高中物理--- 放射性元素的衰变练习

高中物理---放射性元素的衰变练习

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α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2

B ．核X 的质子数减核Z 的质子数等于5

C ．核Z 的质子数比核X 的质子数少1

D ．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α衰变减少两个质子和两个中子，发生一次β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：C

2．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19-2-3

A ．C 为氦核组成的粒子流

B ．B 为比X 射线波长更长的光子流

C ．B 为比X 射线波长更短的光子流

D ．A 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α粒子，B 为γ光子，C 为电子.γ光子的波长比X 射线还短. 答案：C

3．一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

3

1

，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α射线

B ．仅是β射线

C ．是α射线和β射线

D ．是α射线和γ射线

思路解析：三种射线中，γ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γ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α射线，同时有大部分射线穿过薄纸，说明含有β射线.从三种射线的贯穿能力大小方面分析问题. 答案：C

4．一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N 0，15 h 后剩余的原子核的个数为N ，则 N=N 0·0038

1)21()21(N N t

==τ,

①

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6000

102

0V

N N ⨯

=， ② 由①②得

8

1

30000=V ,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：3.75

5.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19-2-4 A ．发生的是β衰变，B 为β粒于的径迹 B ．发生的是α衰变，b 为α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β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：AD

6．静止状态的镭原子

Ra 22888

经一次α衰变后变成一个新核．

(1)写出核衰变方程．

(2)若测得放出的α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）

He Rn Ra 4

222486228

88

+→.

（2）由动量守恒定律得m 1v 1-m 2v 2=0，式中m 1、m 2、v 1、v 2分别为α粒子及新核的质量和速度，则反冲核的动能为：E 2=

1211221122

2256

1)(2121E m m E m v m m v m =•=•=, 则衰变放出的总能量为E=E 1+E 2=

156

57

E ，发生α衰变时遵循动量守恒和能量守恒. 答案：（1）He Rn Ra 4

22248622888+→ (2)156

57E 7．碳14具有放射性，其半衰期τ=5686年，空气中碳12跟碳14的存量约为1012

：1．2．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τ=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n 0个，含12

C 为m 个，则古代时期存量比

m n C

C 0

12

14

=.测得该遗骸目前含14

C 为n 个，而12

C 因不具有放射性，不会衰变，仍为m 个，其存量比为

m

n C C =12

14

.设古代和目前空气中14C 与12

C 存量之比基本不变，令为k ， 由题意得k m

n

k m n

==0,32，即

320=n n ， 由n=n 0·56860)2

1

()21(t

t n =τ，

得32)21(5686=t

，取对数得：t=2

lg )

3lg 2(lg 5686--⨯年=3 326．6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：3 326．6年 我综合 我发展

8.关于α射线、β射线、γ射线的本质和主要作用，以下说法正确的是( ) A ．α射线是高速α粒子流，α粒子实际上是氦原子核，它的穿透能力很强

B ．β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 ．γ射线是波长很短的电磁波，与X 射线相比，γ射线的贯穿本领更大

D ．γ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：α射线是高速α粒子流，α粒子就是氦核He 4

2，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．β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n 10转变成质子H 1

1时产生的e H n 011110-+→,

β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．γ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，γ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：C

9.分别将一个α粒子和一个β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R 1和R 2，其匀

速圆周运动的周期依次为T 1和T 2，则以下选项中正确的是( ) A ．

1221=R R B ．2

121=R R