2024-2025學(xué)年高中物理課時(shí)分層作業(yè)13放射性元素的衰變含解析粵教版選修3-5

PAGE4-課時(shí)分層作業(yè)(十三)(時(shí)間：45分鐘分值：100分)[基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練]一、選擇題(本題共6小題，每小題6分)1．(多選)對自然放射現(xiàn)象，下列說法中正確的是()A．α粒子帶正電，所以α射線肯定是從原子核中射出的B．β粒子帶負(fù)電，所以β射線有可能是核外電子C．γ粒子是光子，所以γ射線有可能是由原子發(fā)光產(chǎn)生的D．γ射線是伴隨α衰變和β衰變而產(chǎn)生的AD[α衰變的實(shí)質(zhì)是原子核中的兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)氦核放出的，β衰變的實(shí)質(zhì)是一個(gè)中子變成一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，然后釋放出電子，γ射線是在α衰變和β衰變中產(chǎn)生的，所以這三種射線都是從原子核內(nèi)部釋放出來的．]2．一個(gè)原子核發(fā)生衰變時(shí)，下列說法中不正確的是()A．總質(zhì)量數(shù)保持不變B．核子數(shù)保持不變C．改變前后質(zhì)子數(shù)保持不變D．總動量保持不變C[衰變過程中質(zhì)量數(shù)守恒，又質(zhì)量數(shù)等于核子數(shù)，故衰變過程中核子數(shù)不變，A、B正確；發(fā)生β衰變時(shí)，質(zhì)子數(shù)增加中子數(shù)削減，C錯(cuò)誤；由動量守恒的條件知D正確．]3．關(guān)于自然放射性，下列說法正確的是()A．元素周期表中的全部元素都具有自然放射性 B．γ射線的實(shí)質(zhì)是高速運(yùn)動的電子流 C．放射性元素形成化合物后，該元素仍具有放射性D．α、β和γ三種射線中，γ射線的電離實(shí)力最強(qiáng)C[不是全部元素都能發(fā)生衰變，故A錯(cuò)誤．β射線實(shí)質(zhì)是高速運(yùn)動的電子流，γ射線是波長極短，頻率極高的電磁波，故B錯(cuò)誤．放射性元素與別的元素形成化合物時(shí)仍具有放射性，故C正確．α、β和γ三種射線中，α射線的電離實(shí)力最強(qiáng)，而γ射線的穿透實(shí)力最強(qiáng)，故D錯(cuò)誤．]4．自然放射現(xiàn)象中可產(chǎn)生α、β、γ三種射線．下列說法正確的是()A．β射線是由原子核外電子電離產(chǎn)生的B.eq\o\al(238,92)U經(jīng)過兩次α衰變，變?yōu)閑q\o\al(234,90)ThC．α射線的穿透實(shí)力比γ射線穿透實(shí)力強(qiáng)D．放射性元素的半衰期不隨溫度上升而改變D[β射線的實(shí)質(zhì)是衰變中產(chǎn)生的電子，故A錯(cuò)誤；α衰變過程中，一個(gè)原子核釋放一個(gè)α粒子(由兩個(gè)中子和兩個(gè)質(zhì)子形成的氦原子核)，并且轉(zhuǎn)變成一個(gè)質(zhì)量數(shù)削減4，核電荷數(shù)削減2的新原子核．所以eq\o\al(238,92)U經(jīng)過一次α衰變，變?yōu)閑q\o\al(234,90)Th，故B錯(cuò)誤；α、β、γ三種射線分別是氦核、電子、電磁波，三種射線的穿透實(shí)力漸漸增加，所以α射線的穿透實(shí)力比γ射線穿透實(shí)力弱，故C錯(cuò)誤；半衰期是由原子核內(nèi)部性質(zhì)確定的，與溫度無關(guān)，故D正確；5.eq\o\al(238,92)U(鈾核)衰變?yōu)閑q\o\al(222,86)Rn(氡核)要經(jīng)過幾次α衰變，幾次β衰變()A．43 B．42C．33 D．34B[因?yàn)棣滤プ兊馁|(zhì)量數(shù)不變，所以α衰變的次數(shù)n＝eq\f(238－222,4)＝4次，在α衰變的過程中電荷數(shù)總共少8，則β衰變的次數(shù)為m＝8－(92－86)＝2次，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤．]6．本題中用大寫字母代表原子核．E經(jīng)α衰變成為F，再經(jīng)β衰變成為G，再經(jīng)α衰變成為H.上述系列衰變可記為，另一系列衰變?yōu)椋阎狿是F的同位素，則()A．Q是E的同位素，R是F的同位素B．R是E的同位素，S是F的同位素C．R是G的同位素，S是H的同位素D．Q是G的同位素，R是H的同位素B[以P、F的質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)為基數(shù)，每次α衰變核的質(zhì)量數(shù)削減4，電荷數(shù)削減2，每次β衰變核的質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)增加1，由此可確定各原子核的狀況：；故選項(xiàng)B正確．]二、非選擇題(14分)7．自然放射性鈾(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)請寫出衰變方程；(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)核的速度為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．