新教材同步系列2024春高中物理第五章原子核2放射性元素的衰变课后提升训练新人教版选择性必修第三册

第五章2A组·基础达标1．放射性元素发生衰变时，可放出γ光子，这种光子是()A．原子的外层电子受到激发后产生的B．原子的内层电子受到激发后产生的C．发生衰变的原子核产生的D．衰变后的新核产生的【答案】C【解析】γ射线是处于激发状态的原子核放射的，并不是原子内层电子受到激发时产生的；红外线、可见光、紫外线是原子外层电子受到激发后产生的，对于X射线则是原子内层电子受到激发后产生的，故选C．2．下列表示放射性元素碘131(eq\o\al(131,53)I)发生β衰变的方程是()A．eq\o\al(131,53)I→eq\o\al(127,51)Sb＋eq\o\al(4,2)He B．eq\o\al(131,53)I→eq\o\al(131,54)Xe＋eq\o\al(0,－1)eC．eq\o\al(131,53)I→eq\o\al(130,53)I＋eq\o\al(1,0)n D．eq\o\al(131,53)I→eq\o\al(130,52)Te＋eq\o\al(1,1)H【答案】B【解析】A选项不是β衰变过程，A错误；β衰变的特点是放出电子，而B选项既满意质量数守恒又满意电荷数守恒，B正确；C、D中放出的是中子和质子，不符合β衰变的特点．3．(2024年镇江开学考)“玉兔二号”携带由钚238制成的核电池，钚238衰变的半衰期约为88年，一个由质量为m的钚238制成的核电池，钚238质量削减到eq\f(m,4)，阅历的时间为()A．22年 B．44年C．88年 D．176年【答案】D【解析】由半衰期公式可得m＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up7(\f(t,T))，解得t＝176年，故D正确．4．核电池又叫“放射性同位素电池”，一个硬币大小的核电池，就可以让手机不充电运用5000年．燃料中钚(eq\o\al(238,94)Pu)是一种人造同位素，可通过下列反应合成：①用氘核(eq\o\al(2,1)D)轰击铀(eq\o\al(238,92)U)生成(eq\o\al(238,93)Np)和两个相同的粒子X，核反应方程是eq\o\al(238,92)U＋eq\o\al(2,1)D→eq\o\al(238,93)Np＋2X；②镎(eq\o\al(238,93)Np)放出一个粒子Y后转变成(eq\o\al(238,94)Pu)，核反应方程是eq\o\al(238,93)Np→eq\o\al(238,94)Pu＋Y，则X粒子和Y粒子是()A．中子，电子 B．质子，电子C．正电子，质子 D．正电子，电子【答案】A【解析】依据核反应的质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为0，则X是中子；Y的质量数为0，电荷数为－1，则Y为电子，故选A．5．(多选)目前，在居室装修中常常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性学问的说法中正确的是()A．氡的半衰期为3.8天，若有4kg氡原子核，经过7.6天后就只剩下1kg氡原子核B．氡的半衰期为3.8天，若有4个氡原子核，经过7.6天后就只剩下1个氡原子核C．放射性元素发生β衰变时释放的电子是原子核外电子电离产生的高速电子D．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性【答案】AD【解析】氡的半衰期是3.8天，若有4kg氡原子核，则经过7.6天，即两个半衰期，氡只剩下1kg，故A正确；放射性元素的半衰期是一个统计规律，只对大量的原子核才适用，故B错误；放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转变为质子和电子，电子释放出来，故C错误；放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性，故D正确．6．(多选)自然放射性元素eq\o\al(232,90)Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变之后，变成eq\o\al(208,82)Pb(铅)．下列论断中正确的是()A．衰变的过程共有6次α衰变和4次β衰变B．铅核比钍核少8个质子C．β衰变所放出的电子来自原子核外轨道D．钍核比铅核多24个中子【答案】AB【解析】由于β衰变不会引起质量数的削减，故可先依据质量数的削减确定α衰变的次数为x＝eq\f(232－208,4)＝6，再结合核电荷数的变更状况和衰变规律来判定β衰变的次数应满意2x－y＝90－82＝8，y＝2x－8＝4．钍232核中的中子数为232－90＝142，铅208核中的中子数为208－82＝126，所以钍核比铅核多16个中子，铅核比钍核少8个质子．由于物质的衰变与元素的化学状态无关，所以β衰变所放出的电子来自原子核内eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(0,－1)e，所以A、B正确．7．U－Pb法是一种重要的同位素测年方法，铀的两种放射性核素eq\o\al(235,92)U和eq\o\al(238,92)U，经过一系列的α衰变和β衰变能分别生成eq\o\al(207,82)Pb和eq\o\al(206,82)Pb两种铅同位素，通过测定物体中两种铅同位素的原子数目之比，可得到物体的形成年头．下列说法正确的是()A．eq\o\al(235,92)U衰变生成eq\o\al(207,82)Pb的过程阅历了8次α衰变B．eq\o\al(238,92)U衰变生成eq\o\al(206,82)Pb的过程阅历了6次β衰变C．物体中两种铅同位素原子数目的比值与时间成正比D．