2020-2021學(xué)年高二物理人教版選修3-5課后作業(yè)：第十九章 第2節(jié) 放射性元素的衰變 Word版含解析

1、a組：合格性水平訓(xùn)練1(衰變、半衰期)(多選)關(guān)于原子核的衰變和半衰期，下列說(shuō)法正確的是()a衰變是原子核釋放出氦原子核，故衰變前的原子核內(nèi)存在氦原子核b半衰期是指原子核總質(zhì)量減半所需時(shí)間c放射性元素發(fā)生衰變的快慢不可人為控制d射線經(jīng)常伴隨射線和射線產(chǎn)生答案cd解析2個(gè)中子和2個(gè)質(zhì)子能十分緊密地結(jié)合在一起，在一定條件下作為一個(gè)整體從較大的原子核中拋出來(lái)形成衰變，衰變前的原子核內(nèi)沒有氦原子核，a錯(cuò)誤；半衰期是指原子核數(shù)衰變一半所需的時(shí)間，b錯(cuò)誤；放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部自身的因素決定的，不可人為控制，c正確；衰變產(chǎn)生的新核處于較高能級(jí)，向低能級(jí)躍遷會(huì)產(chǎn)生射線，所以射線經(jīng)常是伴隨著衰變或衰變

2、產(chǎn)生的，d正確。2(原子核的衰變)原子核x經(jīng)過(guò)一次衰變成為原子核y，原子核y再經(jīng)一次衰變變成為原子核z，則下列說(shuō)法中正確的是()a核x的中子數(shù)比核z的中子數(shù)多2b核x的質(zhì)子數(shù)比核z的質(zhì)子數(shù)多5c核z的質(zhì)子數(shù)比核x的質(zhì)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答案c解析根據(jù)衰變規(guī)律，發(fā)生一次衰變減少兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子，發(fā)生一次衰變減少一個(gè)中子而增加一個(gè)質(zhì)子。中性原子的電子數(shù)等于質(zhì)子數(shù)。故a、b、d錯(cuò)誤，c正確。3(原子核的衰變)某放射性元素的原子核x連續(xù)經(jīng)過(guò)三次衰變和兩次衰變，若最后變成另外一種元素的原子核y，則該新核的正確寫法是()a.y b.y c.y d.y答案d

3、解析根據(jù)衰變的規(guī)律：新核的質(zhì)量數(shù)為mm12，故a、b錯(cuò)誤。電荷數(shù)為zz62z4，故c錯(cuò)誤，d正確。4(衰變)表示放射性元素碘131(i)衰變的方程是()a.isbhe b.ixeec.iin d.iteh答案b解析衰變的實(shí)質(zhì)是放射出電子e，由衰變過(guò)程中的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知b正確。5(衰變、半衰期)(多選)目前，在居室裝修中經(jīng)常用到花崗巖、大理石等裝飾材料，這些巖石都不同程度地含有放射性元素，比如，有些含有鈾、釷的花崗巖等巖石會(huì)釋放出放射性惰性氣體氡，而氡會(huì)發(fā)生放射性衰變，放射出、射線，這些射線會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生癌變及呼吸道等方面的疾病，根據(jù)有關(guān)放射性知識(shí)可知，下列說(shuō)法正確的是()a氡的半衰期為

4、3.8天，若取4個(gè)氡原子核，經(jīng)7.6天后就剩下一個(gè)氡原子核了b衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子時(shí)所產(chǎn)生的c射線一般伴隨著射線或射線產(chǎn)生的，在這三種射線中，射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力最弱d發(fā)生衰變時(shí)，生成核與原來(lái)的原子核相比，中子數(shù)減少了4答案bc解析半衰期具有統(tǒng)計(jì)意義，適用于大量的原子核，故a錯(cuò)誤；衰變所釋放的電子來(lái)自原子核，是原子核中的一個(gè)中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)電子和一個(gè)質(zhì)子，電子釋放出來(lái)形成的，故b正確；射線一般伴隨著射線或射線產(chǎn)生，在這三種射線中，射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力最弱，故c正確；發(fā)生衰變時(shí)，電荷數(shù)減少2，質(zhì)量數(shù)減少4，則中子數(shù)減少2，故d錯(cuò)誤。6(半衰期)若元素a的半衰期

