2020版高中物理 19.2 放射性元素的衰变知能巩固提升 新人教版选修3-5

2020版高中物理 19.2 放射性元素的衰变知能巩固提升 新人教版选修3-5

‎2020版高中物理 19.2 放射性元素的衰变知能巩固提升 新人教版选修3-5 ‎ ‎【课堂训练】‎ ‎1.(2020·浙江高考)关于天然放射现象，下列说法正确的是( )‎ A.α射线是由氦原子核衰变产生 B.β射线是由原子核外电子电离产生 C.γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生 D.通过化学反应不能改变物质的放射性 ‎2.关于放射性元素的α衰变和β衰变，下列说法中正确的是( )‎ A.原子核每放出一个α粒子，原子序数减少4‎ B.原子核每放出一个α粒子，原子序数增加4‎ C.原子核每放出一个β粒子，原子序数减少1‎ D.原子核每放出一个β粒子，原子序数增加1‎ ‎3.下列说法中正确的是( )‎ A.22688Ra衰变为22286Rn要经过1次α衰变和1次β衰变 B.23892U衰变为23491Pa要经过1次α衰变和1次β衰变 C.23290Th衰变为20882Pb要经过6次α衰变和4次β衰变 D.23892U衰变为22286Rn要经过4次α衰变和4次β衰变 ‎4.(2020·南京高二检测)如图甲是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图，图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部的伤痕的示意图，请问图乙中的检查是利用了哪种射线( )‎ A.α射线 B.β射线 C.γ射线 D.三种射线都可以 ‎5.(2020·扬州高二检测)放射性元素‎146C射线被考古学家称为“碳钟”，可用它来测定古生物的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖.‎ ‎(1)‎146C不稳定,易发生衰变,放出β射线,其半衰期为5 730年,试写出有关的衰变方程.‎ ‎(2)若测得一古生物遗骸中‎146C的含量只有活体中的12.5%,则此遗骸的年代距今约有多少年?‎ ‎【课后巩固】‎ ‎6.(2020·大纲版全国卷)23592U经过m次α衰变和n次β衰变，变成20782Pb，则( )‎ A.m=7,n=3 B.m=7,n=4‎ C.m=14,n=9 D.m=14,n=18‎ ‎7.(2020·济南高二检测)元素X是Y的同位素，分别进行下列衰变过程: .则下列说法正确的是( )‎ A.Q与S是同位素 B.X与R原子序数相同 C.R比S的中子数多2‎ D.R的质子数少于上述任何元素 ‎8.最近几年，原子核科学家在超重元素岛的探测方面取得重大进展，1996年科学家们在研究某两个重离子结合成超重元素的反应时，发现生成的超重元素的核AZ X经过6次α衰变后的产物是253100Fm，由此，可以判定生成的超重元素的原子序数和质量数分别是( )‎ A.112、265 B.112、277‎ C.124、259 D.124、265‎ ‎9.某种放射性元素的半衰期为6天，则下列说法中正确的是( )‎ A.10个这种元素的原子，经过6天后还有5个没有发生衰变 B.当环境温度升高的时候，其半衰期缩短 C.这种元素以化合物形式存在的时候，其半衰期不变 D.半衰期由原子核内部自身的因素决定 ‎10.(2020·南京高二检测)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β射线与γ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.β射线与γ射线都是电磁波，但γ射线穿透本领比β射线强 D.碘131发生β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 ‎11.(2020·海南高考)一静止的23892U核经α衰变成为23490Th核，释放出的总动能为4.27 MeV.问此衰变后23490Th核的动能为多少MeV(保留1位有效数字)？‎ ‎12.23892U核经一系列的衰变后变为20682Pb核,问:‎ ‎(1)一共经过几次α衰变和几次β衰变?‎ ‎(2)20682Pb和23892U相比,质子数和中子数各少了多少?‎ ‎(3)综合写出这一衰变过程的方程.‎ 答案解析 ‎1.【解析】选D.α射线是原子核同时放出两个质子和两个中子产生的，选项A错；β射线是原子核内中子转化为质子和电子而放出的，选项B错；γ 射线是衰变后的原子核从高能级向低能级跃迁产生的，选项C错；放射性是原子核的固有属性，选项D正确.‎ ‎2.【解析】选D.发生一次α衰变，核电荷数减少2，质量数减少4，原子序数减少2；发生一次β衰变，核电荷数增加1，原子序数增加1.‎ ‎3.