2021-2022学年高中物理 第十九章 原子核 2 放射性元素的衰变测评（含解析）新人教版选修3-5.docx

1、放射性元素的衰变课后篇巩固提升基础巩固1.下列说法中正确的是()A.衰变放出的电子来自组成原子核的电子B.衰变放出的电子来自原子核外的电子C.衰变说明原子核中含有粒子D.射线总是伴随其他衰变发生,它的本质是电磁波答案D2.重水堆核电站在发电的同时还可以生产出可供研制核武器的钚239(94239Pu),这种钚239可由铀239(92239U)经过n次衰变产生,则n为()A.2B.239C.145D.92解析衰变规律是质量数不变,质子数增加1。94239Pu比92239U质子数增加2,所以发生2次衰变,A对。答案A3.(多选)原子核X经衰变(一次)变成原子核Y,原子核Y再经一次衰变变成原子核Z,则

2、下列说法中正确的是()A.核X的中子数减核Z的中子数等于3B.核X的质子数减核Z的质子数等于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1解析由题意可知ZAXZ+1AY+-10eZ+1AYZ-1A-4Z+24He,由此可判断A、C、D正确,B错误。答案ACD4.氪90(3690Kr)是不稳定的,它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90(4090Zr),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次衰变解析解法一推理计算法根据衰变规律,衰变不影响核的质量数,发生一次衰变,核电荷数增加1;发生一次衰变,质量数减少4,核

3、电荷数减少2。3690Kr衰变为4090Zr,质量数不变,故未发生衰变;核电荷数增加4,一定是发生了4次衰变。解法二列方程求解设3690Kr衰变为4090Zr,经过了x次衰变,y次衰变,则有3690Kr4090Zr+x24He+y-10e由质量数守恒得90=90+4x由电荷数守恒得36=40+2x-y解得x=0,y=4,即只经过了4次衰变,选项B正确。答案B5.下列关于放射性元素的半衰期的几种说法正确的是()A.同种放射性元素,在化合物中的半衰期比在单质中长B.把放射性元素放在低温处,可以减缓放射性元素的衰变C.放射性元素的半衰期与元素所处的物理和化学状态无关,它是一个统计规律,只对大量的原子

4、核才适用D.氡的半衰期是3.8天,若有4个氡原子核,则经过7.6天后只剩下一个氡原子核解析放射性元素的半衰期与其是单质还是化合物无关,与所处的物理、化学状态无关,只取决于原子核的内部因素,故A、B错;半衰期是一个统计规律,对于少量的原子核不适用,故C对,D错。答案C6.新发现的一种放射性元素X,它的氧化物X2O半衰期为8天,X2O与F2能发生如下反应:2X2O+2F24XF+O2,XF的半衰期为()A.2天B.4天C.8天D.16天解析根据半衰期由原子核内部因素决定,而跟其所处的物理状态和化学状态无关,所以X2O、XF、X的半衰期相同,均为8天。正确选项为C。答案C7.碘131核不稳定,会发生

5、衰变,其半衰期为8天。(1)碘131核的衰变方程:53131I(衰变后的元素用X表示)。(2)经过天75%的碘131核发生了衰变。解析(1)根据质量数守恒和电荷数守恒,碘131核的衰变方程为:53131I-10e+54131X。(2)设经过t天,有75%的碘131核发生了衰变。则(1-75%)N0=N012t8得t8=2,t=16天。答案(1)-10e+54131X(2)16能力提升1.一个静止的铀核放出一个粒子衰变成钍核,衰变方程为92238U90234Th+24He。下列说法正确的是()A.衰变后钍核的动能等于粒子的动能B.衰变后钍核的动量大小等于粒子的动量大小C.铀核的半衰期等于其放出一

6、个粒子所经历的时间D.衰变后粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量解析静止的铀核在衰变过程中遵循动量守恒定律,由于系统的总动量为零,因此衰变后产生的钍核和粒子的动量等大反向,即pTh=p,B项正确;因此有2mThEkTh=2mEk,由于钍核和粒子的质量不相等,因此衰变后钍核和粒子的动能不相等,A项错误;半衰期是有半数铀核衰变所用的时间,并不是一个铀核衰变所用的时间,C项错误;由于衰变过程释放能量,根据爱因斯坦质能方程可知,衰变过程有质量亏损,因此D项错误。答案B2.(2020山东)氚核13H发生衰变成为氦核23He。假设含氚材料中13H发生衰变产生的电子可以全部定向移动,在3.2104 s时

