高中物理 第19章 原子核 2 放射性元素的衰變學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng) 新人教選修3-5

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放射性元素的衰變 (建議用時(shí)：45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 1．一個(gè)原子核發(fā)生衰變時(shí)，下列說法中正確的是(　　) A．總質(zhì)量數(shù)保持不變 B．核子數(shù)保持不變 C．變化前后質(zhì)子數(shù)保持不變 D．總動(dòng)量保持不變 E．變化前后中子數(shù)不變 【解析】　衰變過程中質(zhì)量數(shù)守恒，又質(zhì)量數(shù)等于核子數(shù)，故衰變過程中核子數(shù)不變，A、B正確；發(fā)生β衰變時(shí)，質(zhì)子數(shù)增加中子數(shù)減少，C、E錯(cuò)誤；由動(dòng)量守恒的條件知D正確． 【答案】　ABD 2．下列說法中正確的是(　　) A．β衰變放出的電子來自組成原子核的電子 B．β衰變實(shí)質(zhì)是核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成了一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子 C．α衰變說明原子核中含有α粒子 D．γ射線總是伴隨其他衰變發(fā)生，它的本質(zhì)是電磁波 E．原子核每發(fā)生一次α衰變，其核電荷數(shù)減少2 【解析】　原子核發(fā)生β衰變中放出的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子而釋放的電子，故A錯(cuò)誤；B正確． α射線是具有放射性的元素的原子核在發(fā)生衰變時(shí)兩個(gè)中子和兩個(gè)質(zhì)子結(jié)合在一起而從原子核中釋放出來． γ射線總是伴隨其他衰變發(fā)生，它的本質(zhì)是電磁波，故D、E正確． 【答案】　BDE 3．有一種新型鎳銅長(zhǎng)效電池，它是采用半衰期長(zhǎng)達(dá)100年的放射性同位素鎳63(Ni)和銅兩種金屬作為長(zhǎng)壽命電池的材料，利用鎳63發(fā)生β衰變時(shí)釋放電子給銅片，把鎳63和銅片作電池兩極，外接負(fù)載為負(fù)載提供電能．下面有關(guān)該電池的說法正確的是(　　) A．鎳63的衰變方程是Ni→Cu＋e B．鎳63的衰變方程是Ni→Cu＋e C．外接負(fù)載時(shí)鎳63的電勢(shì)比銅片高 D．該電池內(nèi)電流方向是從鎳片到銅片 E．該電池內(nèi)電流方向是從銅片到鎳片 【解析】　鎳63的衰變方程為Ni→e＋Cu，選項(xiàng)A對(duì)，B錯(cuò)．電流方向?yàn)檎姾啥ㄏ蛞苿?dòng)方向，在電池內(nèi)部電流從銅片到鎳片，鎳片電勢(shì)高，選項(xiàng)C、E對(duì)，D錯(cuò)． 【答案】　ACE 4．在下列關(guān)于近代物理知識(shí)的說法中，正確的是(　　) A．氫原子的核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時(shí)，原子的能量增大 B．β射線是原子的核外電子電離后形成的電子流 C．鈾元素的半衰期為T，當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，鈾元素的半衰期也發(fā)生變化 D．查德威克發(fā)現(xiàn)了中子，其核反應(yīng)方程為：Be＋He→C＋n E．發(fā)生β衰變時(shí)其轉(zhuǎn)化方程為n→H＋e 【解析】　氫原子的核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時(shí)，吸收了能量，所以原子的能量增大，A正確；β射線是從原子核輻射出來的，不是原子外層電子電離出來的，B錯(cuò)；半衰期不隨外界因素的變化而變化，C錯(cuò)，D、E符合物理學(xué)事實(shí)，正確． 【答案】　ADE 5．關(guān)于天然放射現(xiàn)象，以下敘述正確的是(　　) A．若使放射性物質(zhì)的溫度升高，其半衰期將變大 B．β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶訒r(shí)產(chǎn)生的 C．在α、β、γ這三種射線中，γ射線的穿透能力最強(qiáng)，α射線的電離能力最強(qiáng) D．鈾核衰變?yōu)殂U核的過程中，要經(jīng)過8次α衰變和6β次衰變 E．