2018-2019版高中物理第4章從原子核到夸克4.2原子核的衰變學(xué)案滬科版選修3 .docx
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4.2 原子核的衰變 [學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.知道什么是放射性、放射性元素、天然放射現(xiàn)象.2.知道三種射線的特性.3.知道衰變及兩種衰變的規(guī)律,能熟練寫出衰變方程.4.會(huì)用半衰期描述衰變的速度,知道半衰期的統(tǒng)計(jì)意義. 一、天然放射現(xiàn)象和三種射線 [導(dǎo)學(xué)探究] 1.1896年,法國物理學(xué)家貝可勒爾發(fā)現(xiàn)了放射性元素自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象,即天然放射現(xiàn)象.是否所有的元素都具有放射性?放射性物質(zhì)放出的射線有哪些種類? 答案 原子序數(shù)大于或等于83的元素,都能自發(fā)地放出射線,原子序數(shù)小于83的元素,有的也能放出射線.放射性物質(zhì)發(fā)出的射線有三種:α射線、β射線、γ射線. 2.怎樣用電場或磁場判斷三種射線粒子的帶電性質(zhì)? 答案 讓三種射線通過勻強(qiáng)電場,γ射線不偏轉(zhuǎn),說明γ射線不帶電.α射線偏轉(zhuǎn)方向和電場方向相同,帶正電,β射線偏轉(zhuǎn)方向和電場方向相反,帶負(fù)電.或者讓三種射線通過勻強(qiáng)磁場,γ射線不偏轉(zhuǎn),說明γ射線不帶電,α射線和β射線可根據(jù)偏轉(zhuǎn)方向和左手定則確定帶電性質(zhì). [知識梳理] 1.天然放射現(xiàn)象 1896年,法國物理學(xué)家貝可勒爾發(fā)現(xiàn)鈾及其化合物能放出一種不同于X射線的新射線. (1)定義:物理學(xué)中把物質(zhì)能自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象叫做天然放射現(xiàn)象. (2)放射性:物質(zhì)放出射線的性質(zhì). (3)放射性元素:具有放射性的元素. 2.對三種射線的認(rèn)識 種類 α射線 β射線 γ射線 組成 高速氦核流 高速電子流 光子流(高頻電磁波) 帶電荷量 2e -e 0 速率 0.1c 0.99c c 貫穿本領(lǐng) 最弱,用一張薄錫箔或一張紙就能擋住 較強(qiáng),能穿透幾毫米厚的鋁板 最強(qiáng),能穿透幾厘米厚的鉛板和幾十厘米厚的混凝土 電離作用 很強(qiáng) 較強(qiáng) 很弱 [即學(xué)即用] 判斷下列說法的正誤. (1)1896年,法國的瑪麗居里首先發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象.( ) (2)原子序數(shù)大于83的元素都是放射性元素.( √ ) (3)原子序數(shù)小于83的元素都不能放出射線.( ) (4)α射線實(shí)際上就是氦原子核,α射線具有較強(qiáng)的穿透能力.( ) (5)β射線是高速電子流,很容易穿透黑紙,也能穿透幾毫米厚的鋁板.( √ ) (6)γ射線是能量很高的電磁波,電離作用很強(qiáng).( ) 二、原子核的衰變 [導(dǎo)學(xué)探究] 如圖1為α衰變、β衰變示意圖. 圖1 1.當(dāng)原子核發(fā)生α衰變時(shí),原子核的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)如何變化? 答案 發(fā)生α衰變時(shí),質(zhì)子數(shù)減少2,中子數(shù)減少2. 2.當(dāng)發(fā)生β衰變時(shí),新核的核電荷數(shù)相對原來的原子核變化了多少?新核在元素周期表中的位置怎樣變化? 答案 發(fā)生β衰變時(shí),核電荷數(shù)增加1.新核在元素周期表中的位置向后移動(dòng)一位. [知識梳理] 原子核的衰變 1.定義:原子核由于放出某種粒子而轉(zhuǎn)變成新核的變化,叫做原子核的衰變. 2.衰變類型 (1)α衰變:放射性元素放出α粒子的衰變過程.放出一個(gè)α粒子后,核的質(zhì)量數(shù)減少4,電荷數(shù)減少2,成為新核. X→Y+He (2)β衰變:放射性元素放出β粒子的衰變過程.放出一個(gè)β粒子后,核的質(zhì)量數(shù)不變,電荷數(shù)增加1. X→Y+e 3.衰變規(guī)律:原子核衰變時(shí)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒. 