2019年高中物理 4.2 放射性元素的衰變知能演練 粵教版選修3-5.doc

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2019年高中物理 4.2 放射性元素的衰變知能演練 粵教版選修3-5 　　　　　　　　　　 　　 1．一放射源放射出某種或多種射線，當用一張薄紙放在放射源的前面時，強度減為原來的，而當用1 cm厚的鋁片放在放射源前時，射線的強度減小到幾乎為零．由此可知，該放射源所射出的(　　) A．僅是α射線 B．僅是β射線 C．是α射線和β射線 D．是α射線和γ射線 解析：三種射線中，γ射線貫穿本領最強，能穿透幾厘米厚的鉛板，題中用1 cm厚的鋁片即能擋住射線，說明射線中不含γ射線，用薄紙便可擋住部分射線，說明射線中含有貫穿本領較小的α射線，同時有大部分射線穿過薄紙，說明含有β射線． 答案：C 2．關于天然放射現象，下列說法正確的是(　　) A．α射線是由氦原子核衰變產生 B．β射線是由原子核外電子電離產生 C．γ射線是由原子核外的內層電子躍遷產生 D．通過化學反應不能改變物質的放射性 解析：α射線是原子核同時放出兩個質子和兩個中子產生的，選項A錯；β射線是原子核內中子轉化為質子和電子而放出的，選項B錯；γ射線是衰變后的原子核從高能級向低能級躍遷產生的，選項C錯；放射性是原子核的固有屬性，選項D正確． 答案：D 3．朝鮮的“核危機”引起了全球的矚目，其焦點問題就是朝鮮的核電站用輕水堆還是重水堆，重水堆核電站在發(fā)電的同時還可以生產出可供研制核武器的钚239(Pu)，這種Pu可由鈾239(U)經過n次β衰變而產生，則n為(　　) A．2 B．239 C．145 D．92 解析：其衰變方程為U→Pu＋ne，β衰變時質量數不變，由電荷數守恒可以判斷出發(fā)生β衰變的次數為2次． 答案：A 4．關于放射性元素的半衰期，下列說法正確的是(　　) A．半衰期是原子核質量減少一半所需的時間 B．半衰期與外界壓強和溫度有關，與原子的化學狀態(tài)無關 C．氡的半衰期為3.8天，若有四個氡原子核，經過7.6天就只剩下一個氡原子核 D．氡的半衰期為3.8天，4 g氡原子核，經過7.6天就只剩下1 g氡原子核 解析：原子核的衰變有一定的速率，每隔一定的時間即半衰期，原子核就衰變掉總數的一半，而并非原子核質量減少一半，故A錯．原子核的衰變快慢是由原子核內部因素決定的，與外界環(huán)境或化學狀態(tài)無關，故B錯．半衰期是一個統(tǒng)計規(guī)律，是對大量原子核而言的，對一個或幾個原子核來說， 半衰期是沒有意義的，某一個或某幾個具有放射性的原子核，經過多長時間發(fā)生衰變是偶然的，故C錯．由半衰期公式可知D對． 答案：D 5．(雙選)在居室裝修中經常用到花崗巖、大理石等裝飾材料，這些材料都不同程度地含有放射性元素，有些含有鈾、釷的花崗巖會釋放出α、β、γ射線，根據有關放射性知識可知，下列說法正確的是(　　) A．發(fā)生α衰變時，生成核與原來的原子核相比，核內質量數減少2 B．發(fā)生β衰變時，生成核與原來的原子核相比，核內中子數減少1 C．β射線是原子的核外電子電離后形成的電子流 D．在這三種射線中，γ射線的穿透能力最強，電離能力最弱 解析：根據衰變規(guī)律，發(fā)生α衰變時，生成核與原來的原子核相比，核內電荷數減少2，質量數減少4，故選項A錯誤；發(fā)生β衰變時，生成核與原來的原子核相比，核內電荷數增加1，中子數減少1，故選項B正確；β衰變的實質在于原子核內的一個中子轉化成了一個質子和一個電子，β射線不是原子的核外電子電離后形成的電子流，故選項C錯誤；選項D說法正確． 答案：BD 6．(xx全國理綜) U經過m次α衰變和n次β衰變，變成Pb，則(　　) A．m＝7，n＝3 B．m＝7，n＝4 C．m＝14，n＝9 D．m＝14，n＝18 解析：質量數減少為：4m＝235－207＝28，m＝7.核電荷數減少為：2m－n＝92－82＝10，n＝4. 答案：B 7．鈁Fr的β衰變半衰期是21 min，則原來16 g鈁經衰變后剩下1 g所需要的時間是(　　) A．315 min　 B．336 min C．84 min　 D．5.25 min 解析：半衰期T＝21 min，根據衰變公式，經時間t后剩下的質量數為 即m＝m0＝ m0. 所以＝4，t＝4T＝84 min. 答案：C 8．原子核與氘核反應生成一個α粒子和一個質子，由此可知(　　) A．A＝2，Z＝1　 B．A＝2，Z＝2 C．A＝3，Z＝3　 D．