2020版高中物理 19.2 放射性元素的衰变知能巩固提升 新人教版选修3-5

2020版高中物理 19.2 放射性元素的衰变知能巩固提升 新人教版选修3-5

‎2020版高中物理 19.2 放射性元素的衰变知能巩固提升 新人教版选修3-5 ‎ ‎【课堂训练】‎ ‎1.由原子核的衰变可知( )‎ A.放射性元素发生一次衰变就同时产生α射线和β射线 B.放射性元素发生β衰变，产生的新核的化学性质不变 C.α衰变说明原子核内部存在氦核 D.具有放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出γ射线 ‎2.(2020·重庆高考)核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137。碘131的半衰期约为8天，会释放β射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射γ射线。下列说法正确的是( )‎ A.碘131释放的β射线由氦核组成 B.铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量 C.与铯137相比，碘131衰变更慢 D.铯133和铯137含有相同的质子数 ‎3.某放射性元素的原子核连续经过三次α衰变和两次β衰变，若最后变成另一种元素的原子核Y，则该新核的符号是( )‎ ‎4.(2020·鹤岗高二检测)天然放射性元素经过______次α衰变和______次β衰变，最后变成铅的同位素______。(填铅的三种同位素中的一种)‎ ‎【课后巩固】‎ ‎1.关于放射性元素发生衰变放射的三种射线，下列说法中正确的是( )‎ A.三种射线一定同时产生 B.三种射线的速度都等于光速 C.γ射线是处于激发态的原子核发射的 D.原子核衰变不能同时放射α射线和γ射线 ‎2.(2020·广州高二检测)下列说法正确的是( )‎ A.经一次α衰变后成为 B.核由2个中子和2个质子组成 C.温度的升高不能改变放射性元素的半衰期 D.核反应方程应遵循质子数和中子数守恒 ‎3.(2020·上海高考)在存放放射性元素时，若把放射性元素①置于大量水中；②密封于铅盒中；③与轻核元素结合成化合物。则( )‎ A.措施①可减缓放射性元素衰变 B.措施②可减缓放射性元素衰变 C.措施③可减缓放射性元素衰变 D.上述措施均无法减缓放射性元素衰变 ‎4.(2020·福州高二检测)关于半衰期，下列说法正确的是( )‎ A.同种放射性元素在化合物中的半衰期比在单质中长 B.升高温度可以使半衰期缩短 C.氡的半衰期是3.8天，若有4个氡原子核，经过7.6天就只剩下1个 D.氡的半衰期是3.8天，‎4 g氡原子核，经过7.6天就只剩下‎1 g ‎5.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 ‎6.某些建筑材料可产生放射性气体—氡，氡可以发生α衰变。如果人长期生活在氡浓度过高的环境中，氡通过人的呼吸沉积在肺部，并放出大量射线，从而危害人体健康，原来静止的氡核()发生一次α衰变生成新核钋()。已知放出的α粒子速度为v。‎ ‎(1)写出衰变方程。‎ ‎(2)求衰变生成的钋核的速度大小。‎ ‎7.约里奥·居里夫妇因发现人工放射性元素而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素衰变成的同时放出另一种粒子，这种粒子是什么? 是的同位素，被广泛应用于生物示踪技术。1 mg 随时间衰变的关系如图所示，请估计4 mg的经多少天的衰变后还剩0.25 mg？‎ ‎8.为测定水库的存水量，将一瓶放射性溶液倒入水库中，已知这瓶溶液每分钟衰变8×107次，这种同位素半衰期为2天，10天以后从水库取出‎1 m3‎的水，并测得每分钟衰变10次，求：水库的存水量为多少？‎ 答案解析 ‎【课堂训练】‎ ‎1.【解析】选D。原子核发生衰变时，一次衰变只能是α衰变或β衰变，而不能同时发生α衰变和β衰变，发生衰变后产生的新核往往处于高能级,要向外以γ射线的形式辐射能量，故一次衰变只可能同时产生α射线和γ射线，或β射线和γ射线，A错，D对；原子核发生衰变后，核电荷数发生了变化，变成了新核，故化学性质发生了变化，B错；原子核内的2个中子和2个质子能十分紧密地结合在一起，因此在一定条件下它们会作为一个整体从较大的原子核中被抛射出来，于是放射性元素发生了α衰变，C错。