2024-2025学年高中物理分层训练十放射性元素的衰变含解析新人教版选修3-5VIP

PAGE5-分层训练(十)放射性元素的衰变[基础达标练]1．(多选)联合国环境公署对科索沃地区的调查表明，北约对南联盟进行的轰炸中，大量运用了贫铀炸弹．贫铀是从金属中提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238，贫铀炸弹贯穿力是常规炸弹的9倍，杀伤力极大，而且残留物可长期危害环境．下列关于其残留物长期危害环境的理由正确的是()A．爆炸后的弹片存在放射性，对环境产生长期危害B．爆炸后的弹片不会对人体和环境产生长期危害C．铀238的衰变速度很快D．铀的半衰期很长2．表示放射性元素碘131(eq\o\al(131,53)I)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)HeB.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)nD.eq\o\al(131,53)I→eq\o\al(130,52)Te＋eq\o\al(1,1)H3．原子核eq\o\al(238,92)U经放射性衰变①变为原子核eq\o\al(234,90)Th，继而经放射性衰变②变为原子核eq\o\al(234,91)Pa，再经放射性衰变③变为原子核eq\o\al(234,92)U，放射性衰变①②③依次为()A．α衰变、β衰变和β衰变B．β衰变、α衰变和β衰变C．β衰变、β衰变和α衰变D．α衰变、β衰变和α衰变4．某原子核A先进行一次β衰变变成原子核B，再进行一次α衰变变成原子核C，则()A．核C的质子数比核A的质子数少2B．核A的质量数减核C的质量数等于3C．核A的中子数减核C的中子数等于3D．核A的中子数减核C的中子数等于55．最近原子核科学家在超重元素的探测方面取得重大进展，1996年科学家们在探讨某两个重离子结合成超重元素的反应时，发觉生成的超重元素的核eq\o\al(A,Z)X经过6次α衰变后的产物是eq\o\al(253,100)Fm，由此，可以判定生成的超重元素的原子序数和质量数分别是()A．124、259B．124、265C．112、265D．112、2776．(多选)某原子核的衰变过程Aeq\o(→,\s\up7(β))Beq\o(→,\s\up7(α))C，下列说法正确的是()A．核C比核A的质子数少1B．核C比核A的质量数少5C．原子核为A的中性原子的电子数比原子核为B的中性原子的电子数多2D．核C比核B的中子数少27．已知eq\o\al(234,90)Th的半衰期为24天.4geq\o\al(234,90)Th经过72天还剩下()A．0B．0.5gC．1gD．1.5g8．若元素A的半衰期为4天，元素B的半衰期为5天，则相同质量的A和B，经过20天后，剩下的质量之比mA:mB为()A．1:2B．2:1C．5:4D．4:59．(多选)日本福岛核电站泄漏事故中释放出大量的碘131，碘131是放射性同位素，衰变时会发出β射线与γ射线，碘131被人摄入后，会危害身体健康，由此引起了全世界的关注．下面关于核辐射的相关学问，说法正确的是()A．人类无法通过变更外部环境来变更碘131衰变的快慢B．碘131的半衰期为8.3天，则4个碘原子核经16.6天后就肯定剩下一个原子核C．β射线与γ射线都是电磁波，但γ射线穿透本事比β射线强D．碘131发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的[实力提升练]10．(多选)地球的年龄究竟有多大，科学家利用自然放射性元素的衰变规律，通过对目前发觉最古老的岩石中铀和铅含量来推算．测得该岩石中现含有的铀是岩石形成初期时(岩石形成初期时不含铅)的一半，铀238衰变后形成铅206，铀238的相对含量随时间变更规律如图所示，图中N为铀238的原子数，N0为铀和铅的总原子数．由此可以推断出()A．铀238的半衰期为90亿年B．地球的年龄大致为45亿年C．被测定的岩石样品在90亿年时铀、铅原子数之比约为1:4D．被测定的岩石样品在90亿年时铀、铅原子数之比约为1:311．放射性同位素14C(1)宇宙射线中高能量的中子遇到空气中的氮原子后，会形成不稳定的eq\o\al(14,6)C，它很简单发生衰变，放出β射线变成一个新核，其半衰期为5730年，试写出14C的衰变方程．(2)若测得一古生物遗骸中的eq\o\al(14,6)C含量只有活体中的25%，则此遗骸距今约有多少年？12．