高中物理人教版5第十九章原子核2放射性元素的衰變 第十九章第2節(jié)分層演練鞏固落實(shí)

[隨堂達(dá)標(biāo)]1．關(guān)于天然放射現(xiàn)象，下列說法正確的是()A．放射性元素的原子核內(nèi)的核子有半數(shù)發(fā)生變化所需的時(shí)間就是半衰期B．放射性物質(zhì)放出的射線中，α粒子動(dòng)能很大，因此貫穿物質(zhì)的本領(lǐng)很強(qiáng)C．當(dāng)放射性元素的原子的核外電子具有較高能量時(shí)，將發(fā)生β衰變D．放射性的原子核發(fā)生衰變后產(chǎn)生的新核從高能級向低能級躍遷時(shí)，輻射出γ射線解析：選D.半衰期的概念是放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間，而不是原子核內(nèi)的核子半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；放射性物質(zhì)放出的射線中，α粒子的動(dòng)能很大，但由于它與外界物質(zhì)的原子核碰撞時(shí)很容易損失能量，因此它貫穿物質(zhì)的本領(lǐng)很小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；放射性元素發(fā)生衰變是因?yàn)樵雍瞬环€(wěn)定所引起的，與核外電子的能量高低無關(guān)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；放射性元素發(fā)生衰變后的新核從高能級向低能級躍遷時(shí)會(huì)以光子的形式放出能量，γ射線即為高能的光子流，選項(xiàng)D正確．2．(多選)關(guān)于原子核的衰變和半衰期，下列說法正確的是()A．半衰期是指原子核的質(zhì)量減少一半所需要的時(shí)間B．半衰期是指原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時(shí)間C．發(fā)生α衰變時(shí)產(chǎn)生的新原子核在周期表中的位置向后移動(dòng)2位D．發(fā)生β衰變時(shí)產(chǎn)生的新原子核在周期表中的位置向后移動(dòng)1位解析：選BD.由半衰期的定義可知，A錯(cuò)，B對．由α衰變和β衰變的實(shí)質(zhì)可知，C錯(cuò)，D對．\o\al(235,92)U經(jīng)過m次α衰變和n次β衰變，變成eq\o\al(207,82)Pb，則()A．m＝7，n＝3 B．m＝7，n＝4C．m＝14，n＝9 D．m＝14，n＝18解析：選B.原子核經(jīng)過一次α衰變，放出一個(gè)eq\o\al(4,2)He，其質(zhì)子數(shù)減小2，質(zhì)量數(shù)減小4，經(jīng)過一次β衰變，放出一個(gè)電子，質(zhì)子數(shù)增加1，質(zhì)量數(shù)不變．由eq\o\al(235,eq\a\vs4\al(92))U變?yōu)閑q\o\al(207,eq\a\vs4\al(82))Pb，質(zhì)子數(shù)減小了10，質(zhì)量數(shù)減少了28，故可列方程－2m＋n＝－10，－4m＝－28，解得m＝7，n＝4.4．(2023·高考重慶卷)碘131的半衰期約為8天．若某藥物含有質(zhì)量為m的碘131，經(jīng)過32天后，該藥物中碘131的含量大約還有()\f(m,4) \f(m,8)\f(m,16) \f(m,32)解析：選C.經(jīng)過32天即4個(gè)半衰期，碘131的含量變?yōu)閙′＝eq\f(m,24)＝eq\f(m,16)，C項(xiàng)正確．5．(2023·高考江蘇卷)氡222是一種天然放射性氣體，被吸入后，會(huì)對人的呼吸系統(tǒng)造成輻射損傷．它是世界衛(wèi)生組織公布的主要環(huán)境致癌物質(zhì)之一．其衰變方程是eq\o\al(222,86)Rn→eq\o\al(218,84)Po＋________．已知eq\o\al(222,86)Rn的半衰期約為天，則約經(jīng)過________天，16g的eq\o\al(222,86)Rn衰變后還剩1g.解析：根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，衰變方程為eq\o\al(222,86)Rn→eq\o\al(218,84)Po＋eq\o\al(4,2)He.根據(jù)衰變公式m余＝m原eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(t,τ))，得1＝16×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(t,)，解得t＝天．答案：eq\o\al(4,2)He(或α)[課時(shí)作業(yè)][學(xué)生用書P98(獨(dú)立成冊)]一、單項(xiàng)選擇題1．下列關(guān)于半衰期的說法中正確的是()A．放射性元素的半衰期越短，表明有半數(shù)原子核發(fā)生衰變所需要的時(shí)間越短，衰變速度越快B．放射性元素的樣品不斷衰變，隨著剩下的未衰變的原子核的減少，元素的半衰期也變短C．把放射性元素放在密封的容器中，可以減慢放射性元素衰變的速度D．降低溫度或增大壓強(qiáng)，讓放射性元素與其他物質(zhì)形成化合物，均可以減小該元素的衰變速度解析：選A.放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時(shí)間，它反映了放射性元素衰變的快慢，衰變越快，半衰期越短；某種元素的半衰期長短由其本身因素決定，與它所處的物理狀態(tài)或化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，故上述選項(xiàng)只有A正確．