物理2 放射性元素的衰变课时训练

 www.ks5u.com第十九章　第二节

基础夯实

一、选择题(单选题)

1．(河北冀州中学2015～2016学年高二下学期期中)下列说法正确的是(　　)

A．α射线与γ射线都是电磁波

B．β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流

C．用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期

D．原子核经过衰变生成新核，则新核的质量总等于原核的质量

答案：C

解析：α射线不是电磁波，A错；β射线是原子核的衰变产生的，B错；半衰期不随其物理、化学状态而改变，C对；由衰变方程可知，D错。

2．(江苏徐州市2015～2016学年高二下学期期末)关于天然放射现象，下列说法不正确的是(　　)

A．天然放射现象的发现揭示了原子核具有复杂的结构

B．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将不变

C．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强

D．氡的半衰期为3.8天，若有四个氡原子核，经过7.6天就只剩下一个

答案：D

解析：由放射现象的本质特征可知A、C正确；半衰期与物质所处的物理、化学状态无关，B正确；半衰期只适用于大量原子核，D错。

3．目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如，有些含有铀、钍的花岗石等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放射出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是(　　)

A．氡的半衰期3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下一个原子核了

B．把放射性元素放在密封的容器中，可以减慢放射性元素衰变的速度

C．放射性元素的半衰期越短，表明有半数原子核发生衰变所需要的时间越短，衰变速度越大

D．降低温度或增大压强，让该元素与其他物质形成化合物，均可以减小衰变速度

答案：C

解析：4个氡原子核，不是大量原子核，半衰期不适用，A错。因半衰期决定于原子核的内部因素，与化学状态、外部条件无关，故B、D均错。半衰期短，则衰变快，C对。

4．据媒体报道，叛逃英国的俄罗期前特工利特维年科在伦敦离奇身亡。英国警方调查认为毒杀利特维年科的是超级毒药——放射性元素(Po)。Po的半衰期为138天，经过α衰变生成稳定的铅(Pb)，经过276天，100g Po已衰变的质量为(　　)

A．25g　　　 B．50g

C．75g D．100g

答案：C

解析：100g PO经1个半衰期衰变的质量为50g，再经过1个半衰期衰变的质量为25g，所以经过2个半衰期衰变的质量为75g，C正确。

5．某放射性元素的原子核X连续经过三次α衰变和两次β衰变，若最后变成另外一种元素的原子核Y，则该新核的正确写法是(　　)

A．Y B．Y

C．Y D．Y

答案：D

解析：新核的质量数为M′＝M－12，故A、B错误。

电荷数Z′＝Z－6＋2＝Z－4，故C错D对。

二、非选择题

6．A、B原子核静止在同一匀强磁场中，一个放出α粒子，

一个放出β粒子，运动方向均与磁场垂直，它们在磁场中的运动径迹及两个反冲核的径迹如图所示，则可以判定径迹________为α粒子，径迹________为β粒子。

答案：1　3

解析：在衰变过程中，α粒子和β粒子与剩余核组成的系统动量守恒，即放射出的粒子与反冲核动量大小相等，方向相反，由r＝mv/Bq可知，r与q成反比，由此可知两图中小圆径迹为反冲核的径迹，又根据左手定则可以判知，左侧外切圆是α衰变，右侧内切圆是β衰变，故本题应依次填1和3。

7．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。

答案：(1)见解析　(2)v

解析：(1)U→Th＋He

(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

能力提升

一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)

1．(江苏泰州二中2015～2016学年高二下学期检测)14C测年法是利用14C衰变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，m0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(　　)

答案：C

解析：设衰变周期为T，那么任意时刻14C的质量m＝()m0，可见，随着t的增长物体的质量越来越小，且变化越来越慢，很显然C项图线符合衰变规律，故选C。

2．一块氡222放在天平的左盘时，需要天平的右盘加444g砝码，天平才能处于平衡，氡222发生α衰变，经过一个半衰期以后，欲使天平再次平衡，应从右盘中取出的砝码为(　　)

