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1、1课时提升作业 十三 放射性元素的衰变(15 分钟 50 分)一、选择题(本题共 5 小题,每小题 7 分,共 35 分)1.(多选)(2018长春高二检测)关于天然放射现象,下列说法中正确的是( )A. 粒子带正电,所以 射线一定是从原子核中射出的B. 粒子带负电,所以 射线有可能是核外电子C. 粒子是光子,所以 射线有可能是由原子发光产生的D. 射线、 射线、 射线都是从原子核内部释放出来的【解析】选 A、D。 衰变的实质是原子核中的两个质子和两个中子结合成一个氦核放出,A正确; 衰变的实质是一个中子变成一个质子和一个电子,然后释放出电子,B 错误; 射线伴随 衰变和 衰变的产生而产生,C

2、 错误;三种射线都是从原子核内部释放出来的,D 项正确。2.(多选)以下关于天然放射现象,叙述正确的是( )A.若使某放射性物质的温度升高,其半衰期将变短B. 衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的C. 射线是原子核衰变产生的,它有很强的电离作用D. 射线是原子核产生的,它是能量很大的光子流【解析】选 C、D。半衰期与元素的物理状态无关,若使某放射性物质的温度升高,半衰期不变,故 A 错误; 衰变所释放的电子是从原子核内释放出的电子,故 B 错误; 射线是原子核衰变产生的,是氦的原子核,它有很强的电离作用,穿透能力很弱,选项 C 正确; 射线是原子核发生 或 衰变时产生的,它是能量很大的光

3、子流,选项 D 正确。3.(2018徐州高二检测)原子核 X 经过一次 衰变变成原子核 Y,原子核 Y 再经一次 衰变变成原子核 Z,则下列说法中正确的是( )A.核 X 的中子数比核 Z 的中子数多 2B.核 X 的质子数比核 Z 的质子数多 5C.核 Z 的质子数比核 X 的质子数少 1D.原子核 X 的中性原子的电子数比原子核 Y 的中性原子的电子数少 12【解析】选 C。根据衰变规律,发生一次 衰变减少两个质子和两个中子,发生一次 衰变减少一个中子而增加一个质子。中性原子的电子数等于质子数。【互动探究】若原子核 X 经过 m 次 衰变和 n 次 衰变,则原子核的质量数和核电荷数各减少多

4、少?【解析】 衰变不影响原子核的质量数,一次 衰变原子核的质量数减少 4,所以减少的质量数为 4m,一次 衰变原子核的核电荷数减少 2,一次 衰变原子核的核电荷数增加 1,所以原子核的核电荷数减少 2m-n。答案:4m 2m-n4.铀裂变的产物之一氪 90 Kr)是不稳定的,它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90 Zr),这些衰变是( )A.1 次 衰变,6 次 衰变 B.4 次 衰变C.2 次 衰变 D.2 次 衰变,2 次 衰变【解析】选 B。原子核每经过一次 衰变,质量数减少 4,电荷数减少 2;每经过一次 衰变,电荷数增加 1,质量数不变。 衰变的次数为 n= =0(次), 衰变的次数为

5、90904m=40-36=4(次)。【补偿训练】本题中用大写字母代表原子核,E 经 衰变成为 F,再经 衰变成为 G,再经 衰变成为H。上述系列衰变可记为下式:E F G H,另一系列衰变如下:P Q R S,已知 P 和 F 是同位素,则( )A.Q 和 G 是同位素,R 和 H 是同位素B.R 和 E 是同位素,S 和 F 是同位素C.R 和 G 是同位素,S 和 H 是同位素D.Q 和 E 是同位素,R 和 F 是同位素【解析】选 B。由于 P 和 F 是同位素,设它们的质子数为 n,则其他各原子核的质子数可分别表示如下:n+2E F G H3nP Q R S由此可以看出 R 和 E 是

6、同位素,S、P 和 F 是同位素,Q 和 G 是同位素。5.(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,衰变时会发出 射线与 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知识,说法正确的是( )A.人类无法通过改变外部环境来改变碘 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 天后就一定剩下一个原子核C. 射线与 射线都是电磁波,但 射线穿透本领比 射线强D.碘 131 发生 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【解题指南】解答此题应弄清以下四点:(

7、1)放射性元素衰变的快慢由原子核本身决定,与外部环境无关。(2)半衰期是大量原子核衰变的统计规律,对于少数原子核无意义。(3) 射线的穿透能力比其他两种射线都强。(4) 粒子是从原子核中放出的。【解析】选 A、D。衰变的快慢由放射性元素本身决定,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。 射线是高速电子流,射线是电磁波,故 C 错误。 衰变的实质是 n H ,D 正确。 10二、非选择题(15 分。需写出规范的解题步骤)6.在匀强磁场中,一个原来静止的原子核,由于放出一个 粒子,结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图所示),今测得两个相切圆半