2．關(guān)于放射性元素的α衰變和β衰變，下列說法中正確的是()A．原子核每放出一個(gè)α粒子，原子序數(shù)減少4B．原子核每放出一個(gè)α粒子，原子序數(shù)增加4C．原子核每放出一個(gè)β粒子，原子序數(shù)減少1D．原子核每放出一個(gè)β粒子，原子序數(shù)增加1解析：選D.發(fā)生一次α衰變，核電荷數(shù)減少2，質(zhì)量數(shù)減少4，原子序數(shù)減少2；發(fā)生一次β衰變，核電荷數(shù)增加1，原子序數(shù)增加1.3．下列表示放射性元素碘131(eq\o\al(131,53)I)β衰變的方程是()\o\al(131,53)I→eq\o\al(127,51)Sb＋eq\o\al(4,2)He\o\al(131,53)I→eq\o\al(131,54)Xe＋eq\o\al(0,－1)e\o\al(131,53)I→eq\o\al(130,53)I＋eq\o\al(1,0)n\o\al(131,53)I→eq\o\al(130,52)Te＋eq\o\al(1,1)H解析：選B.本題考查了核反應(yīng)方程的兩個(gè)守恒特點(diǎn)．A選項(xiàng)不是β衰變過程，故A錯(cuò)誤；β衰變的特點(diǎn)是放出電子，而B選項(xiàng)既滿足質(zhì)量數(shù)守恒又滿足電荷數(shù)守恒，故B正確；C、D中放出的是中子和質(zhì)子，不符合β衰變的特點(diǎn)．4．某放射性元素經(jīng)過天有eq\f(7,8)的原子核發(fā)生了衰變，該元素的半衰期為()A．天 B．天C．天 D．天解析：選D.由于經(jīng)過了天，還有eq\f(1,8)沒有衰變，由半衰期計(jì)算公式m＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(t,τ))m0可說明該放射性元素經(jīng)過了3個(gè)半衰期，即可算出半衰期是天，故D項(xiàng)正確．5．最近幾年，原子核科學(xué)家在超重元素的探測方面取得重大進(jìn)展，1996年科學(xué)家們在研究某兩個(gè)重離子結(jié)合成超重元素的反應(yīng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)生成的超重元素的核eq\o\al(A,Z)X經(jīng)過6次α衰變后的產(chǎn)物是eq\o\al(253,100)Fm.由此，可以判定生成的超重元素的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別是()A．124、259 B．124、265C．112、265 D．112、277解析：選D.由電荷數(shù)守恒得Z＝100＋12＝112，由質(zhì)量數(shù)守恒得A＝253＋24＝277，故選D.6．鈾239(eq\o\al(239,92)U)經(jīng)過衰變可產(chǎn)生钚239(eq\o\al(239,94)Pu)．關(guān)于鈾239的衰變，下列說法正確的是()\o\al(239,94)Pu與eq\o\al(239,92)U的核內(nèi)具有相同的中子數(shù)和不同的核子數(shù)B．放射性物質(zhì)eq\o\al(239,92)U發(fā)生β衰變時(shí)所釋放的電子來源于核外電子\o\al(239,92)U經(jīng)過2次β衰變產(chǎn)生eq\o\al(239,94)PuD．溫度升高，eq\o\al(239,92)U的半衰期減小解析：選\o\al(239,92)U的質(zhì)量數(shù)A′＝239，核電荷數(shù)Z′＝92，則中子數(shù)n′＝239－92＝147，eq\o\al(239,94)Pu的質(zhì)量數(shù)A＝239，核電荷數(shù)Z＝94，則中子數(shù)n＝A－Z＝239－94＝145，故核子數(shù)相同，但中子數(shù)不同，故A錯(cuò)誤．β衰變是原子核的衰變，與核外電子無關(guān)，β衰變時(shí)釋放的電子是由核內(nèi)一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子同時(shí)釋放出來的，故B錯(cuò)誤.eq\o\al(239,92)U→2eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(239,94)Pu，顯然反應(yīng)物的質(zhì)量數(shù)為239，而生成物的質(zhì)量數(shù)為239，故質(zhì)量數(shù)守恒；而反應(yīng)物的核電荷數(shù)為92，故核電荷數(shù)守恒，反應(yīng)能夠發(fā)生，故C正確．半衰期與物體的溫度、狀態(tài)均無關(guān)，而是由核內(nèi)部自身因素決定的，故D錯(cuò)誤．二、多項(xiàng)選擇題7．天然放射性元素eq\o\al(232,90)Th(釷)經(jīng)過一系列α衰變和β衰變之后，變成eq\o\al(208,82)Pb(鉛)．下列論斷中正確的是()A．衰變的過程共有6次α衰變和4次β衰變B．鉛核比釷核少8個(gè)質(zhì)子C．β衰變所放出的電子來自原子核外軌道D．釷核比鉛核多24個(gè)中子解析：選AB.由于β衰變不會(huì)引起質(zhì)量數(shù)的減少，故可先根據(jù)質(zhì)量數(shù)的減少確定α衰變的次數(shù)為：x＝eq\f(232－208,4)＝6，再結(jié)合核電荷數(shù)的變化情況和衰變規(guī)律來判定β衰變的次數(shù)應(yīng)滿足：2x－y＝90－82＝8，y＝2x－8＝4.