5、為4天，元素b的半衰期為5天，則相同質(zhì)量的a和b，經(jīng)過(guò)20天后，剩下的質(zhì)量之比mamb為()a12 b21 c54 d45答案a解析元素a的半衰期為4天，經(jīng)過(guò)20天后，剩余的質(zhì)量ma；元素b的半衰期為5天，經(jīng)過(guò)20天后，剩余的質(zhì)量mb，所以mamb12，a正確。7(綜合)一個(gè)靜止在磁場(chǎng)中的放射性同位素原子核p，放出一個(gè)正電子后變成原子核si，下列各圖中能近似反映正電子e和si核運(yùn)動(dòng)軌跡的是()答案b解析衰變過(guò)程中動(dòng)量守恒，放出的正電子的運(yùn)動(dòng)方向與si核的運(yùn)動(dòng)方向一定相反，且它們都帶正電，在洛倫茲力作用下運(yùn)動(dòng)軌跡是兩個(gè)外切圓，c、d錯(cuò)誤；由洛倫茲力提供向心力得qvbm，故半徑r，衰變時(shí)放出的正電

6、子獲得的動(dòng)量與反沖核si的動(dòng)量大小相等，因此在同一磁場(chǎng)中正電子和si核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑與它們的電荷量成反比，即14，可見正電子運(yùn)動(dòng)形成的圓的半徑較大。故b正確，a錯(cuò)誤。8.(綜合)(多選)質(zhì)譜儀是測(cè)量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的重要工具，如圖所示為某種質(zhì)譜儀的原理圖，現(xiàn)利用這種質(zhì)譜儀對(duì)氫元素進(jìn)行測(cè)量。氫元素的三種同位素氕、氘、氚從容器a的下方的小孔無(wú)初速度飄入電勢(shì)差為u的加速電場(chǎng)，加速后垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，最后打在照相底片d上，形成a、b、c三條譜線。關(guān)于三種同位素進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度大小的排列順序和三條譜線的排列順序，下列判斷正確的是()a進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度從大到小的排列順序是氚、

7、氘、氕b進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度從大到小的排列順序是氕、氘、氚ca、b、c三條譜線依次排列的順序是氕、氘、氚da、b、c三條譜線依次排列的順序是氚、氘、氕答案bd解析加速過(guò)程中由動(dòng)能定理得qumv2，則有v ，三種同位素電荷量q相同，速度的大小取決于質(zhì)量的倒數(shù)，所以速度從大到小的排列順序是氕、氘、氚，a錯(cuò)誤，b正確；進(jìn)入磁場(chǎng)后粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由qvbm，并把v代入，得r ，由于它們的電荷量均相同，那么氚核的偏轉(zhuǎn)半徑最大，所以a、b、c三條譜線依次排列的順序是氚、氘、氕，故c錯(cuò)誤，d正確。b組：等級(jí)性水平訓(xùn)練9(衰變、半衰期)日本福島核電站泄漏事故中釋放出大量的碘131，碘131是放射性同位素，衰變時(shí)

8、會(huì)發(fā)出射線與射線，碘131被人攝入后，會(huì)危害身體健康，由此引起了全世界的關(guān)注。下面關(guān)于核輻射的相關(guān)知識(shí)，說(shuō)法正確的是()a若有4 kg碘131，經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期后，原子核總質(zhì)量變?yōu)樵瓉?lái)的一半b碘131的半衰期為8.3天，則4個(gè)碘原子核經(jīng)16.6天后就一定剩下一個(gè)原子核c射線與射線都是電磁波，但射線穿透本領(lǐng)比射線強(qiáng)d碘131發(fā)生衰變時(shí)所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的答案d解析碘131發(fā)生衰變生成新核，經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期，新核和剩余一半的碘131的總質(zhì)量大于原來(lái)質(zhì)量的一半，故a錯(cuò)誤；半衰期屬于統(tǒng)計(jì)規(guī)律，4個(gè)碘131核的衰變不能套用半衰期公式，故b錯(cuò)誤；射線是電子，不是電磁波，故c錯(cuò)誤；衰變

