高中物理第3章原子核与放射性第2节原子核衰变及半衰期学业分层测评鲁科版选修3-5.pdf

精品教案可编辑第 2 节 原子核衰变及半衰期(建议用时：45 分钟)学业达标 1关于天然放射现象和对放射性的研究，下列说法正确的是()A射线和射线在电场或磁场中偏转说明它们是带电粒子B原子核不是单一的粒子C射线一定伴随射线或射线而产生D任何放射性元素都能同时发出三种射线E射线往往伴随射线或射线而产生【解析】带电粒子以一定的初速度垂直进入电场或磁场能发生偏转，射线和射线能在电场或磁场中偏转说明它们是带电粒子，故A 正确；放射现象说明原子核的可变性，即原子核不是单一粒子，具有复杂的结构，故选项B 正确；射线是原子核在发射射线或射线时多余的能量以射线的形式产生的辐射，因此射线是伴随(不是一定伴随)射线或射线而放出的，故选项E正确，C、D 均错误【答案】ABE2关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的是()A是放射源质量减少一半所需的时间B是原子核半数发生衰变所需的时间C与外界压强和温度有关D可以用于测定地质年代、生物年代等E与原子的化学状态无关【解析】原子核的衰变是由原子核的内部因素决定的，与外界环境无关原子核的衰变有一定的速率，每隔一定的时间即半衰期，原子核就衰变掉总数的一半不同种类的原子核，其半衰期也不同，若开始时原子核数目为N0，经时间t剩下的原子核数目为N，半衰期为T1/2，则NN0(12)tT1/2.若能测出N与N0的比值，就可求出t，依此公式可测定地质年精品教案可编辑代、生物年代等故正确答案为B、D、E.【答案】BDE3日本福岛核电站泄漏事故中释放出大量的碘131，碘 131 是放射性同位素，衰变时会发出 射线与 射线，碘 131 被人摄入后，会危害身体健康，由此引起了全世界的关注下面关于核辐射的相关知识，说法正确的是()A人类无法通过改变外部环境来改变碘131 衰变的快慢B碘 131 的半衰期为8.3 天，则 4 个碘原子核经16.6 天后就一定剩下一个原子核C射线与 射线都是电磁波，但射线穿透本领比射线强D碘 131 发生 衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的E射线是高速运动的电子流，是从碘131 原子核内释放出来的【解析】衰变的快慢由放射性元素本身决定，与外部环境无关，A 正确；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数几个原子核无意义，B 错误；射线是高速电子流，射线是电磁波，故C 错误，E 正确；衰变的实质是10n11H01e，D 正确【答案】ADE4某一放射性元素放出的射线通过电场后分成三束，如图3-2-5所示，下列说法正确的是()图 3-2-5A射线 3 的电离作用在三种射线中最强B射线 2 贯穿本领最弱，用一张白纸就可以将它挡住C一个原子核放出一个射线3 的粒子后，质子数和中子数都比原来少2 个D一个原子核放出一个射线1 的粒子后，形成的新核比原来的电荷数少1 个E一个原子核放出一个射线1 的粒子后，形成的新核与原来的核的核子数相同【解析】根据三束射线的偏转方向，可以断定射线1 带负电，是射线；射线2 不精品教案可编辑带电，是射线；射线3 是 射线 射线的电离作用最强，选项A 正确 射线贯穿本领最强，用一张白纸可以挡住的是射线，选项B 错误每发生一次衰变，原子核里面的 2 个中子和2 个质子结合成一个氦核而释放出来，选项C 正确每发生一次衰变，原子核里面的一个中子变成一个质子，因此核电荷数增加1，但核子数不变，故选项D 错误，E正确【答案】ACE5有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63(6328Ni)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()【导学号：18850043】A镍 63 的衰变方程是6328Ni 6329Cu01eB镍 63 的衰变方程是6328Ni 6327Cu01eC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镍片到铜片E该电池的正极是镍片【解析】镍 63 的衰变方程为6328Ni 01e6329Cu，选项 A 对，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，为电池的正极，选项C、E对，D 错【答案】ACE6 原子核232 90Th 具有天然放射性，它经过若干次衰变和 衰变后会变成新的原子核下列原子核中，有三种是232 90Th 衰变过程中可以产生的，它们是()A.208 82Pb B.211 82Pb C.216 84PoD.228 88Ra E.226 88Ra【解析】发生 1 次 衰变时核子的质量数减4，电荷数减2；发生 1 次 衰变时，质量数不变，电荷数加1.