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原子核衰變的STSE問(wèn)題【真題1】(2023·浙江1月選考9題)宇宙射線進(jìn)入地球大氣層與大氣作用會(huì)產(chǎn)生中子,中子與大氣中的氮14會(huì)產(chǎn)生以下核反應(yīng):714N+01n→614C+11H,產(chǎn)生的
614C能自發(fā)進(jìn)行β衰變,A.
614C發(fā)生β衰變的產(chǎn)物是B.β衰變輻射出的電子來(lái)自于碳原子的核外原子C.近年來(lái)由于地球的溫室效應(yīng),引起
614D.若測(cè)得一古木樣品的
611C含量為活體植物的14,解析:D碳14的β衰變方程為
614C→714N+-10e,即
614C發(fā)生β衰變的產(chǎn)物是
714N,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;β衰變輻射出的電子來(lái)自于原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)放出的電子,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;半衰期由放射性元素的原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定,與外界環(huán)境無(wú)關(guān),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;古木樣品的
611C【真題2】(2022·山東高考1題)碘125衰變時(shí)產(chǎn)生γ射線,醫(yī)學(xué)上利用此特性可治療某些疾病。碘125的半衰期為60天,若將一定質(zhì)量的碘125植入患者病灶組織,經(jīng)過(guò)180天剩余碘125的質(zhì)量為剛植入時(shí)的()A.116 B.C.14 D.解析:B設(shè)碘125剛植入時(shí)的質(zhì)量為m0,則經(jīng)過(guò)n=18060=3個(gè)半衰期以后剩余的質(zhì)量為m=12nm0,解得mm0=【真題3】(2021·重慶高考2題)放射性元素123I會(huì)衰變?yōu)榉€(wěn)定的123Te,半衰期約為13h,可以用于檢測(cè)人體的甲狀腺對(duì)碘的吸收。若某時(shí)刻123I與123Te的原子數(shù)量之比為4∶1,則通過(guò)26h后123I與123Te的質(zhì)量之比()A.1∶2 B.1∶4C.1∶8 D.1∶16解析:B根據(jù)題述,123I與123Te原子數(shù)量之比為4∶1,則通過(guò)26h(兩個(gè)半衰期)后,4份123I衰變剩余1份,生成了3份123Te原子,剩余123I與123Te原子數(shù)量之比為1∶4,因?yàn)?23I與123Te原子質(zhì)量相同,所以通過(guò)26h(兩個(gè)半衰期)后,123I與123Te原子的質(zhì)量之比為1∶4,故B正確,A、C、D錯(cuò)誤。1.人教版選擇性必修第三冊(cè)P114【科學(xué)漫步】碳14測(cè)年技術(shù)自然界中的碳主要是碳12,也有少量的碳14。宇宙射線進(jìn)入地球大氣層時(shí),同大氣作用產(chǎn)生中子,中子撞擊大氣中的氮引發(fā)核反應(yīng)產(chǎn)生碳14。核反應(yīng)方程為714N+01n碳14具有放射性,能夠自發(fā)地進(jìn)行β衰變而變成氮,核反應(yīng)方程為614C→7碳14的半衰期T1/2為5730年。碳14不斷產(chǎn)生又不斷衰變,達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡,因此,它在大氣中的含量相當(dāng)穩(wěn)定,大約每1012個(gè)碳原子中有一個(gè)碳14?;畹闹参锿ㄟ^(guò)光合作用和呼吸作用與環(huán)境交換碳元素,體內(nèi)碳14的比例與大氣中的相同。植物枯死后,遺體內(nèi)的碳14仍在衰變,不斷減少,但是不能得到補(bǔ)充。因此,根據(jù)放射性強(qiáng)度減小的情況就可以推算植物死亡的時(shí)間。2.魯科版選擇性必修第三冊(cè)P116正文放射性的應(yīng)用放射性在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生和科學(xué)研究等許多領(lǐng)域已得到了廣泛應(yīng)用。銜接分析:人教版選擇性必修第三冊(cè)P114【科學(xué)漫步】介紹了碳14測(cè)年技術(shù);魯科版選擇性必修第三冊(cè)P116正文部分介紹了“放射性在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生和科學(xué)研究等許多領(lǐng)域已得到了廣泛應(yīng)用,如:用專門儀器估測(cè)古樹(shù)木的年代、醫(yī)學(xué)檢查上作為示蹤劑——PET掃描儀、利用γ射線治療疾病等”。近幾年的高考中常以原子核的衰變及半衰期等有關(guān)知識(shí)在生產(chǎn)生活、醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例為情境進(jìn)行命題,成為高考的一個(gè)考查熱點(diǎn),例如:(1)2023·浙江1月選考9題以“利用碳14的衰變規(guī)律推斷古木的年代”為情境,考查了原子核的衰變規(guī)律及半衰期的理解及應(yīng)用的問(wèn)題。