高中物理 第19章 第2節(jié)放射性元素的衰變檢測(cè)試題 新人教版選修3-5

"【成才之路】-學(xué)年高中物理第19章第2節(jié)放射性元素的衰變檢測(cè)試題新人教版選修3-5"基礎(chǔ)夯實(shí)一、選擇題(1～4題為單選題，5題為多選題)1．一個(gè)放射性原子核，發(fā)生一次β衰變，則它的()A．質(zhì)子數(shù)減少一個(gè)，中子數(shù)不變B．質(zhì)子數(shù)增加一個(gè)，中子數(shù)不變C．質(zhì)子數(shù)增加一個(gè)，中子數(shù)減少一個(gè)D．質(zhì)子數(shù)減少一個(gè)，中子數(shù)增加一個(gè)答案：C解析：發(fā)生一次β衰變，原子核里有一個(gè)中子變?yōu)橐粋€(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子。即eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(0,－1)e2．下列有關(guān)半衰期的說(shuō)法正確的是()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的衰變速度D．降低溫度或增大壓強(qiáng)，讓該元素與其他物質(zhì)形成化合物，均可減小衰變速度答案：A解析：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)生衰變所需的時(shí)間，它反映出放射性元素衰變速度的快慢，若衰變?cè)娇?，半衰期越短。某種元素的半衰期長(zhǎng)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(wú)關(guān)，故上述選項(xiàng)只有A選項(xiàng)正確。3．據(jù)媒體報(bào)道，叛逃英國(guó)的俄羅期前特工利特維年科在倫敦離奇身亡。英國(guó)警方調(diào)查認(rèn)為毒殺利特維年科的是超級(jí)毒藥——放射性元素(eq\o\al(210,84)Po)。eq\o\al(210,84)Po的半衰期為138天，經(jīng)過(guò)α衰變生成穩(wěn)定的鉛(eq\o\al(206,82)Pb)，經(jīng)過(guò)276天，100geq\o\al(210,84)Po已衰變的質(zhì)量為()A．25g B．50gC．75g D．100g答案：C解析：100gPO經(jīng)1個(gè)半衰期衰變的質(zhì)量為50g，再經(jīng)過(guò)1個(gè)半衰期衰變的質(zhì)量為25g，所以經(jīng)過(guò)2個(gè)半衰期衰變的質(zhì)量為75g，C正確。4．最近幾年，研究原子核的科學(xué)家在超重元素的探測(cè)方面取得了重大進(jìn)展，1996年科學(xué)家們?cè)谘芯磕硟蓚€(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(guò)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答案：D解析：α粒子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分別是4和2，故生成的超重元素的電荷數(shù)即原子序數(shù)等于6×2＋100＝112，質(zhì)量數(shù)等于6×4＋253＝277。5．有些建材中的放射性物質(zhì)會(huì)釋放出α、β、γ射線，根據(jù)有關(guān)放射性知識(shí)可知，下列說(shuō)法正確的是()A．發(fā)生α衰變時(shí)，生成核與原來(lái)的原子核相比，核內(nèi)質(zhì)量數(shù)減少2B．發(fā)生β衰變時(shí)，生成核與原來(lái)的原子核相比，核內(nèi)中子數(shù)減少1C．β射線是原子的核外電子電離后形成的電子流D．在這三種射線中γ射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力最弱答案：BD解析：α衰變是兩個(gè)質(zhì)子與兩個(gè)中子作為一個(gè)整體從原子核中拋射出來(lái)，即2eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)He，發(fā)生α衰變時(shí)，核內(nèi)質(zhì)量數(shù)減少4，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；β衰變是原子核內(nèi)一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，即eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(0,－1)e，發(fā)生β衰變時(shí)，核內(nèi)中子數(shù)減少1，核子數(shù)不變，選項(xiàng)B正確而C錯(cuò)誤；由三種射線性質(zhì)可得，選項(xiàng)D正確。二、非選擇題6．A、B原子核靜止在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)放出α粒子，一個(gè)放出β粒子，運(yùn)動(dòng)方向均與磁場(chǎng)垂直，它們?cè)诖艌?chǎng)中的運(yùn)動(dòng)徑跡及兩個(gè)反沖核的徑跡如圖所示，則可以判定徑跡________為α粒子，徑跡________為β粒子。答案：13解析：在衰變過(guò)程中，α粒子和β粒子與剩余核組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，即放射出的粒子與反沖核動(dòng)量大小相等，方向相反，由r＝mv/Bq可知，r與q成反比，由此可知兩圖中小圓徑跡為反沖核的徑跡，又根據(jù)左手定則可以判知，左側(cè)外切圓是α衰變，右側(cè)內(nèi)切圓是β衰變，故本題應(yīng)依次填1和3。7．天然放射性鈾(eq\o\al(238,92)U)發(fā)生衰變后產(chǎn)生釷(eq\o\al(234,90)Th)和另一個(gè)原子核。(1)請(qǐng)寫(xiě)出衰變方程；(2)若衰變前鈾(eq\o\al(238,92)U)核的速度為v，衰變產(chǎn)生的釷(eq\o\al(234,90)Th)核速度為eq\f(v,2)，且與鈾核速度方向相同，求產(chǎn)生的另一種新核的速度。答案：(1)見(jiàn)解析(2)eq\f(121,4)v解析：(1)eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He(2)設(shè)另一新核的速度為v′，鈾核質(zhì)量為238m，由動(dòng)量守恒定律得：238mv＝234meq\f(v,2)＋4mv′得：v′＝eq\f(121,4)v能力提升一、選擇題(1～3題為單選題，4題為多選題)1．