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学业分层测评(九)
(建议用时:45分钟)
学业达标]
1.(多选)关于天然放射现象和对放射性的研究,下列说法正确的是( )
A.α射线和β射线在电场或磁场中偏转说明它们是带电粒子
B.原子核不是单一的粒子
C.γ射线一定伴随α射线或β射线而产生
D.任何放射性元素都能同时发出三种射线
【解析】 带电粒子以一定的初速度垂直进入电场或磁场能发生偏转,α射线和β射线能在电场或磁场中偏转说明它们是带电粒子,故A正确;放射现象说明原子核的可变性,即原子核不是单一粒子,具有复杂的结构,故选项B正确;γ射线是原子核在发射α射线或β射线时多余的能量以γ射线的形式产生的辐射,因此γ射线是伴随(不是一定伴随)α射线或β射线而放出的,C、D均错误.
【答案】 AB
2.(多选)关于放射性元素的半衰期,下列说法正确的是( )
A.是放射源质量减少一半所需的时间
B.是原子核半数发生衰变所需的时间
C.与外界压强和温度有关
D.可以用于测定地质年代、生物年代等
【解析】 原子核的衰变是由原子核的内部因素决定的,与外界环境无关.原子核的衰变有一定的速率,每隔一定的时间即半衰期,原子核就衰变掉总数的一半.不同种类的原子核,其半衰期也不同,若开始时原子核数目为N0,经时间t剩下的原子核数目为N,半衰期为T1/2,则N=N0().若能测出N与N0的比值,就可求出t,依此公式可测定地质年代、生物年代等.故正确答案为B、D.
【答案】 BD
3.由原子核的衰变规律可知( ) 【导学号:64772103】
A.放射性元素一次衰变可同时产生α射线和β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不可人为控制
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
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【解析】 一次衰变不可能同时产生α射线和β射线,只可能同时产生α射线和γ射线或β射线和γ射线;原子核发生衰变后,核电荷数发生了变化,故新核(新的物质)的化学性质应发生改变;发生正电子衰变,新核质量数不变,核电荷数减小1.
【答案】 C
4.(多选)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.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】 衰变的快慢由放射性元素本身决定,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射线是电磁波,故C错误;β衰变的实质是n→H+e,D正确.
【答案】 AD
5.(多选)某一放射性元素放出的射线通过电场后分成三束,如图325所示,下列说法正确的是( )
图325
A.射线3的电离作用在三种射线中最强
B.射线2贯穿本领最弱,用一张白纸就可以将它挡住
C.一个原子核放出一个射线3的粒子后,质子数和中子数都比原来少2个
D.一个原子核放出一个射线1的粒子后,形成的新核比原来的电荷数少1个
【解析】 根据三束射线的偏转方向,可以断定射线1带负电,是β射线;射线2不带电,是γ射线;射线3是α射线.α射线的电离作用最强,选项A正确.γ射线贯穿本领最强,用一张白纸可以挡住的是α射线,选项B错误.每发生一次α衰变,原子核里面的2个中子和2个质子结合成一个氦核而释放出来,选项
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C正确.每发生一次β衰变,原子核里面的一个中子变成一个质子,因此核电荷数增加1,但核子数不变,故选项D错误.
【答案】 AC
6.(多选)原子核Th具有天然放射性,它经过若干次α衰变和β衰变后会变成新的原子核.下列原子核中,有三种是Th衰变过程中可以产生的,它们是( )
A.Pb B.Pb
C.Po D.Ra
【解析】 发生1次α衰变时核子的质量数减4,电荷数减2;发生1次β衰变时,质量数不变,电荷数加1.先从质量数的变化分析,易得A、C、D正确.
【答案】 ACD
7.在横线上填上粒子符号和衰变类型.
(1)U→Th+________,属于________衰变
(2)Th→Pa+________,属于________衰变
(3)Po→At+________,属于________衰变
(4)Cu→Co+________,属于________衰变
【解析】 根据质量数守恒和电荷数守恒可以判断,(1)中生成的粒子为He,属于α衰变;(2)中生成的粒子为e,属于β衰变;(3)中生成的粒子为e,属于β衰变;(4)中生成的粒子为He,属于α衰变.
