2024-2025學(xué)年高中物理第十九章原子核2放射性元素的衰變課時(shí)作業(yè)含解析新人教版選修3-5

PAGE4-放射性元素的衰變[A組素養(yǎng)達(dá)標(biāo)]1．(多選)關(guān)于自然放射現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是()A．α射線由氦原子核衰變產(chǎn)生B．β射線由原子核外電子電離產(chǎn)生C．β射線是從原子核中放射出來(lái)的D．通過(guò)化學(xué)反應(yīng)不能變更物質(zhì)的放射性解析：α射線是由原子核同時(shí)放出兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子產(chǎn)生的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；β射線是由原子核內(nèi)中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子和電子而放出的，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，C正確；放射性是原子核的固有屬性，不受外界影響，選項(xiàng)D正確．答案：CD2．(多選)關(guān)于自然放射性，下列說(shuō)法正確的是()A．全部元素都可能發(fā)生衰變B．放射性元素的半衰期與外界的溫度無(wú)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．α、β和γ三種射線中，γ射線的穿透實(shí)力最強(qiáng)解析：原子序數(shù)小于83的元素有的可以發(fā)生衰變，有的不行以發(fā)生衰變，A錯(cuò)誤；放射性元素的半衰期與元素所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)，B、C正確；三種射線α、β、γ穿透實(shí)力依次增加，D正確．答案：BCD3．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(guò)32天后，該藥物中碘131的含量大約還有()A.eq\f(m,4) B.eq\f(m,8)C.eq\f(m,16) D.eq\f(m,32)解析：依據(jù)半衰期公式將題目中的數(shù)據(jù)代入可得C正確，A、B、D錯(cuò)誤．答案：C4．最近幾年，探討原子核的科學(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)谔接懩硟蓚€(gè)重離子結(jié)合成超重元素的反應(yīng)時(shí)，發(fā)覺(jué)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.答案：D5．(多選)下列說(shuō)法中正確的是()A.eq\o\al(226,88)Ra衰變?yōu)閑q\o\al(222,86)Rn要經(jīng)過(guò)1次α衰變和1次β衰變B.eq\o\al(238,92)U衰變?yōu)閑q\o\al(234,91)Pa要經(jīng)過(guò)1次α衰變和1次β衰變C.eq\o\al(232,90)Th衰變?yōu)閑q\o\al(208,82)Pb要經(jīng)過(guò)6次α衰變和4次β衰變D.eq\o\al(238,92)U衰變?yōu)閑q\o\al(222,86)Rn要經(jīng)過(guò)4次α衰變和4次β衰變解析：α衰變放出的粒子是eq\o\al(4,2)He，β衰變放出的粒子是eq\o\al(0,－1)e，由電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒，可知A、D錯(cuò)誤，B、C正確．答案：BC6．據(jù)媒體報(bào)道，叛逃英國(guó)的俄羅斯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．答案：C7．(多選)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(shí)會(huì)放出β射線與γ射線，碘131被人攝入后，會(huì)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)學(xué)問(wèn)，說(shuō)法正確的是()A．人類(lèi)無(wú)法通過(guò)變更外部環(huán)境來(lái)變更碘131衰變的快慢B．碘131的半衰期為8.3天，則4個(gè)碘原子核經(jīng)16.6天后就肯定剩下一個(gè)原子核C．β射線與γ射線都是電磁波，但γ射線穿透本事比β射線強(qiáng)D．碘131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)生的解析：衰變的快慢由放射性元素本身確定，與外部環(huán)境無(wú)關(guān)，A正確．