2023春新教材高中物理第5章原子與原子核第2節(jié)放射性元素的衰變課后提升訓(xùn)練粵教版選擇性

第五章第二節(jié)A組·基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)1．原子核中能放出α、β、γ射線，關(guān)于原子核的組成，以下說(shuō)法中正確的是()A．原子核中，有質(zhì)子、中子，還有α粒子B．原子核中，有質(zhì)子、中子，還有β粒子C．原子核中，有質(zhì)子、中子，還有γ粒子D．原子核中，只有質(zhì)子和中子【答案】D【解析】在放射性元素的原子核中，2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合得較緊密，有時(shí)作為一個(gè)整體放出，這就是α粒子的來(lái)源．說(shuō)到底它仍是由質(zhì)子和中子組成的，不能據(jù)此認(rèn)為它是原子核的組成部分．原子核里是沒(méi)有電子的，但中子可以轉(zhuǎn)化成質(zhì)子，并向核外釋放一個(gè)電子，這就是β粒子．原子核發(fā)生衰變后處于高能級(jí)，在回到低能級(jí)時(shí)多余的能量以γ粒子的形式輻射出來(lái)，形成γ射線．故原子核里也沒(méi)有γ粒子．2．以下說(shuō)法正確的是()A．eq\o\al(234,90)Th為釷核，由此可知，釷核的質(zhì)量數(shù)為90，釷核的質(zhì)子數(shù)為234B．eq\o\al(9,4)Be為鈹核，由此可知，鈹核的質(zhì)量數(shù)為9，鈹核的中子數(shù)為4C．同一元素的兩種核素的原子核中具有相同的質(zhì)量數(shù)D．同一元素的兩種核素的原子核中具有不同的中子數(shù)【答案】D【解析】A項(xiàng)釷核的質(zhì)量數(shù)為234，質(zhì)子數(shù)為90，所以A錯(cuò)；B項(xiàng)鈹核的質(zhì)子數(shù)為4，中子數(shù)為5，所以B錯(cuò)；由于互為同位素的核素質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同，即質(zhì)量數(shù)不同，因而C錯(cuò)誤，D正確．3．如圖所示，x為未知的放射源，L為薄鋁片，若在放射源和計(jì)數(shù)器之間加上L后，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率大幅度減小，在L和計(jì)數(shù)器之間再加豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率不變，則可能是()A．α和β的混合放射源 B．純?chǔ)练派湓碈．α和γ的混合放射源 D．純?chǔ)梅派湓础敬鸢浮緾【解析】因?yàn)棣亮Ｗ拥拇┩感暂^差，一張白紙就能把它擋住，不能穿過(guò)鋁板，而γ粒子穿透性很強(qiáng)可以穿過(guò)鋁板，但γ粒子不帶電，垂直進(jìn)入磁場(chǎng)后無(wú)力的作用，所以C正確．4．(多選)近幾年來(lái)，我國(guó)北京、上海、山東等地引進(jìn)了十多臺(tái)γ刀，治療患者5000余例，效果極好，成為治療腦腫瘤的最佳儀器．令人感嘆的是，用γ刀治療時(shí)不用麻醉，病人清醒，時(shí)間短，半小時(shí)完成手術(shù)，無(wú)須住院，因而γ刀被譽(yù)為“神刀”．γ刀治療腦腫瘤主要是利用()A．γ射線對(duì)正常細(xì)胞無(wú)傷害作用B．γ射線的穿透能力很強(qiáng)C．γ射線具有很高的能量D．γ射線能很容易繞過(guò)阻礙物到達(dá)腦腫瘤位置【答案】BC【解析】γ射線是波長(zhǎng)很短、頻率很高的電磁波，具有很高的能量和很強(qiáng)的穿透能力，所以它能穿透皮肉和骨骼到達(dá)腫瘤位置并殺死腫瘤細(xì)胞，但其對(duì)正常的細(xì)胞不是沒(méi)有傷害作用，A錯(cuò)誤，B、C正確，γ射線波長(zhǎng)很短，衍射能力也很差，所以D錯(cuò)誤．5．如圖，放射性元素鐳衰變過(guò)程中釋放出α、β、γ三種射線，分別進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，下列說(shuō)法正確的是()A．①表示γ射線，③表示α射線B．②表示β射線，③表示α射線C．④表示α射線，⑤表示γ射線D．⑤表示β射線，⑥表示α射線【答案】C【解析】γ射線為電磁波，在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中均不偏轉(zhuǎn)，故②和⑤表示γ射線，A、B、D錯(cuò)誤；α射線中的α粒子為氦的原子核，帶正電，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，沿電場(chǎng)方向偏轉(zhuǎn)，故③表示α射線，由左手定則可知在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中α射線向左偏，故④表示α射線，C正確．6．放射性元素發(fā)生衰變時(shí)，可放出γ光子，這種光子是()A．原子的外層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的B．原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的C．產(chǎn)生衰變的這個(gè)原子核產(chǎn)生的D．