[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，由動量守恒定律得：238mv＝234meq\f(v,2)＋4mv′得：v′＝eq\f(121,4)v.[答案](1)見解析(2)eq\f(121,4)v[實(shí)力提升練]一、選擇題(本題共4小題，每小題6分)1．(多選)如圖為放射性元素放出的三種射線在磁場中的運(yùn)動軌跡，下列說法正確的是()A．射線1來自于原子核外的電子B．射線3的電離作用最強(qiáng)，但不是電磁波C．射線2的穿透本事最強(qiáng)，工業(yè)部門可用其測量產(chǎn)品厚度D．在車站機(jī)場檢查行李物品的安檢機(jī)光源放射的是射線2BC[射線在磁場中偏轉(zhuǎn)，依據(jù)左手定則可知，射線1帶負(fù)電，射線2不帶電，射線3帶正電，則射線3為α粒子，射線2是γ射線，射線1是β射線，其中γ射線穿透實(shí)力最強(qiáng)，α射線電離作用最強(qiáng)，A選項(xiàng)錯(cuò)誤，B、C選項(xiàng)正確；在車站機(jī)場檢查行李物品的安檢機(jī)光源放射的是X射線，D選項(xiàng)錯(cuò)誤．]2．某放射性元素的原子核發(fā)生2次α衰變和6次β衰變，關(guān)于它的原子核的改變，下列說法中正確的是()A．中子數(shù)削減8 B．質(zhì)子數(shù)削減2C．質(zhì)子數(shù)增加2 D．核子數(shù)削減10C[發(fā)生2次α衰變質(zhì)量數(shù)削減8，電荷數(shù)削減4，發(fā)生6次β衰變質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)增加6，最終質(zhì)量數(shù)削減8，電荷數(shù)增加2，所以核子數(shù)削減8，質(zhì)子數(shù)增加2，中子數(shù)削減10.選項(xiàng)C正確．]3．一個(gè)靜止的鈾核，放射一個(gè)α粒子而變?yōu)殁Q核，在勻強(qiáng)磁場中的徑跡如圖所示，則正確的說法是()A．1是α，2是釷 B．1是釷，2是αC．3是α，4是釷 D．3是釷，4是αB[鈾核發(fā)生α衰變后變?yōu)殁Q核．α粒子和釷核都在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動，依據(jù)動量守恒定律知，兩粒子的速度方向相反，且都帶正電，依據(jù)左手定則，為兩個(gè)外切圓．α粒子和釷核的動量大小mv相等，依據(jù)r＝eq\f(mv,qB)分析，電荷量大的軌道半徑小，知1是釷核的徑跡，2是α粒子的徑跡．故B正確，A、C、D錯(cuò)誤．]4．一瓶無害放射性同位素溶液，其半衰期為20天，測得每分鐘衰變6×106次，今將這瓶溶液倒入一水庫中，80天后可以認(rèn)為溶液已勻稱分布在水庫中，現(xiàn)取2m3A．1.875×104mC．3.75×104mC[設(shè)水庫中的水量為Qm3,80天后水庫中全部放射性元素每分鐘衰變的次數(shù)為10Q，放射性元素原有質(zhì)量為mo,80天后剩余質(zhì)量為m.則有：eq\f(10Q,6×106)＝eq\f(m,m0)又m＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up15(\f(80,20))聯(lián)立解得：Q＝3.75×104二、非選擇題(本題共2小題，共26分)5．(13分)如圖所示為某種放射性元素的衰變規(guī)律(縱坐標(biāo)eq\f(n,n0)表示隨意時(shí)刻放射性元素的原子數(shù)與t＝0時(shí)的原子數(shù)之比)，求：(1)該放射性元素的半衰期(一個(gè)月按30天計(jì)算)；(2)在從某古跡中發(fā)掘出來的木材中，所含eq\o\al(14,6)C的比例是正在生長的植物中的80%，放射性eq\o\al(14,6)C的半衰期是5700年，依據(jù)圖象可以推算，該古跡距今約多少年？[解析](1)原子核有半數(shù)衰變所須要的時(shí)間為半衰期，依據(jù)圖象可知，當(dāng)eq\f(n,n0)＝0.5時(shí)，對應(yīng)的時(shí)間為半衰期，該放射性元素的半衰期是6個(gè)月，即為180天．(2)分析圖象可知，當(dāng)eq\f(n,n0)＝0.8時(shí)，對應(yīng)的時(shí)間為eq\f(1,3)個(gè)半衰期，eq\o\al(14,6)C的半衰期是5700年，該古跡距今約1900年．[答案](1)180(2)19006．(13分)原子核的能量也是量子化的，eq\o\al(226,89)Ac能發(fā)生β衰變產(chǎn)生新核eq\o\al(226,90)Th，處于激發(fā)態(tài)的新核eq\o\al(226,90)Th的能級圖如圖所示：(1)寫出eq\o\al(226,89)Ac發(fā)生β衰變的方程；(2)發(fā)生上述衰變時(shí)，探測器能接收到γ射線譜線有幾條？求出波長最長γ光子的能量E.[解析](1)依據(jù)質(zhì)量數(shù)與核電荷數(shù)守恒可知，核衰變反應(yīng)方程為，eq\o\al(226,89)Ac→eq\o\al(226,90)Th＋eq\