高中物理 第十九章 原子核 2 放射性元素的衰变自主训练 新人教版选修3-5.doc

2 放射性元素的衰变自主广场我夯基 我达标1原子核x经p衰变(一次)变成原子核y，原子核y再经一次衰变变成原于核z，则下列说法中不正确的是( )a核x的中子数减核z的中子数等于2b核x的质子数减核z的质子数等于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思路解析：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.答案：c2放射性元素放出的射线，在电场中分成a、b、c三束，如图19-2-3所示其中( )图19-2-3ac为氦核组成的粒子流 bb为比x射线波长更长的光子流cb为比x射线波长更短的光子流 da为高速电子组成的电子流思路解析：从三束粒子在电场中可以看出，a为粒子，b为光子，c为电子.光子的波长比x射线还短.答案：c3一放射源放射出某种或多种射线，当用一张薄纸放在放射源的前面时，强度减为原来的，而当用1 cm厚的铝片放在放射源前时，射线的强度减小到几乎为零由此可知，该放射源所射出的( )a仅是射线 b仅是射线c是射线和射线 d是射线和射线思路解析：三种射线中，射线贯穿本领最强，能穿透几厘米厚的铅板，本题中用1 cm厚的铝片即能挡住射线，说明射线中不含射线，用薄纸便可挡住部分射线，说明射线中含有贯穿本领较小的射线，同时有大部分射线穿过薄纸，说明含有射线.从三种射线的贯穿能力大小方面分析问题.答案：c4一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10ml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5h，则此病人全身血液总量为_l.思路解析：设衰变前原子核的个数为n0，15 h后剩余的原子核的个数为n，则n=n0, 设人血液的总体积为v，衰变的次数跟原子核的个数成正比，即， 由得,所以v=3 750 ml=3.75 l.原子核的个数越多，衰变的次数越多，两者成正比关系.答案：3.755.在匀强磁场中，一个原来静止的原子核发生衰变，得到两条如图19-2-4中所示的径迹，图中箭头表示衰变后粒子的运动方向。不计放出光子的能量，则下述说法中正确的是( )图19-2-4a发生的是衰变，b为粒于的径迹b发生的是衰变，b为粒子的径迹c磁场方向垂直纸面向外d磁场方向垂直纸面向内思路解析：从轨迹可以看出两粒子的运动方向不同，但受力方向相同，说明电流方向相同，即发生了衰变，在磁场中受力向上，由左手定则可判断出磁场方向垂直纸面向内，a、d选项正确.答案：ad6静止状态的镭原子经一次衰变后变成一个新核(1)写出核衰变方程(2)若测得放出的粒子的动能为e1，求反冲核动能e2及镭核衰变时放出的总能量e思路解析：（1）.（2）由动量守恒定律得m1v1-m2v2=0，式中m1、m2、v1、v2分别为粒子及新核的质量和速度，则反冲核的动能为：e2=,则衰变放出的总能量为e=e1+e2=，发生衰变时遵循动量守恒和能量守恒.答案：（1） (2)7碳14具有放射性，其半衰期=5686年，空气中碳12跟碳14的存量约为1012：12活着的生物体中碳的这两种同位素质量之比与空气中相同。生物体死亡后，不再吸收碳，碳将以=5 686年为半衰期减少，因此测出生物遗骸中碳12与碳14的质量比，再跟空气中的相比较，可估算出古生物的死亡年代如果现测得一古代遗骸中碳14跟碳12的存量比为空气中的三分之二，试估算该遗骸的年代思路解析：设该遗骸在古代活着时含14c为n0个，含12c为m个，则古代时期存量比.测得该遗骸目前含14c为n个，而12c因不具有放射性，不会衰变，仍为m个，其存量比为.设古代和目前空气中14c与12c存量之比基本不变，令为k，由题意得，即，由n=n0，得，取对数得：t=年=3 3266年应用“放射性碳14定年法”是现代考古学中分析推测古代文化遗址年代的最基本方法答案：3 3266年我综合 我发展8.