高中物理人教版5第十九章原子核2放射性元素的衰變 第十九章第2節(jié)分層演練鞏固落實

[隨堂達標]1．關于天然放射現(xiàn)象，下列說法正確的是()A．放射性元素的原子核內的核子有半數(shù)發(fā)生變化所需的時間就是半衰期B．放射性物質放出的射線中，α粒子動能很大，因此貫穿物質的本領很強C．當放射性元素的原子的核外電子具有較高能量時，將發(fā)生β衰變D．放射性的原子核發(fā)生衰變后產生的新核從高能級向低能級躍遷時，輻射出γ射線解析：選D.半衰期的概念是放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間，而不是原子核內的核子半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間，選項A錯誤；放射性物質放出的射線中，α粒子的動能很大，但由于它與外界物質的原子核碰撞時很容易損失能量，因此它貫穿物質的本領很小，選項B錯誤；放射性元素發(fā)生衰變是因為原子核不穩(wěn)定所引起的，與核外電子的能量高低無關，選項C錯誤；放射性元素發(fā)生衰變后的新核從高能級向低能級躍遷時會以光子的形式放出能量，γ射線即為高能的光子流，選項D正確．2．(多選)關于原子核的衰變和半衰期，下列說法正確的是()A．半衰期是指原子核的質量減少一半所需要的時間B．半衰期是指原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時間C．發(fā)生α衰變時產生的新原子核在周期表中的位置向后移動2位D．發(fā)生β衰變時產生的新原子核在周期表中的位置向后移動1位解析：選BD.由半衰期的定義可知，A錯，B對．由α衰變和β衰變的實質可知，C錯，D對．\o\al(235,92)U經過m次α衰變和n次β衰變，變成eq\o\al(207,82)Pb，則()A．m＝7，n＝3 B．m＝7，n＝4C．m＝14，n＝9 D．m＝14，n＝18解析：選B.原子核經過一次α衰變，放出一個eq\o\al(4,2)He，其質子數(shù)減小2，質量數(shù)減小4，經過一次β衰變，放出一個電子，質子數(shù)增加1，質量數(shù)不變．由eq\o\al(235,eq\a\vs4\al(92))U變?yōu)閑q\o\al(207,eq\a\vs4\al(82))Pb，質子數(shù)減小了10，質量數(shù)減少了28，故可列方程－2m＋n＝－10，－4m＝－28，解得m＝7，n＝4.4．(2023·高考重慶卷)碘131的半衰期約為8天．若某藥物含有質量為m的碘131，經過32天后，該藥物中碘131的含量大約還有()\f(m,4) \f(m,8)\f(m,16) \f(m,32)解析：選C.經過32天即4個半衰期，碘131的含量變?yōu)閙′＝eq\f(m,24)＝eq\f(m,16)，C項正確．5．(2023·高考江蘇卷)氡222是一種天然放射性氣體，被吸入后，會對人的呼吸系統(tǒng)造成輻射損傷．它是世界衛(wèi)生組織公布的主要環(huán)境致癌物質之一．其衰變方程是eq\o\al(222,86)Rn→eq\o\al(218,84)Po＋________．已知eq\o\al(222,86)Rn的半衰期約為天，則約經過________天，16g的eq\o\al(222,86)Rn衰變后還剩1g.解析：根據(jù)質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，衰變方程為eq\o\al(222,86)Rn→eq\o\al(218,84)Po＋eq\o\al(4,2)He.根據(jù)衰變公式m余＝m原eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(t,τ))，得1＝16×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(t,)，解得t＝天．答案：eq\o\al(4,2)He(或α)[課時作業(yè)][學生用書P98(獨立成冊)]一、單項選擇題1．下列關于半衰期的說法中正確的是()A．放射性元素的半衰期越短，表明有半數(shù)原子核發(fā)生衰變所需要的時間越短，衰變速度越快B．放射性元素的樣品不斷衰變，隨著剩下的未衰變的原子核的減少，元素的半衰期也變短C．把放射性元素放在密封的容器中，可以減慢放射性元素衰變的速度D．降低溫度或增大壓強，讓放射性元素與其他物質形成化合物，均可以減小該元素的衰變速度解析：選A.放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時間，它反映了放射性元素衰變的快慢，衰變越快，半衰期越短；某種元素的半衰期長短由其本身因素決定，與它所處的物理狀態(tài)或化學狀態(tài)無關，故上述選項只有A正確．