高效作业30 2 第1课时 放射性元素的衰变-【精彩三年】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册课程探究与巩固教师用书配套课件PPT（人教版）

高效作业30 [2　第1课时　放射性元素的衰变] [A级　新教材落实与巩固] 1．由原子核的衰变规律可知(　 　) A．放射性元素一次衰变可同时产生α射线和γ射线 B．放射性元素发生β衰变时，新核的化学性质不变 C．放射性元素发生衰变的快慢可人为控制 D．放射性元素发生正电子衰变时，新核质量数不变，核电荷数增加1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 A 【解析】 γ射线常常伴随着α衰变和β衰变产生，所以放射性元素一次衰变可同时产生α射线和γ射线，故A正确；放射性元素发生β衰变时，新核的核电荷数发生了变化，所以新核的化学性质要发生变化，故B错误；放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制，故C错误；放射性元素发生正电子衰变时，新核质量数不变，核电荷数减少1，故D错误。 2．下列关于放射性元素半衰期的几种说法正确的是(　 　) A．半衰期是放射性元素的原子核全部衰变所需时间的一半 B．我们能预计数量很少的原子核衰变掉一半需要的时间 C．同种放射性元素不论在化合物中还是单质中半衰期都一样 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 C 【解析】 半衰期不受温度、压强、所处状态、存在形式等因素影响，由元素本身决定，A、B错误，C正确；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量原子核的衰变不适用，D错误。 6．有4 mol的放射性物质A，每个原子核只发生一次α衰变就成为稳定核，其半衰期为10年；另有2 mol的放射性物质B，每个原子核只发生一次β衰变就成为稳定核，半衰期为30年。假定它们同时开始衰变，要使它们剩余物质的量相等需经过(　 　) A．15年 B．17.5年 C．20年 D．25年 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 C 9．(多选)活体生物由于需要呼吸，其体内的14C含量大致不变，死后停止呼吸，体内的14C含量开始减少。由于碳元素在自然界的各个同位素的比例一直都很稳定，人们可通过测定古木的14C含量来估计它的死亡的时间，这种方法被称为碳定年法。14C衰变为14N的半衰期约为5 730年，某古木样品中14C的比例约为现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是(　 　) A．该古木的死亡时间约为5 730年 B．14C与14N具有相同的中子数 C．14C衰变为14N的过程中放出β射线 D．升高古木样品所处环境的温度将加速14C的衰变 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 AC 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 B 【解析】 半衰期是大量放射性原子核衰变的统计规律，对个别的原子核没有意义，故A错误，B正确；半衰期由放射性元素的原子核本身因素决定，跟原子核所处的物理或化学状态无关，故C、D错误。 [B级　素养养成与评价] 11．某原子研究实验室发生放射性同位素泄漏事故。已知该元素的半衰期为7天，总放射量为人体最大允许量的8倍，则研究人员要进入该实验室，至少需要等待的天数是(　 　) A．7天 B．14天 C．21天 D．28天 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 C 12．(多选)下列说法正确的是(　 　) A．一入射光照射到某金属表面上能发生光电效应，若仅使入射光的强度减弱，则从金属表面逸出的光电子的最大初动能将变小 B．大量光子产生的效果显示出波动性，个别光子产生的效果显示出粒子性 C．电子的发现说明原子是可分的，天然放射现象的发现揭示原子核有复杂的结构 D．放射性同位素232Th经α、β衰变会生成220Rn，其衰变方程为 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 BC 【解析】 一入射光照射到某金属表面上能发生光电效应，由于发生光电效应与入射光的强度无关，所以入射光强度减弱，光电子的最大初动能不变，A错误；光既具有粒子性，又具有波动性，大量光子产生的效果显示波动性，个别光子产生的效果显示粒子性，B正确；电子是原子的组成部分，电子的发现说明原子可再分，天然放射现象的发现揭示原子核有复杂的结构，C正确；在衰变方程中，电荷数守恒，质量数守恒，则90＝86＋2x－y，232＝220＋4x，解得x＝3，y＝2，D错误。 13．(多选)地球的年龄到底有多大，科学家利用天然放射性元素的衰变规律，通过对目前发现的最古老的岩石中铀和铅含量的测定，推算出该岩石中含有的铀是岩石形成初期时(岩石形成初期时不含铅)的一半。