2024高中物理第十九章原子核課時作業(yè)十四含解析新人教版選修3-5

PAGEPAGE3課時作業(yè)(十四)eq\a\vs4\al([全員參加·基礎(chǔ)練])1．關(guān)于放射性元素的α衰變和β衰變，下列說法中正確的是()A．原子核每放出一個α粒子，原子序數(shù)削減4B．原子核每放出一個α粒子，原子序數(shù)增加4C．原子核每放出一個β粒子，原子序數(shù)削減1D．原子核每放出一個β粒子，原子序數(shù)增加1【解析】發(fā)生一次α衰變，核電荷數(shù)削減2，質(zhì)量數(shù)削減4，原子序數(shù)削減2；發(fā)生一次β衰變，核電荷數(shù)增加1，原子序數(shù)增加1.【答案】D2．(2014·課標(biāo)全國卷Ⅰ)(多選)關(guān)于自然放射性，下列說法正確的是()A．全部元素都可能發(fā)生衰變B．放射性元素的半衰期與外界的溫度無關(guān)C．放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性D．α、β和γ三種射線中，γ射線的穿透實力最強【解析】自然界中絕大部分元素沒有放射現(xiàn)象，選項A錯誤；放射性元素的半衰期只與原子核結(jié)構(gòu)有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān)，選項B、C正確；α、β和γ三種射線電離實力依次減弱，穿透實力依次增加，選項D正確．【答案】BCD3．新發(fā)覺的一種放射性元素X，它的氧化物X2O半衰期為8天，X2O與F2能發(fā)生如下反應(yīng)：2X2O＋2F2＝4XF＋O2，XFA．2天B．4天C．8天D．16天【解析】依據(jù)半衰期由原子核內(nèi)部因素確定，而跟其所處的物理狀態(tài)和化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，所以X2O、XF、X的半衰期相同，均為8天．正確選項為C.【答案】C4．關(guān)于原子核的衰變和半衰期，下列說法正確的是()A．β粒子帶負(fù)電，所以β射線有可能是核外電子B．放射性元素發(fā)生一次衰變可同時產(chǎn)生α射線和β射線C．放射性元素發(fā)生衰變的快慢不行人為限制D．半衰期是指原子核的質(zhì)量削減一半所須要的時間【解析】β衰變的實質(zhì)是核內(nèi)一個中子轉(zhuǎn)化成了一個質(zhì)子和一個電子，是從原子核射出的，A錯；一次衰變不行能同時產(chǎn)生α射線和β射線，只可能同時產(chǎn)生α射線和γ射線或β射線和γ射線，B錯；放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部自身的性質(zhì)確定的，與外界因素?zé)o關(guān)，C正確；半衰期是原子核有半數(shù)發(fā)生衰變時所須要的時間，不是質(zhì)量削減一半所須要的時間，故D錯．【答案】C5．有甲、乙兩種放射性元素，它們的半衰期分別是τ甲＝15天，τ乙＝30天，它們的質(zhì)量分別為M甲、M乙，經(jīng)過60天后這兩種元素的質(zhì)量相等，則它們原來的質(zhì)量之比M甲∶M乙是()A．1∶4B．4∶1C．2∶1D．1∶【解析】由M甲eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(t,τ甲)＝M乙eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(t,τ乙)可得：M甲eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(60,15))＝M乙eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(60,30))，解得M甲∶M乙＝4∶1，B正確．【答案】B圖19-2-36．(2014·南昌高二檢測)某一放射性元素放出的射線通過電場后分成三束，如圖19-2-3所示，下列說法正確的是()A．射線1的電離作用在三種射線中最強B．射線2貫穿本事最弱，用一張白紙就可以將它攔住C．一個原子核放出一個射線3的粒子后，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)都比原來少2個D．一個原子核放出一個射線1的粒子后，形成的新核比原來的電荷數(shù)少1個【解析】由圖可知，射線1為β粒子流，射線3為α粒子流，射線2為γ射線，故射線3的電離作用最強，射線2的貫穿本事最強，A、B均錯誤；一個原子核放出一個射線1的粒子后，形成的新核比原來的電荷數(shù)多1個，若一個原子核放出一個射線3的粒子后，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)都比原來少2個，C正確，D錯誤．【答案】C7．放射性同位素釷232經(jīng)α、β衰變會生成氡，其衰變方程為eq\o\al(232,90)Th→eq\o\al(220,86)Rn＋xα＋yβ，其()A．x＝1，y＝3B．x＝2，y＝3C．x＝3，y＝1D．x＝3，y＝2【解析】依據(jù)衰變方程左右兩邊的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可列方程eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(232＝220＋4x,90＝86＋2x－y))，解得x＝3，y＝2.故答案為D.