关于射线、射线、射线的本质和主要作用，以下说法正确的是( )a射线是高速粒子流，粒子实际上是氦原子核，它的穿透能力很强b射线是高速电子流，是核外电子激射出来形成的，它的电离能力较强，同时穿透能力也较强c射线是波长很短的电磁波，与x射线相比，射线的贯穿本领更大d射线是波长很短的电磁波，它是由于原子的内层电子受到激发后产生的思路解析：射线是高速粒子流，粒子就是氦核，具有较强的电离能力，但穿透能力很弱，在空气中能前进几厘米，一张普通的纸就能把它挡住，a选项错误射线是高速电子流，是原子核衰变时产生的一种射线，这种射线来源于原子核内部，而不是核外电子激射形成的，实际上是原子核内部的一个中子转变成质子时产生的,射线的电离作用较弱，但贯穿本领较强，很容易穿透黑纸，甚至能穿透几毫米厚的铝板，故b选项错误射线是波长很短的电磁波，具有很高的能量，其波长比x射线更短，因而贯穿本领更强，射线是原子核受到激发后产生的，并不是由核外电子受到激发后产生的，故c选项正确，d选项错误要正确掌握三种射线的来源、穿透能力和电离能力答案：c9.分别将一个粒子和一个粒子以相等大小的动量垂直射入同一匀强磁场中，它们的偏转半径依次为r1和r2，其匀速圆周运动的周期依次为t1和t2，则以下选项中正确的是( )a bc d思路解析：粒子和粒子在同一匀强磁场中做匀速圆周运动时，其轨道半径和周期分别满足：，据题知m1v1=m2v2，解得=92102故本题只有b选项正确答案：b10.测得某矿石中铀、铅质量比为117：1，假设开始时矿石只含有铀238，发生衰变的铀238都变成了铅206已知铀238的半衰期是45109年，求矿石的年龄思路解析：解此类问题要抓住两个要点：一是半衰期公式中的m、m0及衰变掉的原子核的质量(m0-m)之间的关系二是衰变掉的原子核与产生的新核质量之间的比例关系，每衰变掉一个原子核，就会产生一个新核，它们之间的质量之比等于各自原子核的质量之比只要利用半衰期的计算公式m=m0找出m、m0的关系，=45109，即可求出矿石的年龄设开始矿石中有m0(千克)的铀238，经n个半衰期后，剩余铀m(千克)，则m=m0，衰变掉的铀m0-m=m01-，一个铀核衰变成一个铅核，设生成铅x(千克)，则据题意有解得n=1，即t=45109年答案：45109年11.k-介子衰变的方程为k-+0，其中k-介子和-介子带负的元电荷，0介子不带电.一个k-介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧ap，衰变后产生的-介子的轨迹为圆弧pb，两轨迹在p点相切，它们的半径与之比为2：10介子的轨迹未画出如图19-2-5所示，由此可知-的动量大小与0的动量大小之比为( )图19-2-5a1：1 b1：2 c1：3 d1：6思路解析：本题涉及核衰变、电荷在匀强磁场中的运动规律及动量守恒定律，同时，本题较贴近现代科技前沿，情景较新颖，能较好地考查学生解决问题的能力，其知识含量和思维含量较大解决此类问题注意以下几个方面：(1)核反应总遵循质量数守恒和电荷数守恒(2)动量是矢量，列动量守恒方程时须注意各动量的矢量性(3)微观带电粒子在匀强磁场中运动时，都不计其重力作用，且有bqv=.k-介子衰变过程中动量守恒，且k-介子和-介子在磁场中做匀速圆周运动圆弧ap和pb在p处相切，说明衰变前k-介子的速度方向与衰变后-介子的速度方向相反，设衰变前k-介子的动量大小为p0，衰变后-介子和0介子的动量大小分别为p1和p2，根据动量守恒定律可得：p0=-p1+p2k-介子和-介子在磁场中分别做匀速圆周运动，其轨道半径为：，又由题意知，联立方程组解得：p1：p2=1：3答案：c12.本题中用大写字母代表原子核，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：，另一系列衰变如下：；已知p是f的同位素，则( )aq是g的同位素，r是h的同位素 br是e的同位素，s是f的同位素cr是g的同位素，s是h的同位素 dq是e的同位素，r是f的同位素思路解析：(1)互称同位素的原子核电荷数相同而质量数不同(2)任何核反应都遵循电荷数守恒和质量数守恒(3)衰变和衰变的核反应方程表达式分别为：(衰变)，(衰变)p和f是同位素，设电荷数均为z，则衰变过程可记为：显然，e和r的电荷数均为z+2，g和q的电荷数均为z+l，f、p和s的电荷数均为z，故b项正确答案：b13.如图19-2-6所示，x为未知的放射源，l为薄铝片，若在放射源和计数器之间加上l后，计数器的计数率大幅度减小；再在l和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变则x可能是( )图19-2-6a和的混合放射源 b纯放射源c和的混合