2022-2023學(xué)年新教材高中物理課時(shí)跟蹤訓(xùn)練十九放射性元素的衰變新人教版選擇性必修第三冊(cè)

1、PAGE PAGE PAGE 5課時(shí)跟蹤訓(xùn)練（十九） 放射性元素的衰變A級(jí)雙基達(dá)標(biāo)1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)釋放出具有放射性的惰性氣體氡，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，下列說法正確的是()A氡的半衰期為3.8天，若取4個(gè)氡原子核，經(jīng)7.6天后就剩下一個(gè)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)子和電子所產(chǎn)生的C射線一般伴隨著或射線產(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D發(fā)生衰變時(shí)，生成核與原

2、來的原子核相比，中子數(shù)減少了4解析：選BC半衰期遵循統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)單個(gè)或少數(shù)原子核是沒有意義的，A項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)三種射線的特性及衰變實(shí)質(zhì)可知B、C兩項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2A、B兩種放射性元素，原來都靜止在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向如圖所示，其中一個(gè)放出粒子，另一個(gè)放出粒子，與粒子的運(yùn)動(dòng)方向跟磁場(chǎng)方向垂直，圖中a、b、c、d分別表示粒子、粒子以及兩個(gè)剩余核的運(yùn)動(dòng)軌跡，則()Aa為粒子軌跡，c為粒子軌跡Bb為粒子軌跡，d為粒子軌跡Cb為粒子軌跡，c為粒子軌跡Da為粒子軌跡，d為粒子軌跡解析：選C兩個(gè)相切的圓表示在相切點(diǎn)處是靜止的原子核發(fā)生了衰變，由于無外力作用，動(dòng)量守恒，所以原子核發(fā)生衰變后，新核與放出的

3、粒子速度方向相反，若它們帶相同性質(zhì)的電荷，則它們所受的洛倫茲力方向相反，則軌道應(yīng)是外切圓，故左圖應(yīng)該是原子核發(fā)生了衰變，又因?yàn)閞eq f(mv,Bq)，半徑大的應(yīng)該是電荷量小的粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，A、D錯(cuò)誤。若它們所帶電荷的性質(zhì)不同，則它們的軌道應(yīng)是內(nèi)切圓，右圖所示的軌跡說明是放出了與原子核電性相反的電荷，故應(yīng)該是發(fā)生了衰變，半徑大的應(yīng)該是電荷量小的電子的運(yùn)動(dòng)軌跡，故B錯(cuò)誤，C正確。3關(guān)于放射性同位素的應(yīng)用，下列說法中正確的有()A放射線改變了布料的性質(zhì)使其不再因摩擦而生電，因此達(dá)到了消除有害靜電的目的B利用射線的貫穿性可以為金屬探傷，也能進(jìn)行人體的透視C用放射線照射作物種子能使其DNA發(fā)生變異，

4、其結(jié)果一定是成為更優(yōu)秀的品種D用射線治療腫瘤時(shí)一定要嚴(yán)格控制劑量，以免對(duì)人體正常組織造成太大的傷害解析：選D利用放射線消除有害靜電是利用射線的電離性，使空氣分子電離成導(dǎo)體，將靜電消除，A錯(cuò)誤；射線對(duì)人體細(xì)胞傷害太大，因此不能用來進(jìn)行人體透視，在用于治療腫瘤時(shí)要嚴(yán)格控制劑量，B錯(cuò)誤，D正確；DNA變異并不一定都是有益的，C錯(cuò)誤。4在一個(gè)eq oal(238, 92)U原子核衰變?yōu)橐粋€(gè)eq oal(206, 82)Pb原子核的過程中，發(fā)生衰變的次數(shù)為()A6次B10次C22次 D32次解析：選A一個(gè)eq oal(238, 92)U原子核衰變?yōu)橐粋€(gè)eq oal(206, 82)Pb原子核的過程中，發(fā)