2．關于放射性元素的α衰變和β衰變，下列說法中正確的是()A．原子核每放出一個α粒子，原子序數(shù)減少4B．原子核每放出一個α粒子，原子序數(shù)增加4C．原子核每放出一個β粒子，原子序數(shù)減少1D．原子核每放出一個β粒子，原子序數(shù)增加1解析：選D.發(fā)生一次α衰變，核電荷數(shù)減少2，質量數(shù)減少4，原子序數(shù)減少2；發(fā)生一次β衰變，核電荷數(shù)增加1，原子序數(shù)增加1.3．下列表示放射性元素碘131(eq\o\al(131,53)I)β衰變的方程是()\o\al(131,53)I→eq\o\al(127,51)Sb＋eq\o\al(4,2)He\o\al(131,53)I→eq\o\al(131,54)Xe＋eq\o\al(0,－1)e\o\al(131,53)I→eq\o\al(130,53)I＋eq\o\al(1,0)n\o\al(131,53)I→eq\o\al(130,52)Te＋eq\o\al(1,1)H解析：選B.本題考查了核反應方程的兩個守恒特點．A選項不是β衰變過程，故A錯誤；β衰變的特點是放出電子，而B選項既滿足質量數(shù)守恒又滿足電荷數(shù)守恒，故B正確；C、D中放出的是中子和質子，不符合β衰變的特點．4．某放射性元素經過天有eq\f(7,8)的原子核發(fā)生了衰變，該元素的半衰期為()A．天 B．天C．天 D．天解析：選D.由于經過了天，還有eq\f(1,8)沒有衰變，由半衰期計算公式m＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(t,τ))m0可說明該放射性元素經過了3個半衰期，即可算出半衰期是天，故D項正確．5．最近幾年，原子核科學家在超重元素的探測方面取得重大進展，1996年科學家們在研究某兩個重離子結合成超重元素的反應時，發(fā)現(xiàn)生成的超重元素的核eq\o\al(A,Z)X經過6次α衰變后的產物是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)和質量數(shù)分別是()A．124、259 B．124、265C．112、265 D．112、277解析：選D.由電荷數(shù)守恒得Z＝100＋12＝112，由質量數(shù)守恒得A＝253＋24＝277，故選D.6．鈾239(eq\o\al(239,92)U)經過衰變可產生钚239(eq\o\al(239,94)Pu)．關于鈾239的衰變，下列說法正確的是()\o\al(239,94)Pu與eq\o\al(239,92)U的核內具有相同的中子數(shù)和不同的核子數(shù)B．放射性物質eq\o\al(239,92)U發(fā)生β衰變時所釋放的電子來源于核外電子\o\al(239,92)U經過2次β衰變產生eq\o\al(239,94)PuD．溫度升高，eq\o\al(239,92)U的半衰期減小解析：選\o\al(239,92)U的質量數(shù)A′＝239，核電荷數(shù)Z′＝92，則中子數(shù)n′＝239－92＝147，eq\o\al(239,94)Pu的質量數(shù)A＝239，核電荷數(shù)Z＝94，則中子數(shù)n＝A－Z＝239－94＝145，故核子數(shù)相同，但中子數(shù)不同，故A錯誤．β衰變是原子核的衰變，與核外電子無關，β衰變時釋放的電子是由核內一個中子轉化成一個質子同時釋放出來的，故B錯誤.eq\o\al(239,92)U→2eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(239,94)Pu，顯然反應物的質量數(shù)為239，而生成物的質量數(shù)為239，故質量數(shù)守恒；而反應物的核電荷數(shù)為92，故核電荷數(shù)守恒，反應能夠發(fā)生，故C正確．半衰期與物體的溫度、狀態(tài)均無關，而是由核內部自身因素決定的，故D錯誤．二、多項選擇題7．天然放射性元素eq\o\al(232,90)Th(釷)經過一系列α衰變和β衰變之后，變成eq\o\al(208,82)Pb(鉛)．下列論斷中正確的是()A．衰變的過程共有6次α衰變和4次β衰變B．鉛核比釷核少8個質子C．β衰變所放出的電子來自原子核外軌道D．釷核比鉛核多24個中子解析：選AB.由于β衰變不會引起質量數(shù)的減少，故可先根據(jù)質量數(shù)的減少確定α衰變的次數(shù)為：x＝eq\f(232－208,4)＝6，再結合核電荷數(shù)的變化情況和衰變規(guī)律來判定β衰變的次數(shù)應滿足：2x－y＝90－82＝8，y＝2x－8＝4.