2018-2019学年高中物理 第十九章 原子核 19.2 放射性元素的衰变课后巩固训练 新人教版选修3-5.doc

19.2 放射性元素的衰变基础达标练1(多选)关于原子核的衰变和半衰期，下列说法正确的是()A衰变是原子核释放出氦原子核，故衰变前的原子核内存在氦原子核B半衰期是指原子核总质量减半所需时间C放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制D射线经常伴随射线和射线产生答案CD解析2个中子和2个质子能十分紧密地结合在一起，在一定条件下作为一个整体从较大的原子核中抛出来形成衰变，衰变前的原子核内没有氦原子核，A错误；半衰期是指原子核数衰变一半所需的时间，B错误；放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，不可人为控制，C正确；衰变产生的新核处于较高能级，向低能级跃迁会产生射线，所以射线经常是伴随着衰变或衰变产生的，D正确。2一个放射性原子核发生一次衰变，则它的()A质子数减少一个，中子数不变B质子数增加一个，中子数不变C质子数增加一个，中子数减少一个D质子数减少一个，中子数增加一个答案C解析衰变的实质是一个中子变成一个质子和一个电子，故中子减少一个而质子增加一个。故A、B、D错误，C正确。3原子核X经过一次衰变成为原子核Y，原子核Y再经一次衰变变成为原子核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1答案C解析根据衰变规律，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。故A、B、D错误，C正确。4若元素A的半衰期为4天，元素B的半衰期为5天，则相同质量的A和B，经过20天后，剩下的质量之比mAmB为()A12 B21 C54 D45答案A解析元素A的半衰期为4天，经过20天后，剩余的质量mAm；元素B的半衰期为5天，经过20天后，剩余的质量mBm，所以mAmB12，A正确。5某放射性元素的原子核X连续经过三次衰变和两次衰变，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解析根据衰变的规律：新核的质量数为MM12，故A、B错误。电荷数为ZZ62Z4，故C错误，D正确。6表示放射性元素碘131(I)衰变的方程是()A.ISbHe B.IXeeC.IIn D.ITeH答案B解析衰变的实质是放射出电子e，由衰变过程中的质量数和电荷数守恒可知B正确。7一个静止在磁场中的放射性同位素原子核P，放出一个正电子后变成原子核Si，下列各图中能近似反映正电子e和Si核运动轨迹的是()答案B解析衰变过程中动量守恒，放出的正电子的运动方向与Si核的运动方向一定相反，且它们都带正电，在洛伦兹力作用下运动轨迹是两个外切圆，C、D错误；由洛伦兹力提供向心力得qvBm，故半径r，衰变时放出的正电子获得的动量与反冲核Si的动量大小相等，因此在同一磁场中正电子和Si核做匀速圆周运动的半径与它们的电荷量成反比，即14，可见正电子运动形成的圆的半径较大。故B正确，A错误。8超低温下一块固态氡222放在天平的左盘时，需要天平的右盘加444 g砝码，天平才能处于平衡，氡222发生衰变，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()A222 g B8 g C2 g D4 g答案D解析衰变前氡的质量为444 g，摩尔质量为222 g/mol，444 g氡即2 mol。经过一个半衰期，有1 mol氡衰变成金属钋，放出1 mol 粒子，则左盘质量减少了4 g，故应从右盘中取出4 g砝码，D正确，A、B、C错误。9(多选)质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具，如图所示为某种质谱仪的原理图，现利用这种质谱仪对氢元素进行测量。氢元素的三种同位素氕、氘、氚从容器A的下方的小孔无初速度飘入电势差为U的加速电场，加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打在照相底片D上，形成a、b、c三条谱线。关于三种同位素进入磁场时速度大小的排列顺序和三条谱线的排列顺序，下列判断正确的是()A进入磁场时速度从大到小的排列顺序是氚、氘、氕B进入磁场时速度从大到小的排列顺序是氕、氘、氚Ca、b、c三条谱线依次排列的顺序是氕、氘、氚Da、b、c三条谱线依次排列的顺序是氚、氘、氕答案BD解析加速过程中由动能定理得qUmv2，则有v，三种同位素电荷量q相同，速度的大小取决于质量的倒数，所以速度从大到小的排列顺序是氕、氘、氚，A错误，B正确；进入磁场后粒子做匀速圆周运动，由qvBm，并把v代入，得r ，由于它们的电荷量均相同，那么氚核的偏转半径最大，所以a、b、c三条谱线依次排列的顺序是氚、氘、氕，故C错误，D正确。题组通关练10(1)某种元素的原子核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：EFGH另一系列衰变如下：PQRS已知P和F是同位素，则()AQ和G是同位素，R和H是同位素BR和E是同位素，S和F是同位素CR和G是同位素，S和H是同位素DQ和E是同位素，R和F是同位素(2)为测定某水库的存水量，将一瓶放射性同位素溶液倒入此水库。已知该溶液1 min衰变8107次，该放射性同位素的半衰期为2天。经10天后，从水库中取出1 m3的水，测得1 min衰变10次，则该水库存水量为多少？答案(1)B(2)2.5105 m3解析(1)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：n2EnFn1Gn1HnPn1Qn2RnS由此可以看出R和E是同位素，S和F是同位素，Q和G是同位素，所以B正确，A、C、D错误。(2)设原放射性元素质量为m0,10天后的质量为m，水库共有V m3水，则10天后每立方米水中放射性元素的存量为。由衰变规律知：mm0m0。因为放射性物质单位时间内衰变次数跟放射性元素的质量成正比，所以由题意可知m0810710，即V8106。把式代入式，得水库存水量V2.5105 m3。11(1)(多选)在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹分别如图中a、b所示，由图可以判定()A该核发生的是衰变B该核发生的是衰变C磁场方向一定垂直纸面向里D磁场方向向里还是向外不能判定(2)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径之比r1r2441。求：这个原子核原来所含的质子数是多少？图中哪一个圆是粒子的径迹？(说明理由)答案(1)BD(2)90轨道1，理由见解析解析(1)原来静止的核在放出粒子的过程中总动量守恒，所以粒子和反冲核的速度方向一定相反，根据图示，它们在同一磁场中是向同一侧偏转的，由左手定则可知它们必带异种电荷，故应为衰变，B正确，A错误；由于不知它们的旋转方向，因而无法判定磁场是向里还是向外，D正确，C错误。(2)设衰变后粒子的电荷量为q12e，新生核的电荷量为q2，它们的质量分别为m1和m2，衰变后的速度分别为v1和v2，则原来原子核的电荷量qq1q2。根据轨道半径公式有：，又由于衰变过程中遵守动量守恒定律，则m1v1m2v2，以上三式联立解得q90e。即这个原子核原来所含的质子数为90。由于动量大小相等，因此轨道半径与粒子的电荷量成反比。所以圆轨道1是粒子的径迹，圆轨道2是新生核的径迹，两者电性相同，运动方向相反。