釷232核中的中子數(shù)為232－90＝142，鉛208核中的中子數(shù)為208－82＝126，所以釷核比鉛核多16個(gè)中子，鉛核比釷核少8個(gè)質(zhì)子．由于物質(zhì)的衰變與元素的化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，所以β衰變所放出的電子來自原子核內(nèi)eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(0,－1)e，所以選項(xiàng)A、B正確．8．(2023·高考全國卷Ⅰ節(jié)選)關(guān)于天然放射性，下列說法正確的是()A．所有元素都有可能發(fā)生衰變B．放射性元素的半衰期與外界的溫度無關(guān)C．放射性元素與別的元素形成化合物時(shí)仍具有放射性D．一個(gè)原子核在一次衰變中可同時(shí)放出α、β和γ三種射線解析：選BC.自然界中絕大部分元素沒有放射現(xiàn)象，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；放射性元素的半衰期只與原子核結(jié)構(gòu)有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān)，選項(xiàng)B、C正確；原子核發(fā)生衰變時(shí)，不能同時(shí)發(fā)生α和β衰變，γ射線伴隨這兩種衰變產(chǎn)生，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．9．(2023·高考山東卷)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(dòng)結(jié)束后，14C的比例持續(xù)減?。F(xiàn)通過測量得知，某古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一．下列說法正確的是()A．該古木的年代距今約5700年B．12C、13C、14C具有相同的中子數(shù)C．14C衰變?yōu)?4N的過程中放出β射線D．增加樣品測量環(huán)境的壓強(qiáng)將加速14C的衰變解析：選AC.古木樣品中14C的比例是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一，根據(jù)半衰期的定義知該古木的年代距今約5700年，選項(xiàng)A正確．同位素具有相同的質(zhì)子數(shù)，不同的中子數(shù)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤.14C的衰變方程為eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(0,－1)e，所以此衰變過程放出β射線，選項(xiàng)C正確．放射性元素的半衰期與核內(nèi)部自身因素有關(guān)，與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．10.在勻強(qiáng)磁場中，一個(gè)原來靜止的原子核發(fā)生了衰變，得到兩條如圖所示的徑跡，圖中箭頭表示衰變后粒子的運(yùn)動(dòng)方向．不計(jì)放出光子的能量，則下列說法正確的是()A．發(fā)生的是β衰變，b為β粒子的徑跡B．發(fā)生的是α衰變，b為α粒子的徑跡C．磁場方向垂直于紙面向外D．磁場方向垂直于紙面向里解析：選AD.放射性元素放出β粒子時(shí)，β粒子與反沖核的速度相反，而電性相反，則兩個(gè)粒子受到的洛倫茲力方向相同，兩個(gè)粒子的軌跡應(yīng)為內(nèi)切圓，故放出的是β粒子，放射性元素放出粒子時(shí)，兩帶電粒子的動(dòng)量守恒，由半徑公式可得軌跡半徑與動(dòng)量成正比，與電荷量成反比，而β粒子的電荷量比反沖核的電荷量小，則β粒子的半徑比反沖核的半徑大，故b為β粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，故選項(xiàng)A正確，由左手定則知磁場方向垂直紙面向里，選項(xiàng)D正確．三、非選擇題11．恒星向外輻射的能量來自于其內(nèi)部發(fā)生的各種熱核反應(yīng)，當(dāng)溫度達(dá)到108K時(shí)，可以發(fā)生“氦燃燒”．(1)完成“氦燃燒”的核反應(yīng)方程：eq\o\al(4,2)He＋________→eq\o\al(8,4)Be＋γ.(2)eq\o\al(8,4)Be是一種不穩(wěn)定的粒子，其半衰期為×10－16s．一定質(zhì)量的eq\o\al(8,4)Be，經(jīng)×10－16s后所剩eq\o\al(8,4)Be占開始時(shí)的多少？解析：(1)根據(jù)核反應(yīng)方程的電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)守恒可知核反應(yīng)方程應(yīng)為eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(8,4)Be＋γ.(2)eq\f(m,m0)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(t,τ))＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(3)＝eq\f(1,8).答案：(1)eq\o\al(4,2)He(2)eq\f(1,8)(或%)12．(1)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(huì)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