人教版選修35 19.2 放射性元素的衰變 作業(yè).doc

19.2 放射性元素的衰變 作業(yè)1.放射性元素衰變時(shí)放出三種射線，按穿透能力由強(qiáng)到弱的排列順序是 ( )a. 射線，射線，射線b. 射線，射線，射線c. 射線，射線，射線d. 射線，射線，射線2.下列說法正確的是()a. 157n+11h126c+42he是衰變方程b. 11h+21h32he+是核聚變反應(yīng)方程c. 23892u23490th+42he是核裂變反應(yīng)方程d. 42he+2713al3015p+10n是原子核的人工轉(zhuǎn)變方程3.科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在月球上含有豐富的32he（氦3）.它是一種高效、清潔、安全的核聚變?nèi)剂?其參與的一種核聚變反應(yīng)的方程式為32he+32he211h+42he.關(guān)于32he聚變下列表述正確的是( )a. 聚變反應(yīng)不會(huì)釋放能量b. 聚變反應(yīng)產(chǎn)生了新的原子核c. 聚變反應(yīng)沒有質(zhì)量虧損d.目前核電站都采用聚變反應(yīng)發(fā)電4.下列現(xiàn)象中，與原子核內(nèi)部變化有關(guān)的是（ ）a. 粒子散射現(xiàn)象b. 天然放射現(xiàn)象c. 電離 d. 原子發(fā)光現(xiàn)象5. 已知鐳的原子序數(shù)是88，原子核質(zhì)量數(shù)是226.試問：（1）鐳核中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)分別是多少？（2）鐳核的核電荷數(shù)和所帶電荷量是多少？（3）若鐳原子呈中性，它核外有多少電子？（4）22888ra是鐳的一種同位素，讓22688ra和22888ra以相同速度垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場中，它們運(yùn)動(dòng)的軌道半徑之比是多少？6. (1) 關(guān)于放射性元素的半衰期，下列說法正確的有( )a. 是原子核質(zhì)量減少一半所需的時(shí)間b. 是原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間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半衰期d. 可以用測定地質(zhì)年代、生物年代等（2）某考古隊(duì)發(fā)現(xiàn)一古生物骸骨.考古專家根據(jù)骸骨中146c的含量推斷出了該生物死亡的年代.已知此骸骨中146c的含量為活著的生物體中146c的1/4，146c的半衰期為5 730 年，該生物死亡時(shí)距今約年.7.歷史上第一次利用加速器實(shí)現(xiàn)的核反應(yīng)，是用加速后動(dòng)能為0.5 mev的質(zhì)子11h轟擊靜止的azx，生成兩個(gè)動(dòng)能均為8.9 mev的42he.（1 mev=1.610-13 j）（1）上述核反應(yīng)方程為 .（2）質(zhì)量虧損為kg .8. 已知兩個(gè)中子和兩個(gè)質(zhì)子結(jié)合成一個(gè)粒子時(shí)，可放出28.30 mev的能量；三個(gè)粒子結(jié)合成一個(gè)碳核時(shí)，可放出7.26 mev的能量.由此可知6個(gè)中子和6個(gè)質(zhì)子結(jié)合成一個(gè)碳核時(shí)，可釋放的能量為多少？9. 人類認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)和開發(fā)利用原子能經(jīng)歷了十分曲折的過程.請按要求回答下列問題.(1)盧瑟福、玻爾、查德威克等科學(xué)家在原子結(jié)構(gòu)或原子核的研究方面做出了卓越的貢獻(xiàn).請選擇其中的兩位，指出他們的主要成績. . .在貝可勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象后，人們對(duì)放射線的性質(zhì)進(jìn)行了深入研究，如圖為三種射線在同一磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡，請從三種射線中任選一種，寫出它的名稱和一種用途. ， .(2)在可控核反應(yīng)堆中需要給快中子減速，輕水、重水和石墨等常用作減速劑.中子在重水中可與21h核碰撞減速，在石墨中與126c核碰撞減速.上述碰撞可簡化為彈性碰撞模型.某反應(yīng)堆中快中子與靜止的靶核發(fā)生對(duì)心正碰，通過計(jì)算說明，僅從一次碰撞考慮，用重水和石墨作減速劑，哪種減速效果更好？