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动量守恒定律原子物理14.4天然放射现象、核反应、核能解读

1.表示放射性元素碘131(13153I)β衰变的方程是()
A.13153I→12751Sb+42He
B.13153I→13154Xe+0-1e
C.13153I→13053I+10n
D.13153I→13052Te+11H
解析:β衰变释放出电子0-1e,根据质量数守恒和电荷数守恒可进一步确定选项B正确.答案:B
2.关于天然放射现象,下列说法正确的是()
A.α射线是由氦原子核衰变产生
B.β射线是由原子核外电子电离产生
C.γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生
D.通过化学反应不能改变物质的放射性
解析:α射线是α衰变时射出的由氦原子核组成的高速粒子流,故选项A错误.β射线是发生β衰变时从原子核内部射出的高速电子流,故选项B错误.γ射线是原子核受到激发后产生的,故选项C错误.物质的放射性由原子核的内部结构决定,与物质是以单质形式还是以化合物形式存在无关,也不受温度、压强等外界因素的影响,故选项D正确.答案:D
3.核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137.碘131的半衰期约为8天,会释放β射线.铯137是铯133的同位素,半衰期约为30年,发生衰变时会辐射γ射线.下列说法正确的是()
A.碘131释放的β射线由氦核组成
B.铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量
C.与铯137相比,碘131衰变更慢
D.铯133和铯137含有相同的质子数
解析:β射线由高速电子流组成,选项A错误.γ射线为高频电磁波,光子能量远大于可见光光子的能量,选项B错误.碘131半衰期小,说明衰变快,选项C错误.铯133和铯137为同位素,具有相同的质子数,不同的中子数,选项D正确.
答案:D
4.在存放放射性元素时,若把放射性元素①置于大量水中;②密封于铅盒中;③与轻核元素结合成化合物.则()
A.措施①可减缓放射性元素衰变
B.措施②可减缓放射性元素衰变
C.措施③可减缓放射性元素衰变
D.上述措施均无法减缓放射性元素衰变
解析:放射性元素的衰变快慢由其原子核内部结构决定,与外界因素无关,所以A、B、
C 、错误,
D 正确.
答案:D
5.碘131核不稳定,会发生β衰变,其半衰期为8天.
①碘131核的衰变方程:131 53I→________(衰变后的元素用X 表示).
②经过________天有75%的碘131核发生了衰变.
解析:①根据衰变过程电荷数守恒与质量数守恒可得衰变方程:131 53I ―→131 53X +
-1e ;②
每经1个半衰期,有半数原子核发生衰变,经2个半衰期将剩余14,即有75%发生衰变,即
经过的时间为16天.
答案:①131 54X + 0-1e ②16 6.第一代实用核反应堆以铀235为裂变燃料,而在天然铀中占99%的铀238却不能利用,为了解决这个问题,科学家们研究出快中子增殖反应堆,使铀238变成高效核燃料.在反应堆中,使用的核燃料是钚239,裂变时释放出快中子,周围的铀238吸收快中子后变成铀239,铀239(239 92U)很不稳定,经过________次β衰变后变成钚239(239
94Pu),处于激发态的钚239放出γ射线后,其原子序数将________(选填“增大”、“减小”或“不变”).
解析:铀239(239 92U)和钚239(239 94Pu)的质量数相同,电荷数相差2,每一次β衰变电荷数
增加1,说明铀239(239 92U)经过2次β衰变变成钚239(错误!Pu);放出γ射线电荷数不变,所以原子序数不变.
答案:2 不变
7.(1)232 90Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变,变成208 82Pb(铅).以下说法正确的是( )
(2)约里奥—居里夫妇发现放射性元素3015P 衰变成3014Si 的同时放出
另一种粒子,这种粒子是__________.3215P 是30
15P 的同位素,被广泛应用
于生物示踪技术,1 mg 的3215P 随时间衰变的关系如图所示,请估算 4
mg 的3215P 经多少天的衰变后还剩0.25 mg? 解析:(1)设α衰变次数为x ,β衰变次数为y ,由质量数守恒和电
荷数守恒得232=208+4x,90=82+2x -y ,解得x =6,y =4,C 错、D 对.
铅核、钍核的质子数分别为82、90,故A 对.
铅核、钍核的中子数分别为126、142,故B 对.
(2)写出衰变方程为3015P→3014Si +01e ,故这种粒子为01e(正电子)由m -t 图知3215P 的半衰期为
14天,由m 余=m 原(12)t τ得
0.25 mg =4mg×(12)t 14,故t =56天.
答案:(1)ABD (2)正电子 56天
8.(2012年日照模拟)一静止的氡核(222 86Rn)发生α衰变,放出一个速度为v 0、质量为m 的α粒子和一个质量为M 的反冲核钋(Po),若氡核发生衰变时,释放的能量全部转化为α粒子和钋核的动能.
即:v =mν0M .
(3)由质能方程可知
E =Δmc 2
=12mν20+12Mν2 Δmc 2
=12mν20+12M (mν0M )2 解得:Δm =M +m mν202Mc 2. 答案:(1)222 86Rn→218 84Po +42He (2)mν0M (3)M +m mν202Mc 2 9.静止的氮核14 7N 俘获一个速度为2.3×
107m/s 的中子,发生核反应后若只产生了两个新粒子,其中一个粒子为氦核(42He),它的速度大小是8.0×
106m/s ,方向与反应前的中子速度方向相同.
=m 2v 2+m 3v 3
代入数值,得v 3=-8.2×
105m/s 即反应后生成的新核的速度大小为8.2×
105m/s 方向与反应前中子的速度方向相反
(2)反应前的总动能E 1=12m 1v 21
反应后的总动能E 2=12mv 22+12m 3v 23
经计算知E1>E2,故可知反应中发生了质量盈余,没有亏损.答案:(1) 147N+10n→115B+42He
8.2×105m/s与反应前中子的速度方向相反
(2)见解析。

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