4.衰變的實(shí)質(zhì) (1)α衰變的實(shí)質(zhì):2個(gè)中子和2個(gè)質(zhì)子結(jié)合在一起形成α粒子. (2)β衰變的實(shí)質(zhì):核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為了一個(gè)電子和一個(gè)質(zhì)子. (3)γ射線經(jīng)常是伴隨著α衰變和β衰變產(chǎn)生的. [即學(xué)即用] 判斷下列說法的正誤. (1)原子核在衰變時(shí),它在元素周期表中的位置不變.( ) (2)發(fā)生β衰變是原子核中的電子發(fā)射到核外.( ) (3)γ射線經(jīng)常是伴隨著α射線和β射線產(chǎn)生的.( √ ) 三、放射性元素的半衰期 [導(dǎo)學(xué)探究] 1.什么是半衰期?對于某個(gè)或選定的幾個(gè)原子核能根據(jù)該種元素的半衰期預(yù)測它的衰變時(shí)間嗎? 答案 半衰期是一個(gè)時(shí)間,是某種放射性元素的大量原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所用的時(shí)間的統(tǒng)計(jì)規(guī)律,故無法預(yù)測單個(gè)原子核或幾個(gè)特定原子核的衰變時(shí)間. 2.某放射性元素的半衰期為4天,若有10個(gè)這樣的原子核,經(jīng)過4天后還剩5個(gè),這種說法對嗎? 答案 半衰期是大量放射性元素的原子核衰變時(shí)所遵循的統(tǒng)計(jì)規(guī)律,不能用于少量的原子核發(fā)生衰變的情況,因此,經(jīng)過4天后,10個(gè)原子核有多少發(fā)生衰變是不能確定的,所以這種說法不對. [知識梳理] 半衰期 1.定義:放射性元素每經(jīng)過一段時(shí)間,就有一半的核發(fā)生衰變,這段時(shí)間叫做放射性元素的半衰期. 2.特點(diǎn) (1)不同的放射性元素,半衰期不同,甚至差別非常大. (2)放射性元素衰變的快慢是由其原子核本身決定的,跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān). 3.適用條件:半衰期描述的是統(tǒng)計(jì)規(guī)律,不適用于單個(gè)原子核的衰變. 4.半衰期公式:N余=N原,m余=m原,其中T為半衰期. 5.半衰期的應(yīng)用:利用半衰期非常穩(wěn)定這一特點(diǎn),可以通過測量其衰變程度來推斷時(shí)間. [即學(xué)即用] 判斷下列說法的正誤. (1)同種放射性元素,在化合物中的半衰期比在單質(zhì)中長.( ) (2)把放射性元素放在低溫處,可以減緩放射性元素的衰變.( ) (3)放射性元素的半衰期與元素所處的物理和化學(xué)狀態(tài)無關(guān),它是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律,只對大量的原子核才適用.( √ ) (4)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.( ) 一、天然放射現(xiàn)象和三種射線 1.三種射線的實(shí)質(zhì) α射線:高速氦核流,帶電荷量為2e的正電荷; β射線:高速電子流,帶電荷量為e的負(fù)電荷; γ射線:光子流(高頻電磁波),不帶電. 2.三種射線在電場中和磁場中的偏轉(zhuǎn) (1)在勻強(qiáng)電場中,γ射線不發(fā)生偏轉(zhuǎn),做勻速直線運(yùn)動(dòng),α粒子和β粒子沿相反方向做類平拋運(yùn)動(dòng),在同樣的條件下,β粒子的偏移大,如圖2所示. 圖2 (2)在勻強(qiáng)磁場中,γ射線不發(fā)生偏轉(zhuǎn),仍做勻速直線運(yùn)動(dòng),α粒子和β粒子沿相反方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng),且在同樣條件下,β粒子的軌道半徑小,如圖3所示. 圖3 3.元素的放射性 (1)一種元素的放射性與是單質(zhì)還是化合物無關(guān),這就說明射線跟原子核外電子無關(guān). (2)射線來自于原子核說明原子核內(nèi)部是有結(jié)構(gòu)的. 