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个α粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图所示)，今测得两个相切圆半径之比r1:r2＝1:44，求：(1)图中哪一个圆是α粒子的径迹？(说明理由)(2)这个原子核原来所含的质子数是多少？分层训练(十)放射性元素的衰变1．解析：铀238的半衰期很长，所以会长时间对环境造成危害．故A、D对．答案：AD2．解析：β衰变释放出电子eq\o\al(0,－1)e，依据质量数守恒和电荷数守恒可进一步确定选项B正确．答案：B3．解析：涉及的核反应方程分别是eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He、eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e、eq\o\al(234,91)Pa→eq\o\al(234,92)U＋eq\o\al(0,－1)e，因此①②③依次是α衰变、β衰变、β衰变．答案：A4．解析：原子核A进行一次β衰变后，一个中子转变为一个质子并释放一个电子，再进行一次α衰变，又释放两个中子和两个质子，所以核A比核C多3个中子和1个质子，选项C正确，A、B、D错误．答案：C5．解析：因为每次α衰变超重元素的核eq\o\al(A,Z)X，都释放两个中子和两个质子，所以经过6次α衰变超重元素的原子序数和质量数分别是Z＝100＋2×6＝112，A＝253＋4×6＝277，故选项D正确，A、B、C错误．答案：D6．解析：由衰变方程可写出关系式eq\o\al(x,y)Aeq\o(→,\s\up7(β))eq\x(\o\al(x,y＋1)B)eq\o(→,\s\up7(α))eq\x(\o\al(x－4,y－1)C)可得A、D项正确．答案：AD7．解析：由衰变公式m′＝meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(t,τ)，知m′＝4×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(72,24)＝4×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))3＝0.5g，故B正确．答案：B8．解析：元素A的半衰期为4天，经过20天后剩余原来的eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))5，元素B的半衰期为5天，经过20天后剩余原来的eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))4，剩下的质量之比mAmB＝12，A正确．答案：A9．解析：衰变的快慢由放射性元素本身确定，与外部环境无关，A正确．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数几个原子核无意义，B错误．β射线是高速电子流，γ射线是电磁波，故C错误．β衰变的实质是eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(0,－1)e，D正确．答案：AD10．解析：半衰期是有半数原子核发生衰变所须要的时间，依据图象可知半数衰变的时间是45亿年，A错、B对；90亿年是铀核的两个半衰期，有eq\f(3,4)的铀原子核发生衰变，还有eq\f(1,4)的铀原子核没有发生衰变，依据衰变方程可知一个铀核衰变时产生一个铅核，故衰变后的铀、铅原子数之比约为13，C错、D对．答案：BD11．解析：(1)eq\o\al(14,6)C的β衰变方程为：eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,7)N.(2)eq\o\al(14,6)C的半衰期τ＝5730年．生物死亡后，遗骸中的eq\o\al(14,6)C按其半衰期变更，设活体中eq\o\al(14,6)C的含量为N0，遗骸中的eq\o\al(14,6)C含量为N，则N＝(eq\f(1,2))eq\f(t,τ)N0，即0.25N0＝(eq\f(1,2))eq\f(t,5730)N0，故eq\f(t,5730)＝2，t＝11460年．答案：(1)eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,7)N(2)11460年12．解析：(1)因为动量相等，所以轨道半径与粒子的电荷量成反比，所以圆轨道2是α粒子的径迹，圆轨道1是新生核的径迹．(2)设衰变后新生核的电荷量为q1，α粒子的电荷量为q