2019-2020學年高中物理第十九章原子核2放射性元素的衰變練習含解析新人教版選修3 .docx

2 放射性元素的衰變基礎鞏固1.(多選)對天然放射現(xiàn)象,下列說法正確的是()A.粒子帶正電,所以射線一定是從原子核中射出的B.粒子帶負電,所以射線有可能是核外電子C.粒子是光子,所以射線有可能是由原子發(fā)光產(chǎn)生的D.射線、射線、射線都是從原子核內(nèi)部釋放出來的解析衰變的實質是原子核中的兩個質子和兩個中子結合成一個氦核放出的,衰變的實質是一個中子變成一個質子和一個電子,然后釋放出電子,射線是伴隨衰變和衰變而產(chǎn)生的。所以這三種射線都是從原子核內(nèi)部釋放出來的。答案AD2.重水堆核電站在發(fā)電的同時還可以生產(chǎn)出可供研制核武器的钚239(94239Pu),這種钚239可由鈾239(92239U)經(jīng)過n次衰變產(chǎn)生,則n為()A.2B.239C.145D.92解析衰變規(guī)律是質量數(shù)不變,質子數(shù)增加1。94239Pu比92239U質子數(shù)增加2,所以發(fā)生2次衰變,A對。答案A3.(多選)原子核X經(jīng)衰變(一次)變成原子核Y,原子核Y再經(jīng)一次衰變變成原子核Z,則下列說法中正確的是()A.核X的中子數(shù)減核Z的中子數(shù)等于3B.核X的質子數(shù)減核Z的質子數(shù)等于5C.核Z的質子數(shù)比核X的質子數(shù)少1D.原子核X的中性原子的電子數(shù)比原子核Y的中性原子的電子數(shù)少1解析由題意可知ZAXZ+1AY+-10eZ+1AYZ-1A-4Z+24He,由此可判斷A、C、D正確,B錯誤。答案ACD4.氪90(3690Kr)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(4090Zr),這些衰變是()A.1次衰變,6次衰變B.4次衰變C.2次衰變D.2次衰變,2次衰變解析解法一推理計算法根據(jù)衰變規(guī)律,衰變不影響核的質量數(shù),發(fā)生一次衰變,核電荷數(shù)增加1;發(fā)生一次衰變,質量數(shù)減少4,核電荷數(shù)減少2。3690Kr衰變?yōu)?090Zr,質量數(shù)不變,故未發(fā)生衰變;核電荷數(shù)增加4,一定是發(fā)生了4次衰變。解法二列方程求解設3690Kr衰變?yōu)?090Zr,經(jīng)過了x次衰變,y次衰變,則有3690Kr4090Zr+x24He+y-10e由質量數(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次衰變,選項B正確。答案B5.下列關于放射性元素的半衰期的幾種說法正確的是()A.同種放射性元素,在化合物中的半衰期比在單質中長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狀態(tài)無關,它是一個統(tǒng)計規(guī)律,只對大量的原子核才適用D.氡的半衰期是3.8天,若有4個氡原子核,則經(jīng)過7.6天后只剩下一個氡原子核解析放射性元素的半衰期與其是單質還是化合物無關,與所處的物理、化學狀態(tài)無關,只取決于原子核的內(nèi)部因素,故A、B錯;半衰期是一個統(tǒng)計規(guī)律,對于少量的原子核不適用,故C對,D錯。答案C6.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:2X2O+2F24XF+O2,XF的半衰期為()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)和化學狀態(tài)無關,所以X2O、XF、X的半衰期相同,均為8天。正確選項為C。答案C7.碘131核不穩(wěn)定,會發(fā)生衰變,其半衰期為8天。(1)碘131核的衰變方程:53131I(衰變后的元素用X表示)。(2)經(jīng)過天75%的碘131核發(fā)生了衰變。解析(1)根據(jù)質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒,碘131核的衰變方程為:53131I-10e+54131X。(2)設經(jīng)過t天,有75%的碘131核發(fā)生了衰變。則(1-75%)N0=N012t8得t8=2,t=16天。答案(1)-10e+54131X(2)16能力提升1.一個靜止的鈾核放出一個粒子衰變成釷核,衰變方程為92238U90234Th+24He。下列說法正確的是()A.衰變后釷核的動能等于粒子的動能B.衰變后釷核的動量大小等于粒子的動量大小C.鈾核的半衰期等于其放出一個粒子所經(jīng)歷的時間D.