- 放射性衰变
- 共1588题
一个静止的放射性元素的原子核衰变后,在有匀强磁场的云室中出现两个内切圆轨迹,其轨迹半径之比为45:1,求:
(1)该衰变是属于什么衰变?
(2)衰变前该元素的原子序数多大?
正确答案
(1)衰变 (2)44
(1) 由轨迹是内切圆可知:衰变属于衰变。
(2)由 ∴
,
。即新核的原子序数为45。
∴衰变前该元素的原子序数为44。
238U的半衰期是4.5×109年,假设一块矿石中含有的
.求:
(1)经过45亿年后,还剩多少?
(2)假设发生衰变的铀都变成了,矿石中含有多少铅?
(3)这时铀、铅的质量之比是多少?
正确答案
(1)1kg
(2)0.866kg
(3)1:0.866
略
U经过m次的α衰变和n次的β衰变后变成了
Pb,则m=______,n=______.
正确答案
衰变方程为:
92235U→82207Pb+mα+nβ
则:235=207+4m,解得:m=7
又:92=82+7×2-n,得:n=4
故答案为:7,4.
(6分)放射性同位素被考古学家称为“碳钟”,它可以用来判定古生物体的年代。宇宙射线中高能量中子碰撞空气中的氮原子后,就会形成很不稳定的
,它很容易发生β衰变,变成一个新核,其半衰期为5730年。该衰变的核反应方程式为 。
的生成和衰变通常是平衡的,即生物机体中
的含量是不变的。当生物体死亡后,机体内
的含量将会不断减少。若测得一具古生物遗骸中
含量只有活体中的25%,则这具遗骸距今约有 年。
正确答案
(ⅰ); (ⅱ) 11460 (每空3分)
试题分析:(ⅰ)根据质量数与电荷数守恒可得 (ⅱ) 古生物遗骸中
含量只有活体中的25%,根据半衰期的定义知时间为2个半衰期11460年
是人类首先制造出的放射性同位素,其半衰期为2.5min,能衰变为
和一个未知粒子.
①写出该衰变的方程;
②已知容器中原有纯的质量为m,求5min后容器中剩余
的质量.
正确答案
①→
+
;②
试题分析:①根据衰变过程中质量数电荷数的守恒可知该衰变的方程为:→
+
②5min后容器中剩余的质量为:m′=
=
=
氡222是一种天然放射性气体,被吸入后,会对人的呼吸系统造成辐射损伤。它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一。其衰变方程是→
+ 。已知
的半衰期约为3.8天,则约经过 天,16g的
衰变后还剩1g。
正确答案
,15.2
试题分析:根据衰变过程中,质量数与电荷数守恒可知,该衰变过程中,所释放的粒子的质量数为A=222-218=4,电荷数为Z=86-84=2,所以该粒子为,根据半衰期公式有:m=
m0,代入数据解得:t=4τ=15.2天
一放射性原子核A经一系列α、β衰变后,变为原子核B.若B核比A核的质子数少8、中子数少16,则发生α、β衰变各多少次?
正确答案
发生6次α衰变,8次β衰变.
设发生α衰变x次,发生β衰变y次,A核原质量数为m、电荷数为z.则根据衰变规律可写出如下方程:
利用守恒关系可列出方程:z-(z-2x+y)=8…………………… ①
m-(m-4x)=8+16…………………②
联立这两个方程,可解得x=6,y=4.即发生6次α衰变,8次β衰变.
原来静止的氡核在进行
衰变时,放出的
粒子具有动能
,设此过程中核能均转化为粒子动能,
(1)求出α衰变过程中氡核剩余核动能
(2)估算此过程中质量亏损是多少千克,(要求1位有效数字)
正确答案
(1) (2)
在医学上有正电子(PET)发射计算机断层显像,它的基本原理是:将放射性同位素15O
注入人体,参与人体的代谢过程.15O在人体内衰变放出正电子,与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子,被探测器探测到,经计算机处理后产生清晰的图象.根据PET原理,回答下列问题:(元素符号提示:、
、
、
等等)
(1)写出15O的衰变的方程式______________________.
(2)将放射性同位素15O注入人体,15O的主要用途( )
(3)设电子质量为m,电量为q,光速为c,普朗克常数为h,则探测到的正负电子湮灭后生成的光子的波长= .
正确答案
(1) (2) B (3) h/mc
试题分析:(1)由衰变前后质量数守恒、核电荷数守恒可知方程为 (2)根据题干中的描述可知将放射性同位素15O注入人体,15O的主要用途是作为示踪原子(3)正负电子湮灭后质量亏损为2m,释放出的能量为
点评:本题难度较小,放射性元素具有做示踪原子的性质,熟练并记忆爱因斯坦质能方程即可求解此题
一个铀核衰变为钍核时释放出一个粒子。已知铀核的质量为3.853131×10-25㎏,钍核的质量为3.786567×10-25kg,
粒子的质量为6.64672×10-27kg。
(1)在这个衰变过程中释放出的能量等于多少焦?(保留两位有效数字)
(2)设上述衰变是在一边界为圆形的半径R=0.2m的匀强磁场中发生的,且衰变前铀核静止于圆心,衰变过程中释放出的能量都转化为动能。欲使衰变产物钍核和粒子均不飞出磁场,则该磁场的磁感应强度B至少多大?
正确答案
(1)8.7×10-13J (2)
衰变过程是弱相互作用,牛顿运动定律不适用,但仍满足动量守恒和能量守恒。假设衰变产物只有钍核和粒子,则它们的动量大小相等、方向相反,衰变过程由于质量亏损释放的核能等于它们的动能之和。如果放出的
粒子的速度方向与磁场方向垂直,则
粒子和钍核都做匀速圆周运动,其轨迹外切。
(1)衰变过程释放出的能量为
(3.853131×10-25-3.786567×10-25-6.64672×10-27)×(3×108)2J=8.7×10-13J。
(2)设钍核质量为M,钍核速度为V,粒子的质量为m,
粒子速度为v,由动量守恒和能量守恒得
由上述两式可解得粒子动能为
,则
粒子与钍核在磁场中的运动径迹如图所示。
由
可知,,所以
点评:通常发生衰变时还伴随着放出
光子,这样衰变发生时
粒子与反冲核的动量大小相等、方向相反就不成立。衰变时由于质量亏损而释放的核能也不仅是转化为
粒子与反冲核的动能,因为光子也具有能量和动量。因此上述计算只是近似的简化处理。
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