，100)Fm的電荷數(shù)為100，質(zhì)量數(shù)為253，每發(fā)生一次α衰變質(zhì)量數(shù)減少4，電荷數(shù)減少2。由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒有A＝4×6＋253＝277,Z＝2×6＋100＝112,所以選項(xiàng)D正確．2．下列關(guān)于放射性元素的半衰期的幾種說(shuō)法中正確的是（C)A．同種放射性元素,在化合物中的半衰期比在單質(zhì)中長(zhǎng)B．把放射性元素放在低溫處，可以減緩放射性元素的衰變C．放射性元素的半衰期與元素所處的物理和化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)，它是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，只對(duì)大量的原子核才適用D．氡的半衰期是3。8天，若有4個(gè)氡原子核，則經(jīng)過7。6天后只剩下一個(gè)氡原子核解析：放射性元素的半衰期與其是單質(zhì)還是化合物無(wú)關(guān)，與所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān),只取決于原子核的內(nèi)部因素，故A、B錯(cuò)；半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)于少量的原子核不適用，故C對(duì)，D錯(cuò)．3．下列有關(guān)半衰期的說(shuō)法正確的是(A)A．放射性元素的半衰期越短，表明有半數(shù)原子核發(fā)生衰變所需要的時(shí)間越短，衰變速度越快B．放射性元素的樣品不斷衰變，隨著剩下未衰變的原子核的減少，元素的半衰期也變短C．把放射性元素放在密閉的容器中，可以減慢放射性元素的衰變速度D．降低溫度或增大壓強(qiáng),讓該元素與其他物質(zhì)形成化合物，均可減緩衰變的速度解析：元素的半衰期是由原子核內(nèi)部的因素決定的,與處于單質(zhì)狀態(tài)還是化合物狀態(tài)無(wú)關(guān)，與外部物理?xiàng)l件也無(wú)關(guān)．4．新發(fā)現(xiàn)的一種放射性元素X，它的氧化物X2O半衰期為8天，X2O與F2能發(fā)生如下反應(yīng)：2X2O＋2F2=4XF＋O2，XF的半衰期為(C）A．2天 B．4天C．8天 D．16天解析：根據(jù)半衰期由原子核內(nèi)部因素決定，而跟其所處的物理狀態(tài)和化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)，所以X2O、XF、X的半衰期相同,均為8天．正確選項(xiàng)為C.5．氪90（eq\o\al（90,36)Kr)是不穩(wěn)定的，它經(jīng)過一系列衰變最終成為穩(wěn)定的鋯90(eq\o\al（90，40）Zr)，這些衰變是（B)A．1次α衰變，6次β衰變B．4次β衰變C．2次α衰變D．2次α衰變，2次β衰變解析：解法一推理計(jì)算法根據(jù)衰變規(guī)律，β衰變不影響核的質(zhì)量數(shù),發(fā)生一次β衰變，核電荷數(shù)增加1；發(fā)生一次α衰變，質(zhì)量數(shù)減少4，核電荷數(shù)減少2.eq\o\al(90，36)Kr衰變?yōu)閑q\o\al（90,40)Zr,質(zhì)量數(shù)不變，故未發(fā)生α衰變;核電荷數(shù)增加4，一定是發(fā)生了4次β衰變．解法二列方程求解設(shè)eq\o\al（90,36)Kr衰變?yōu)閑q\o\al(90，40)Zr,經(jīng)過了x次α衰變,y次β衰變，則有eq\o\al(90,36）Kr→eq\o\al(90，40）Zr＋xeq\o\al（4，2）He＋yeq\o\al（0,－1)e由質(zhì)量數(shù)守恒得90＝90＋4x由電荷數(shù)守恒得36＝40＋2x－y解得x＝0,y＝4，即只經(jīng)過了4次β衰變，選項(xiàng)B正確．6．