7、间内形成的平均电流为5.010-8 A。已知电子电荷量为1.610-19 C,在这段时间内发生衰变的氚核13H的个数为()A.5.01014B.1.01016C.2.01016D.1.01018解析氚核的衰变方程为13H23He+-10e,根据电流的定义式得,q=It=5.010-83.2104C=1.610-3C,发生衰变的氚核个数n=qe=1.610-31.610-19个=11016个,选项B正确。答案B3.已知A和B两种放射性元素的半衰期分别为T和2T,则相同质量的A和B经过2T后,剩有的A和B质量之比为()A.14B.12C.21D.41解析剩有的A的质量mA=m012t=m0T22T

8、T剩有的B的质量mB=m012t=m0122T2T故mAmB=12,故B正确。答案B4.(多选)14C发生放射性衰变成为14N,半衰期约5 700年。已知植物存活期间,其体内14C与12C的比例不变;生命活动结束后,14C的比例持续减少。现通过测量得知,某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是()A.该古木的年代距今约5 700年B.12C、13C、14C具有相同的中子数C.14C衰变为14N的过程中放出射线D.增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变解析因古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一,则可知经过的时间为一个半衰期,即该古木的年代距今

9、约为5700年,A项正确;12C、13C、14C具有相同的质子数,由于质量数不同,故中子数不同,B项错误;根据核反应方程可知,14C衰变为14N的过程中放出电子,即发出射线,C项正确;外界环境不影响放射性元素的半衰期,D项错误。答案AC5.(多选)90232Th(钍)经过一系列衰变和衰变,变成82208Pb(铅)。以下说法中正确的是()A.铅核比钍核少8个质子B.铅核比钍核少16个中子C.共经过4次衰变和6次衰变D.共经过6次衰变和4次衰变解析设衰变次数为x,衰变次数为y,由质量数守恒和电荷数守恒得232=208+4x90=82+2x-y解得x=6,y=4,C错、D对。铅核、钍核的质子数分别为

10、82、90,故A对。铅核、钍核的中子数分别为126、142,故B对。答案ABD6.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1530P衰变成1430Si的同时放出另一种粒子,这种粒子是。1532P是1530P的同位素,被广泛应用于生物示踪技术,1 mg 1532P随时间衰变的关系如图所示,请估算4 mg的1532P经多少天的衰变后还剩0.25 mg?解析写出衰变方程1530P1430Si+10e,故这种粒子为+10e(正电子),由m-t图知1532P的半衰期为14天,由m余=m原12t得0.25mg=4mg12t14,故t=56天。答案正电子56

11、天7.某些建筑材料可产生放射性气体氡,氡可以发生或衰变,如果人长期生活在氡浓度过高的环境中,那么,氡经过人的呼吸道沉积在肺部,并放出大量的射线,从而危害人体健康。原来静止的氡核(86222Rn)发生一次衰变生成新核钋(Po),并放出一个能量为E0=0.09 MeV的光子。已知放出的粒子动能为E=5.55 MeV;忽略放出光子的动量,但考虑其能量;1 u=931.5 MeV/c2。(1)写出衰变的核反应方程;(2)衰变过程中总的质量亏损为多少?(保留三位有效数字)解析(1)衰变方程为:86222Rn84218Po+24He+。(2)忽略放出光子的动量,根据动量守恒定律,0=p+pPo即新核钋(Po)的动量与粒子的动量大小相等,又Ek=p22m,可求出新核钋(Po)的动能为EPo=4218E,由题意,质量亏损对应的能量以光子的能量和新核、粒子动能形式出现,衰变时释放出的总能量为E=E+EPo+E0=mc2故衰变过程中总的质量亏损是m=0.00616u。答案(1)86222Rn84218Po+24He+(2)0.006 16 u