2024-2025學(xué)年高中物理第三章原子核第2節(jié)放射性衰變練習(xí)含解析教科版選修3-5

PAGE5-放射性衰變[A組素養(yǎng)達(dá)標(biāo)]1．下列說法正確的是()A．任何元素都具有放射性B．同一元素，單質(zhì)具有放射性，化合物可能沒有C．元素的放射性與溫度無關(guān)D．放射性就是該元素的化學(xué)性質(zhì)解析：原子序數(shù)大于83的全部元素都有放射性，小于等于83的元素不肯定有放射性，所以A錯(cuò)；放射性是由原子核內(nèi)部因素確定的，與該元素的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，所以C對(duì)，B、D錯(cuò)．答案：C2．下列關(guān)于放射性元素的半衰期的幾種說法，正確的是()A．同種放射性元素，在化合物中的半衰期比單質(zhì)中長(zhǎng)B．把放射性元素放在低溫處，可以減緩放射性元素的衰變C．放射性元素的半衰期與元素所處的物理和化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，它是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，只對(duì)大量的原子核才適用D．氡的半衰期是3.8天，若有4個(gè)氡原子核，則經(jīng)過7.6天后就只剩下一個(gè)解析：放射性元素的半衰期與其是單質(zhì)還是化合物無關(guān)，與所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，只取決于原子核的內(nèi)部因素，故A、B錯(cuò)；半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)于少量的原子核不適用，故C對(duì)，D錯(cuò)．答案：C3．關(guān)于碳14的衰變方程eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(A,Z)X＋eq\o\al(0,－1)e，下面說法正確的是()A．A等于13，Z等于5 B．A等于14，Z等于7C．A等于14，Z等于5 D．A等于13，Z等于6解析：依據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知14＝A,6＝Z＋(－1)，解得Z＝7，故選B.答案：B4．放射性元素經(jīng)過11.4天有eq\f(15,16)的原子核發(fā)生了衰變，該元素的半衰期為()A．11.4天 B．7.6天C．3.8天 D．2.85天解析：有eq\f(15,16)的原子核發(fā)生了衰變，則剩余的質(zhì)量為原來的eq\f(1,16)，即m＝eq\f(1,16)M，依據(jù)半衰期公式可得t＝4T＝11.4天，T＝2.85天．故A、B、C錯(cuò)誤，D正確．答案：D5．下列說法正確的是()A．溫度上升時(shí)放射性元素的半衰期變長(zhǎng)B．β衰變所釋放的電子是原子核外的最外層電子C．α、β和γ三種射線中，γ射線的穿透實(shí)力最強(qiáng)D．某放射性元素的原子核有80個(gè)，經(jīng)過2個(gè)半衰期后肯定只剩20個(gè)解析：放射性元素的半衰期與外界因素?zé)o關(guān)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)放出的電子，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；α、β和γ三種射線中，γ射線的穿透實(shí)力最強(qiáng)，選項(xiàng)C正確；半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)少量原子核的衰變不適用，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：C6．如圖所示，放射性元素鐳衰變過程中釋放出α、β、γ三種射線，分別進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)中，下列說法正確的是()A．①④表示α射線，其射出速度最慢但電離實(shí)力最弱B．②⑤表示γ射線，其穿透實(shí)力和電離實(shí)力都很強(qiáng)C．②⑤表示γ射線，是由原子核內(nèi)釋放出來的高頻電磁波D．③⑥表示β射線，是高速電子流，可以穿透幾毫米厚的鋁板解析：α射線是高速運(yùn)動(dòng)的氦核流，帶正電，垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)后，受電場(chǎng)力作用向右偏轉(zhuǎn)，垂直進(jìn)入磁場(chǎng)后，受洛倫茲力的作用，向右偏轉(zhuǎn)，α射線其射出速度最慢但電離實(shí)力最強(qiáng)，故A錯(cuò)誤．