eq\o\al(235,92)U和eq\o\al(238,92)U衰变为铅的过程形成的质量数较大的原子核可能相同【答案】B【解析】设eq\o\al(235,92)U衰变生成eq\o\al(207,82)Pb的过程阅历了x次α衰变和y次β衰变，有235－4x＝207，92－2x＋y＝82，解得x＝7，y＝4，同理可得，eq\o\al(238,92)U衰变生成eq\o\al(206,82)Pb的过程阅历了8次α衰变和6次β衰变，A错误，B正确；由半衰期学问可知，eq\o\al(207,82)Pb、eq\o\al(206,82)Pb的原子数目均与时间成指数函数关系，故两种铅同位素原子数目的比值不与时间成正比，C错误；eq\o\al(235,92)U衰变过程生成的质量数较大新核的质量数与发生α衰变次数的关系为Z1＝235－4m，eq\o\al(238,92)U衰变过程生成的质量数较大的新核的质量数与发生α衰变次数的关系为Z2＝238－4n，可知eq\o\al(235,92)U和eq\o\al(238,92)U衰变为铅的过程中形成的质量数较大的原子核不行能相同，D错误．8．(多选)14C发生放射性衰变成为14N，半衰期约5700年．已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减小．现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一．下列说法正确的是()A．该古木的年头距今约5700年B．12C、13C、14C具有相同的中子数C．14C衰变为14N的过程中放出β射线D．增大样品测量环境的压强将加速14C的衰变【答案】AC【解析】古木样品中14C的比例是现代植物所制样品的二分之一，依据半衰期的定义知该古木的年头距今约5700年，A正确．同位素具有相同的质子数，不同的中子数，B错误．14C的衰变方程为eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(0,－1)e，所以此衰变过程放出β射线，C正确．放射性元素的半衰期与核内部自身因素有关，与原子所处的化学状态和外部条件无关，D错误．9．(2024年昆明阶段检测)居里夫人发觉了元素钋，钋不稳定，能够发生α衰变，生成eq\o\al(206,82)Pb并辐射出γ光子，以下关于钋的衰变，说法正确的是()A．钋的质量数为84B．钋含有126个中子C．20g钋经过两个半衰期后，剩余物质的质量为5gD．衰变产生的α射线具有很强的穿透力【答案】B【解析】写出核反应方程mnPo→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(206,82)Pb＋γ，依据质量数守恒和电荷数守恒m＝4＋206＝210，n＝2＋82＝84，中子数为210－84＝126，A错误，B正确．20g钋经过一个半衰期后，剩余物质的质量为10g，再经过一个半衰期，剩余钋的质量为5g，但剩余物质的质量大于5g，C错误．α射线具有很强的电离实力，穿透实力很弱，D错误．10．完成衰变方程．(1)β衰变：eq\o\al(244,83)Bi→________＋eq\o\al(0,－1)eeq\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衰变：eq\o\al(234,90)Th→________＋eq\o\al(4,2)Heeq\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衰变成eq\o\al(234,91)Pa的半衰期为1.2min，则64geq\o\al(234,90)Th经过6min还有________g未衰变．【答案】(1)、(2)见解析(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＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up10(\f(t,T半))，得m＝64×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(\f(6,1.2))g＝2g．B组·实力提升11．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于衰变放射出某种粒子，结果得到一张两个相切圆1和2的径迹照片如图所示，已知两个相切圆半径分别为r1、r2．下列说法正确的是()A．原子核可能发生的是α衰变，也可能发生的是β衰变B．径迹2可能是衰变后新核的径迹C．若是α衰变，则1和2的径迹均是逆时针方向D．若衰变方程是eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He，则r1∶r2＝1∶45【答案】D【解析】原子核衰变过程系统动量守恒，由动量守恒定律可知，衰变生成的两粒子动量方向相反，粒子速度方向相反，由左手定则知：若生成的两粒子电性相反则在磁场中的轨迹为内切圆，若电性相同则在磁场中的轨迹为外切圆，故发生的是α衰变，而不是β衰变；若是α衰变，生成的两粒子电性相同，图示由左手定则可知，两粒子都沿顺时针方向做圆周运动，故A、C错误；核反应过程系统动量守恒，原子核原来静止，初动量为零，由动量守恒定律可知，原子核衰变后生成的两核动量p大小相等、方向相反，粒子在磁场中做匀速圆周运动洛伦兹力供应向心力，由牛顿其次定律得qvB＝meq\f(v2,r)，解得r＝eq\f(mv,qB)＝eq\f(p,Bq)，由于p、B都相同，则粒子电荷量q越大，其轨道半径r越小，由于新核的电荷量大于α粒子的电荷量，则新核的轨道半径小于α粒子的轨道半径，则半径为r1的圆为放出新核的运动轨迹，半径为r2的圆为α粒子的运动轨迹，且r1∶r2＝2∶90＝1∶45，D正确，B错误．12．如图所示为某种放射性元素的衰变规律(纵坐标eq\f(n,n0)表示随意时刻放射性元素的原子数与t＝0时的原子数之比)，求：(1)该放射性元素的半衰期(一个月按30天计