【解析】选B、C.α衰变放出的粒子是42He，β衰变放出的粒子是0-1e，由电荷数守恒和质量数守恒，可知A、D错，B、C正确.‎ ‎4.【解析】选C.由甲图知，γ射线的穿透能力最强，所以检查金属内部的伤痕需用γ射线，故C正确.‎ ‎5.【解析】(1)衰变方程为‎146C→147N+0-1e.‎ ‎(2)活体中‎146C含量不变,生物死亡后, ‎146C开始衰变,设活体中‎146C的含量为m0,遗骸中为m,则由半衰期的定义得m=m0(),即0.125=(),解得=3,所以t=‎ ‎3τ=17 190年.‎ 答案:(1) ‎146C→147N+0-1e (2)17 190年 ‎6.【解析】选B.根据题意有：235‎-4m=207，92‎-2m+n=82，解两式得m=7,n=4，选项B正确.‎ ‎7.【解析】选A、C.上述变化过程为：‎ 由此可知，Q与S为同位素，R比S多两个中子，故A、C正确，B、D错误.‎ ‎【变式备选】(2020·朝阳区高二检测)下列核反应方程中属于β衰变的是( )‎ A.23592U+10n→14456Ba+8936Kr+310n B.13153I→13154Xe+0-1e C.42He+147N→178O+11H D.23892U→23490Th+42He ‎【解析】选B.β衰变放出的粒子是0-1e，故B正确.‎ ‎8.【解析】选B.每经一次α ‎ 衰变，质量数减少4，电荷数即原子序数减少2，故A=253+6×4=277,Z=100+6×2=112.故B选项正确.‎ ‎9.【解析】选C、D.半衰期跟原子所处的物理环境和化学状态无关，由原子核自身决定，C、D两项正确，B错误；半衰期是根据统计规律得出来的，对几个原子核来说没有意义，A错误.‎ ‎10.【解题指南】解答此题应弄清以下四个方面：‎ ‎(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)γ射线的穿透能力比其他两种射线都强.‎ ‎(4)β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.β射线是高速电子流,γ射线是电磁波,故C错误.β衰变的实质是10n→11H+0-1e,D正确.‎ ‎11.【解析】据题意知,此α衰变的衰变方程为：‎ ‎23892U→23490Th+42He 根据动量守恒定律得 mαvα=mThvTh 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　①‎ 式中,mα和mTh分别为α粒子和Th核的质量,vα和vTh分别为α粒子和Th核的速度,由题设条件知：‎ mαvα2 +mThv Th2=Ek ②‎ ‎ ③‎ 式中Ek=4.27 MeV是α粒子与Th核的总动能.‎ 由①②③式得 ‎ ④‎ 代入数据得,衰变后23490Th核的动能 mThvTh2=0.07 MeV 答案:0.07 MeV ‎【变式备选】天然放射性铀(23892U)发生衰变后产生钍(23490Th)和另一个原子核.‎ ‎(1)请写出衰变方程；‎ ‎(2)若衰变前铀(23892U)核的速度为v，衰变产生的钍(23490Th)核速度为,且与铀核速度方向相同，求产生的另一种新核的速度.‎ ‎【解析】(1) 23892U→23490Th+42He ‎(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′=‎ 答案:(1)见解析 (2)‎ ‎12.【解析】(1)设23892U衰变为20682Pb经过x次α衰变和y次β衰变.由质量数守恒和电荷数守恒 可得238=206+4x ①‎ ‎92=82+2x-y ②‎ 联立①②解得x=8,y=6.即一共经过8次α衰变和6次β衰变.‎ ‎(2)因为原子核的电荷数等于质子数,‎ 因此质子数减少92-82=10个.原子核的质量数为质子数与中子数的和，故中子数减少量为 ‎(238-92)-(206-82)=22个.‎ ‎(3)此核反应方程为23892U→20682Pb+842He+60-1e.‎ 答案:(1)8次 6次 (2)10 22‎ ‎(3)23892U→20682Pb+842He+60-1e ‎【总结提升】有关核反应方程问题的处理方法 ‎(1)核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用箭头表示反应方向，不能用等号连接.‎ ‎(2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒定律杜撰出生成物来写核反应方程.‎ ‎(3)核反应遵循电荷数守恒和质量数守恒.‎ ‎(4)在书写核反应方程时，应先将已知原子核和已知粒子的符号填入核反应方程一般形式的适当位置上，然后根据核反应规律计算出未知核(或未知粒子)的电荷数和质量数，最后确定它们是哪种元素(或哪种粒子).‎