先从质量数的变化分析，易得A、C、D 正确【答案】ACD精品教案可编辑7在横线上填上粒子符号和衰变类型(1)238 92U234 90Th_，属于 _ 衰变(2)234 90Th 234 91Pa_，属于 _ 衰变(3)210 84Po210 85At _，属于 _ 衰变(4)6629Cu6227Co _，属于 _ 衰变【解析】根据质量数守恒和电荷数守恒可以判断，(1)中生成的粒子为42He，属于衰变；(2)中生成的粒子为01e，属于 衰变；(3)中生成的粒子为0 1e，属于衰变；(4)中生成的粒子为42He，属于 衰变【答案】(1)42He(2)01e(3)01e (4)42He 8.238 92U 经一系列的衰变后变为206 82Pb.(1)求一共经过几次衰变和几次衰变？(2)206 82Pb 与238 92U 相比，求质子数和中子数各少多少？(3)写出这一衰变过程的方程【解析】(1)设238 92U 衰变为206 82Pb 经过x次 衰变和y次 衰变由质量数和电荷数守恒可得238 206 4x92 82 2xy联立解得x8，y6，即一共经过8 次 衰变和 6 次 衰变(2)由于每发生一次衰变质子数和中子数均减少2，每发生一次衰变中子数减少1，而质子数增加1，故206 82Pb 较238 92U 质子数少10，中子数少22.(3)核反应方程为238 92U206 82Pb842He 601e.【答案】(1)8 6(2)10 22(3)238 92U206 82Pb842He 60 1e能力提升 914C 发生放射性衰变成为14N，半衰期约5 700 年已知植物存活期间，其体内14C精品教案可编辑与12C 的比例不变；生命活动结束后，14C 的比例持续减少现通过测量得知，某古木样品中14C 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一下列说法正确的是()A该古木的年代距今约5 700 年B12C、13C、14C 具有相同的中子数C14C 衰变为14N 的过程中放出射线D增加样品测量环境的压强将加速14C 的衰变E14C 比12C 多 2 个中子【解析】剩余的碳14 占12，表明经过了一个半衰期，A 正确；碳14、13、12 的质子数相同，质量数不同，中子数不同，碳14 比碳 12 多两个中子，故B 错误，E 正确；碳14 变为氮 14，质量数未变，放出的是电子流，即射线，C 正确；半衰期不受外界环境影响，D 错误【答案】ACE10 回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用，有力地推动了现代科学技术的发展当今医学影像诊断设备PET/CT堪称“现代医学高科技之冠”，它在医疗诊断中，常利用能放射正电子的同位素碳11 作示踪原子碳11 是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氮14 获得，同时还产生另一粒子，试写出核反应方程若碳 11 的半衰期为 20 min，经 2.0 h 剩余碳 11 的质量占原来的百分之几？(结果取 2 位有效数字)【解析】核反应方程为14 7N 11H11 6C42He 设碳 11 原有质量为m0，经过t12.0 h 剩余的质量为mr，根据半衰期定义有mrm0(12)t1(12)12020 1.6%.【答案】14 7N 11H11 6C42He 1.6%11 在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个粒子，结果得到一张两精品教案可编辑个相切圆的径迹照片(如图 3-2-6所示)，今测得两个相切圆半径之比r1r2144，求：【导学号：18850044】图 3-2-6(1)图中哪一个圆是粒子的径迹？(说明理由)(2)这个原子核原来所含的质子数是多少？【解析】(1)因为动量相等，所以轨道半径与粒子的电荷量成反比，所以圆轨道2 是粒子的径迹，圆轨道1 是新生核的径迹(2)设衰变后新生核的电荷量为q1，粒子的电荷量为q22e，它们的质量分别为m1和m2，衰变后的速度分别是v1和v2，所以原来原子核的电荷量qq1q2.根据轨道半径公式有r1r2m1v1Bq1m2v2Bq2m1v1q2m2v2q1又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，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.【答案】(1)见解析(2)90