铀238衰变后形成铅206，铀238的相对含量随时间变化规律如图所示，图中N为铀238的原子数，N0为铀和铅的原子总数。由此可以判断出(　 　) A．铀238的半衰期为90亿年 B．地球的年龄大致为45亿年 C．被测定的古老岩石样品在90亿年时的铀、 铅原子数之比约为1∶4 D. 被测定的古老岩石样品在90亿年时的铀、铅原子数之比约为1∶3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 BD 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 AB 【解析】 β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时产生的，故A正确；每次α衰变，质量数减少4，电荷数减少2，所以中子数减少2，每次β衰变，一个中子转化成一个质子和一个电子，所以中子数减少1，所以经过4次α衰变、2次β衰变，新核与原来的原子核相比，中子数减少个数为4×2＋2×1＝10，故B正确；γ射线实质是电磁波，不是中子流，故C错误；β衰变的实质是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，与原子外层的电子无关，故D错误。 15．已知碘131的半衰期约为8天，下列说法中正确的是(　 　) A．全部碘131衰变所需时间的一半是8天 B．2个碘131原子核经过8天只剩1个 C．碘131原子质量数减少一半所需的时间是8天 D．1 g碘131原子经过8天后质量变为0.5 g 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 α衰变 β衰变 β衰变 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 8 4 感谢聆听，再见！ D．氡的半衰期是3.8天，经过7.6天，有的氡原子核发生了衰变 【解析】 半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变所用的时间，A错误；半衰期是对大量原子核做出的统计规律，对数量很少的原子核不适用，B错误；半衰期反映的是原子核的特性，跟元素的化学状态无关，C正确；根据半衰期的概念可知，氡的半衰期是3.8天，经过7.6天，有的氡原子核发生了衰变，D错误。 3．在一个放射性元素的原子核Th衰变成一个稳定元素的原子核Pb的过程中，发生α衰变和β衰变的次数分别为(　 　) A．6、4 B．3、2 C．9、5 D．1、7 【解析】 由于β衰变不会引起质量数的变化，故可先根据质量数的减少确定α衰变的次数，因为每进行一次α衰变，质量数减少4，所以α衰变的次数为x＝＝6。再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判断β衰变的次数：6次α衰变，电荷数应减少2×6＝12，而每进行一次β衰变，电荷数增加1，所以β衰变的次数为y＝12－(90－82)＝4，A正确，B、C、D错误。 4．“毅力号”火星探测器为NASA公布的新一代火星车，用于搜寻火星上过去生命存在的证据。2023年10月26日，美国宇航局“毅力号”官方账号发布动态更新，表示在火星上成功收集到第23个岩石样本，成为天文学家探究火星古代环境的关键钥匙。“毅力号”火星车使用的是“放射性同位素热发电机(RTG)”提供电能，即把放射性同位素钚238(Pu)发生衰变产生的热转换为火星车所需的电能。已知钚238的半衰期为88年，其衰变放出粒子后变为铀234(U)。下列说法正确的是(　 　) A．钚238发生的是α衰变 B．钚238发生的是β衰变 C．176年后，钚238将全部发生衰变 D．在钚238衰变完毕前，RTG能一直提供稳定的电能输出 【解析】 根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒可知，钚238发生核反应的方程为Pu―→U＋He，可见钚238发生的是α衰变，A正确，B错误；每经过88年，钚238衰变为原来的，176年后钚238还有没有发生衰变，C错误；随着衰变的进行，钚238的原子核数目逐渐减少，RTG提供的电能逐渐减弱，D错误。 5．幽门螺杆菌在胃中产生的尿素酶，可将服用的碳14标记的尿素分解为氨和碳14标记的CO2。通过分析呼气中标记的CO2的含量即可判断胃中幽门螺杆菌的存在。已知碳14(C)半衰期为5 730年，则(　 　) A．改变胃部压强可以改变C衰变快慢 B．含C的化合物比单质C衰变可能慢些 C．改变胃部温度不能改变C衰变快慢 D．20 个C经过5 730年有10个发生衰变 【解析】 设它们剩余物质的量相等需经过t年，有4×＝2×，解得t＝15年，A正确。 7．我国首辆火星车“祝融号”采用放射性材料PuO2作为发电能源为火星车供电。PuO2中的元素Pu是Pu，其发生α衰变的半衰期为87.7年。下列说法正确的是(　 　) A．α衰变是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子 B．