9、釋放出的電子是中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的，故d正確。10(綜合)某種元素的原子核e經(jīng)衰變成為f，再經(jīng)衰變成為g，再經(jīng)衰變成為h。上述系列衰變可記為下式：efgh另一系列衰變?nèi)缦拢簆qrs已知p和f是同位素，則()aq和g是同位素，r和h是同位素br和e是同位素，s和f是同位素cr和g是同位素，s和h是同位素dq和e是同位素，r和f是同位素答案b解析由于p和f是同位素，設(shè)它們的質(zhì)子數(shù)為n，則其他各原子核的質(zhì)子數(shù)可分別表示如下：n2enfn1gn1hnpn1qn2rns由此可以看出r和e是同位素，s和f是同位素，q和g是同位素，所以b正確，a、c、d錯(cuò)誤。11.(綜合)(多選)在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中

10、，有一原來(lái)靜止的原子核，該核衰變后，放出的帶電粒子和反沖核的運(yùn)動(dòng)軌跡分別如圖中a、b所示，由圖可以判定()a該核發(fā)生的是衰變b該核發(fā)生的是衰變c磁場(chǎng)方向一定垂直紙面向里d磁場(chǎng)方向向里還是向外不能判定答案bd解析原來(lái)靜止的核在放出粒子的過(guò)程中總動(dòng)量守恒，所以粒子和反沖核的速度方向一定相反，根據(jù)圖示，它們?cè)谕淮艌?chǎng)中是向同一側(cè)偏轉(zhuǎn)的，由左手定則可知它們必帶異種電荷，故應(yīng)為衰變，b正確，a錯(cuò)誤；由于不知它們的旋轉(zhuǎn)方向，因而無(wú)法判定磁場(chǎng)是向里還是向外，d正確，c錯(cuò)誤。12(綜合)超低溫下一塊固態(tài)氡222放在天平的左盤時(shí)，需要天平的右盤加444 g砝碼，天平才能處于平衡，氡222發(fā)生衰變，經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期

11、以后，欲使天平再次平衡，應(yīng)從右盤中取出的砝碼為()a222 g b8 g c2 g d4 g答案d解析衰變前氡的質(zhì)量為444 g，摩爾質(zhì)量為222 g/mol，444 g氡即2 mol。經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期，有1 mol氡衰變成金屬釙，放出1 mol 粒子，則左盤質(zhì)量減少了4 g，故應(yīng)從右盤中取出4 g砝碼，d正確，a、b、c錯(cuò)誤。13(綜合)為測(cè)定某水庫(kù)的存水量，將一瓶放射性同位素溶液倒入此水庫(kù)。已知該溶液1 min衰變8×107次，該放射性同位素的半衰期為2天。經(jīng)10天后，從水庫(kù)中取出1 m3的水，測(cè)得1 min衰變10次，則該水庫(kù)存水量為多少？答案2.5×105 m3解析設(shè)

12、原放射性元素質(zhì)量為m0,10天后的質(zhì)量為m，水庫(kù)共有v m3水，則10天后每立方米水中放射性元素的存量為。由衰變規(guī)律知：mm0。因?yàn)榉派湫晕镔|(zhì)單位時(shí)間內(nèi)衰變次數(shù)跟放射性元素的質(zhì)量成正比，所以由題意可知m08×10710，即v·8×106。把式代入式，得水庫(kù)存水量v2.5×105 m3。14(綜合)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)原來(lái)靜止的原子核，由于放出一個(gè)粒子，結(jié)果得到一張兩個(gè)相切圓的徑跡照片(如圖所示)，今測(cè)得兩個(gè)相切圓半徑之比r1r2441。求：(1)這個(gè)原子核原來(lái)所含的質(zhì)子數(shù)是多少？(2)圖中哪一個(gè)圓是粒子的徑跡？(說(shuō)明理由)答案(1)90(2)軌道1，理由見解析解析(1)設(shè)衰變后粒子的電荷量為q12e，新生核的電荷量為q2，它們的質(zhì)量分別為m1和m2，衰變后的速度分別為v1和v2，則原來(lái)原子核的電荷量qq1q2。根據(jù)軌道半徑公式有：，又由于衰變過(guò)程中遵守動(dòng)量守恒定律，則m1v1m2v2，以上三式聯(lián)立解得q90e。即這個(gè)原子核原來(lái)所含的質(zhì)子數(shù)為90。(2)由于動(dòng)量大小相等，因此軌道半徑與粒子的電荷量成反比。所以圓軌道1是粒子的徑跡，圓軌道2是新生核的徑跡，兩者電性相同，運(yùn)動(dòng)方向相反。15(綜合)處于靜止?fàn)顟B(tài)的某原子核x，發(fā)生衰變后變成質(zhì)量為m的原子核y，被釋放的粒子垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