【答案】 (1)He α (2)e β (3)e β
(4)He α
8.U经一系列的衰变后变为Pb.
(1)求一共经过几次α衰变和几次β衰变?
(2)Pb与U相比,求质子数和中子数各少多少?
(3)写出这一衰变过程的方程.
【解析】 (1)设U衰变为Pb经过x次α衰变和y次β衰变.由质量数和电荷数守恒可得
238=206+4x①
92=82+2x-y②
联立①②解得x=8,y=6,即一共经过8次α衰变和6次β衰变.
(2)由于每发生一次α衰变质子数和中子数均减少2,每发生一次β衰变中子数减少1,而质子数增加1,故Pb较U质子数少10,中子数少22.
(3)核反应方程为U→Pb+8He+6e.
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【答案】 (1)8 6
(2)10 22
(3)U→Pb+8He+6e
能力提升]
9.(多选)有一种新型镍铜长效电池,它是采用半衰期长达100年的放射性同位素镍63(Ni)和铜两种金属作为长寿命电池的材料,利用镍63发生β衰变时释放电子给铜片,把镍63和铜片作电池两极,外接负载为负载提供电能.下面有关该电池的说法正确的是( )
【导学号:64772043】
A.镍63的衰变方程是Ni→Cu+e
B.镍63的衰变方程是Ni→Cu+e
C.外接负载时镍63的电势比铜片高
D.该电池内电流方向是从镍片到铜片
【解析】 镍63的衰变方程为Ni→e+Cu,选项A对,B错.电流方向为正电荷定向移动方向,在电池内部电流从铜片到镍片,镍片电势高,为电池的正极,选项C对,D错.
【答案】 AC
10.(多选)14C发生放射性衰变成为14N,半衰期约5 700年.已知植物存活期间,其体内14C与12C的比例不变;生命活动结束后,14C的比例持续减少.现通过测量得知,某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一.下列说法正确的是( )
A.该古木的年代距今约5 700年
B.12C、13C、14C具有相同的中子数
C.14C衰变为14N的过程中放出β射线
D.增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变
【解析】 剩余的碳14占,表明经过了一个半衰期,A正确;碳14、13、12的质子数相同,质量数不同,中子数不同,碳14比碳12多两个中子,故B错误;碳14变为氮14,质量数未变,放出的是电子流,即β射线,C正确;半衰期不受外界环境影响,D错误.
【答案】 AC
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11.回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用,有力地推动了现代科学技术的发展.当今医学影像诊断设备PET/CT堪称“现代医学高科技之冠”,它在医疗诊断中,常利用能放射正电子的同位素碳11作示踪原子.碳11是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氮14获得,同时还产生另一粒子,试写出核反应方程.若碳11的半衰期τ为20 min,经2.0 h剩余碳11的质量占原来的百分之几?(结果取2位有效数字)
【解析】 核反应方程为
N+H→C+He①
设碳11原有质量为m0,经过t1=2.0 h剩余的质量为mr,根据半衰期定义有
==≈1.6%.②
【答案】 N+H→C+He 1.6%
12.在匀强磁场中,一个原来静止的原子核,由于放出一个α粒子,结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图326所示),今测得两个相切圆半径之比r1∶r2=1∶44,求:
【导学号:64772044】
图326
(1)图中哪一个圆是α粒子的径迹?(说明理由)
(2)这个原子核原来所含的质子数是多少?
【解析】 (1)因为动量相等,所以轨道半径与粒子的电荷量成反比,所以圆轨道2是α粒子的径迹,圆轨道1是新生核的径迹.
(2)设衰变后新生核的电荷量为q1,α粒子的电荷量为q2=2e,它们的质量分别为m1和m2,衰变后的速度分别是v1和v2,所以原来原子核的电荷量
q=q1+q2.
根据轨道半径公式有
==
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又由于衰变过程中遵循动量守恒定律,则m1v1=m2v2
以上三式联立解得q=90e
即这个原子核原来所含的质子数为90.
【答案】 (1)见解析 (2)90
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