在一个 ^ 2 3 8 _ 9 2 U原子核衰变为一个 ^…——2013 高考物理第 7 题答案解析

2013_上海 Paper

2013 Shanghai Question 7 Free-response Differentiating
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7.在一个 $^ { 2 3 8 } _ { \ 9 2 }$ U原子核衰变为一个 $^ { 2 0 6 } _ { 8 2 }$ Pb原子核的过程中,发生β衰变的次数为(A)6 次 (B)10 次 (C)22 次 (D)32 次

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设 $^{238}_{92}\text{U}$ 衰变为 $^{206}_{82}\text{Pb}$ 的过程中,发生了 $x$ 次 $\alpha$ 衰变和 $y$ 次 $\beta$ 衰变。

$\alpha$ 粒子为 $^4_2\text{He}$,$\beta$ 粒子为 $^0_{-1}e$。根据核反应中的质量数守恒和电荷数守恒,可列出方程组:

1. 质量数守恒:
$$ 238 = 206 + 4x + 0 \cdot y $$
解得:
$$ 4x = 32 \implies x = 8 $$
即发生了 8 次 $\alpha$ 衰变。

2. 电荷数守恒:
$$ 92 = 82 + 2x + (-1)y $$
将 $x=8$ 代入上式:
$$ 92 = 82 + 2 \times 8 - y $$
$$ 92 = 98 - y $$
解得:
$$ y = 6 $$
即发生了 6 次 $\beta$ 衰变。

故发生 $\beta$ 衰变的次数为 6 次,选项 A 正确。

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