例1 如圖4所示,R是一種放射性物質(zhì),虛線框內(nèi)是勻強(qiáng)磁場,LL′是厚紙板,MM′是熒光屏,實(shí)驗(yàn)時(shí),發(fā)現(xiàn)在熒光屏的O、P兩點(diǎn)處有亮斑,由此可知磁場的方向、到達(dá)O點(diǎn)的射線種類、到達(dá)P點(diǎn)的射線種類應(yīng)屬于下表中的( ) 圖4 選項(xiàng) 磁場方向 到達(dá)O點(diǎn)的射線 到達(dá)P點(diǎn)的射線 A 豎直向上 β α B 豎直向下 α β C 垂直紙面向里 γ β D 垂直紙面向外 γ α 答案 C 解析 R放射出來的射線共有α、β、γ三種,其中α、β射線垂直于磁場方向進(jìn)入磁場區(qū)域時(shí)將受到洛倫茲力作用而偏轉(zhuǎn),γ射線不偏轉(zhuǎn),故打在O點(diǎn)的應(yīng)為γ射線;由于α射線貫穿本領(lǐng)弱,不能射穿厚紙板,故到達(dá)P點(diǎn)的應(yīng)是β射線;依據(jù)β射線的偏轉(zhuǎn)方向及左手定則可知磁場方向垂直紙面向里. 例2 (多選)將α、β、γ三種射線分別射入勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場,圖中表示射線偏轉(zhuǎn)情況正確的是( ) 答案 AD 解析 已知α粒子帶正電,β粒子帶負(fù)電,γ射線不帶電,根據(jù)正、負(fù)電荷在磁場中運(yùn)動(dòng)受洛倫茲力方向和正、負(fù)電荷在電場中受電場力方向可知,A、B、C、D四幅圖中α、β粒子的偏轉(zhuǎn)方向都是正確的,但偏轉(zhuǎn)的程度需進(jìn)一步判斷. 帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其半徑r=, 將數(shù)據(jù)代入,則α粒子與β粒子的半徑之比 ==≈371, A對,B錯(cuò); 帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場,設(shè)初速度為v0,垂直電場線方向位移為x,沿電場線方向位移為y,則有 x=v0t,y=t2, 消去t可得y=. 對某一確定的x值,α、β粒子沿電場線偏轉(zhuǎn)距離之比 ==≈, C錯(cuò),D對. 三種射線的鑒別: (1)α射線帶正電、β射線帶負(fù)電、γ射線不帶電.α射線、β射線是實(shí)物粒子,而γ射線是光子流,屬于電磁波的一種. (2)α射線、β射線都可以在電場或磁場中偏轉(zhuǎn),但偏轉(zhuǎn)方向不同,γ射線則不發(fā)生偏轉(zhuǎn). (3)α射線穿透能力弱,β射線穿透能力較強(qiáng),γ射線穿透能力最強(qiáng),而電離本領(lǐng)相反. 二、原子核的衰變規(guī)律和衰變方程 確定原子核衰變次數(shù)的方法與技巧 (1)方法:設(shè)放射性元素X經(jīng)過n次α衰變和m次β衰變后,變成穩(wěn)定的新元素Y,則衰變方程為: X―→Y+nHe+me 根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可列方程: A=A′+4n,Z=Z′+2n-m. 以上兩式聯(lián)立解得:n=,m=+Z′-Z. 由此可見,確定衰變次數(shù)可歸結(jié)為解一個(gè)二元一次方程組. (2)技巧:為了確定衰變次數(shù),一般先由質(zhì)量數(shù)的改變確定α衰變的次數(shù)(這是因?yàn)棣滤プ兊拇螖?shù)多少對質(zhì)量數(shù)沒有影響),然后根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù). 例3 U核經(jīng)一系列的衰變后變?yōu)镻b核,問: (1)一共經(jīng)過幾次α衰變和幾次β衰變? (2)Pb與U相比,質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)各少了多少? (3)綜合寫出這一衰變過程的方程. 答案 (1)8 6 (2)10 22 (3)U―→Pb+8He+6e 解析 (1)設(shè)U衰變?yōu)镻b經(jīng)過x次α衰變和y次β衰變,由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得 238=206+4x① 92=82+2x-y② 聯(lián)立①②解得x=8,y=6.即一共經(jīng)過8次α衰變和6次β衰變. (2)由于每發(fā)生一次α衰變質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)均減少2,每發(fā)生一次β衰變中子數(shù)減少1,而質(zhì)子數(shù)增加1,故Pb與U相比,質(zhì)子數(shù)少10,中子數(shù)少22. (3)衰變方程為U―→Pb+8He+6e. 