高中物理第十九章原子核第2节放射性元素的衰变课下作业新人教版选修3_5

第2节 放射性元素的衰变

1．天然放射现象中，放射性元素放出的射线有α、β和γ三种，关于放射性元素的原子核的衰变，下列说法中正确的是( )

A ．可能同时放出α、β、γ射线

B ．可能同时只放出α、β射线

C ．可能同时只放出α、γ射线

D ．可能只放出γ射线

解析：当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时会伴随γ辐射，但不可能只放出γ射线而不发生α衰变或β衰变，A 、C 正确。

答案：AC

2．若干210

83Bi 放在天平左盘上，右盘放420 g 砝码，天平平衡。当铋发生衰变210

83Bi→206

81Tl ＋4

2He ，经过1个半衰期，欲使天平平衡，应从右盘中取出砝码的质量为( )

A ．210 g

B ．105 g

C ．4 g

D ．2 g

解析：原有的2 mol 210

83Bi 经一个半衰期后，有1 mol 铋发生衰变生成1 mol 新的原子核206

81Tl ，这种新元素质量为206 g ，此时左盘中还有210 g 未发生衰变的210

83Bi ，所以左盘中的总质量为416 g ，应从右盘中取走砝码4 g ，选项C 正确。

答案：C

3．元素X 是Y 的同位素，分别进行下列衰变过程，X ――→α P ――→β Q ，Y ――→β R ――→α S 。则下列说法正确的是( )

A ．Q 与S 是同位素

B ．X 与R 原子序数相同

C ．R 比S 的中子数多2

D ．R 的质子数少于上述任何元素

解析：上述变化过程为：M

A X ――→α M －4A －2P ――→β M －4A －1Q ，N A Y ――→β N A ＋1R ――→α N －4A －1S ，由此可知，Q 与S 是同位素，R 比S 多两个中子，故A 、C 正确。

答案：AC

4．2006年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器，通过48

20Ca(钙48)轰击249

98Cf(锎249)发生核反应，成功合成了第118号元素，这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素。实验表明，该元素的原子核先放出3个相同的粒子x ，再连续经过3次α衰变后，变成质量数为282的第112号元素的原子核，则上述过程中的粒子x 是( )

A．中子B．质子

C．电子D．α粒子

解析：设第118号元素为X,112号元素为Y，可得118号元素原子核的核反应方程为297118 X→282112Y＋342He＋3A Z X，由于反应中质量数守恒，电荷数守恒，可知A＝1，Z＝0。所以x为中子，故选A。

答案：A

5．(2012·开封二模)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．若碘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

解析：半衰期是原子核固有的，人类无法通过改变外部环境来改变碘131衰变的快慢，选项A正确；半衰期是大量原子核统计得出的，对少量原子核不适用的，选项B错误；β射线是高速电子流，γ射线是电磁波，γ射线穿透本领比β射线强，选项C错误；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，选项D正确。

答案：AD

6．完成下列核衰变方程，并在横线上注明属于哪类衰变。

(1)234 90Th→234 91Pa＋( )________；

(2)238 92U→234 90Th＋( )________；

(3)234 90Th→()＋0－1e________；

(4)( )→234 90Th＋42He________。

解析：根据核衰变过程中所遵循的规律分别得

(1)234＝234＋A,90＝91＋Z，解得A＝0， Z＝－1，故属于β衰变。

(2)238＝234＋A,92＝90＋Z，解得A＝4，Z＝2，故属于α衰变。

(3)234＝A＋0,90＝Z－1，解得A＝234，Z＝91，属于β衰变。

(4)A＝234＋4＝238，Z＝90＋2＝92，属于α衰变。

答案：(1)0－1e β衰变(2)42He α衰变(3)234 91Pa β衰变(4)238 92U α衰变

7．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以垂直于磁感线的方向运动，形成如图1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

质点沿顺时针方向旋转。那么：图1

(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________。 (4)其旋转方向为________。

解析：衰变的过程遵守动量守恒，由粒子在磁场中做圆周运动的半径公式R ＝mv

qB

可知，小圆是反冲核，绕行方向为逆时针。由内切圆周判断，是β衰变。根据左手定则可知，磁场方向向里。再由半径关系得反冲核的电荷量是β粒子的n 倍，由此推出原子核A 的原子序数为n －1。

答案：(1)里 (2)n －1 (3)反冲核 (4)逆时针

8．一小瓶内含有放射性同位素的溶液，它每分钟衰变6 000次。将它注射到一个病人的血液中，经过15小时，从病人身上取10 cm 3

的血样，测得每分钟衰变2次。已知这种同位素的半衰期为5小时。则人体血液的总量为________cm 3

。

解析：设放射性同位素原有质量为m 0,15小时后剩余质量为m ，则m ＝m 0(12)155＝1

8m 0

设取出的V ′＝10 cm 3

的血液中放射性同位素的质量为m ′，人体内血液的总量为V cm 3

。如果认为血液中放射性的溶液是均匀分布的，则

m ′m ＝V ′V

因单位时间内衰变的次数与放射性物质的含量成正比，则

m ′

m ＝2

1

8

×6 000

联立以上几式解得V ＝3.75×103 cm 3

。 答案：3.75×103

9．静止在匀强磁场中的某放射性原子核，沿垂直磁场方向放出一个α粒子后，α粒子和新核都做匀速圆周运动，如图2所示，测得α粒子和新核的轨道半径之比为44∶1，由此可知，该放射性原子核是哪种元素的原子核？ 图

2

解析：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由Bqv ＝m v 2

r

得圆

周运动半径：r ＝mv Bq

。

衰变过程中α粒子和新核组成的系统动量守恒m αv α＝m 新v 新，所以r αr 新＝q 新q α＝441

新核核电荷数为q 新＝44q α＝44×2＝88

可知原放射性元素原子核的核电荷数q 原＝88＋2＝90 故该放射性元素为90号元素钍(230

90Th)。 答案：该放射性元素为90号元素钍230 90Th