(黃岡市～學(xué)年高二下學(xué)期期末)目前，在居室裝修中經(jīng)常用到花崗石、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。下列有關(guān)放射性知識(shí)的說(shuō)法中正確的是()A．鈾核(eq\o\al(238,92)U)衰變?yōu)殂U核(eq\o\al(206,82)Pb)的過(guò)程中，要經(jīng)過(guò)8次α衰變和10次β衰變B．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C．放射性元素發(fā)生β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D．β射線與γ射線一樣都是電磁波，但γ射線穿透本領(lǐng)比β射線強(qiáng)答案：C2．一塊氡222放在天平的左盤(pán)時(shí)，需要天平的右盤(pán)加444g砝碼，天平才能處于平衡，氡222發(fā)生α衰變，經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期以后，欲使天平再次平衡，應(yīng)從右盤(pán)中取出的砝碼為()A．222gB．8gC．2gD．4g答案：D解析：衰變前氡的質(zhì)量為444g，摩爾質(zhì)量為222g/mol，故共2mol氡。經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期，有1mol氡衰變，放出1molα粒子，則左盤(pán)質(zhì)量減少了4g，故應(yīng)從右盤(pán)中取出4g砝碼。3．若元素A的半衰期為4天，元素B的半衰期為5天，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()A．3031 B．3130C．12 D．21答案：C解析：設(shè)A、B原來(lái)的質(zhì)量均為m，則20天后：mA＝m(eq\f(1,2))eq\f(t,TA)＝m(eq\f(1,2))5mB＝m(eq\f(1,2))eq\f(t,TB)＝m(eq\f(1,2))4∴mAmB＝124．天然放射性元素eq\o\al(232,90)Th(釷)經(jīng)過(guò)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．鉛核比釷核少24個(gè)中子B．鉛核比釷核少8個(gè)質(zhì)子C．衰變過(guò)程中共有4次α衰變和8次β衰變D．衰變過(guò)程中共有6次α衰變和4次β衰變答案：BD解析：鉛核核子數(shù)比釷核核子數(shù)少24個(gè)，而不是中子數(shù)少24個(gè)，A項(xiàng)錯(cuò)；鉛核質(zhì)子數(shù)為82，釷核質(zhì)子數(shù)為90，故鉛核比釷核少8個(gè)質(zhì)子，B項(xiàng)對(duì)；釷核的衰變方程為eq\o\al(232,90)Th→eq\o\al(208,82)Pb＋xeq\o\al(4,2)He＋yeq\o\al(0,－1)e，式中x、y分別為α和β的衰變次數(shù)由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒有4x＋208＝232，2x－y＋82＝90，解得x＝6，y＝4。即衰變過(guò)程中共有6次α衰變和4次β衰變，C項(xiàng)錯(cuò)而D項(xiàng)對(duì)。綜上所述，本題正確選項(xiàng)為B、D。二、非選擇題5．完成衰變方程。(1)β衰變：eq\o\al(244,83)Bi→________＋eq\o\al(0,－1)e，eq\o\al(210,84)Po→eq\o\al(210,85)At＋________，eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋________，(2)α衰變：eq\o\al(234,90)Th→________＋eq\o\al(4,2)He，eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋________，eq\o\al(66,29)Cu→eq\o\al(62,27)Co＋________。(3)其中eq\o\al(234,90)Th衰變成eq\o\al(234,91)Pa的半衰期為1.2min，則64geq\o\al(234,90)Th經(jīng)過(guò)6min還有________g未衰變。答案：(1)、(2)見(jiàn)解析(3)2解析：(1)eq\o\al(244,83)Bi→eq\o\al(244,84)Po＋eq\o\al(0,－1)e，eq\o\al(210,84)Po→eq\o\al(210,85)At＋eq\o\al(0,－1)e，eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e。(2)eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(230,88)Ra＋eq\o\al(4,2)He，eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He，eq\o\al(66,29)Cu→eq\o\al(62,27)Co＋eq\o\al(4,2)He。(3)由半衰期公式得m＝m0(eq\f(1,2))eq\f(t,T)得m＝64×(eq\f(1,2))eq\f(6,1.2)g＝2g6．如圖所示，靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的一個(gè)eq\o\al(10,5)B粒子，俘獲一個(gè)速度為v＝7.3×104m/s的中子發(fā)生核反應(yīng)，生成一個(gè)氦核與一個(gè)新核，若測(cè)得氦核的速度為2×104m(1)寫(xiě)出核反應(yīng)方程。(2)畫(huà)出核反應(yīng)后兩個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡及旋轉(zhuǎn)方向的示意圖。(3)求出氦核與新核軌道半徑之比。答案：(1)eq\o\al(10,5)B＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(7,3)Li(2)見(jiàn)解析(3)eq\f(120,7)解析：(1)核反應(yīng)方程如下：eq\o\al(10,5)B＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(7,3)Li(2)由動(dòng)量守恒知：mnvn＝mα