2024-2025學(xué)年高中物理分層訓(xùn)練十放射性元素的衰變含解析新人教版選修3-5

PAGE5-分層訓(xùn)練(十)放射性元素的衰變[基礎(chǔ)達標練]1．(多選)聯(lián)合國環(huán)境公署對科索沃地區(qū)的調(diào)查表明，北約對南聯(lián)盟進行的轟炸中，大量運用了貧鈾炸彈．貧鈾是從金屬中提煉鈾235以后的副產(chǎn)品，其主要成分為鈾238，貧鈾炸彈貫穿力是常規(guī)炸彈的9倍，殺傷力極大，而且殘留物可長期危害環(huán)境．下列關(guān)于其殘留物長期危害環(huán)境的理由正確的是()A．爆炸后的彈片存在放射性，對環(huán)境產(chǎn)生長期危害B．爆炸后的彈片不會對人體和環(huán)境產(chǎn)生長期危害C．鈾238的衰變速度很快D．鈾的半衰期很長2．表示放射性元素碘131(eq\o\al(131,53)I)β衰變的方程是()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經(jīng)放射性衰變①變?yōu)樵雍薳q\o\al(234,90)Th，繼而經(jīng)放射性衰變②變?yōu)樵雍薳q\o\al(234,91)Pa，再經(jīng)放射性衰變③變?yōu)樵雍薳q\o\al(234,92)U，放射性衰變①②③依次為()A．α衰變、β衰變和β衰變B．β衰變、α衰變和β衰變C．β衰變、β衰變和α衰變D．α衰變、β衰變和α衰變4．某原子核A先進行一次β衰變變成原子核B，再進行一次α衰變變成原子核C，則()A．核C的質(zhì)子數(shù)比核A的質(zhì)子數(shù)少2B．核A的質(zhì)量數(shù)減核C的質(zhì)量數(shù)等于3C．核A的中子數(shù)減核C的中子數(shù)等于3D．核A的中子數(shù)減核C的中子數(shù)等于55．最近原子核科學(xué)家在超重元素的探測方面取得重大進展，1996年科學(xué)家們在探討某兩個重離子結(jié)合成超重元素的反應(yīng)時，發(fā)覺生成的超重元素的核eq\o\al(A,Z)X經(jīng)過6次α衰變后的產(chǎn)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(zhì)量數(shù)分別是()A．124、259B．124、265C．112、265D．112、2776．(多選)某原子核的衰變過程Aeq\o(→,\s\up7(β))Beq\o(→,\s\up7(α))C，下列說法正確的是()A．核C比核A的質(zhì)子數(shù)少1B．核C比核A的質(zhì)量數(shù)少5C．原子核為A的中性原子的電子數(shù)比原子核為B的中性原子的電子數(shù)多2D．核C比核B的中子數(shù)少27．已知eq\o\al(234,90)Th的半衰期為24天.4geq\o\al(234,90)Th經(jīng)過72天還剩下()A．0B．0.5gC．1gD．1.5g8．若元素A的半衰期為4天，元素B的半衰期為5天，則相同質(zhì)量的A和B，經(jīng)過20天后，剩下的質(zhì)量之比mA:mB為()A．1:2B．2:1C．5:4D．4:59．(多選)日本福島核電站泄漏事故中釋放出大量的碘131，碘131是放射性同位素，衰變時會發(fā)出β射線與γ射線，碘131被人攝入后，會危害身體健康，由此引起了全世界的關(guān)注．下面關(guān)于核輻射的相關(guān)學(xué)問，說法正確的是()A．人類無法通過變更外部環(huán)境來變更碘131衰變的快慢B．碘131的半衰期為8.3天，則4個碘原子核經(jīng)16.6天后就肯定剩下一個原子核C．β射線與γ射線都是電磁波，但γ射線穿透本事比β射線強D．碘131發(fā)生β衰變時所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時產(chǎn)生的[實力提升練]10．(多選)地球的年齡究竟有多大，科學(xué)家利用自然放射性元素的衰變規(guī)律，通過對目前發(fā)覺最古老的巖石中鈾和鉛含量來推算．測得該巖石中現(xiàn)含有的鈾是巖石形成初期時(巖石形成初期時不含鉛)的一半，鈾238衰變后形成鉛206，鈾238的相對含量隨時間變更規(guī)律如圖所示，圖中N為鈾238的原子數(shù)，N0為鈾和鉛的總原子數(shù)．由此可以推斷出()A．鈾238的半衰期為90億年B．地球的年齡大致為45億年C．被測定的巖石樣品在90億年時鈾、鉛原子數(shù)之比約為1:4D．