2024-2025学年高中物理第十九章原子核2放射性元素的衰变课时作业含解析新人教版选修3-5

PAGE4-放射性元素的衰变[A组素养达标]1．(多选)关于自然放射现象，下列说法正确的是()A．α射线由氦原子核衰变产生B．β射线由原子核外电子电离产生C．β射线是从原子核中放射出来的D．通过化学反应不能变更物质的放射性解析：α射线是由原子核同时放出两个质子和两个中子产生的，选项A错误；β射线是由原子核内中子转化为质子和电子而放出的，选项B错误，C正确；放射性是原子核的固有属性，不受外界影响，选项D正确．答案：CD2．(多选)关于自然放射性，下列说法正确的是()A．全部元素都可能发生衰变B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透实力最强解析：原子序数小于83的元素有的可以发生衰变，有的不行以发生衰变，A错误；放射性元素的半衰期与元素所处的物理、化学状态无关，B、C正确；三种射线α、β、γ穿透实力依次增加，D正确．答案：BCD3．碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为m的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有()A.eq\f(m,4) B.eq\f(m,8)C.eq\f(m,16) D.eq\f(m,32)解析：依据半衰期公式将题目中的数据代入可得C正确，A、B、D错误．答案：C4．最近几年，探讨原子核的科学家在超重元素的探测方面取得了重大进展，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．124,259 B．124,265C．112,265 D．112,277解析：α粒子的质量数和电荷数分别是4和2，故生成的超重元素的电荷数即原子序数等于6×2＋100＝112，质量数等于6×4＋253＝277.答案：D5．(多选)下列说法中正确的是()A.eq\o\al(226,88)Ra衰变为eq\o\al(222,86)Rn要经过1次α衰变和1次β衰变B.eq\o\al(238,92)U衰变为eq\o\al(234,91)Pa要经过1次α衰变和1次β衰变C.eq\o\al(232,90)Th衰变为eq\o\al(208,82)Pb要经过6次α衰变和4次β衰变D.eq\o\al(238,92)U衰变为eq\o\al(222,86)Rn要经过4次α衰变和4次β衰变解析：α衰变放出的粒子是eq\o\al(4,2)He，β衰变放出的粒子是eq\o\al(0,－1)e，由电荷数守恒和质量数守恒，可知A、D错误，B、C正确．答案：BC6．据媒体报道，叛逃英国的俄罗斯前特工利特维年科在伦敦离奇身亡．英国警方调查认为毒杀利特维年科的是超级毒药——放射性元素(eq\o\al(210,84)Po).eq\o\al(210,84)Po的半衰期为138天，经过α衰变生成稳定的铅(eq\o\al(206,82)Pb)，经过276天，100geq\o\al(210,84)Po已衰变的质量为()A．25g B．50gC．75g D．100g解析：100gPo经1个半衰期衰变的质量为50g，再经过1个半衰期衰变的质量为25g，所以经过2个半衰期衰变的质量为75g，C正确．答案：C7．(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，衰变时会放出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：AD8．自然放射性铀(eq\o\al(238,92)U)发生衰变后产生钍(eq\o\al(234,90)Th)和另一个原子核．(1)请写出衰变方程；(2)若衰变前铀(eq\o\al(238,92)U)核的速度为v，衰变产生的钍(eq\o\al(234,90)Th)核速度为eq\f(v,2)，且与铀核速度方向相同，求产生的另一种新核的速度．解析：(1)eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He.(2)设另一新核的速度为v′，铀核质量为238m，由动量守恒定律得238mv＝234meq\f(v,2)＋4mv′，得v′＝eq\f(121,4)v.答案：(1)见解析(2)eq\f(121,4)v，方向与铀核速度相同[B组素养提升]9．A、B两种放射性元素原来都静止在同一匀强磁场中，磁场方向如图所示，其中一个放出α粒子，另一个放出β粒子，α与β粒子的运动方向跟磁场方向垂直，图中a、b、c、d分别表示α粒子、β粒子以及两个剩余核的运动轨迹，则()A．a为α粒子轨迹，c为β粒子轨迹B．b为α粒子轨迹．d为β粒子轨迹C．b为α粒子轨迹，c为β粒子轨迹D．a为α粒子轨迹，d为β粒子轨迹解析：两个相切的圆表示在相切点处是静止的原子核发生了衰变，由于无外力作用，动量守恒，所以原子核发生衰变后，新核与放出的粒子速度方向相反，若它们带相同性质的电荷，则它们所受的洛伦兹力方向相反，则轨道应是外切圆，故左图应当是原子核发生了α衰变，又因为r＝eq\f(mv,Bq)，半径大的应当是电荷量小的α粒子的运动轨迹，A、D错误．若它们所带电荷的性质不同，则它们的轨道应是内切圆；右图所示的轨迹说明是放出了与原子核电性相反的电荷，故应当是发生了β衰变，半径大的应当是电荷量小的电子的运动轨迹，故B错误，C正确．答案：C10．(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的含量来推算．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∶3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1∶3，C错，D对．答案：BD[C组学霸冲刺]11．一静止的eq\o\al(238,92)U核经α衰变成为eq\o\al(234,90)Th核，释放出的总动能为4.27MeV.问此衰变后eq\o\al(234,90)Th核的动能为多少？(保留一位有效数字)解析：据题意知，此α衰变的衰变方程为：eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He，依据动量守恒定律得mαvα＝mThvTh①式中，mα和mTh分别为α粒子和Th核的质量，vα和vTh分别为α粒子和Th核的速度，由题设条件知：eq\f(1,2)mαveq\o\al(2,α)＋eq\f(1,2)mThveq\o\al(2,Th)＝Ek②eq\f(mα,m