1、课时训练15放射性元素的衰变题组一放射性元素的衰变1.关于放射性元素发生衰变放射的三种射线,下列说法中正确的是() A.三种射线一定同时产生B.三种射线的速度都等于光速C.射线是处于激发态的原子核发射的D.原子核衰变不能同时放射射线和射线解析:射线是在衰变或衰变后原子核不稳定而辐射出光子形成。答案:C2.一个放射性原子核,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,C对。答案:C3.本题中用大
2、写字母代表原子核。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是F的同位素,则()A.Q是G的同位素,R是H的同位素B.R是E的同位素,S是F的同位素C.R是G的同位素,S是H的同位素D.Q是E的同位素,R是F的同位素解析:因为P是F的同位素,其电荷数设为Z,则衰变过程可记为Z+2EFGHZPQRS显然E和R的电荷数均为Z+2,则E和R为同位素,Q和G的电荷数均为Z+1,则Q和G为同位素,S、P、F的电荷数都为Z,则S、P、F为同位素,故选项B正确,选项A、C、D错误。答案:B4.铀裂变的产物之一氪90是不稳定的,它经过一系列
3、衰变最终成为稳定的锆90,这些衰变是()A.1次衰变,6次衰变B.4次衰变C.2次衰变D.2次衰变,2次衰变解析:原子核每经过一次衰变,质量数减少4,电荷数减少2;每经过一次衰变,电荷数增加1,质量数不变。方法一:衰变的次数n=0(次),衰变的次数m=+40-36=4(次)。方法二:设氪90经过x次衰变,y次衰变后变成锆90,由衰变前后的质量数、电荷数守恒得4x+90=90,2x-y+40=36,解得x=0,y=4。答案:B题组二半衰期5.(多选)关于放射性元素的半衰期,下列说法正确的是()A.原子核全部衰变所需要的时间的一半B.原子核有半数发生衰变所需要的时间C.相对原子质量减少一半所需要的
4、时间D.元素质量减半所需要的时间解析:放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间叫作这种元素的半衰期,它与原子核全部衰变所需要的时间的一半不同。放射性元素发生衰变后成了一种新的原子核,原来的放射性元素原子核的个数不断减少;当原子核的个数减半时,该放射性元素的原子核的总质量也减半,故选项B、D正确。答案:BD6.碘131的半衰期约为8天。若某药物含有质量为m的碘131,经过32天后,该药物中碘131的含量大约还有()A.B.C.D.解析:根据衰变规律可知,碘131经过的半衰期个数为n=4,剩余的质量约为()nm=,C项正确。答案:C7.下列有关半衰期的说法正确的是()A.放射性元素的半衰期越
5、短,表明有半数原子核发生衰变所需要的时间越短,衰变速度越快B.放射性元素的样品不断衰变,随着剩下未衰变的原子核的减少,元素的半衰期也变短C.把放射性元素放在密闭的容器中,可以减慢放射性元素的衰变速度D.降低温度或增大压强,让该元素与其他物质形成化合物,均可减缓衰变的速度解析:元素的半衰期是由原子核内部的因素决定的,与处于单质状态还是化合状态无关,与外部物理条件也无关。答案:A8.一小瓶含有放射性同位素的液体,它每分钟衰变6 000次。若将它注射到一位病人的血管中,15 h后从该病人身上抽取10 mL血液,测得此血样每分钟衰变 2次。已知这种同位素的半衰期为5 h,求此病人全身血液总量。解析:设
6、衰变前原子核的个数为N0,15 h后剩余的原子核个数为N,则N=N0(=()3N0=N0,设血液的总体积为V,衰变的次数跟原子核的个数成正比,即,由得V=3 750 mL=3.75 L。答案:3.75 L(建议用时:30分钟)1.某放射性同位素样品,在21天里衰减掉,它的半衰期是() A.3天B.5.25天C.7天D.10.5天解析:在21天里衰变掉,则剩余,故经历 3个半衰期,因此半衰期为=7(天)。答案:C2.表示放射性元素碘131I)衰变的方程是()AISbHeBIXeeCIInDITeH解析:原子核发生衰变时,从原子核内部释放出一个电子,同时生成一个新核,选项B正确。答案:B3.放射性