5、生衰變的次數(shù)為(238206)48(次)，發(fā)生衰變的次數(shù)為28(9282)6(次)，選項(xiàng)A正確。5某原子核A先進(jìn)行一次衰變變成原子核B，再進(jìn)行一次衰變變成原子核C，下列說法正確的是()A核C的質(zhì)子數(shù)比核A的質(zhì)子數(shù)少2B核A的質(zhì)量數(shù)減核C的質(zhì)量數(shù)等于3C核A的中子數(shù)減核C的中子數(shù)等于3D核A的中子數(shù)減核C的中子數(shù)等于5解析：選C原子核A進(jìn)行一次衰變后，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，多1個(gè)質(zhì)子，選項(xiàng)C正確，A、B、D錯(cuò)誤。6本題中用大寫字母代表原子核，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：

6、Eeq o(,sup7()Feq o(,sup7()Geq o(,sup7()H，另一系列衰變?nèi)缦拢篜eq o(,sup7()Qeq o(,sup7()Req o(,sup7()S，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是同位素解析：選B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：n2Eeq o(,sup7()nFeq o(,sup7()n1Geq o(,sup7()n1HnPeq o(,sup7()n1Qeq o(,sup7()n2Req o(,sup

7、7()nS由此可以看出R和E是同位素，S、P和F是同位素，Q和G是同位素。故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。7多選一個(gè)質(zhì)子以1.4107 m/s的速度撞入一個(gè)孤立的靜止鋁原子核后被俘獲，鋁原子核變?yōu)楣柙雍耍阎X原子核的質(zhì)量是質(zhì)子的27倍，硅原子核的質(zhì)量是質(zhì)子的28倍。則下列判斷中正確的是()A核反應(yīng)方程為eq oal(27,13)Aleq oal(1,1)Heq oal(28,14)SiB核反應(yīng)方程為eq oal(27,14)Aleq oal(1,1)Heq oal(27,14)Sieq oal(1,0)nC硅原子核速度的數(shù)量級(jí)為107 m/sD硅原子核速度的數(shù)量級(jí)為105 m/s解析：選AD由題

8、意可得核反應(yīng)方程為eq oal(27,13)Aleq oal(1,1)Heq oal(28,14)Si，由動(dòng)量守恒定律得m1.4107 m/s28mv，解得v5105 m/s，因此選項(xiàng)A、D正確。8.多選地球的年齡到底有多大，科學(xué)家利用天然放射性元素的衰變規(guī)律，通過對(duì)目前發(fā)現(xiàn)的最古老的巖石中鈾和鉛含量的測(cè)定，推算出該巖石中含有的鈾是巖石形成初期時(shí)(巖石形成初期時(shí)不含鉛)的一半。鈾238衰變后形成鉛206，鈾238的相對(duì)含量隨時(shí)間變化規(guī)律如圖所示，圖中N為鈾238的原子數(shù)，N0為鈾和鉛的原子總數(shù)。由此可以判斷出()A鈾238的半衰期為90億年B地球的年齡大致為45億年C被測(cè)定的古老巖石樣品在90

9、億年時(shí)的鈾、鉛原子數(shù)之比約為14D被測(cè)定的古老巖石樣品在90億年時(shí)的鈾、鉛原子數(shù)之比約為13解析：選BD由題意、半衰期的含義及鈾238衰變后含量隨時(shí)間的變化規(guī)律圖像可知：鈾238的半衰期和地球的年齡均大致為45億年。再由圖像可知：被測(cè)定的古老巖石樣品在90億年時(shí)鈾原子數(shù)的相對(duì)值為0.25，即占總原子數(shù)的eq f(1,4)，由此可推知，其中鉛占總原子數(shù)的eq f(3,4)，鈾、鉛原子數(shù)之比約為13，選項(xiàng)B、D正確。91934年，約里奧居里夫婦在用粒子轟擊鋁箔時(shí)，除了測(cè)到預(yù)料中的中子外，還探測(cè)到了正電子。正電子的質(zhì)量跟電子的質(zhì)量相同，帶一個(gè)單位的正電荷，跟電子的電性正好相反，是電子的反粒子，更意外

10、的是，拿走放射源以后，鋁箔雖不再發(fā)射中子，但仍然繼續(xù)發(fā)射正電子，而且這種放射性也有一定的半衰期。原來，鋁箔被粒子擊中后發(fā)生了如下反應(yīng)：eq oal(27,13)Aleq oal(4,2)Heeq oal(30,15)Peq oal(1,0)n。這里的eq oal(30,15)P就是一種人工放射性同位素，正電子就是它衰變過程中放射出來的。(1)寫出放射性同位素eq oal(30,15)P放出正電子的核反應(yīng)方程；(2)放射性同位素eq oal(30,15)P放出正電子的衰變稱為正衰變，我們知道原子核內(nèi)只有中子和質(zhì)子，那么正衰變中的正電子從何而來？解析：(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒，eq oal(3