A＝3，Z＝2 解析：由核反應過程中質量數和電荷數守恒可得：A＋2＝4＋1，Z＋1＝2＋1，兩式聯(lián)立解得A＝3、Z＝2，故選項D對． 答案：D 9．(雙選)天然放射性元素經過一系列α衰變和β衰變之后，變成，下列論斷中正確的是(　　) A．鉛核比釷核少24個中子 B．衰變過程中共有4次α衰變和8次β衰變 C．鉛核比釷核少8個質子 D．衰變過程中共有6次α衰變和4次β衰變 解析：鉛核中子數208－82＝126，釷核中子數232－90＝142，故鉛核比釷核少142－126＝16個中子，鉛核比釷核少90－82＝8個質子，選項A錯，C對．α衰變的次數為n＝＝6次，α衰變后減少的電荷數為12，而現在只減少了90－82＝8個，故β衰變的次數為4次，選項B錯，D對． 答案：CD 10.U核經一系列的衰變后變?yōu)镻b核，問： (1)一共經過幾次α衰變和幾次β衰變？ (2)Pb與U相比，質子數和中子數各少了多少？ (3)綜合寫出這一衰變過程的方程． 解析：(1)設U衰變?yōu)镻b經過x次α衰變和y次β衰變．由質量數守恒和電荷數守恒 可得238＝206＋4x① 92＝82＋2x－y② 聯(lián)立①②解得x＝8，y＝6.即一共經過8次α衰變和6次β衰變． (2)因為原子核的電荷數等于質子數， 因此質子數減少92－82＝10個． 原子核的質量數為質子數與中子數的和． 故中子數減少量為： (238－92)－(206－82)＝22個． (3)此核反應方程為238 92U→206 82Pb＋842He＋60－1e. 答案：(1)8　6　(2)10　22 (3)238 92U→206 82Pb＋842He＋60－1e 核反應 核反應是指入射粒子(或原子核)與原子核(稱靶核)碰撞導致原子核狀態(tài)發(fā)生變化或形成新核的過程．反應前后的能量、動量、角動量、質量、電荷都必須守恒． 核反應是宇宙中早已普遍存在的極為重要的自然現象．現今存在的化學元素除氫以外都是通過天然核反應合成的，在恒星上發(fā)生的核反應是恒星輻射出巨大能量的源泉． 在核反應中，用于轟擊原子核的粒子稱為入射粒子或轟擊粒子，被轟擊的原子核稱為靶核，核反應發(fā)射的粒子稱為出射粒子，反應生成的原子核稱為剩余核或產物核．入射粒子a轟擊靶核A，發(fā)射出射粒子b并生成剩余核B的核反應可用以下方程式表示： A＋a→B＋b 或簡寫為： A(a，b)B 若a、b為同種粒子，則為散射，并根據剩余核處于基態(tài)還是激發(fā)態(tài)而分為彈性散射和非彈性散射，用A(a，a)A和A(a，a′)A*表示，給定的入射粒子和靶核能發(fā)生的核反應往往不止一種．每一種核反應稱為一個反應道．反應道由入射道和出射道構成．入射粒子和靶核組成入射道，出射粒子和剩余核組成出射道．同一入射道可以有若干出射道，同一出射道也可以有若干入射道． 發(fā)生某種核反應的幾率用核反應截面來表征．只有滿足質量數、電荷、能量、動量、角動量和宇稱等守恒條件，核反應才能發(fā)生，相應的反應道稱開道，反之為閉道．核反應過程總是伴隨著能量的吸收或釋放，前者稱為吸能反應，反者稱為放能反應．反應能常用Q表示，等于反應后與反應前體系動能之差，可標明在核反應方程式中，例如： 3H＋2H→4He＋n＋Q　Q＝17.6 MeV 對于吸能反應，僅當入射粒子的動能高于閾能(Eth)時才能引起核反應． 核反應按其本質來說是質的變化，但它和一般化學反應有所不同．化學反應只是原子或離子的重新排列組合，而原子核不變．因此，在化學反應里，一種原子不能變成另一種原子．核反應乃是原子核間質點的轉移，致使一種原子轉化為其他種原子，原子發(fā)生了質變．核反應的能量效應要比化學反應的大得多．核反應能常以兆電子伏計量，而化學反應能一般只有幾個電子伏．例如：核反應不是通過一般化學方法所能實現的，而是用到很多近代物理學的實驗技術和理論．首先要用人工方法產生高能量的核“炮彈”，如氦原子核、氫原子核、氘原子核等，利用這些“炮彈”猛烈撞擊別的原子核，從而引起核反應．各種各樣的加速器，都是為了人工產生帶電的高能粒子用做核“炮彈”來進行核反應的．當1932年人們發(fā)現中子后，不但對原子核的結構有了正確的認識，而且發(fā)現中子是一種新型的核“炮彈”．由于中子不帶電荷，它和原子核之間不存在電排斥力，因而用它來產生核反應時，比用帶電的其他高能粒子效果好得多．一些工廠有核反應堆． 核反應通常分為四類：衰變、粒子轟擊、裂變和聚變．前者為自發(fā)發(fā)生的核轉變，而后三種為人工核反應(即用人工方法進行的非自發(fā)核反應)．