釷232核中的中子數(shù)為232－90＝142，鉛208核中的中子數(shù)為208－82＝126，所以釷核比鉛核多16個中子，鉛核比釷核少8個質子．由于物質的衰變與元素的化學狀態(tài)無關，所以β衰變所放出的電子來自原子核內eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(0,－1)e，所以選項A、B正確．8．(2023·高考全國卷Ⅰ節(jié)選)關于天然放射性，下列說法正確的是()A．所有元素都有可能發(fā)生衰變B．放射性元素的半衰期與外界的溫度無關C．放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性D．一個原子核在一次衰變中可同時放出α、β和γ三種射線解析：選BC.自然界中絕大部分元素沒有放射現(xiàn)象，選項A錯誤；放射性元素的半衰期只與原子核結構有關，與其他因素無關，選項B、C正確；原子核發(fā)生衰變時，不能同時發(fā)生α和β衰變，γ射線伴隨這兩種衰變產生，故選項D錯誤．9．(2023·高考山東卷)14C發(fā)生放射性衰變成為14N，半衰期約5700年．已知植物存活期間，其體內14C與12C的比例不變；生命活動結束后，14C的比例持續(xù)減?。F(xiàn)通過測量得知，某古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一．下列說法正確的是()A．該古木的年代距今約5700年B．12C、13C、14C具有相同的中子數(shù)C．14C衰變?yōu)?4N的過程中放出β射線D．增加樣品測量環(huán)境的壓強將加速14C的衰變解析：選AC.古木樣品中14C的比例是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一，根據(jù)半衰期的定義知該古木的年代距今約5700年，選項A正確．同位素具有相同的質子數(shù)，不同的中子數(shù)，選項B錯誤.14C的衰變方程為eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(0,－1)e，所以此衰變過程放出β射線，選項C正確．放射性元素的半衰期與核內部自身因素有關，與原子所處的化學狀態(tài)和外部條件無關，選項D錯誤．10.在勻強磁場中，一個原來靜止的原子核發(fā)生了衰變，得到兩條如圖所示的徑跡，圖中箭頭表示衰變后粒子的運動方向．不計放出光子的能量，則下列說法正確的是()A．發(fā)生的是β衰變，b為β粒子的徑跡B．發(fā)生的是α衰變，b為α粒子的徑跡C．磁場方向垂直于紙面向外D．磁場方向垂直于紙面向里解析：選AD.放射性元素放出β粒子時，β粒子與反沖核的速度相反，而電性相反，則兩個粒子受到的洛倫茲力方向相同，兩個粒子的軌跡應為內切圓，故放出的是β粒子，放射性元素放出粒子時，兩帶電粒子的動量守恒，由半徑公式可得軌跡半徑與動量成正比，與電荷量成反比，而β粒子的電荷量比反沖核的電荷量小，則β粒子的半徑比反沖核的半徑大，故b為β粒子的運動軌跡，故選項A正確，由左手定則知磁場方向垂直紙面向里，選項D正確．三、非選擇題11．恒星向外輻射的能量來自于其內部發(fā)生的各種熱核反應，當溫度達到108K時，可以發(fā)生“氦燃燒”．(1)完成“氦燃燒”的核反應方程：eq\o\al(4,2)He＋________→eq\o\al(8,4)Be＋γ.(2)eq\o\al(8,4)Be是一種不穩(wěn)定的粒子，其半衰期為×10－16s．一定質量的eq\o\al(8,4)Be，經×10－16s后所剩eq\o\al(8,4)Be占開始時的多少？解析：(1)根據(jù)核反應方程的電荷數(shù)守恒，質量數(shù)守恒可知核反應方程應為eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(8,4)Be＋γ.(2)eq\f(m,m0)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(t,τ))＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(3)＝eq\f(1,8).答案：(1)eq\o\al(4,2)He(2)eq\f(1,8)(或%)12．(1)原子核eq\o\al(232,90)Th具有天然放射性，它經過若干次α衰變和β衰變后會變成新的原子核．下列原子核中，有三種是eq\o\al(232,90)Th衰變過程中可以產生的，它們是________．\o\al(208,82)Pb\o\al(211,82)Pb\o\al(216,84)Po\o\al(228