高中物理选修3-5课时作业15：19.2 放射性元素的衰变

高中物理选修3-5

2 放射性元素的衰变

一、选择题

考点一 原子核的衰变

1．(多选)由原子核的衰变规律可知( )

A．放射性元素一次衰变就同时产生α射线和β射线

B．放射性元素发生β衰变，产生的新核的化学性质与原来的原子核的化学性质相同 C．放射性元素衰变的快慢跟它所处的物理、化学状态无关

D．放射性元素发生正电子衰变时，产生的新核质量数不变，电荷数减少1 [答案] CD

238U核发生α衰变后生成反冲Th2．(多选)(2018·广东省汕头市第二次模拟)如图1，静止的92

核，两个产物都在垂直于它们速度方向的匀强磁场中做匀速圆周运动，下列说法正确的是( )

图1

2344

A．衰变方程可表示为23892U→90Th＋2He

B．Th核和α粒子的圆周轨道半径之比为1∶45 C．Th核和α粒子的动能之比为1∶45

D．Th核和α粒子在匀强磁场中旋转的方向相反 [答案] AB

238234[解析] 已知α粒子为42He，则由电荷数守恒及质量数守恒可知，衰变方程为：92U→90Th＋4He，故2

A正确；Th核和α粒子都带正电荷，则在题图匀强磁场中都是逆时针旋转，故D错

1

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1

mThvTh22vThmα4?4234

误；由动量守恒可得衰变后＝＝，则Th核和α粒子的动能之比＝×?vαmTh23414?234?mαvα22

2

mv242

＝＝，故C错误；粒子在匀强磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，所以有Bvq＝，234117R

mvRThmThvThmαvα234421则R＝，所以Th核和α粒子的圆周轨道半径之比＝∶＝××＝，BqRαBqThBqα42349045故B正确．

3．某原子核的衰变过程如下：X――→Y――→P，则( ) A．X的中子数比P的中子数少2 B．X的质量数比P的质量数多3 C．X的质子数比P的质子数少1 D．X的质子数比P的质子数多1 [答案] D

[解析] 设X的质量数为m，质子数为n，P的质量数为x，电荷数为y，则有m＝x＋4，n＝－1＋2＋y，所以有X的质量数比P的质量数多4，X的质子数比P的质子数多1，故B、C错误，D正确；根据质子数和中子数之和为质量数，以及X的质量数比P的质量数多4，X的质子数比P的质子数多1，可知X的中子数比P的中子数多3，故A错误． 4．(多选)(2018·衡水中学期中)下列说法正确的是( )

226Ra衰变为222Rn要经过1次α衰变和1次β衰变 A.8886238U衰变为234Pa要经过1次α衰变和1次β衰变 B.9291232Th衰变为208Pb要经过6次α衰变和4次β衰变 C.9082238U衰变为222Rn要经过4次α衰变和4次β衰变 D.9286

β衰变α衰变

[答案] BC

[解析] 原子核经1次α衰变和1次β衰变后质量数减4，核电荷数减1(先减2再加1)，故A

238234 0错误；发生α衰变时放出42He，发生β衰变时放出电子－1e，设92U衰变为91Pa发生了x次α

衰变和y次β衰变，则根据质量数和电荷数守恒有：2x－y＋91＝92,4x＋234＝238，解得x

208

＝1，y＝1，故衰变过程为1次α衰变和1次β衰变，故B正确；设23290Th衰变为82Pb发生了

x次α衰变和y次β衰变，则根据质量数和电荷数守恒有：2x－y＋82＝90,4x＋208＝232，解

238U衰变为222Rn得x＝6，y＝4，故衰变过程要经过6次α衰变和4次β衰变，故C正确；设9286

2

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发生了x次α衰变和y次β衰变，则根据质量数和电荷数守恒有：2x－y＋86＝92,4x＋222＝238，解得x＝4，y＝2，故衰变过程要经过4次α衰变和2次β衰变，故D错误． 考点二 半衰期

5．(多选)日本福岛核电站泄露事故中释放出大量的碘131，碘131是放射性同位素，衰变时会放出β射线与γ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．β射线与γ射线都是电磁波，但γ射线穿透本领比β射线强

D．碘131发生β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 [答案] AD

[解析] 放射性元素衰变的快慢由元素本身决定，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；β射线是高速电子流，γ射线是

1 0电磁波，故C错误；β衰变的实质是10n→1H＋－1e，D正确．

6．有甲、乙两种放射性元素，它们的半衰期分别是τ甲＝15天，τ乙＝30天，它们的质量分别为M甲、M乙，经过60天后这两种元素的质量相等，则它们原来的质量之比M甲∶M乙是( ) A．1∶4 C．2∶1 [答案] B [解析] 由M甲?6015B．4∶1 D．1∶2

?1??甲?1??乙M＝乙???可得：

22????6030tt?1??1?M甲??＝M乙??，解得M甲∶M乙＝4∶1，B正确．

?2??2?考点三 衰变和半衰期的综合应用

234Th具有放射性，7．(多选)钍90它能放出一个新的粒子而变为镤234同时伴随有γ射线产生，91Pa，234Th→234Pa＋X，钍的半衰期为24天．则下列说法中正确的是( ) 其方程为9091

A．X为质子

B．X是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的 C．γ射线是镤原子核放出的

D．1g钍23490Th经过120天后还剩0.3125g [答案] BC

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[解析] 根据电荷数和质量数守恒知，钍核衰变过程中放出了一个电子，即X为电子，故A错误；发生β衰变时释放的电子由核内一个中子转化成一个质子时产生的，故B正确；γ射

234Th经过120天即经过5个半线是镤原子核放出的，故C正确；钍的半衰期为24天，1g钍90

衰期，故经过120天后还剩0.03125g，故D错误．

8．(多选)23892U是一种放射性元素，能够自发地进行一系列放射性衰变，如图2所示，可以判断下列说法正确的是( )

238210

→21092U―83Bi,X aPo

Y↓ ↓Z

b

81Tl

图2

206Pb 82

A．图中a是84，b是206

B．Y是β衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子时产生的 C．Y和Z是同一种衰变

D．从X衰变中放出的射线电离能力最强 [答案] AC [解析]

210

83Bi

210Bi83

衰变成 210aPo，质量数不变，可知发生的是β衰变，则电荷数多1，可知a＝84，

衰变成b81Tl，知电荷数少2，发生的是α衰变，质量数少4，则b＝206，故A正确，B

错误．Z衰变，质量数少4，电荷数少2，发生的是α衰变，Y和Z是同一种衰变，故C正确．从X衰变中放出的射线是β射线，电离能力不是最强，故D错误．

9．(多选)静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，放出的一个α粒子和反冲核轨道半径之比R∶r＝30∶1，如图3所示，则( )

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