‎ ‎2.【解析】选D。β射线由高速的电子流组成，A选项错；γ光子是能量非常高的光子，高于任何可见光的光子的能量，B选项错；半衰期长说明衰变的慢，C选项错；铯133和铯137是同位素，含有相同的质子数，中子数不同，D选项正确。‎ ‎3.【解析】选D。原子核经过三次α衰变,质量数减少3×4=12，核电荷数减少3×2=6，发生两次β衰变，原子核质量数不变，电荷数增加2，故原子核质量数减少12，核电荷数减少4，故D正确。‎ ‎4.【解析】发生β衰变释放的是电子，核电荷数发生改变但质量数不会改变，发生α衰变释放α粒子，从而质量数发生改变，因而新、旧核的质量数之差一定是4的整数倍，所以最后变为铅的3种同位素只能是，所以发生α衰变的次数是=8次，发生β衰变的次数由94-2×8-82=-4，可知发生4次β衰变。‎ 答案：8 4 ‎ ‎【课后巩固】‎ ‎1.【解析】选C。原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，当发生衰变时，蕴藏在核内的能量释放出来，使产生的新核处于较高能级。当它向低能级跃迁时会以γ光子的形式向外辐射能量，故A、D错，C对；α、β射线的速度都小于光速，只有γ 射线是电磁波，速度为光速，故B错。‎ ‎2.【解析】选B、C。经一次α衰变后成为，A错；B、C选项正确；核反应遵循质量数和核电荷数守恒，有些核反应，如β衰变质子数和中子数不守恒，D错。‎ ‎3.【解析】选D。放射性元素的半衰期是由原子核内部的结构决定的，与元素所处的环境无关，故D选项正确。‎ ‎4.【解析】选D。半衰期是放射性元素的本质属性，半衰期不随环境的改变而改变，放射性元素的半衰期也不会因是单质或是化合物而发生改变，A、B错误。半衰期是大量原子核表现出的性质，C错。根据m=m0知，D选项正确。‎ ‎5.【解题指南】解答本题应把握以下三点：‎ ‎(1)原子核在释放α或β粒子的过程中系统的动量守恒。‎ ‎(2)由左手定则和轨迹的内切和外切判断释放粒子的电性。‎ ‎(3)根据洛伦兹力和牛顿第二定律以及动量守恒定律可知半径和粒子电量的关系。‎ ‎【解析】选C。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，故左图应该是原子核发生了α衰变，又因为r=，半径大的应该是电荷量小的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，故应该是发生了β衰变，半径大的应该是电荷量小的电子的运动轨迹，故B错误，C正确。‎ ‎6.【解析】(1)由质量数和电荷数守恒，可得衰变方程为 ‎(2)根据衰变过程遵循动量守恒定律知：‎ mPov′+mαv=0‎ 所以有v′=‎ 负号表示钋核速度方向与α粒子速度方向相反。‎ 答案：(1) (2)‎ ‎7.【解析】由核反应过程中电荷数和质量数守恒。可写出核反应方程：→+，可知这种粒子是正电子。由图象可知，的半衰期为14天，4 mg的衰变后还剩0.25 mg ，由知=()t/14解得t=56，所以为56天。‎ 答案：正电子 56天 ‎【总结提升】半衰期公式的灵活应用 分析有关放射性元素的衰变数量和时间问题时,正确理解半衰期的概念,灵活运用有关公式进行分析和计算是关键。某种核经过一个半衰期后,剩余的核的数量从微观上讲是“个数变为原来的一半”。 当然,这个规律是个统计规律,如果具体到有限的几个、几十个,甚至几百几千个,这个规律就不成立了,因为一摩尔物质所含的微粒数就是阿伏加德罗常数。几百几千个算不上大量。在分析计算时，应注意：经过一个半衰期，剩余的核的质量应该变为反应前的一半，即未衰变的核的质量变为原来的一半，不是反应后质量变为反应前的一半，因为笼统说反应后的质量还包括反应中生成的新核的质量。‎ ‎8.【解析】由每分钟衰变次数与其质量成正比出发，运用半衰期知识可求出存水量。‎ 设放射性同位素原有质量为m0，10天后其质量剩余为m，水库存水量为Q，由每分钟衰变次数与其质量成正比可得，由半衰期公式得：m=m0。以上两式联立代入数据得：,解得水库存水量为Q=2.5×‎105 m3‎。‎ 答案：2.5×‎‎105 m3‎