1、课时2放射性元素的衰变 对应学生用书P53一、选择题1(多选)对天然放射现象，下列说法中正确的是()A粒子带正电，射线一定是从原子核中射出的B粒子带负电，粒子有可能是核外电子C射线是光子，射线有可能是原子从高能级向低能级跃迁产生的D射线、射线、射线都是从原子核内部释放出来的答案AD解析衰变的实质是原子核中的两个质子和两个中子结合在一起形成一个氦核发射出来的；衰变的实质是原子核内的一个中子变成一个质子和一个电子，释放出电子；射线是伴随衰变和衰变产生的，是衰变产生的新原子核从高能级向低能级跃迁产生的。这三种射线都是从原子核内部释放出来的。故选A、D。2(多选)下列对原子核衰变的描述，正确的是()A
2、放出一个粒子后，原子核的中子数减1，原子序数少1B放出一个粒子后，原子核的质量数少4，核电荷数少2C放出一个粒子后，原子核的质量数不变，核电荷数加1D.Ra经过5次衰变和4次衰变后变为Pb答案BCD解析衰变的规律为核的电荷数增加1，质量数不变，A错误，C正确；衰变规律：核的电荷数减少2，质量数减少4，B正确；Ra经过5次衰变和4次衰变后，质量数减少20，核的电荷数先减少10，再增加4，一共减少6，变为Pb，D正确。3一块含铀的矿石质量为M，其中铀元素的质量为m，铀发生一系列衰变，最终生成物为铅。已知铀的半衰期为T，那么下列说法中正确的是()A经过2个半衰期后，这块矿石中基本不再含有铀B经过2个
3、半衰期后，原来所含的铀元素的原子核有发生了衰变C经过3个半衰期后，其中铀元素的质量还剩D经过1个半衰期后该矿石的质量剩下答案C解析经过2个半衰期后矿石中剩余的铀应该有，故A、B错误；经过3个半衰期后矿石中剩余的铀还有，故C正确；因为衰变产物大部分仍然留在该矿石中，所以矿石质量没有太大的改变，故D错误。4(多选)静止的镭原子核Ra经一次衰变后变成一个新核Rn，则下列相关说法正确的是()A该衰变方程为88RaRnHeB若该元素的半衰期为，则经过2的时间，2 kg的 88Ra中有1.5 kg已经发生了衰变C随着该元素样品的不断衰变，剩下未衰变的原子核 88Ra越来越少，其半衰期也变短D若把该元素放到
4、密闭的容器中，则可以减慢它的衰变速度E该元素的半衰期不会随它所处的物理环境、化学状态的变化而变化答案ABE解析由镭的衰变方程：88Ra86RnHe，可判断A项正确；由mm0可知，t2，m02 kg时，m0.5 kg，则已衰变的镭为m衰m0m2 kg0.5 kg1.5 kg，B项正确；放射性元素衰变的快慢是由核内部自身因素决定的，跟元素所处的化学状态、物理环境和元素多少没有关系，C、D两项错误，E项正确。5(多选)Th具有放射性，它能放出一个新的粒子而变为Pa，同时伴随有射线产生，其方程为ThPax，钍的半衰期为24天。则下列说法中正确的是()Ax为质子Bx是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生
5、的C射线是Pa原子核放出的D1 g 的Th经过120天后还剩0.2 g答案BC解析根据衰变方程质量数守恒和电荷数守恒，可判断x的质量数为2342340，电荷数为90911，所以x是电子，A错误；放射性元素的放射性来自于原子核内部，电子是由原子核内部的一个中子转化为一个质子而形成的，B正确；射线同射线一样都是来自于原子核，即来自于Pa原子核，C正确；半衰期是针对大量原子核衰变的一个统计规律，1 g 的Th经过120天即5个半衰期，剩余的质量为5 g g，不是0.2 g，D错误。6放射性元素氡(Rn)经衰变成为钋(Po)，半衰期约为3.8天；但勘测表明，经过漫长的地质年代后，目前地壳中仍存在天然的
6、含有放射性元素Rn的矿石，其原因是()A目前地壳中的Rn主要来自于其他放射性元素的衰变B在地球形成的初期，地壳中元素Rn的含量足够高C当衰变产物Po积累到一定量以后，Po的增加会减慢Rn的衰变进程D.Rn主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力改变了它的半衰期答案A解析元素半衰期的长短由原子核自身因素决定，与原子所处的物理、化学状态以及周围环境、温度无关，C、D错误；即使元素氡的含量足够高，经过漫长的地质年代，地壳中也几乎没有氡了，一定是来自于其他放射性元素的衰变，A正确，B错误。7A、B两种放射性元素，原来都静止在同一匀强磁场中，磁场方向如图所示，其中一个放出粒子，另一个放出粒子，与粒子的运动
7、方向跟磁场方向垂直，图中a、b、c、d分别表示粒子、粒子以及两个剩余核的运动轨迹，则()Aa为粒子轨迹，c为粒子轨迹Bb为粒子轨迹，d为粒子轨迹Cb为粒子轨迹，c为粒子轨迹Da为粒子轨迹，d为粒子轨迹答案C解析两个相切的圆表示在相切点处是静止的原子核发生了衰变，由于无外力作用，动量守恒，所以原子核发生衰变后，新核与放出的粒子速度方向相反，若它们带相同性质的电荷，则它们所受的洛伦兹力方向相反，则轨道应是外切圆，故左图应该是原子核发生了衰变，又因为r，半径大的应该是电荷量小的粒子的运动轨迹，A、D错误；若它们所带电荷的性质不同，则它们的轨道应是内切圆，右图所示的轨迹说明是放出了与原子核电性相反的电