針對訓(xùn)練1 在橫線上填上粒子符號和衰變類型. (1)U→Th+________,屬于________衰變 (2)Th→Pa+________,屬于________衰變 (3)Po→At+________,屬于________衰變 (4)Cu→Co+________,屬于________衰變 答案 (1)He α (2)e β (3)e β (4)He α 解析 根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可以判斷:(1)中生成的粒子為He,屬于α衰變.(2)中生成的粒子為e,屬于β衰變.(3)中生成的粒子為e,屬于β衰變.(4)中生成的粒子為He,屬于α衰變. 1.衰變方程的書寫:衰變方程用“―→”,而不用“=”表示,因?yàn)樗プ兎匠瘫硎镜氖窃雍说淖兓?,而不是原子的變化? 2.衰變次數(shù)的判斷技巧 (1)衰變過程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒. (2)每發(fā)生一次α衰變質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)均減少2. (3)每發(fā)生一次β衰變中子數(shù)減少1,質(zhì)子數(shù)增加1. 三、對半衰期的理解及有關(guān)計(jì)算 1.公式:根據(jù)半衰期的概念,可總結(jié)出公式 N余=N原,m余=m原 式中N原、m原表示衰變前的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量,N余、m原表示衰變后尚未發(fā)生衰變的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量,t表示衰變時(shí)間,T表示半衰期. 2.適用條件:半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)概念,是對大量的原子核衰變規(guī)律的總結(jié),對于一個(gè)特定的原子核,無法確定何時(shí)發(fā)生衰變,但可以確定發(fā)生衰變的概率,即某時(shí)衰變的可能性,因此,半衰期只適用于大量的原子核. 3.影響因素:半衰期由放射性元素的原子核內(nèi)部的因素決定,跟原子所處的物理狀態(tài)(如壓強(qiáng)、溫度)或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)無關(guān),因?yàn)檫@些因素都不能改變原子核的結(jié)構(gòu). 例4 放射性同位素14C被考古學(xué)家稱為“碳鐘”,它可以用來判定古生物體的年代,此項(xiàng)研究獲得1960年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng). (1)宇宙射線中高能量的中子碰到空氣中的氮原子后,會(huì)形成不穩(wěn)定的C,它很容易發(fā)生衰變,放出β射線變成一個(gè)新核,其半衰期為5730年,試寫出C的衰變方程. (2)若測得一古生物遺骸中的C含量只有活體中的25%,則此遺骸距今約有多少年? 答案 (1)C―→e+N (2)11460年 解析 (1)C的β衰變方程為:C―→e+N. (2)C的半衰期T=5730年. 生物死亡后,遺骸中的C按其半衰期變化,設(shè)活體中C的含量為N0,遺骸中的C含量為N,則N=N0, 即0.25N0=N0,故=2,t=11460年. 針對訓(xùn)練2 氡222是一種天然放射性氣體,被吸入后,會(huì)對人的呼吸系統(tǒng)造成輻射損傷,它是世界衛(wèi)生組織公布的主要環(huán)境致癌物質(zhì)之一.其衰變方程是Rn―→Po+________.已知Rn的半衰期約為3.8天,則約經(jīng)過________天,16g的Rn衰變后還剩1g. 答案 He 15.2 解析 根據(jù)核反應(yīng)過程中電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可推得該反應(yīng)的另一種生成物為He.根據(jù)m余=m原得=4,代入T=3.8天,解得t=3.84天=15.2天. 1.(天然放射現(xiàn)象的認(rèn)識)(多選)以下關(guān)于天然放射現(xiàn)象,敘述正確的是( ) A.若使某放射性物質(zhì)的溫度升高,其半衰期將變短 B.β衰變所釋放的電子是原子核外的電子電離形成的 C.α射線是原子核衰變產(chǎn)生的,它有很強(qiáng)的電離作用 D.γ射線是原子核產(chǎn)生的,它是能量很大的光子流 答案 CD 2.(衰變規(guī)律的理解)由于放射性元素Np的半衰期很短,所以在自然界一直未被發(fā)現(xiàn),只是在使用人工的方法制造后才被發(fā)現(xiàn).