10.在衰變中常伴有一種稱為“中微子”的粒子放出.中微子的性質(zhì)十分特別，因此在實(shí)驗(yàn)中很難探測.1953年，萊尼斯和柯文建造了一個(gè)由大水槽和探測器組成的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，利用中微子與水中11h的核反應(yīng)，間接地證實(shí)了中微子的存在.（1）中微子與水中的11h發(fā)生核反應(yīng)，產(chǎn)生中子（10n）和正電子（0+1e），即中微子+11h10n+0+1e，可以判定，中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分別是.（填寫選項(xiàng)前的字母）a. 0和0 b. 0和1c. 1和 0 d. 1和1（2）上述核反應(yīng)產(chǎn)生的正電子與水中的電子相遇，與電子形成幾乎靜止的整體后，可以轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€(gè)光子（），即0+1e+0-1e2.已知正電子和電子的質(zhì)量都為9.110-31kg，反應(yīng)中產(chǎn)生的每個(gè)光子的能量約為j.正電子與電子相遇不可能只轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)光子，原因是.11.哥本哈根會(huì)議后各國更加重視新能的開發(fā)，其中核能具有能量密度大，地區(qū)適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)勢.在核電站中，核反應(yīng)堆釋放的核能被轉(zhuǎn)化成電能.核反應(yīng)堆的工作原理是利用中子轟擊重核發(fā)生裂變反應(yīng)，釋放出大量的核能.23592u+10n14156ba+9236kr+x（1）以上的核反應(yīng)方程是反應(yīng)堆中發(fā)生的許多核反應(yīng)中的一種，10n為中子，x為待求粒子，為x的個(gè)數(shù)，則x為 ，= .以mu、mba、mkr分別表示u、ba、kr核的質(zhì)量，mn、mh分別表示中子、質(zhì)子的質(zhì)量，c為光在真空中傳播的速度，則上述核反應(yīng)過程中放出的核能e= .(2)有一座發(fā)電能力為p輸出 =1.00106 kw的核電站，核能轉(zhuǎn)化為電能的效率=40%.假定反應(yīng)堆中發(fā)生的裂變反應(yīng)全是（1）中的核反應(yīng)，已知每次核反應(yīng)過程放出的核能e=2.7810-11j，235u核的質(zhì)量mu=39010-27kg，求每年（1年=3.15107 s）消耗的235u的質(zhì)量為多少？19.2 放射性元素的衰變 1.解析：由于三種射線的能量不同，所以貫穿能力最強(qiáng)的是射線，射線次之，射線最弱.答案：b2. 解析：a選項(xiàng)中157n在質(zhì)子的轟擊下發(fā)生的核反應(yīng)，屬于人工轉(zhuǎn)變，a錯(cuò)誤；c選項(xiàng)是衰變，不是裂變，c錯(cuò)誤.b、d均正確.答案：bd3. 解析：聚變反應(yīng)時(shí)將質(zhì)量較小的輕核聚變成質(zhì)量較大的核，聚變過程會(huì)有質(zhì)量虧損，要放出大量的能量.但目前核電站都采用鈾核的裂變反應(yīng).答案：b4. 解析：粒子散射實(shí)驗(yàn)表明了原子內(nèi)部有一個(gè)很小的核，并沒有涉及到核內(nèi)部的變化，故a錯(cuò)誤；天然放射現(xiàn)象是原子核內(nèi)部發(fā)生變化自發(fā)的放射出粒子或電子，從而發(fā)生衰變或衰變，故b正確；電離原子核外層電子脫離原子核的束縛而逸出，沒有涉及到原子核的變化，故c錯(cuò)誤；原子發(fā)光是原子躍遷形成的，也沒有涉及到原子核的變化，故d錯(cuò)誤.答案：b5. 解析：因?yàn)樵有驍?shù)與核內(nèi)質(zhì)子數(shù)、核電荷數(shù)、中性原子的核外電子數(shù)都是相等的.原子核的質(zhì)量數(shù)等于核內(nèi)質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和.由此可得：（1）鐳核中的質(zhì)子數(shù)等于其原子序數(shù)，故質(zhì)子數(shù)為88，中子數(shù)n等于原子核的質(zhì)量數(shù)a與質(zhì)子數(shù)z之差，即n=a-z=226-88=138.（2）鐳核的核電荷數(shù)和所帶電量分別是z=88，q=ze=881.610-19c=1.4110-17c.