衰變后的新核產(chǎn)生的【答案】C【解析】γ射線是處于激發(fā)狀態(tài)的原子核放射的，并不是原子內(nèi)層電子受到激發(fā)時(shí)產(chǎn)生的；紅外線、可見(jiàn)光、紫外線是原子外層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的，對(duì)于X射線則是原子內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的，故選C．7．鈾239(eq\o\al(239,92)U)經(jīng)過(guò)衰變可產(chǎn)生钚239(eq\o\al(239,94)Pu)．關(guān)于鈾239的衰變，下列說(shuō)法正確的是()A．eq\o\al(239,94)Pu與eq\o\al(239,92)U的核內(nèi)具有相同的中子數(shù)和不同的核子數(shù)B．放射性物質(zhì)eq\o\al(239,92)U發(fā)生β衰變時(shí)所釋放的電子來(lái)源于核外電子C．eq\o\al(239,92)U經(jīng)過(guò)2次β衰變產(chǎn)生eq\o\al(239,94)PuD．溫度升高，eq\o\al(239,92)U的半衰期減小【答案】C【解析】eq\o\al(239,92)U的質(zhì)量數(shù)A′＝239，核電荷數(shù)Z′＝92，則中子數(shù)n′＝239－92＝147，eq\o\al(239,94)Pu的質(zhì)量數(shù)A＝239，核電荷數(shù)Z＝94，則中子數(shù)n＝A－Z＝239－94＝145，故核子數(shù)相同，但中子數(shù)不同，故A錯(cuò)誤．β衰變是原子核的衰變，與核外電子無(wú)關(guān)，β衰變時(shí)釋放的電子是由核內(nèi)一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子同時(shí)釋放出來(lái)的，故B錯(cuò)誤．eq\o\al(239,92)U→2eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(239,94)Pu，顯然反應(yīng)物的質(zhì)量數(shù)為239，而生成物的質(zhì)量數(shù)為239，故質(zhì)量數(shù)守恒；而反應(yīng)物的核電荷數(shù)為92，故核電荷數(shù)守恒，反應(yīng)能夠發(fā)生，故C正確．半衰期與物體的溫度、狀態(tài)均無(wú)關(guān)，而是由核內(nèi)部自身因素決定的，故D錯(cuò)誤．8．(多選)目前，在居室裝修中經(jīng)常用到花崗巖、大理石等裝飾材料，這些巖石都不同程度地含有放射性元素，下列有關(guān)放射性知識(shí)的說(shuō)法中正確的是()A．氡的半衰期為3.8天，若有4kg氡原子核，經(jīng)過(guò)7.6天后就只剩下1kg氡原子核B．氡的半衰期為3.8天，若有4個(gè)氡原子核，經(jīng)過(guò)7.6天后就只剩下1個(gè)氡原子核C．放射性元素發(fā)生β衰變時(shí)釋放的電子是原子核外電子電離產(chǎn)生的高速電子D．放射性元素與別的元素形成化合物時(shí)仍具有放射性【答案】AD【解析】氡的半衰期是3.8天，若有4kg氡原子核，則經(jīng)過(guò)7.6天，即兩個(gè)半衰期，氡只剩下1kg，故A正確；放射性元素的半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，只對(duì)大量的原子核才適用，故B錯(cuò)誤；放射性元素發(fā)生β衰變時(shí)所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子和電子，電子釋放出來(lái)，故C錯(cuò)誤；放射性元素與別的元素形成化合物時(shí)仍具有放射性，故D正確．9．(多選)天然放射性元素eq\o\al(232,90)Th(釷)經(jīng)過(guò)一系列α衰變和β衰變之后，變成eq\o\al(208,82)Pb(鉛)．下列論斷中正確的是()A．衰變的過(guò)程共有6次α衰變和4次β衰變B．鉛核比釷核少8個(gè)質(zhì)子C．β衰變所放出的電子來(lái)自原子核外軌道D．釷核比鉛核多24個(gè)中子【答案】AB【解析】由于β衰變不會(huì)引起質(zhì)量數(shù)的減少，故可先根據(jù)質(zhì)量數(shù)的減少確定α衰變的次數(shù)為x＝eq\f(232－208,4)＝6，再結(jié)合核電荷數(shù)的變化情況和衰變規(guī)律來(lái)判定β衰變的次數(shù)應(yīng)滿(mǎn)足2x－y＝90－82＝8，y＝2x－8＝4．釷232核中的中子數(shù)為232－90＝142，鉛208核中的中子數(shù)為208－82＝126，所以釷核比鉛核多16個(gè)中子，鉛核比釷核少8個(gè)質(zhì)子．由于物質(zhì)的衰變與元素的化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)，所以β衰變所放出的電子來(lái)自原子核內(nèi)eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(0,－1)e，所以A、B正確．10．日本向海洋排放福島第一核電站含有對(duì)海洋環(huán)境有害的核廢水，引起了世界廣泛的譴責(zé)．