已知Np經(jīng)過一系列α衰變和β衰變后變成Bi,下列論斷中正確的是( ) A.Bi的原子核比Np的原子核少28個(gè)中子 B.衰變過程中共發(fā)生了7次α衰變和4次β衰變 C.衰變過程中共發(fā)生了4次α衰變和7次β衰變 D.衰變前比衰變后所有物質(zhì)的質(zhì)量數(shù)減少 答案 B 解析 依題意有:237-209=28,由284=7就可知道發(fā)生了7次α衰變,發(fā)生β衰變次數(shù)為:72-x=93-83,x=4,即發(fā)生了4次β衰變,B正確,C錯(cuò)誤;它們中子數(shù)分別為:237-93=144,209-83=126,中子數(shù)之差為:144-126=18,故A錯(cuò)誤;根據(jù)衰變規(guī)律可知,反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)守恒,D錯(cuò)誤. 3.(半衰期的理解)關(guān)于半衰期,下列說法正確的是( ) 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,元素半衰期也變長 C.把放射性元素放在密封的容器中,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,均可減小衰變速度 答案 A 解析 放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間,它反映了放射性元素衰變速度的快慢,半衰期越短,則衰變越快;某種元素的半衰期長短由其自身因素決定,與它所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān),故A正確,B、C、D錯(cuò)誤. 4.(半衰期的理解及計(jì)算)(多選)14C發(fā)生放射性衰變成為14N,半衰期約5700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(dòng)結(jié)束后,14C的比例持續(xù)減?。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5700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β射線 D.增加樣品測量環(huán)境的壓強(qiáng)將加速14C的衰變 答案 AC 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(shí)間為一個(gè)半衰期,即該古木的年代距今約為5700年,選項(xiàng)A正確;12C、13C、14C具有相同的質(zhì)子數(shù),由于質(zhì)量數(shù)不同,故中子數(shù)不同,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)核反應(yīng)方程可知,14C衰變?yōu)?4N的過程中放出電子,即放出β射線,選項(xiàng)C正確;外界環(huán)境不影響放射性元素的半衰期,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 一、選擇題 考點(diǎn)一 天然放射現(xiàn)象及三種射線 1.(多選)下列哪些現(xiàn)象能說明射線來自原子核( ) A.三種射線的能量都很高 B.射線的強(qiáng)度不受溫度、外界壓強(qiáng)等物理?xiàng)l件的影響 C.元素的放射性與所處的化學(xué)狀態(tài)(單質(zhì)、化合態(tài))無關(guān) D.α射線、β射線都是帶電的粒子流 答案 BC 解析 能說明射線來自原子核的證據(jù)是元素的放射性與其所處的化學(xué)狀態(tài)和物理狀態(tài)無關(guān),B、C正確. 2.在天然放射性物質(zhì)附近放置一帶電體,帶電體所帶的電荷很快消失的根本原因是( ) A.γ射線的貫穿作用 B.β射線的電離作用 C.β射線的貫穿作用 D.β射線的中和作用 答案 B 解析 由于α粒子電離作用較強(qiáng),能使空氣分子電離,電離產(chǎn)生的電荷與帶電體的電荷中和,使帶電體所帶的電荷很快消失. 3.(多選)天然放射性物質(zhì)的射線包含三種成分,下列說法中正確的是( ) A.α射線的本質(zhì)是高速氦核流 B.β射線是不帶電的光子流 C.三種射線中電離作用最強(qiáng)的是γ射線 D.一張厚的黑紙可以擋住α射線,但擋不住β射線和γ射線 答案 AD 解析 α射線的本質(zhì)是高速氦核流,β射線是高速電子流,A正確,B錯(cuò)誤.三種射線中電離作用最強(qiáng)的是α射線,C錯(cuò)誤;一張厚的黑紙可以擋住α射線,但擋不住β射線和γ射線,D正確. 4.