半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)少數(shù)幾個(gè)原子核無(wú)意義，B錯(cuò)誤．β射線是高速電子流，γ射線是電磁波，故C錯(cuò)誤．β衰變的實(shí)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：AD8．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(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．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.答案：(1)見(jiàn)解析(2)eq\f(121,4)v，方向與鈾核速度相同[B組素養(yǎng)提升]9．A、B兩種放射性元素原來(lái)都靜止在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向如圖所示，其中一個(gè)放出α粒子，另一個(gè)放出β粒子，α與β粒子的運(yùn)動(dòng)方向跟磁場(chǎng)方向垂直，圖中a、b、c、d分別表示α粒子、β粒子以及兩個(gè)剩余核的運(yùn)動(dòng)軌跡，則()A．a(chǎn)為α粒子軌跡，c為β粒子軌跡B．b為α粒子軌跡．d為β粒子軌跡C．b為α粒子軌跡，c為β粒子軌跡D．a(chǎn)為α粒子軌跡，d為β粒子軌跡解析：兩個(gè)相切的圓表示在相切點(diǎn)處是靜止的原子核發(fā)生了衰變，由于無(wú)外力作用，動(dòng)量守恒，所以原子核發(fā)生衰變后，新核與放出的粒子速度方向相反，若它們帶相同性質(zhì)的電荷，則它們所受的洛倫茲力方向相反，則軌道應(yīng)是外切圓，故左圖應(yīng)當(dāng)是原子核發(fā)生了α衰變，又因?yàn)閞＝eq\f(mv,Bq)，半徑大的應(yīng)當(dāng)是電荷量小的α粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，A、D錯(cuò)誤．若它們所帶電荷的性質(zhì)不同，則它們的軌道應(yīng)是內(nèi)切圓；右圖所示的軌跡說(shuō)明是放出了與原子核電性相反的電荷，故應(yīng)當(dāng)是發(fā)生了β衰變，半徑大的應(yīng)當(dāng)是電荷量小的電子的運(yùn)動(dòng)軌跡，故B錯(cuò)誤，C正確．答案：C10．(多選)地球的年齡究竟有多大，科學(xué)家利用自然放射性元素的衰變規(guī)律，通過(guò)對(duì)目前發(fā)覺(jué)最古老的巖石中鈾和鉛的含量來(lái)推算．測(cè)得該巖石中現(xiàn)含有的鈾是巖石形成初期時(shí)(巖石形成初期時(shí)不含鉛)的一半，鈾238衰變后形成鉛206，鈾238的相對(duì)含量隨時(shí)間變更規(guī)律如圖所示，圖中N為鈾238的原子數(shù)，N0為鈾和鉛的總原子數(shù)．由此可以推斷出()A．鈾238的半衰期為90億年B．地球的年齡大致為45億年C．被測(cè)定的巖石樣品在90億年時(shí)鈾、鉛原子數(shù)之比約為1∶4D．被測(cè)定的巖石樣品在90億年時(shí)鈾、鉛原子數(shù)之比約為1∶3解析：半衰期是有半數(shù)原子核發(fā)生衰變所須要的時(shí)間，依據(jù)圖象可知半數(shù)衰變的時(shí)間是45億年，A錯(cuò)，B對(duì)；90億年是鈾核的兩個(gè)半衰期，有eq\f(3,4)的鈾原子核發(fā)生衰變，還有eq\f(1,4)的鈾原子核沒(méi)有發(fā)生衰變，依據(jù)衰變方程可知一個(gè)鈾核衰變時(shí)產(chǎn)生一個(gè)鉛核，故衰變后的鈾、鉛原子數(shù)之比約為1∶3，C錯(cuò)，D對(duì)．答案：BD[C組學(xué)霸沖刺]11．一靜止的eq\o\al(238,92)U核經(jīng)α衰變成為eq\o\al(234,90)Th核，釋放出的總動(dòng)能為4.27MeV.問(wèn)此衰變后eq\o\al(234,90)Th核的動(dòng)能為多少？(保留一位有效數(shù)字)解析：據(jù)題意知，此α衰變的衰變方程為：eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He，依據(jù)動(dòng)量守恒定律得mαvα＝mThvTh①式中，mα和mTh分別為α粒子和Th核的質(zhì)量，vα和vTh分別為α粒子和Th核的速度，由題設(shè)條件知：eq\f(1,2)mαveq\o\al(2,α)＋eq\f(1,2)mThveq\o\al(2,Th)＝Ek②eq\f(mα,m