高中物理滬科版5第四章從原子核到夸克 學業(yè)分層測評13原子核的衰變

學業(yè)分層測評(十三)(建議用時：45分鐘)[學業(yè)達標]1.關(guān)于天然放射現(xiàn)象和對放射性的研究，下列說法正確的是()A.α射線和β射線在電場或磁場中偏轉(zhuǎn)說明它們是帶電粒子B.原子核不是單一的粒子C.γ射線一定伴隨α射線或β射線而產(chǎn)生D.任何放射性元素都能同時發(fā)出三種射線E.γ射線往往伴隨α射線或β射線而產(chǎn)生【解析】帶電粒子以一定的初速度垂直進入電場或磁場能發(fā)生偏轉(zhuǎn)，α射線和β射線能在電場或磁場中偏轉(zhuǎn)說明它們是帶電粒子，故A正確；放射現(xiàn)象說明原子核的可變性，即原子核不是單一粒子，具有復雜的結(jié)構(gòu)，故選項B正確；γ射線是原子核在發(fā)射α射線或β射線時多余的能量以γ射線的形式產(chǎn)生的輻射，因此γ射線是伴隨(不是一定伴隨)α射線或β射線而放出的，故選項E正確，C、D均錯誤.【答案】ABE2.關(guān)于放射性元素的半衰期，下列說法正確的是()A.是放射源質(zhì)量減少一半所需的時間B.是原子核半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間C.與外界壓強和溫度有關(guān)D.可以用于測定地質(zhì)年代、生物年代等E.與原子的化學狀態(tài)無關(guān)【解析】原子核的衰變是由原子核的內(nèi)部因素決定的，與外界環(huán)境無關(guān).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(shù)的一半.不同種類的原子核，其半衰期也不同，若開始時原子核數(shù)目為N0，經(jīng)時間t剩下的原子核數(shù)目為N，半衰期為T1/2，則N＝N0(eq\f(1,2)).若能測出N與N0的比值，就可求出t，依此公式可測定地質(zhì)年代、生物年代等.故正確答案為B、D、E.【答案】BDE3.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，衰變時會發(fā)出β射線與γ射線，碘131被人攝入后，會危害身體健康，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，說法正確的是()A.人類無法通過改變外部環(huán)境來改變碘131衰變的快慢B.碘131的半衰期為天，則4個碘原子核經(jīng)天后就一定剩下一個原子核C.β射線與γ射線都是電磁波，但γ射線穿透本領(lǐng)比β射線強D.碘131發(fā)生β衰變時所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時產(chǎn)生的E.β射線是高速運動的電子流，是從碘131原子核內(nèi)釋放出來的【解析】衰變的快慢由放射性元素本身決定，與外部環(huán)境無關(guān)，A正確；半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計規(guī)律，對少數(shù)幾個原子核無意義，B錯誤；β射線是高速電子流，γ射線是電磁波，故C錯誤，E正確；β衰變的實質(zhì)是eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(0,－1)e，D正確.【答案】ADE4.某一放射性元素放出的射線通過電場后分成三束，如圖4-2-5所示，下列說法正確的是()【導學號：67080037】圖4-2-5A.射線3的電離作用在三種射線中最強B.射線2貫穿本領(lǐng)最弱，用一張白紙就可以將它擋住C.一個原子核放出一個射線3的粒子后，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)都比原來少2個D.一個原子核放出一個射線1的粒子后，形成的新核比原來的電荷數(shù)少1個E.一個原子核放出一個射線1的粒子后，形成的新核與原來的核的核子數(shù)相同【解析】根據(jù)三束射線的偏轉(zhuǎn)方向，可以斷定射線1帶負電，是β射線；射線2不帶電，是γ射線；射線3是α射線.α射線的電離作用最強，選項A正確.γ射線貫穿本領(lǐng)最強，用一張白紙可以擋住的是α射線，選項B錯誤.每發(fā)生一次α衰變，原子核里面的2個中子和2個質(zhì)子結(jié)合成一個氦核而釋放出來，選項C正確.每發(fā)生一次β衰變，原子核里面的一個中子變成一個質(zhì)子，因此核電荷數(shù)增加1，但核子數(shù)不變，故選項D錯誤，E正確.【答案】ACE5.有一種新型鎳銅長效電池，它是采用半衰期長達100年的放射性同位素鎳63(eq\o\al(63,28)Ni)和銅兩種金屬作為長壽命電池的材料，利用鎳63發(fā)生β衰變時釋放電子給銅片，把鎳63和銅片作電池兩極，外接負載為負載提供電能.下面有關(guān)該電池的說法正確的是()A.鎳63的衰變方程是eq\o\al(63,28)Ni→eq\o\al(63,29)Cu＋eq\o\al(0,－1)eB.鎳63的衰變方程是eq\o\al(63,28)Ni→eq\o\al(63,27)Cu＋eq\o\al(0,1)eC.外接負載時鎳63的電勢比銅片高D.該電池內(nèi)電流方向是從鎳片到銅片E.該電池的正極是鎳片【解析】鎳63的衰變方程為eq\o\al(63,28)Ni→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(63,29)Cu，選項A對，B錯.電流方向為正電荷定向移動方向，在電池內(nèi)部電流從銅片到鎳片，鎳片電勢高，為電池的正極，選項C、E對，D錯.【答案】ACE6.原子核eq\o\al(232,90)Th具有天然放射性，它經(jīng)過若干次α衰變和β衰變后會變成新的原子核.下列原子核中，有三種是eq\o\al(232,90)Th衰變過程中可以產(chǎn)生的，它們是()\o\al(208,82)Pb\o\al(211,82)Pb\o\al(216,84)Po\o\al(228,88)Ra\o\al(226,88)Ra【解析】發(fā)生1次α衰變時核子的質(zhì)量數(shù)減4，電荷數(shù)減2；發(fā)生1次β衰變時，質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)加1.