A．222g B．8g　

C．2g D．4g

答案：D

解析：衰变前氡的质量为444g，摩尔质量为222g/mol，故共2mol氡。经过一个半衰期，有1mol氡衰变，放出1mol α粒子，则左盘质量减少了4g，故应从右盘中取出4g砝码。

3．(湖北黄冈中学2014～2015学年高二下学期期中)下列说法正确的是(　　)

A．根据天然放射现象，卢瑟福提出了原子的核式结构

B．放射性元素的半衰期会随着压力、温度、化合物种类变化而变化

C．铀(U)经过多次α、β衰变形成稳定的铅(Pb)的过程中，有6个中子转变成质子

D．一个氡核Rn衰变成钋核Po并放出一个粒子，其半衰期为3.8天，则2g氡经过7.6天衰变，剩余氡的质量是1g

答案：C

解析：由α粒子散射实验的实验现象卢瑟福提出了原子核式结构模型，故选项A错误；放射性元素的半衰期与物理因素无关，故选项B错误；衰变方程U→Pb＋8He＋6e，故有6个中子变为质子，选项C正确；半衰期是指有一半粒子衰变，故剩余的质量为2×()2＝0.5g，故选项D错误。

4．(新疆农业大学附中2015～2016学年高二下学期期中)核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137。碘131的半衰期约为8天，会释放β射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射γ射线。下列说法正确的是(　　)

A．碘131释放的β射线由氦核组成

B．铯137衰变时辐射出的γ光子能量大于可见光光子能量

C．与铯137相比，碘131衰变更慢

D．铯133和铯137含有相同的质子数

答案：BD

解析：该题综合考查了衰变规律和同位素的相关问题，原子核中不包含β射线，A错；γ光子的能量大于可见光光子的能量，B正确；铯137的半衰期长，衰变更慢，C不正确；铯133和铯137是同位素，含有相同的质子数，D选项正确。

5．(河北承德一中2014～2015学年高二下学期检测)天然放射性元素Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变之后，变成Pb(铅)。下列论断中正确的是(　　)

A．铅核比钍核少24个中子

B．铅核比钍核少8个质子

C．衰变过程中共有4次α衰变和8次β衰变

D．衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变

答案：BD

解析：铅核核子数比钍核核子数少24个，而不是中子数少24个，A项错；铅核质子数为82，钍核质子数为90，故铅核比钍核少8个质子，B项对；钍核的衰变方程为

Th―→Pb＋xHe＋ye，

式中x、y分别为α和β的衰变次数

由质量数守恒和电荷数守恒有

4x＋208＝232，

2x－y＋82＝90，

解得x＝6，y＝4。

即衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变，C项错而D项对。

综上所述，本题正确选项为B、D。

二、非选择题

6．完成衰变方程。

(1)β衰变：Bi―→________＋e，Po―→At＋________，

Th―→Pa＋________，

(2)α衰变：Th―→________＋He，U―→Th＋________，Cu―→Co＋________。

(3)其中Th衰变成Pa的半衰期为1.2min，则64gTh经过6min还有________g未衰变。

答案：(1)、(2)见解析　(3)2

解析：(1)Bi―→Po＋e，Po―→At＋e，

Th―→Pa＋e。

(2)Th―→Ra＋He，U―→Th＋He，

Cu―→Co＋He。

(3)由半衰期公式得m＝m0()

得m＝64×()g＝2g

7．测得某矿石中铀、铅比例为1.15:1，若开始时此矿石中只含有铀238，发生衰变的铀238都变成了铅206，且铀衰变成铅的半衰期是4.5×109年，求此矿石的年龄。

答案：4.5×109年

解析：设开始时矿石中有m0千克铀238，经过n个半衰期后，剩余的铀238为m，则由半衰期公式，m＝m0()n，而已经衰变掉的铀238质量为Δm＝m0－m＝m0[1－()n]，设这些铀衰变成铅的质量为x，则有

＝，

即＝，得

x＝m0[1－()n]，

根据题意，有＝，即

＝

解此方程得n＝1，即t＝T＝4.5×109年，所以矿石的年龄为4.5×109年。