放射性元素的半衰期由核內(nèi)部自身的因素決定 【解析】　半衰期與元素的物理狀態(tài)無關(guān)，若使某放射性物質(zhì)的溫度升高，其半衰期將不變，故A錯(cuò)誤，E正確． β衰變所釋放的電子是從原子核內(nèi)釋放出的電子，故B錯(cuò)誤； 在α、β、γ這三種射線中，γ射線的穿透能力最強(qiáng)，α射線的電離能力最強(qiáng)，故C正確； 鈾核(U)衰變?yōu)殂U核(Pb)的過程中，每經(jīng)一次α衰變質(zhì)子數(shù)少2，質(zhì)量數(shù)少4；而每經(jīng)一次β衰變質(zhì)子數(shù)增1，中子數(shù)不變；由質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)守恒，要經(jīng)過8次α衰變和6次β衰變，故D正確； 【答案】　CDE 6．人類探測(cè)月球時(shí)發(fā)現(xiàn)，在月球的土壤中含有較豐富的質(zhì)量數(shù)為3的氦，它可作為未來核聚變的重要原料之一．氦的該種同位素應(yīng)表示為________． 【解析】　氦的同位素質(zhì)子數(shù)一定相同，質(zhì)量數(shù)為3，故應(yīng)表示為He. 【答案】　He 7．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________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)無關(guān)，所以X2O、XF、X的半衰期相同，均為8天． 【答案】　8 8．鈾裂變的產(chǎn)物之一氪90(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(Zr)，這些衰變是經(jīng)過了________次________衰變． 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：66390048】 【解析】　原子核每經(jīng)過一次α衰變，質(zhì)量數(shù)減少4，電荷數(shù)減少2；每經(jīng)過一次β衰變，電荷數(shù)增加1，質(zhì)量數(shù)不變． 方法一　α衰變的次數(shù)為n＝＝0(次) β衰變的次數(shù)為m＝＋40－36＝4(次)． 方法二　設(shè)氪90(Kr)經(jīng)過x次α衰變，y次β衰變后變成鋯90(Zr) 由衰變前后的質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒得 4x＋90＝90,2x－y＋40＝36 解得x＝0，y＝4. 【答案】　4　β [能力提升] 9．元素X是Y的同位素，分別進(jìn)行下列衰變過程：XPQ，YRS.則下列說法正確的是(　　) A．Q與S是同位素 B．X與R原子序數(shù)相同 C．R比S的中子數(shù)多2 D．R的質(zhì)子數(shù)少于上述任何元素 E．R比X的質(zhì)子數(shù)多1 【解析】　上述變化過程為：XP，YRS，由此可知，Q與S為同位素，R比S多兩個(gè)中子比X多一個(gè)質(zhì)子，故A、C、E正確，B、D錯(cuò)誤． 【答案】　ACE 10．若干Bi放在天平左盤上，右盤放420 g砝碼，天平平衡，當(dāng)鉍發(fā)生α衰變時(shí)，經(jīng)過1個(gè)半衰期，欲使天平平衡，應(yīng)從右盤中取出砝碼的質(zhì)量為________． 【解析】　原有的2 molBi經(jīng)一個(gè)半衰期后，有1 mol發(fā)生衰變生成1 mol新的原子核，這種新元素質(zhì)量為206 g．此時(shí)左盤中還有210 g未發(fā)生衰變的放射性元素，所以左盤中的物質(zhì)總質(zhì)量為416 g，應(yīng)從右盤取走砝碼4 g. 【答案】　4 g 11．天然放射性鈾(U)發(fā)生衰變后產(chǎn)生釷(Th)和另一個(gè)原子核． (1)請(qǐng)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，求產(chǎn)生的另一種新核的速度． 【解析】　(1)U→Th＋He (2)設(shè)另一新核的速度為v′，鈾核質(zhì)量為238m，由動(dòng)量守恒定律得：238mv＝234m＋4mv′得：v′＝v 【答案】　(1)見解析　(2)v 12．放射性元素C被考古學(xué)家稱為“碳鐘”，可用它來測(cè)定古生物的年代，此項(xiàng)研究獲得1960年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)． (1)C不穩(wěn)定，易發(fā)生衰變，放出β射線，其半衰期為5 730年，試寫出有關(guān)的衰變方程． (2)若測(cè)得一古生物遺骸中C的含量只有活體中的12.5%，則此遺骸的年代距今約有多少年？ 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：66390049】 【解析】　(1)衰變方程為C→N＋e. (2)活體中C含量不變，生物死亡后，C開始衰變，設(shè)活體中C的含量為m0，遺骸中為m，則由半衰期的定義得m＝m0，即0.125＝，解得＝3，所以t＝3τ＝17 190年． 【答案】　(1)C→N＋e (2)17 190年