先從質(zhì)量數(shù)的變化分析，易得A、C、D正確.【答案】ACD7.在橫線上填上粒子符號和衰變類型.(1)eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋________，屬于________衰變(2)eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋________，屬于________衰變(3)eq\o\al(210,84)Po→eq\o\al(210,85)At＋________，屬于________衰變(4)eq\o\al(66,29)Cu→eq\o\al(62,27)Co＋________，屬于________衰變【解析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可以判斷，(1)中生成的粒子為eq\o\al(4,2)He，屬于α衰變；(2)中生成的粒子為eq\o\al(0,－1)e，屬于β衰變；(3)中生成的粒子為eq\o\al(0,－1)e，屬于β衰變；(4)中生成的粒子為eq\o\al(4,2)He，屬于α衰變.【答案】(1)eq\o\al(4,2)Heα(2)eq\o\al(0,－1)eβ(3)eq\o\al(0,－1)eβ(4)eq\o\al(4,2)Heα\o\al(238,92)U經(jīng)一系列的衰變后變?yōu)閑q\o\al(206,82)Pb.【導學號：67080038】(1)求一共經(jīng)過幾次α衰變和幾次β衰變？(2)eq\o\al(206,82)Pb與eq\o\al(238,92)U相比，求質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)各少多少？(3)寫出這一衰變過程的方程.【解析】(1)設(shè)eq\o\al(238,92)U衰變?yōu)閑q\o\al(206,82)Pb經(jīng)過x次α衰變和y次β衰變.由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得238＝206＋4x①92＝82＋2x－y②聯(lián)立①②解得x＝8，y＝6，即一共經(jīng)過8次α衰變和6次β衰變.(2)由于每發(fā)生一次α衰變質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)均減少2，每發(fā)生一次β衰變中子數(shù)減少1，而質(zhì)子數(shù)增加1，故eq\o\al(206,82)Pb較eq\o\al(238,92)U質(zhì)子數(shù)少10，中子數(shù)少22.(3)核反應方程為eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(206,82)Pb＋8eq\o\al(4,2)He＋6eq\o\al(0,－1)e.【答案】(1)86(2)1022(3)eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(206,82)Pb＋8eq\o\al(4,2)He＋6eq\o\al(0,－1)e[能力提升]9.14C發(fā)生放射性衰變成為14N，半衰期約5700年.已知植物存活期間，其體內(nèi)14C與12C的比例不變；生命活動結(jié)束后，A.該古木的年代距今約5700年B.12C、13CC.14C衰變?yōu)镈.增加樣品測量環(huán)境的壓強將加速14CE.14C比【解析】剩余的碳14占eq\f(1,2)，表明經(jīng)過了一個半衰期，A正確；碳14、13、12的質(zhì)子數(shù)相同，質(zhì)量數(shù)不同，中子數(shù)不同，碳14比碳12多兩個中子，故B錯誤，E正確；碳14變?yōu)榈?4，質(zhì)量數(shù)未變，放出的是電子流，即β射線，C正確；半衰期不受外界環(huán)境影響，D錯誤.【答案】ACE10.回旋加速器在核科學、核技術(shù)、核醫(yī)學等高新技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應用，有力地推動了現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展.當今醫(yī)學影像診斷設(shè)備PET/CT堪稱“現(xiàn)代醫(yī)學高科技之冠”，它在醫(yī)療診斷中，常利用能放射正電子的同位素碳11作示蹤原子.碳11是由小型回旋加速器輸出的高速質(zhì)子轟擊氮14獲得，同時還產(chǎn)生另一粒子，試寫出核反應方程.若碳11的半衰期T為20min，經(jīng)h剩余碳11的質(zhì)量占原來的百分之幾？(結(jié)果取2位有效數(shù)字)【解析】核反應方程為eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(11,6)C＋eq\o\al(4,2)He①設(shè)碳11原有質(zhì)量為m0，經(jīng)過t1＝h剩余的質(zhì)量為mr，根據(jù)半衰期定義有eq\f(mr,m0)＝(eq\f(1,2))＝(eq\f(1,2))≈%.②【答案】eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(11,6)C＋eq\o\al(4,2)He%11.在勻強磁場中，一個原來靜止的原子核，由于放出一個α粒子，結(jié)果得到一張兩個相切圓的徑跡照片(如圖4-2-6所示)，今測得兩個相切圓半徑之比r1∶r2＝1∶44，求：圖4-2-6(1)圖中哪一個圓是α粒子的徑跡？(說明理由)(2)這個原子核原來所含的質(zhì)子數(shù)是多少？【解析】(1)因為動量相等，所以軌道半徑與粒子的電荷量成反比，所以圓軌道2是α粒子的徑跡，圓軌道1是新生核的徑跡.(2)設(shè)衰變后新生核的