“朝核危機(jī)"引起全球矚目，其焦點(diǎn)就是朝鮮核電站采用輕水堆還是重水堆．重水堆核電站在發(fā)電的同時(shí)還可以生產(chǎn)出可供研制核武器的钚239（eq\o\al(239,94)Pu），這種钚239可由鈾239（eq\o\al（239,92）U)經(jīng)過n次β衰變而產(chǎn)生,則n為（A）A．2 B．239C．145 D．92解析:β衰變規(guī)律是質(zhì)量數(shù)不變,質(zhì)子數(shù)增加1。eq\o\al(239，94）Pu比eq\o\al（239，92)U質(zhì)子數(shù)增加2，所以發(fā)生2次β衰變，A對(duì)．7．對(duì)天然放射現(xiàn)象,下列說(shuō)法中正確的是(AD）A．α粒子帶正電，所以α射線一定是從原子核中射出的B．β粒子帶負(fù)電,所以β射線有可能是核外電子C．γ粒子是光子，所以γ射線有可能是由原子發(fā)光產(chǎn)生的D．α射線、β射線、γ射線都是從原子核內(nèi)部釋放出來(lái)的解析:α衰變的實(shí)質(zhì)是原子核中的兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)氦核放出的，β衰變的實(shí)質(zhì)是一個(gè)中子變成一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，然后釋放出電子，γ射線是伴隨α衰變和β衰變而產(chǎn)生的．所以這三種射線都是從原子核內(nèi)部釋放出來(lái)的．8．關(guān)于天然放射現(xiàn)象，下列說(shuō)法中正確的是(ABD)A．具有天然放射性的原子核由于不穩(wěn)定放出射線B．放射線是從原子核內(nèi)釋放出的看不見的射線C．放射線中有帶負(fù)電的粒子，表示原子核內(nèi)有負(fù)電荷D．放射線中帶正電的粒子實(shí)質(zhì)是氦原子核解析：放射性元素的原子核由于放出某種射線而變成新核，A正確；放射性元素放出的三種射線都是看不見的，要用科學(xué)的方法去探測(cè)，B正確；放射線中帶負(fù)電的粒子是電子，它是由原子核內(nèi)中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子時(shí)從原子核中放射出來(lái)的,原子核中并沒有負(fù)電荷，C錯(cuò)誤；放射線中帶正電的粒子是α粒子，根據(jù)α粒子的性質(zhì)可知D正確．9．2011年3月11日，日本東海岸發(fā)生9。0級(jí)地震，地震引發(fā)的海嘯摧毀了日本福島第一核電站的冷卻系統(tǒng)，最終導(dǎo)致福島第一核電站的6座核反應(yīng)堆不同程度損壞，向空氣中泄漏大量碘131、銫137、鋇等放射性物質(zhì),這些放射性物質(zhì)隨大氣環(huán)流飄散到許多國(guó)家.4月4日，日本開始向太平洋排放大量帶有放射性物質(zhì)的廢水，引起周邊國(guó)家的指責(zé)．有效防治核污染，合理、安全利用核能成為當(dāng)今全世界關(guān)注的焦點(diǎn)和熱點(diǎn)．下列說(shuō)法中正確的是(BC)A．福島第一核電站靠銫、碘、鋇等衰變時(shí)釋放的能量來(lái)發(fā)電B．銫、碘、鋇等衰變時(shí)釋放能量，故會(huì)發(fā)生質(zhì)量虧損C．銫137進(jìn)行β衰變時(shí)，往往同時(shí)釋放出γ射線,γ射線具有很強(qiáng)的穿透能力,甚至能穿透幾厘米厚的鉛板D．銫137進(jìn)入人體后主要損害人的造血系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng),其半衰期是30。17年，如果將銫137的溫度降低到0度以下，可以延緩其衰變速度解析：核電站是利用重核裂變釋放的能量來(lái)發(fā)電的，而不是靠衰變，A錯(cuò)．釋放能量就一定有質(zhì)量虧損，B正確．β衰變往往同時(shí)釋放出γ射線，γ射線具有很強(qiáng)的穿透能力,能穿過幾厘米厚的鉛板，C正確．放射性元素的半衰期由其本身決定，與周圍環(huán)境無(wú)關(guān)，D錯(cuò)．