(3)核外電子數(shù)等于核電荷數(shù)，故核外電子數(shù)為88.（4）帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力充當(dāng)向心力，故有qvb=mv2/r,r=mv/qb.兩種同位素具有相同的核電荷數(shù)，但質(zhì)量數(shù)不同，故r226/r228=226/228=113/114.6. 解析：（1）原子核衰變后變成新核，新核與未衰變的核在一起，故半衰期并不是原子核的數(shù)量、質(zhì)量減少一半，a錯(cuò)誤b正確；衰變快慢由原子核內(nèi)部因素決定，與原子所處的物理狀態(tài)或化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，常用其測定地質(zhì)年代、生物年代等，故c錯(cuò)誤d正確.（2）根據(jù)公式m/m0=(1/2)t/ (其中m、m0分別是現(xiàn)在與原的質(zhì)量，t為距今的時(shí)間，為半衰期)得m/m0=(1/2)t/5730=1/4.所以t=11 460年.答案：（1）b（2）11 4607. 解析：（1）根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒和題目給出的粒子可寫出核反應(yīng)方程：11h+73x42he+42he或11h+73li42he+42he.(2)由質(zhì)能方程得：m=e/c2=（28.91.610-13-0.51.610-13）/(3.0108)2 kg=3.110-29 kg.答案：（1）11h+73x42he+42he或11h+73li42he+42he（2） 3.110-298. 解析：可以先寫出相應(yīng)的核反應(yīng)方程：210n+211h42he+28.30 mev342he126c+7.26 mev610n+611h126c+e比較這些方程，將第一個(gè)方程改為3210n+3211h342he+328.30mev將第二個(gè)方程代入得3210n+3211h126c+7.26 mev+328.30 mev所以e=7.26 mev+328.30 mev=92.16 mev.9. 解析：(1)盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型；玻爾把量子理論引入原子模型，并成功解釋了氫光譜；查德威克發(fā)現(xiàn)了中子（或其他成就）.題圖中不偏轉(zhuǎn)的射線為射線，用于醫(yī)療放射治腫瘤.(2)設(shè)中子質(zhì)量為mn靶核質(zhì)量為m，由動(dòng)量守恒定律mnv0=mnv1+mv2由能量守恒1/2mnv02=1/2mnv12+1/2mv22.解得：v1=mn-m/（mn+mv0）在重水中靶核質(zhì)量：mh=2mn，v1h=-1/3v0；在石墨中靶核質(zhì)量：mc=12mn,v1c=-11/13v0,與重水靶核碰后中子速度較小，故重水減速效果更好.答案：（1）盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型玻爾把量子理論引入原子模型，并成功解釋了氫光譜查德威克發(fā)現(xiàn)了中子.(任選其二) 2為射線，用于醫(yī)療放射治腫瘤（2）重水減速效果更好10. 解析：（1）發(fā)生核反應(yīng)前后，粒子的質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)均不變，據(jù)此可知中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都是0，a項(xiàng)正確.（2）產(chǎn)生的能量是由于質(zhì)量虧損.兩個(gè)電子轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€(gè)光子之后，質(zhì)量變?yōu)榱?，由e=mc2，故一個(gè)光子的能量為e/2，帶入數(shù)據(jù)得e2=8.210-14j.正電子與水中的電子相遇，與電子形成幾乎靜止的整體，故系統(tǒng)總動(dòng)量為零，故只產(chǎn)生一個(gè)光子是不可能的，因?yàn)榇诉^程遵循動(dòng)量守恒.答案：（1）a (2)遵循動(dòng)量守恒11. 解析：(1)依據(jù)核電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可判斷x為中子，且=3，根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程e=mc2，即e=mu-(mba+mkr+2mn)c2