【答案】D8.eq\o\al(238,92)U核經(jīng)一系列的衰變后變?yōu)閑q\o\al(206,82)Pb核，問：(1)一共經(jīng)過幾次α衰變和幾次β衰變？(2)eq\o\al(206,82)Pb與eq\o\al(238,92)U相比，質(zhì)子和中子數(shù)各少多少？(3)綜合寫出這一衰變過程的方程．【解析】(1)設(shè)eq\o\al(238,92)U衰變?yōu)閑q\o\al(206,82)Pb經(jīng)過x次α衰變和y次β衰變．由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得238＝206＋4x，①92＝82＋2x－y.②聯(lián)立①②解得x＝8，y＝6.即一共經(jīng)過8次α衰變和6次β衰變．(2)由于每發(fā)生一次α衰變質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)均削減2，每發(fā)生一次β衰變中子數(shù)少1，而質(zhì)子數(shù)增1，故eq\a\vs4\al(eq\o\al(206,82)Pb)較eq\o\al(238,92)U質(zhì)子數(shù)少10，中子數(shù)少22.(3)核反應(yīng)方程為eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(206,82)Pb＋8eq\o\al(4,2)He＋6eq\o\al(0,－1)e.【答案】(1)8次6次(2)1022(3)eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(206,82)Pb＋8eq\o\al(4,2)He＋6eq\o\al(0,－1)eeq\a\vs4\al([超越自我·提升練])9．(多選)元素X是Y的同位素，分別進(jìn)行下列衰變過程：Xeq\o(→,\s\up7(α))Peq\o(→,\s\up7(β))Q，Yeq\o(→,\s\up7(β))Req\o(→,\s\up7(α))S.則下列說法正確的是()A．Q與S是同位素B．X與R原子序數(shù)相同C．R比S的中子數(shù)多2D．R的質(zhì)子數(shù)少于上述任何元素【解析】上述改變過程為：eq\o\al(M,A)Xeq\o(→,\s\up7(α))eq\a\vs4\al(eq\o\al(M－4,A－2))Peq\o(→,\s\up7(β))eq\a\vs4\al(eq\o\al(M－4,A－1)Q)，eq\o\al(N,A)Yeq\o(→,\s\up7(β))eq\a\vs4\al(NA＋1)Req\o(→,\s\up7(α))eq\a\vs4\al(eq\o\al(N－4,A－1))S，由此可知，Q與S為同位素，R比S多兩個中子，故A、C正確，B、D錯誤．【答案】AC10．若干eq\o\al(210,83)Bi放在天平左盤上，右盤放420g砝碼，天平平衡，當(dāng)鉍發(fā)生α衰變時，經(jīng)過1個半衰期，欲使天平平衡，應(yīng)從右盤中取出砝碼的質(zhì)量為()A．210gB．105gC．4gD．2g【解析】原有的2moleq\o\al(210,83)Bi經(jīng)一個半衰期后，有1mol發(fā)生衰變生成1mol新的原子核eq\a\vs4\al(eq\o\al(206,81)Ti)，這種新元素養(yǎng)量為206g．此時左盤中還有210g未發(fā)生衰變的放射性元素，所以左盤中的物質(zhì)總質(zhì)量為416g，應(yīng)從右盤取走砝碼4g，選C.【答案】C11．放射性元素eq\o\al(14,6)C射線被考古學(xué)家稱為“碳鐘”，可用它來測定古生物的年頭，此項探討獲得1960年諾貝爾化學(xué)獎.eq\o\al(14,6)C不穩(wěn)定，易發(fā)生衰變，放出β射線，其半衰期為5730年．(1)試寫出有關(guān)的衰變方程．(2)若測得一古生物遺骸中eq\o\al(14,6)C的含量只有活體中的12.5%，則此遺骸的年頭距今約有多少年？【解析】(1)衰變方程為eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(0,－1)e.(2)活體中eq\o\al(14,6)C含量不變，生物死亡后，eq\o\al(14,6)C起先衰變，設(shè)活體中eq\o\al(14,6)C的含量為m0，遺骸中為m，則由半衰期的定義得m＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(t,τ))，即0.125＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(t,τ))，解得eq\f(t,τ)＝3，所以t＝3τ＝17190年．【答案】(1)eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(0,－1)e(2)17190年圖19-2-412．在勻強磁場中，一個原來靜止的原子核，由于放出一個α粒子，結(jié)果得到一張兩個相切圓的徑跡照片(如圖19-2-4所示)，測得兩個相切圓半徑之比r1∶r2＝44∶1.求：(1)這個原子核原來所含的質(zhì)子數(shù)是多少？(2)圖中哪一個圓是α粒子的徑跡？(說明理由)【解析】(1)設(shè)衰變后α粒子的電荷量為q1＝2e，新生核的電荷量為q2，它們的質(zhì)量分別為m1和m2，衰變后的速度分別為v1和v2，則原來原子核的電荷量q＝q1＋q2，依據(jù)軌道半徑公式有：eq\f(r1,r2)