γ射線不帶電，在電場(chǎng)中不偏轉(zhuǎn)，在磁場(chǎng)中不偏轉(zhuǎn)，其穿透實(shí)力最強(qiáng)但電離實(shí)力最弱，γ射線是由原子核內(nèi)釋放出來的高頻電磁波，故B錯(cuò)誤，C正確．β射線是高速電子流，可以穿透幾毫米厚的鋁板，在電場(chǎng)中受電場(chǎng)力向左偏轉(zhuǎn)，在磁場(chǎng)中受洛倫茲力向左偏轉(zhuǎn)，故D錯(cuò)誤．答案：C7.(多選)煙霧探測(cè)器運(yùn)用了一種半衰期為432年的放射性元素镅eq\o\al(241,95)Am來探測(cè)煙霧．當(dāng)正常空氣分子穿過探測(cè)器時(shí)，镅eq\o\al(241,95)Am會(huì)釋放出射線將它們電離，從而產(chǎn)生電流．煙塵一旦進(jìn)入探測(cè)腔內(nèi)，煙塵中的微粒會(huì)吸附部分射線，導(dǎo)致電流減小，從而觸發(fā)警報(bào)．則下列說法不正確的是()A．镅eq\o\al(241,95)Am發(fā)出的是α射線B．镅eq\o\al(241,95)Am發(fā)出的是β射線C．镅eq\o\al(241,95)Am發(fā)出的是γ射線D．0.2mg的镅eq\o\al(241,95)Am經(jīng)864年將衰變掉0.15mg解析：镅eq\o\al(241,95)Am會(huì)釋放出射線將它們電離，從而產(chǎn)生電流，而三種射線中，α射線能使空氣電離，故A正確，B、C錯(cuò)誤；半衰期為432年，當(dāng)經(jīng)864年，發(fā)生兩次衰變，0.2mg的镅將衰變掉0.15mg，還剩下0.05mg沒有衰變，故D正確．此題選擇不正確的選項(xiàng)，故選B、C.答案：BC8．(多選)下列關(guān)于原子核衰變的說法中正確的是()A．放射性元素發(fā)生β衰變時(shí)所釋放出的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的B．有6個(gè)放射性元素的原子核，當(dāng)有3個(gè)發(fā)生衰變所需的時(shí)間就是該元素的半衰期C．Th釷發(fā)生一次α衰變時(shí)，新核與原來的原子核相比，中子數(shù)削減了4D．鈾核(eq\o\al(238,92)U)衰變?yōu)殂U核(eq\o\al(206,82)Pb)的過程中，要經(jīng)過8次α衰變和6次β衰變解析：放射性元素發(fā)生β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的，A正確；半衰期是大量原子的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)少數(shù)原子不適用，B錯(cuò)誤；Th核發(fā)生一次α衰變時(shí)，新核與原來的原子核相比，質(zhì)量數(shù)削減了4，中子數(shù)削減2，故C錯(cuò)誤；依據(jù)238－206＝4×8，知發(fā)生了8次α衰變，92－82＝2×8－6，知發(fā)生了6次β衰變，D正確．答案：AD9．恒星向外輻射的能量來自其內(nèi)部發(fā)生的各種熱核反應(yīng)，在當(dāng)溫度達(dá)到103K時(shí)，可以發(fā)生“氦燃燒”．(1)完成“氦燃燒”的核反應(yīng)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2.6×10－16s．肯定質(zhì)量的eq\o\al(8,4)Be經(jīng)7.8×10－16s后所剩eq\o\al(8,4)Be占起先時(shí)的________．解析：(1)依據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒，知未知粒子的電荷數(shù)為2，質(zhì)量數(shù)為4，為eq\o\al(4,2)He.(2)經(jīng)7.8×10－16s，知經(jīng)驗(yàn)了3個(gè)半衰期，所剩eq\o\al(8,4)Be占起先時(shí)的(eq\f(1,2))3＝eq\f(1,8).答案：(1)eq\o\al(4,2)He(2)eq\f(1,8)[B組素養(yǎng)提升]10.eq\o\al(238,92)U的衰變有多種途徑，其中一種途徑是先衰變成eq\o\al(210,83)Bi，然后可以經(jīng)一次衰變變成eq\o\al(210,a)X(X代表某種元素)，也可以經(jīng)一次衰變變成eq\o\al(b,81)Ti，最終都衰變變成eq\o\al(206,82)Pb，衰變路徑如圖所示，下列說法中正確的是()A．