被測定的巖石樣品在90億年時鈾、鉛原子數(shù)之比約為1:311．放射性同位素14C(1)宇宙射線中高能量的中子遇到空氣中的氮原子后，會形成不穩(wěn)定的eq\o\al(14,6)C，它很簡單發(fā)生衰變，放出β射線變成一個新核，其半衰期為5730年，試寫出14C的衰變方程．(2)若測得一古生物遺骸中的eq\o\al(14,6)C含量只有活體中的25%，則此遺骸距今約有多少年？12．在勻強磁場中，一個原來靜止的原子核，由于放出一個α粒子，結(jié)果得到一張兩個相切圓的徑跡照片(如圖所示)，今測得兩個相切圓半徑之比r1:r2＝1:44，求：(1)圖中哪一個圓是α粒子的徑跡？(說明理由)(2)這個原子核原來所含的質(zhì)子數(shù)是多少？分層訓(xùn)練(十)放射性元素的衰變1．解析：鈾238的半衰期很長，所以會長時間對環(huán)境造成危害．故A、D對．答案：AD2．解析：β衰變釋放出電子eq\o\al(0,－1)e，依據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可進一步確定選項B正確．答案：B3．解析：涉及的核反應(yīng)方程分別是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衰變、β衰變、β衰變．答案：A4．解析：原子核A進行一次β衰變后，一個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€質(zhì)子并釋放一個電子，再進行一次α衰變，又釋放兩個中子和兩個質(zhì)子，所以核A比核C多3個中子和1個質(zhì)子，選項C正確，A、B、D錯誤．答案：C5．解析：因為每次α衰變超重元素的核eq\o\al(A,Z)X，都釋放兩個中子和兩個質(zhì)子，所以經(jīng)過6次α衰變超重元素的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別是Z＝100＋2×6＝112，A＝253＋4×6＝277，故選項D正確，A、B、C錯誤．答案：D6．解析：由衰變方程可寫出關(guān)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項正確．答案：AD7．解析：由衰變公式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正確．答案：B8．解析：元素A的半衰期為4天，經(jīng)過20天后剩余原來的eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))5，元素B的半衰期為5天，經(jīng)過20天后剩余原來的eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))4，剩下的質(zhì)量之比mAmB＝12，A正確．答案：A9．解析：衰變的快慢由放射性元素本身確定，與外部環(huán)境無關(guān)，A正確．半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計規(guī)律，對少數(shù)幾個原子核無意義，B錯誤．β射線是高速電子流，γ射線是電磁波，故C錯誤．β衰變的實質(zhì)是eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(0,－1)e，D正確．答案：AD10．解析：半衰期是有半數(shù)原子核發(fā)生衰變所須要的時間，依據(jù)圖象可知半數(shù)衰變的時間是45億年，A錯、B對；90億年是鈾核的兩個半衰期，有eq\f(3,4)的鈾原子核發(fā)生衰變，還有eq\f(1,4)的鈾原子核沒有發(fā)生衰變，依據(jù)衰變方程可知一個鈾核衰變時產(chǎn)生一個鉛核，故衰變后的鈾、鉛原子數(shù)之比約為13，C錯、D對．答案：BD11．解析：(1)eq\o\al(14,6)C的β衰變方程為：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，遺骸中的eq\o\al(14,6)C按其半衰期變更，設(shè)活體中eq\o\al(14,6)C的含量為N0，遺骸中的eq\o\al(14,6)C含量為N，則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)因為動量相等，所以軌道半徑與粒子的電荷量成反比，所以圓軌道2是α粒子的徑跡，圓軌道1是新生核的徑跡．(2)設(shè)衰變后新生核的電荷量為q1，α粒子的電荷量為q