8、径之比 r1r 2=144,求:(1)图中哪一个圆是 粒子的径迹?(说明理由)(2)这个原子核原来所含的质子数是多少?【解题指南】解答本题时应理解以下两点:4(1)发生 衰变时,系统动量守恒。(2)由公式 r= 计算新核与 粒子所带电荷量之比。【解析】(1)因为动量相等,所以轨道半径与粒子的电荷量成反比,所以圆轨道 2 是 粒子的径迹,圆轨道 1 是新生核的径迹。(2)设衰变后新生核的电荷量为 q1, 粒子的电荷量为 q2=2e,它们的质量分别为 m1和 m2,衰变后的速度分别是 v1和 v2,所以原来原子核的电荷量q=q1+q2。根据轨道半径公式有= =r12m111222m112221又由

9、于衰变过程中遵循动量守恒定律,则 m1v1=m2v2以上三式联立解得 q=90e。即这个原子核原来所含的质子数为 90。答案:(1)见解析 (2)90(25 分钟 50 分)一、选择题(本题共 4 小题,每小题 7 分,共 28 分)1.由原子核的衰变可知( )A.放射性元素一次衰变就同时产生 射线和 射线B.放射性元素发生 衰变,产生的新核的化学性质不变C. 衰变说明原子核内部存在氦核D.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 射线【解析】选 D。原子核发生衰变时,一次衰变只能是 衰变或 衰变,而不能同时发生 衰变和 衰变,发生衰变后产生的新核往往处于高能级,要向外

10、以 射线的形式辐射能量,故一次衰变只可能同时产生 射线和 射线,或 射线和 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5子核中被抛射出来,于是放射性元素发生了 衰变,C 错。2.(2018南京高二检测)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. B. C. D.4 8【解析】选 C。本题考查元素的半衰期。根据半衰期公式 m=m0( ,将题目中的

11、数据代入12)可得 C 正确,A、B、D 错误。【总结提升】半衰期公式的灵活应用(1)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。(2)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。(3)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

12、还包括反应中生成的新核的质量。3.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 粒子,另一个放出 粒子, 与 粒子的运动方向跟磁场方向垂直,图中 a、b、c、d 分别表示 粒子、 粒子以及两个剩余核的运动轨迹,则( )A.a 为 粒子轨迹,c 为 粒子轨迹B.b 为 粒子轨迹,d 为 粒子轨迹C.b 为 粒子轨迹,c 为 粒子轨迹D.a 为 粒子轨迹,d 为 粒子轨迹6【解题指南】解答本题应把握以下三点:(1)原子核在释放 或 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

13、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 衰变,又因为 r= ,半径大的应该是电荷量小的 粒子的运动轨迹,A、D 错误;若它们所带电荷的m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 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。4.(2018济南高二检测) 14C 测年法是利用 14C 衰变

14、规律对古生物进行年代测定的方法。若以横坐标 t 表示时间,纵坐标 m 表示任意时刻 14C 的质量,m 0为 t=0 时 14C 的质量。下面四幅图中能正确反映 14C 衰变规律的是( )【解析】选 C。由于每经过一个半衰期 , 14C 的质量减少一半,所以 m=m0 ,选项 C 正(12)确。二、非选择题(本题共 2 小题,共 22 分。需写出规范的解题步骤)5.(10 分)天然放射性元素 Pu 经过_次 衰变和_次 衰变,最后变 23994成铅的同位素_。(填铅的三种同位素 Pb Pb Pb 中的一种) 20682【解析】发生 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 衰变

15、释放 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7变为铅的 3 种同位素只能是 Pb,所以发生 衰变的次数是 =8 次,发生 衰变的次数是 82-(94-28)=4,可知发生 4 次 衰变。答案:8 4 Pb 207826.(12 分)一静止的 U 核经 衰变成为 Th 核,释放出的总动能为 4.27MeV。问 23892 23490此衰变后 Th 核的动能为多少 MeV?(保留 1 位有效数字) 23490【解析】据题意知,此 衰变的衰变方程为:U Th He,23490根据动量守恒定律得m v =mThvTh 式中,m 和 mTh分别为 粒子和 Th

16、核的质量,v 和 vTh分别为 粒子和 Th 核的速度,由题设条件知:m + mTh =Ek12 12= 式中 Ek=4.27MeV 是 粒子与 Th 核的总动能。由式得mTh = Ek12 m+代入数据得,衰变后 Th 核的动能mTh =0.07MeV12 v2答案:0.07MeV8【补偿训练】天然放射性铀 U)发生衰变后产生钍 Th)和另一个原子核。(1)请写出衰变方程。(2)若衰变前铀 U)核的速度为 v,衰变产生的钍 Th)核的速度为 ,且与铀核速度方2向相同,求产生的另一种新核的速度。【解析】(1)根据质量数和电荷数守恒得U Th He。23490(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=234m +4mv得:v= v。答案:(1 U Th He)23892 23490(2) v1214