過程①是β衰變，過程③是α衰變；過程②是β衰變，過程④是α衰變B．過程①是β衰變，過程③是α衰變；過程②是α衰變，過程④是β衰變C．過程①是α衰變，過程③是β衰變；過程②是β衰變，過程④是α衰變D．過程①是α衰變，過程③是β衰變；過程②是α衰變，過程④是β衰變解析：Bi經(jīng)過①改變?yōu)閄，質(zhì)量數(shù)沒有發(fā)生改變，為β衰變；經(jīng)過③改變?yōu)镻b，質(zhì)量數(shù)削減4，為α衰變；過程②改變?yōu)門i，電荷數(shù)少2，為α衰變；過程④的電荷數(shù)增加1，為β衰變．故A、C、D錯(cuò)誤，B正確．故選B.答案：B11.(多選)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)原來靜止的原子核，由于衰變放射出某種粒子，結(jié)果得到一張兩個(gè)相切圓1和2的徑跡照片(如圖所示)，已知兩個(gè)相切圓半徑分別為r1、r2.下列說法正確的是()A．原子核可能發(fā)生的是α衰變，也可能發(fā)生的是β衰變B．徑跡2可能是衰變后新核的徑跡C．若衰變方程是eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He，則r1∶r2＝1∶45D．若是α衰變，則1和2的徑跡均是順時(shí)針方向解析：原子核衰變過程系統(tǒng)動(dòng)量守恒，由動(dòng)量守恒定律可知，衰變生成的兩粒子動(dòng)量方向相反，粒子速度方向相反，由左手定則知，若生成的兩粒子電性相反則在磁場(chǎng)中的軌跡為內(nèi)切圓，若電性相同則在磁場(chǎng)中的軌跡為外切圓，所以衰變生成兩電性相同的粒子，可能發(fā)生的是α衰變，但不是β衰變，故A錯(cuò)誤；核反應(yīng)過程系統(tǒng)動(dòng)量守恒，原子核原來靜止，初動(dòng)量為零，由動(dòng)量守恒定律可知，原子核衰變后生成的兩核動(dòng)量p大小相等、方向相反，粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力供應(yīng)向心力，由牛頓其次定律得qvB＝meq\f(v2,r)，解得r＝eq\f(mv,qB)＝eq\f(p,Bq)，由于p、B都相同，則粒子電荷量q越大，其軌道半徑r越小，由于新核的電荷量大于粒子的電荷量，則新核的軌道半徑小于粒子的軌道半徑，則半徑為r1的圓為放出新核的運(yùn)動(dòng)軌跡，半徑為r2的圓為粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，故B錯(cuò)誤；由B選項(xiàng)的分析知r1∶r2＝2∶90＝1∶45，故C正確；若是α衰變，生成的兩粒子電性相同，圖示由左手定則可知，兩粒子都沿順時(shí)針方向做圓周運(yùn)動(dòng)，故D正確．答案：CD12．一靜止的eq\o\al(238,92)U核經(jīng)α衰變成為eq\o\al(234,90)Th核，釋放出的總動(dòng)能為4.27MeV.此衰變后eq\o\al(234,90)Th核的動(dòng)能為多少？(保留一位有效數(shù)字)解析：據(jù)題意知，此α衰變的衰變方程為eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He依據(jù)動(dòng)量守恒定律得mαvα＝mThvTh①式中，mα和mTh分別為α粒子和Th核的質(zhì)量，vα和vTh分別為α粒子和Th核的速度，由題設(shè)條件知eq\f(1,2)mαveq\o\al(2,α)＋eq\f(1,2)mThveq\o\al(2,Th)＝Ek②eq\f(mα,mTh)＝eq\f(4,234)③式中Ek＝4.27MeV是α粒子與Th核的總動(dòng)能．由①②③式得eq\f(1,2)mThveq\o\al(2,Th)＝eq\f(mα,mα＋mTh)Ek＝0.07MeV.答案：0.07MeV[C組學(xué)霸沖刺]13．自然放射性鈾(eq\o\al(238,92)U)發(fā)生衰變后產(chǎn)生釷(eq\o\al(234,90)Th)和另一個(gè)原子核．(1)請(qǐng)寫出衰變方程；(2)若衰變前鈾(eq\o\al(238,92)U)核的速度為v，衰變產(chǎn)生的釷(eq\o\al(234,90)Th)核的速度為eq\f(v,2)，且與鈾核速度方向相同，試計(jì)算產(chǎn)生的另一種新核的速度．解析：(1)原子核衰變時(shí)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒，有eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,