衰變后粒子與釷核的質量之和等于衰變前鈾核的質量解析靜止的鈾核在衰變過程中遵循動量守恒定律,由于系統(tǒng)的總動量為零,因此衰變后產(chǎn)生的釷核和粒子的動量等大反向,即pTh=p,B項正確;因此有2mThEkTh=2mEk,由于釷核和粒子的質量不相等,因此衰變后釷核和粒子的動能不相等,A項錯誤;半衰期是有半數(shù)鈾核衰變所用的時間,并不是一個鈾核衰變所用的時間,C項錯誤;由于衰變過程釋放能量,根據(jù)愛因斯坦質能方程可知,衰變過程有質量虧損,因此D項錯誤。答案B2.(2018全國)1934年,約里奧-居里夫婦用粒子轟擊鋁核1327Al,產(chǎn)生了第一個人工放射性核素X:+1327Aln+X。X的原子序數(shù)和質量數(shù)分別為()A.15和28B.15和30C.16和30D.17和31解析已知粒子的質量數(shù)是4,核電荷數(shù)為2,中子的質量數(shù)為1,不帶電,原核反應方程可以寫為24He+1327Al01n+X,根據(jù)核電荷數(shù)守恒,可知X的核電荷數(shù)即原子序數(shù)為15,根據(jù)質量數(shù)守恒,可知X的質量數(shù)為30,選項B正確。答案B3.(2018江蘇卷)已知A和B兩種放射性元素的半衰期分別為T和2T,則相同質量的A和B經(jīng)過2T后,剩有的A和B質量之比為()A.14B.12C.21D.41解析剩有的A的質量mA=m012t=m0T22TT剩有的B的質量mB=m012t=m0122T2T故mAmB=12,故B正確。答案B4.(多選)(2015山東高考)14C發(fā)生放射性衰變成為14N,半衰期約5 700年。已知植物存活期間,其體內(nèi)14C與12C的比例不變;生命活動結束后,14C的比例持續(xù)減少?，F(xiàn)通過測量得知,某古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一。下列說法正確的是()A.該古木的年代距今約5 700年B.12C、13C、14C具有相同的中子數(shù)C.14C衰變?yōu)?4N的過程中放出射線D.增加樣品測量環(huán)境的壓強將加速14C的衰變解析因古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一,則可知經(jīng)過的時間為一個半衰期,即該古木的年代距今約為5 700年,A項正確;12C、13C、14C具有相同的質子數(shù),由于質量數(shù)不同,故中子數(shù)不同,B項錯誤;根據(jù)核反應方程可知,14C衰變?yōu)?4N的過程中放出電子,即發(fā)出射線,C項正確;外界環(huán)境不影響放射性元素的半衰期,D項錯誤。答案AC5.(多選)90232Th(釷)經(jīng)過一系列衰變和衰變,變成82208Pb(鉛)。以下說法中正確的是()A.鉛核比釷核少8個質子B.鉛核比釷核少16個中子C.共經(jīng)過4次衰變和6次衰變D.共經(jīng)過6次衰變和4次衰變解析設衰變次數(shù)為x,衰變次數(shù)為y,由質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得232=208+4x90=82+2x-y解得x=6,y=4,C錯、D對。鉛核、釷核的質子數(shù)分別為82、90,故A對。鉛核、釷核的中子數(shù)分別為126、142,故B對。答案ABD6.約里奧居里夫婦因發(fā)現(xiàn)人工放射性元素而獲得了1935年的諾貝爾化學獎,他們發(fā)現(xiàn)的放射性元素1530P衰變成1430Si的同時放出另一種粒子,這種粒子是。1532P是1530P的同位素,被廣泛應用于生物示蹤技術,1 mg 1532P隨時間衰變的關系如圖所示,請估算4 mg的1532P經(jīng)多少天的衰變后還剩0.25 mg?解析寫出衰變方程1530P1430Si+10e,故這種粒子為+10e(正電子),由m-t圖知1532P的半衰期為14天,由m余=m原12t得0.25 mg=4 mg12t14,故t=56天。答案正電子56天7.某些建筑材料可產(chǎn)生放射性氣體氡,氡可以發(fā)生或衰變,如果人長期生活在氡濃度過高的環(huán)境中,那么,氡經(jīng)過人的呼吸道沉積在肺部,并放出大量的射線,從而危害人體健康。原來靜止的氡核(86222Rn)發(fā)生一次衰變生成新核釙(Po),并放出一個能量為E0=0.09 MeV的光子。已知放出的粒子動能為E=5.55 MeV;忽略放出光子的動量,但考慮其能量;1 u=931.5 MeV/c2。(1)寫出衰變的核反應方程;(2)衰變過程中總的質量虧損為多少?(保留三位有效數(shù)字)解析(1)衰變方程為:86222Rn84218Po+24He+。(2)忽略放出光子的動量,根據(jù)動量守恒定律,0=p+pPo即新核釙(Po)的動量與粒子的動量大小相等,又Ek=p22m,可求出新核釙(Po)的動能為EPo=4218E,由題意,質量虧損對應的能量以光子的能量和新核、粒子動能形式出現(xiàn),衰變時釋放出的總能量為E=E+EPo+E0=mc2故衰變過程中總的質量虧損是m=0.006 16 u。答案(1)86222Rn84218Po+24He+(2)0.006 16 u