(2)2022·山東高考1題以“碘125衰變時(shí)產(chǎn)生γ射線在醫(yī)學(xué)上可治療某些疾病”為情境,考查了半衰期公式的應(yīng)用問(wèn)題。(3)2021·重慶高考2題以“放射性元素123I衰變?yōu)榉€(wěn)定的123Te,半衰期約為13h,可以用于檢測(cè)人體的甲狀腺對(duì)碘的吸收”為情境,考查了半衰期的理解及應(yīng)用問(wèn)題。1.央視曝光“能量石”核輻射嚴(yán)重超標(biāo),該“能量石”含有放射性元素釷
90232Th,90232Th經(jīng)多次衰變后變成穩(wěn)定的鉛
82208Pb,90232Th半衰期長(zhǎng)達(dá)1.4A.衰變過(guò)程中發(fā)生了6次α衰變和4次β衰變B.82208Pb比
90232C.衰變產(chǎn)生的射線中β射線穿透能力最強(qiáng)D.90232解析:A根據(jù)α和β衰變的特征可知,每經(jīng)過(guò)一次α衰變,質(zhì)量數(shù)減少4、電荷數(shù)減少2,每經(jīng)過(guò)一次β衰變,質(zhì)量數(shù)不變,電荷數(shù)增加1,所以
90232Th變成
82208Pb的衰變過(guò)程中發(fā)生α衰變的次數(shù)為n1=232-2084=6次,發(fā)生β衰變的次數(shù)為n2=2n1-(90-82)=4次,故A正確;中子數(shù)等于質(zhì)量數(shù)減電荷數(shù),所以
82208Pb和
90232Th的中子數(shù)分別為126和142,所以
82208Pb比
90232Th少16個(gè)中子,故B錯(cuò)誤;γ射線通常會(huì)伴隨α2.宇宙射線與地球大氣作用產(chǎn)生中子,中子撞擊大氣層中的氮引發(fā)核反應(yīng)產(chǎn)生碳14。核反應(yīng)方程為
714N+01n→614C+X,碳14具有放射性,能夠自發(fā)地進(jìn)行β衰變而變成氮,核反應(yīng)方程為
614C→714N+Y。碳14可以用來(lái)測(cè)定物質(zhì)年代,碳A.X表示電子
-B.Y表示質(zhì)子
1C.一塊古木樣品中碳14的含量是現(xiàn)代植物的14,說(shuō)明古木的歷史大概有5730D.一塊古木樣品中碳14的含量是現(xiàn)代植物的14,說(shuō)明古木的歷史大概有11460解析:D根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒,可得X表示質(zhì)子,Y表示電子,故A、B錯(cuò)誤;根據(jù)放射性物質(zhì)的剩余質(zhì)量和半衰期的關(guān)系滿足m=m012tT,解得t=2T=11460年,故D正確3.“氚電池”利用氚核β衰變產(chǎn)生的能量工作,可以給心臟起搏器供電。已知氚核的半衰期為12.5年,下列說(shuō)法正確的是()A.氚核衰變放出的β射線是電子流,來(lái)源于核內(nèi)中子衰變?yōu)橘|(zhì)子放出的電子B.氚核衰變放出的β射線是電子流,來(lái)源于核外內(nèi)層電子C.2個(gè)氚核經(jīng)過(guò)12.5年后,衰變一個(gè),還剩一個(gè)氚核D.20克氚核經(jīng)過(guò)12.5年后,衰變后剩余物的質(zhì)量變?yōu)?0克解析:A氚核衰變放出的β射線是電子流,來(lái)源于核內(nèi)中子衰變?yōu)橘|(zhì)子放出的電子,故A正確,B錯(cuò)誤;半衰期是針對(duì)大量放射性元素的統(tǒng)計(jì)規(guī)律,不適用于個(gè)別原子核,故C錯(cuò)誤;經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期,有半數(shù)氚核發(fā)生衰變轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌雍?,并不是總質(zhì)量變?yōu)樵瓉?lái)的一半,故D錯(cuò)誤。4.如圖所示,某軋鋼廠的熱軋機(jī)上安裝了一個(gè)射線測(cè)厚儀,探測(cè)器探測(cè)到的射線強(qiáng)度與鋼板的厚度有關(guān)。已知測(cè)厚儀采用放射性同位素
77192Ir作為放射源,
77192Ir發(fā)生β衰變時(shí)放出β射線和γ射線,半衰期為74天,適合透照厚度在10~100mm之間的鋼板,若衰變產(chǎn)生的新核用X表示,下列說(shuō)法正確的是A.
77192Ir的衰變方程為
77192IrB.探測(cè)器探測(cè)到的射線增強(qiáng),說(shuō)明鋼板的厚度增加C.192g放射性同位素
77192Ir經(jīng)過(guò)D.77192Ir的比結(jié)合能比衰變后的產(chǎn)物解析:Aβ衰變的實(shí)質(zhì)是核里的一個(gè)中子變?yōu)橐粋€(gè)質(zhì)子并放出一個(gè)電子,反應(yīng)過(guò)程中遵循質(zhì)量數(shù)守恒和
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