如圖1所示,放射性元素鐳衰變過程中釋放出α、β、γ三種射線,分別進(jìn)入勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中,下列說法正確的是( ) 圖1 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、磁場中均不偏轉(zhuǎn),故②和⑤表示γ射線,A、B、D項(xiàng)錯(cuò);α射線中的α粒子為氦原子核,帶正電,在勻強(qiáng)電場中,沿電場方向偏轉(zhuǎn),故③表示α射線,由左手定則可知在勻強(qiáng)磁場中α射線向左偏,故④表示α射線,C項(xiàng)對. 考點(diǎn)二 原子核的衰變 5.(多選)由原子核的衰變規(guī)律可知( ) A.放射性元素一次衰變就同時(shí)產(chǎn)生α射線和β射線 B.放射性元素發(fā)生β衰變,產(chǎn)生的新核的化學(xué)性質(zhì)與原來的核的化學(xué)性質(zhì)相同 C.放射性元素衰變的快慢跟它所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān) D.放射性元素發(fā)生正電子衰變時(shí),產(chǎn)生的新核質(zhì)量數(shù)不變,電荷數(shù)減少1 答案 CD 解析 由放射性元素的衰變實(shí)質(zhì)可知,不可能同時(shí)發(fā)生α衰變和β衰變,故A錯(cuò);衰變后變?yōu)樾略?,化學(xué)性質(zhì)不同,故B錯(cuò);衰變快慢與所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān),C對;正電子電荷數(shù)為1,質(zhì)量數(shù)為0,故D對. 6.某原子核A先進(jìn)行一次β衰變變成原子核B,再進(jìn)行一次α衰變變成原子核C,則( ) A.核C的質(zhì)子數(shù)比核A的質(zhì)子數(shù)少2 B.核A的質(zhì)量數(shù)減核C的質(zhì)量數(shù)等于3 C.核A的中子數(shù)減核C的中子數(shù)等于3 D.核A的中子數(shù)減核C的中子數(shù)等于5 答案 C 解析 原子核A進(jìn)行一次β衰變后,一個(gè)中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)質(zhì)子并釋放一個(gè)電子,再進(jìn)行一次α衰變,又釋放兩個(gè)中子和兩個(gè)質(zhì)子,所以核A比核C多3個(gè)中子、1個(gè)質(zhì)子,選項(xiàng)C正確,A、B、D錯(cuò)誤. 7.一個(gè)原來靜止的U原子核,輻射出α粒子,它的兩個(gè)產(chǎn)物在垂直于它們速度方向的勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng),它們的軌跡和運(yùn)動(dòng)方向(圖中用箭頭表示)可能是下圖中哪一個(gè)( ) 答案 D 解析 由于發(fā)生的是α衰變,產(chǎn)物是兩個(gè)帶正電的粒子,根據(jù)動(dòng)量守恒Mv1+mvα=0知這兩個(gè)新核的運(yùn)動(dòng)方向相反,受到的洛倫茲力方向相反,即軌跡應(yīng)該是外切圓,再利用左手定則,判斷洛倫茲力方向,由r=知rα>r新,D正確. 8.(多選)U是一種放射性元素,能夠自發(fā)地進(jìn)行一系列放射性衰變,如圖2所示,可以判斷下列說法正確的是( ) 圖2 A.圖中a是84,b是206 B.Y是β衰變,放出電子,電子是由中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的 C.Y和Z是同一種衰變 D.從X衰變中放出的射線電離性最強(qiáng) 答案 AC 解析 Bi衰變成Po,質(zhì)量數(shù)不變,可知發(fā)生的是β衰變,則電荷數(shù)多1,可知a=84,Bi衰變成Tl,知電荷數(shù)少2,發(fā)生的是α衰變,質(zhì)量數(shù)少4,則b=206,故A正確,B錯(cuò)誤.Z衰變,質(zhì)量數(shù)少4,發(fā)生的是α衰變,Y和Z是同一種衰變,故C正確.從X衰變中放出的射線是β射線,電離能力不是最強(qiáng),故D錯(cuò)誤. 考點(diǎn)三 半衰期 9.(多選)關(guān)于放射性元素的半衰期,下列說法正確的是( ) A.原子核全部衰變所需要的時(shí)間的一半 B.原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時(shí)間 C.