Pu发生α衰变的核反应方程为Pu＋n―→U＋He C．经过263.1年，大约还有12.5%的Pu原子核没发生衰变 D．当气温和引力环境发生改变时，Pu的半衰期可能会发生变化 【解析】 α衰变是原子核放出一个α粒子，形成一个新核，故A错误；Pu发生α衰变的核反应方程为Pu―→U＋He，故B错误；发生衰变后剩余质量m＝m0＝0.125m0，所以大约还有12.5%的Pu原子核没发生衰变，故C正确；半衰期只与元素自身有关，故D错误。 8．已知镭原子核Ra经过一次α衰变后变成一个新核Rn，下列说法正确的是(　 　) A．该衰变方程为Ra―→Rn＋He B．新核Rn中有86个中子 C．2.0 kg镭经过2个半衰期后还有0.5 kg没有发生衰变 D．样品中剩余的镭Ra越来越少，其半衰期越来越短 【解析】 该衰变方程为Ra―→Rn＋He，故A错误；新核Rn中中子数为222－86＝136个，故B错误；2.0 kg镭经过2个半衰期后，还剩四分之一没有衰变，即0.5 kg，故C正确；样品中剩余的镭Ra越来越少，其半衰期不会发生变化，故D错误。 【解析】 设原来14C的质量为M0，衰变后剩余质量为M，则有M＝ M0，其中n为发生半衰期的次数，由题意可知剩余质量为原来的，故n＝1，所以死亡时间为5 730年，故A正确；14C的中子数是8个，14N的中子数是7个，故B错误；14C衰变为14N的过程中质量数没有变化，而核电荷数增加1，是14C中的一个中子变成了一个质子和一个电子，放出β射线，故C正确；放射性元素的半衰期与物理环境以及化学环境无关，故D错误。 10．氚是氢的一种放射性同位素，简写为H。氚核发生β衰变后变成另一种新原子核，氚的半衰期为12.43年。下列关于氚核衰变的说法正确的是(　 　) A．经过12.43年，6个氚核还剩余3个没有衰变 B．经过12.43年，质量为m的氚核还剩余没有衰变 C．增加气体中氚的浓度可以缩短其半衰期 D．改变氚核存放环境可改变其半衰期 【解析】 设放射性同位素的总量为N，则人体最大允许量为，半衰期为T＝7天，由半衰期公式可知N余＝N，故当N余＝时，可得＝3，故有t＝3T＝21天，即研究人员至少需等待21天后才能进入该实验室，C正确，A、B、D错误。 Th―→Rn＋xα＋yβ，其中x＝3，y＝1 【解析】 由题意、半衰期的含义及铀238衰变后含量随时间的变化规律图像可知，铀238的半衰期和地球的年龄均大致为45亿年，选项A错误，B正确；被测定的古老岩石样品在90亿年时铀原子数的相对值为0.25，即占总原子数的，由此可推知，其中铅占总原子数的，铀、铅原子数之比约为1∶3，选项C错误，D正确。 14．(多选)中国散裂中子源(CSNS)利用中子成像技术帮助中国科技大学进行了考古方面的研究。散裂中子源是研究中子特性、探测物质微观结构和运动的科研装置。下列关于中子研究的说法正确的是(　 　) A．β衰变过程中释放的电子来自原子核 B．U经过4次α衰变、2次β衰变，新核与原来的原子核相比，中子数少了10个 C．γ射线实质是高速中子流，可用于医学的放射治疗 D．原子核发生一次β衰变，该原子外层就一定失去一个电子 【解析】 放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫作这种元素的半衰期，C项没有区分质量数和质量，A、C错误；半衰期是大量原子核衰变的概率统计结果，对少数或单个特定的原子核无意义，对于一个特定的原子核我们无法判定其何时发生衰变，B错误；1 g碘131原子经过8天，剩余的质量m＝m0＝0.5 g，D正确。 16．科学家发现银河系中存在大量的放射性元素铝26。铝26的半衰期为72万年，其衰变方程为Al―→Mg＋Y。下列说法正确的是(　 　) A．Y是氦核 B．Y是质子 C．再经过72万年，现有的铝26衰变一半 D．再经过144万年，现有的铝26全部衰变 【解析】 由核反应遵守质量数和电荷数守恒得Y为正电子e，选项A、B错误；半衰期指原子核有半数发生衰变需要的时间，经过一个半衰期，铝26有半数发生衰变，经过两个半衰期，剩余的铝占原有数量的四分之一，选项C正确，选项D错误。 17．原子核U经放射性衰变①变为原子核Th，继而经放射性衰变②变为原子核Pa，再经放射性衰变③变为原子核U，则放射性衰变①②和③依次为__________、__________、__________。 【解析】 根据电荷数守恒和质量数守恒可知，原子核U衰变为原子核Th，电荷数减少2，质量数减少4，所以是α衰变；原子核Th衰变为原子核Pa，电荷数增加1，质量数没变，所以是β衰变；Pa衰变为原子核U，电荷数增加1，质量数没变，所以是β衰变。 18．天然放射性元素Pu经过______次α衰变和______次β衰变，最后变成铅的同位素__________(填入铅的三种同位素Pb、Pb、Pb中的一种)。 【解析】 设天然放射性元素Pu发生了x次α衰变和y次β衰变，最后变成铅的同位素Pb，其中Pb为三种同位素Pb、Pb、Pb中的一种，根据质量数守恒和电荷数守恒可得94＝82＋2x－y，239＝A＋4x，可知A一定是奇数，故A＝207，代入方程解得x＝8，y＝4，可知发生了8次α衰变和4次β衰变，最后变成铅的同位素Pb。 Pb $$