11、0,15)P放出正電子的核反應(yīng)方程為eq oal(30,15)Peq oal(30,14)Sieq oal(0,1)e。(2)原子核內(nèi)只有質(zhì)子和中子，沒有電子，也沒有正電子，正衰變是原子核的一個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)變成一個(gè)中子，同時(shí)放出一個(gè)正電子，反應(yīng)過程為eq oal(1,1)Heq oal(0,1)eeq oal(1,0)n。答案：(1)eq oal(30,15)Peq oal(30,14)Sieq oal(0,1)e(2)eq oal(1,1)Heq oal(0,1)eeq oal(1,0)nB級(jí)選考提能10.放射性元素eq oal(238, 92)U衰變有多種可能途徑，其中一種途徑是先變成eq oa

12、l(210, 83)Bi，而eq oal(210, 83)Bi可以經(jīng)一次衰變變成eq oal(210,a)X(X代表某種元素)，也可以經(jīng)某一衰變變成eq oal( b,81)Tl，eq oal(210,a)X和eq oal( b,81)Tl最后都變成eq oal(206, 82)Pb，衰變途徑如圖所示。則下列說法錯(cuò)誤的是()Aa84Bb206C.eq oal(210, 83)Bieq oal(210,a)X是衰變，eq oal(210, 83)Bieq oal( b,81)Tl是衰變D.eq oal(210, 83)Bieq oal(210,a)X是衰變，eq oal(210, 83)Bieq

13、 oal( b,81)Tl是衰變解析：選Deq oal(210, 83)Bi經(jīng)過變化為eq oal(210,a)X，質(zhì)量數(shù)沒有發(fā)生變化，為衰變，即eq oal(210, 83)Bieq oal(210,a)Xeq oal(0,1)e，故a84，eq oal(210, 83)Bi經(jīng)過變化為eq oal( b,81)Tl，核電荷數(shù)少2，為衰變，即eq oal(210, 83)Bieq oal( b,81)Tleq oal(4,2)He，故b206，故A、B、C正確，D錯(cuò)誤。11.靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的某放射性元素的原子核，當(dāng)它放出一個(gè)粒子后，其速度方向與磁場(chǎng)方向垂直，測(cè)得粒子和反沖核軌道半徑之比為44

14、1，如圖所示，則下列說法錯(cuò)誤的是()A粒子與反沖核的動(dòng)量大小相等、方向相反B原來放射性元素的原子核電荷數(shù)為90C反沖核的電荷數(shù)為88D粒子和反沖核的速度之比為188解析：選D微粒之間相互作用的過程中遵循動(dòng)量守恒，由于初始總動(dòng)量為0，則末動(dòng)量也為0，即粒子和反沖核的動(dòng)量大小相等、方向相反，故A正確。由于釋放的粒子和反沖核均在垂直于磁場(chǎng)的平面內(nèi)且在洛倫茲力作用下做圓周運(yùn)動(dòng)，由Bqvmeq f(v2,R)得Req f(mv,qB)。若原來放射性元素的核電荷數(shù)為Q，則對(duì)粒子：R1eq f(p1,B2e)，對(duì)反沖核：R2eq f(p2,BQ2e)，由于p1p2，R1R2441，得Q90，故反沖核的電荷數(shù)為88，故B、C正確。它們的速度大小與質(zhì)量成反比，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。12一小瓶?jī)?nèi)含有放射性同位素的溶液，它每分鐘衰變6 000次。將它注射到一個(gè)病人的血液中，經(jīng)過15小時(shí)，從病人身上取10 cm3的血樣，測(cè)得每分鐘衰變2次，已知這種同位素的半衰期為5小時(shí)。試根據(jù)上述數(shù)據(jù)，計(jì)算人體血液的總體積。解析：設(shè)放射性同位素原有質(zhì)量為m0,