相對原子質(zhì)量減少一半所需要的時(shí)間 D.元素質(zhì)量減半所需要的時(shí)間 答案 BD 解析 放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時(shí)間叫做這種元素的半衰期,它與原子核全部衰變所需要的時(shí)間的一半不同.放射性元素發(fā)生衰變后成為一種新的原子核,原來的放射性元素原子核的個(gè)數(shù)不斷減少,當(dāng)原子核的個(gè)數(shù)減半時(shí),該放射性元素的原子核的總質(zhì)量也減半,故選項(xiàng)B、D正確. 10.(多選)下列關(guān)于放射性元素的半衰期的說法中正確的是( ) A.同種放射性元素,在化合物中的半衰期比在單質(zhì)中長 B.放射性元素的半衰期與元素所處的物理和化學(xué)狀態(tài)無關(guān),它是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律,只對大量的原子核才適用 C.氡的半衰期是3.8天,若有4g氡原子核,則經(jīng)過7.6天就只剩下1g氡 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天就只剩下一個(gè) 答案 BC 解析 放射性元素的半衰期由核內(nèi)部因素決定,跟原子所處的物理狀態(tài)和化學(xué)狀態(tài)無關(guān),它是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律,只對大量的原子核才適用,A、D錯(cuò)誤,B正確;氡的半衰期是3.8天,則4 g氡原子核經(jīng)7.6天剩余質(zhì)量M=M0=4 g=1 g,C正確. 二、非選擇題 11.(原子核的衰變與動(dòng)量守恒定律的綜合應(yīng)用)天然放射性鈾(U)發(fā)生衰變后產(chǎn)生釷(Th)和另一種新核. (1)請寫出衰變方程; (2)若衰變前鈾(U)核的速度為v,衰變產(chǎn)生的釷(Th)核的速度為,且與鈾核速度方向相同,試估算產(chǎn)生的另一種新核的速度. 答案 (1)U―→Th+He (2)v,方向與鈾核速度方向相同 解析 (1)原子核衰變時(shí)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒,有 U―→Th+He. (2)由(1)知新核為氦核,設(shè)一個(gè)核子的質(zhì)量為m,則氦核的質(zhì)量為4m、鈾核的質(zhì)量為238m、釷核的質(zhì)量為234m,氦核的速度為v′,以v的方向?yàn)檎较? 由動(dòng)量守恒定律,得238mv=234m+4mv′, 解得v′=v,方向與鈾核速度方向相同. 12.(三種射線性質(zhì)及與電場的綜合應(yīng)用)在暗室的真空裝置中做如下實(shí)驗(yàn): 在豎直放置的平行金屬板間的勻強(qiáng)電場中,有一個(gè)能產(chǎn)生α、β、γ三種射線的放射源.從放射源射出的一束射線垂直于電場方向射入電場,如圖3所示,在與放射源距離為H高處,水平放置兩張疊放著的、涂藥品面朝下的印像紙(比一般紙厚且涂有感光藥品的紙),經(jīng)射線照射一段時(shí)間后兩張印像紙顯影.(已知mα=4u,mβ=u,vα=,vβ=c) 圖3 (1)上面的印像紙有幾個(gè)暗斑?各是什么射線的痕跡? (2)下面的印像紙顯出一串三個(gè)暗斑,試估算中間暗斑與兩邊暗斑的距離之比? (3)若在此空間再加上與電場方向垂直的勻強(qiáng)磁場,一次使α射線不偏轉(zhuǎn),一次使β射線不偏轉(zhuǎn),則兩次所加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度之比是多少? 答案 (1)兩個(gè)暗斑 β射線和γ射線 (2)184∶5 (3)10∶1 解析 (1)因α粒子穿透本領(lǐng)弱,穿過下面印象紙的只有β射線和γ射線,β射線、γ射線在上面的印像紙上留下兩個(gè)暗斑. (2)下面印像紙上從左向右依次是β射線、γ射線、α射線留下的暗斑.設(shè)α射線、β射線留下的暗斑到中央γ射線留下暗斑的距離分別為xα、xβ. 則對α粒子,有xα=aαt2=aα2,aα= 對β粒子,有xβ=aβt2=aβ2,aβ= 聯(lián)立解得=. (3)若使α射線不偏轉(zhuǎn),則qαE=qαvαBα,所以Bα=, 同理,若使β射線不偏轉(zhuǎn),則Bβ=.故==.- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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