二、非選擇題10．放射性元素的原子核在發(fā)生α衰變或β衰變生成新原子核時(shí)，往往會(huì)同時(shí)伴隨γ輻射．已知A、B兩種放射性元素的半衰期分別為τ1和τ2，經(jīng)過t＝τ1·τ2時(shí)間后測(cè)得這兩種放射性元素的質(zhì)量相等，那么它們?cè)瓉?lái)的質(zhì)量之比mAmB＝2τ22τ1.解析：放射性元素的原子核在發(fā)生α衰變或β衰變生成新原子核時(shí)，往往以γ光子的形式釋放能量，即伴隨γ輻射；根據(jù)半衰期的定義,A、B兩種放射性元素經(jīng)過t＝τ1·τ2時(shí)間后剩下的質(zhì)量相等，則eq\f(mA,2τ2）＝eq\f（mB,2τ1),故mAmB＝2τ22τ1。11．靜止?fàn)顟B(tài)的鐳原子核eq\o\al(228，88)Ra經(jīng)一次α衰變后變成一個(gè)新核．（1）寫出衰變方程式;(2)若測(cè)出放出的α粒子的動(dòng)能為E1，求反沖核動(dòng)能E2及鐳核衰變時(shí)放出的總能量E.答案：（1)eq\o\al(228,88）Ra→eq\o\al（224,86）Rn＋eq\o\al（4,2）He（2）eq\f(1，56)E1eq\f(57,56）E1解析：(1)eq\o\al（228，88）Ra→eq\o\al（224，86）Rn＋eq\o\al（4,2)He.（2)由動(dòng)量守恒定律得m1v1－m2v2＝0，式中m1、m2、v1、v2分別為α粒子及新核的質(zhì)量和速度，則反沖核的動(dòng)能為:E2＝eq\f（1,2）m2veq\o\al（2,2）＝eq\f（1，2)m2(eq\f（m1·v1,m2））2＝E1·eq\f（m1,m2）＝eq\f（1，56)E1，衰變時(shí)放出的總能量為E＝E1＋E2＝eq\f(57,56）E1,發(fā)生α衰變時(shí)遵循動(dòng)量守恒和能量守恒．12.如圖所示，有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，區(qū)域足夠大，方向垂直于紙面向里，直角坐標(biāo)系xOy的y軸為磁場(chǎng)的左邊界,A為固定在x軸上的一個(gè)放射源，內(nèi)裝有鐳（eq\o\al（226,88）Ra),鐳核沿著＋x方向釋放一個(gè)α粒子后衰變成氡核（Rn）,在y軸上放有粒子接收器，移動(dòng)粒子接收器,在N點(diǎn)能接收到α粒子，N點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為l。已知OA間距離為eq\f（l，2)，α粒子質(zhì)量為m、電荷量為q、氡核的質(zhì)量為M.（1)寫出鐳核的衰變方程；(2)若衰變時(shí)釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，求一個(gè)原來(lái)靜止的鐳核衰變時(shí)放出的能量．答案：（1）eq\o\al（226,88）Ra→eq\o\al(222，86)Rn＋eq\o\al（4，2)He（2)0.2q2B2l2/m解析：（1)衰變方程為eq\o\al(226，88）Ra→eq\o\al（222，86）Rn＋eq\o\al（4，2)He（2)鐳核衰變放出α粒子和氡核，分別在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),α粒子射出時(shí)被粒子接收器接收，設(shè)α粒子在磁場(chǎng)中的軌道半徑為R，其圓心位置如圖中O′點(diǎn),有（l－R）2＋(eq\f(l，2)）2＝R2，解得R＝eq\f(5，8）l。α粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，有qvB＝meq\f（v2，R），即mv＝qBR。α粒子的動(dòng)能為E1＝eq\f（1，2）mv2＝eq\f(mv2,2m）＝eq\f（qBR2,2m)＝eq\f（5qBl2，128m)，衰變過程中動(dòng)量守恒,有mv＝Mv1.氡核反沖的動(dòng)能E2＝eq\f(1，2)Mveq\o\