下列關(guān)于放射性元素半衰期的說(shuō)法正確的是()A．半衰期越長(zhǎng)對(duì)環(huán)境的影響時(shí)間越長(zhǎng)B．通過(guò)化學(xué)方法可以改變放射性元素的半衰期C．通過(guò)物理方法可以改變放射性元素的半衰期D．100個(gè)放射性元素原子核經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期后剩余50個(gè)未衰變的原子核【答案】A【解析】半衰期越長(zhǎng)的放射性元素衰變的速度越慢，對(duì)環(huán)境的影響時(shí)間越長(zhǎng)，A正確；半衰期由放射性元素的性質(zhì)決定，與物理狀態(tài)和化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)，B、C錯(cuò)誤；半衰期具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律，是對(duì)大量原子核適用，對(duì)少量原子核不適用，D錯(cuò)誤．B組·能力提升11．在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)原來(lái)靜止的原子核，由于衰變放射出某種粒子，結(jié)果得到一張兩個(gè)相切圓1和2的徑跡照片如圖所示，已知兩個(gè)相切圓半徑分別為r1、r2．下列說(shuō)法正確的是()A．原子核可能發(fā)生的是α衰變，也可能發(fā)生的是β衰變B．徑跡2可能是衰變后新核的徑跡C．若是α衰變，則1和2的徑跡均是逆時(shí)針?lè)较駾．若衰變方程是eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He，則r1∶r2＝1∶45【答案】D【解析】原子核衰變過(guò)程系統(tǒng)動(dòng)量守恒，由動(dòng)量守恒定律可知，衰變生成的兩粒子動(dòng)量方向相反，粒子速度方向相反，由左手定則知：若生成的兩粒子電性相反則在磁場(chǎng)中的軌跡為內(nèi)切圓，若電性相同則在磁場(chǎng)中的軌跡為外切圓，所以為電性相同的粒子，發(fā)生的可能是α衰變，但不是β衰變，故A、C錯(cuò)誤；核反應(yīng)過(guò)程系統(tǒng)動(dòng)量守恒，原子核原來(lái)靜止，初動(dòng)量為零，由動(dòng)量守恒定律可知，原子核衰變后生成的兩核動(dòng)量p大小相等、方向相反，粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律得qvB＝meq\f(v2,r)，解得r＝eq\f(mv,qB)＝eq\f(p,Bq)，由于p、B都相同，則粒子電荷量q越大，其軌道半徑r越小，由于新核的電荷量大于α粒子的電荷量，則新核的軌道半徑小于α粒子的軌道半徑，則半徑為r1的圓為放出新核的運(yùn)動(dòng)軌跡，半徑為r2的圓為α粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，且r1∶r2＝2∶90＝1∶45，D正確，B錯(cuò)誤．12．如圖所示為某種放射性元素的衰變規(guī)律(縱坐標(biāo)eq\f(n,n0)表示任意時(shí)刻放射性元素的原子數(shù)與t＝0時(shí)的原子數(shù)之比)，求：(1)該放射性元素的半衰期(一個(gè)月按30天計(jì)算)；(2)在從某古跡中發(fā)掘出來(lái)的木材中，所含eq\o\al(14,6)C的比例是正在生長(zhǎng)的植物中的80%，放射性eq\o\al(14,6)C的半衰期約為5700年，根據(jù)圖像可以推算，該古跡距今約多少年？解：(1)原子核有半數(shù)衰變所需要的時(shí)間為半衰期，根據(jù)圖像可知，當(dāng)eq\f(n,n0)＝0.5時(shí)，對(duì)應(yīng)的時(shí)間為半衰期，該放射性元素的半衰期是6個(gè)月，即為180天．(2)分析圖像可知，當(dāng)eq\f(n,n0)＝0.8時(shí)，對(duì)應(yīng)的時(shí)間為eq\f(1,3)個(gè)半衰期，eq\o\al(14,6)C的半衰期約是5700年，該古跡距今約1900年．13．(1)原子核eq\o\al(232,90)Th具有天然放射性，它經(jīng)過(guò)若干次α衰變和β衰變后會(huì)變成新的原子核．下列原子核中，有三種是eq\o\al(232,90)Th衰變過(guò)程中可以產(chǎn)生的，它們是__________．A．eq\o\al(208,82)Pb B．eq\o\al(221,82)PbC．eq\o\al(216,84)Po D．eq\o\al(228,88)RaE．eq\o\al(226,88)Ra(2)一靜止的eq\o\al(238,92)U核經(jīng)α衰變成為eq\o\al(234,90)Th核，釋放出的總動(dòng)能為4.27MeV．問(wèn)：此衰變后eq\o\al(234,90)Th核的動(dòng)能為多少(保留1位有效數(shù)字)?【答案】(1)A、C、D(2)解：據(jù)題意知，此α衰變的衰變方程為：eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He，根據(jù)動(dòng)量守恒定律得mαvα＝mThvTh， ①式中，mα和mTh分別為α粒子和Th核的質(zhì)量，vα和vTh分別為α粒子和Th核的速度，由題設(shè)條件知：eq\f(1