7、同位素钍232经、衰变会生成氡,其衰变方程为ThRn+x+y,其中()A.x=1,y=3B.x=2,y=3C.x=3,y=1D.x=3,y=2解析:根据衰变方程左右两边的质量数和电荷数守恒可得方程组解得x=3,y=2,故答案为D。答案:D4.A、B两种放射性元素,它们的半衰期分别为tA=10天,tB=30天,经60天后,测得两种放射性元素的质量相等,那么它们原来的质量之比为()A.31B.4863C.114D.161解析:设A、B两种元素原来的质量分别为mA和mB,对A元素来讲,经过6个半衰期,剩余质量为()6mA;对B元素来讲,经过2个半衰期,剩余质量为()2mB。则()6mA=()2mB,
8、故D项正确。答案:D5.(多选)美国科研人员正在研制一种新型镍铜长效电池,它是采用半衰期长达100年的放射性同位素镍63Ni)和铜两种金属作为长寿命电池的材料,利用镍63 发生衰变时释放电子给铜片,把镍63和铜片作电池两极,外接负载为负载提供电能。下面有关该电池的说法正确的是()A.镍63的衰变方程是NiCuB.镍63的衰变方程是NiCuC.外接负载时镍63的电势比铜片高D.该电池内电流方向是从铜片到镍解析Ni的衰变方程为NiCu,选项A、B错。电流方向为正电荷定向移动方向,在电池内部电流从铜片到镍片,镍片电势高,选项C、D正确。答案:CD6.(多选)地球的年龄到底有多大,科学家利用天然放射性
9、元素的衰变规律,通过对目前发现的最古老的岩石中铀和铅含量的测定,推算出该岩石中含有的铀是岩石形成初期时(岩石形成初期时不含铅)的一半。铀238衰变后形成铅206,铀238的相对含量随时间变化规律如图所示,图中N为铀238的原子数,N0为铀和铅的原子总数。由此可以判断出()A.铀238的半衰期为90亿年B.地球的年龄大致为45亿年C.被测定的古老岩石样品在90亿年时的铀、铅原子数之比约为14D.被测定的古老岩石样品在90亿年时的铀、铅原子数之比约为13解析:由题意、半衰期的含义及铀238衰变后含量随时间的变化规律图象可知:铀238的半衰期和地球的年龄均大致为45亿年。再由图象可知:被测定的古老岩
10、石样品在90亿年时铀原子数的相对值为0.25,即占总原子数的,由此可推得其中铅占原子数的,铀、铅原子数之比约为13。选项B、D正确。答案:BD7.(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,方向相同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解析:粒子之间相互作用的过程中遵守动量守恒,由于初始总动量为零,则末动量也为零,即粒子和反冲核的动量大小相等,方向相反。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
11、兹力作用下做匀速圆周运动。由Bqv=得R=若原来放射性元素的核电荷数为Z,则对于粒子有R1=,对反冲核:R2=由于P1=P2,且R1R2=441,得Z=90。它们的速度大小与质量成反比,A、D错误,B、C正确。答案:BC8.天然放射性元素Pu经过次衰变和次衰变,最后变成铅的同位素(填铅的三种同位素PbPbPb中的一种)。解析:发生衰变释放的是电子,核电荷数发生改变但质量数不会改变,发生衰变释放粒子,质量数从而发生改变,因而新、旧核的质量数之差一定是4的整数倍,所以最后变为铅的3种同位素只能是Pb,所以发生衰变的次数是=8次,发生衰变的次数由94-28-82=-4,可知发生4次衰变。答案:84Pb9.约里奥居里夫妇因发现人工放射性而获得了1935年的诺贝尔化学奖,他们发现的放射性元素P衰变成Si的同时放出另一种粒子,这种粒子是。P是P的同位素,被广泛应用于生物示踪技术。1 mg P 随时间衰变的关系如图所示,请估算4 mg的P经多少天的衰变后还剩0.25 mg?解析Sie(正电子)由图象可得1 mg P经14天变成0.5 mg,再经14天变成0.25 mg,由此可知P的半衰期为T=14 d,因此,4 mg的P经4个半衰期,即414=56(天),将变成0.25 mg或由m=m(可求得t=56天。答案:正电子56天(5458天都对)