8、荷，故应该是发生了衰变，半径大的应该是电荷量小的电子的运动轨迹，B错误，C正确。8(多选)三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个氦核(He)(质量数、电荷数也守恒)。则下面说法正确的是()AX核比Z核多一个质子BX核比Z核少一个中子CX核的质量数比Z核质量数大3DX核与Z核的总电荷是Y核电荷的2倍答案CD解析设原子核X的符号为X，则原子核Y为Y，XeY，HYHeZ，故原子核Z为Z。故选C、D。9(多选)元素X是Y的同位素，分别进行下列衰变过程：XPQ，YRS。则下列说法正确的是()AQ与S是同位素BX与R原子序数相同CR比S的中子数多2DR
9、的质子数少于上述任何元素答案AC解析上述变化过程为：XPQ，YRS，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。10放射性在技术上有很多应用，不同的放射源有不同的用途。下表列出了一些放射性元素的半衰期和可供利用的射线。元素射线半衰期钋210138天氡2223.8天,元素,射线,半衰期锶90,28年铀238,、,4.5109年某铝业公司生产铝薄板，方法是让厚的铝板通过轧辊把铝板轧薄，利用适当的放射线来测定通过轧辊后的薄板厚度是否均匀，可利用的元素是()A钋210 B氡222 C锶90 D铀238答案C解析题中测定铝薄板的厚度，要求射线可以穿透铝薄板，因此射线就不合适了，
10、射线穿透作用最强，薄板厚度不会影响射线穿透效果，所以只能选用射线，而氡222半衰期太小，铀238半衰期太长，所以只有C较合适。11(多选)静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它放出一个粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得粒子和反冲核的轨道半径之比为441，如图所示，则()A粒子与反冲核的动量大小相等、方向相反B原来放射性元素的核电荷数为90C反冲核的核电荷数为88D粒子和反冲核的速度之比为188答案ABC解析由于粒子之间相互作用的过程中动量守恒，初始总动量为零，则最终总动量也为零，即粒子和反冲核的动量大小相等、方向相反，A正确；由于释放的粒子和反冲核均在垂直于磁场的平面内且在洛伦兹力作
11、用下做圆周运动，由qvB得R，若原来放射性元素的核电荷数为Q，则对粒子：R1，对反冲核：R2，由p1p2，R1R2441，得Q90，B、C正确；它们的速度之比无法求得，D错误。二、非选择题12.原来静止在匀强磁场中的放射性元素的原子核A，发生衰变后放出的一个射线粒子和反冲核都在垂直于磁感线的同一平面运动，形成如图所示的内切圆轨迹，已知大圆半径是小圆半径的n倍，且绕大圆轨道运动的粒子沿顺时针方向旋转。那么：(1)该匀强磁场的方向一定是垂直于纸面向_。(2)原子核A的原子序数是_。(3)沿小圆运动的是_，其旋转方向为_。答案(1)里(2)n1(3)反冲核逆时针解析衰变的过程动量守恒，由粒子在磁场中
12、做圆周运动的半径公式R可知，小圆是反冲核的运动轨迹，绕行方向为逆时针。由两轨迹圆周内切判断，是衰变。根据左手定则可知，磁场方向垂直纸面向里。再由半径关系得反冲核的电荷量是粒子的n倍，由此推出原子核A的原子序数为n1。13放射性元素C的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)C不稳定，易发生衰变，放出射线，其半衰期为5730年，试写出有关的衰变方程。(2)若测得一古生物遗骸中C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？答案(1)CNe(2)17190年解析(1)衰变方程为CNe。(2)活体中C保持动态平衡含量不变，生物死亡
13、后，C持续衰变，设活体中C的含量为m0，遗骸中为m，则由半衰期的定义得mm0，即0.125，解得3，所以t317190年。14室内装修污染四大有害气体是苯系物、甲醛、氨气和氡。氡存在于建筑水泥、矿渣砖、装饰石材及土壤中。氡看不到，嗅不到，即使在氡浓度很高的环境里，人们对它也毫无感觉。氡进入人的呼吸系统能诱发肺癌，是吸烟外导致肺癌的第二大因素。静止的氡核Rn放出一个粒子x后变成钋核Po，钋核的动能为Ek1，若衰变放出的能量全部变成钋核和粒子x的动能。试回答以下问题：(1)写出上述衰变的方程(请用物理学上规定的符号表示粒子x)；(2)求粒子x的动能Ek2。答案(1)RnPoHe(2)解析(1)氡核Rn放出某种粒子x后变成钋核Po，可以判断发生的是衰变，衰变方程为：RnPoHe。(2)设钋核的质量为m1、速度为v1，粒子x的质量为m2、速度为v2，根据动量守恒定律，有：0m1v1m2v2粒子x的动能：Ek2m2v。