5.2放射性元素的衰变 达标练习（word解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第三册
5.2放射性元素的衰变 达标练习（解析版）
1．关于原子和原子核，下列说法正确的是（　　）
A．粒子散射实验揭示了原子核内部的复杂性
B．阴极射线的发现说明原子是有复杂结构的
C．核反应方程中，质量数和电荷数不守恒
D．根据玻尔理论可知，一群处于n=4激发态能级的氢原子从向低能级跃迁最多可辐射3种颍率的光子
2．如图所示是发现中子的实验过程，关于“不可见射线”的性质和从石蜡中“打出的粒子”的名称，下述说法中正确的是（　　）
A．这种“不可见射线”是质子流，从石蜡中“打出的粒子”是中子
B．这种“不可见射线”是中子流，从石蜡中“打出的粒子”是质子
C．这种“不可见射线”是γ射线，从石蜡中“打出的粒子”是中子
D．这种“不可见射线”是β射线，从石蜡中“打出的粒子”是质子
3．下列说法正确的是（　　）
A．放射性元素的样品不断衰变，虽然剩下未衰变的原子核越来越少，但元素的半衰期不变
B．放射性元素放在真空中衰变加快
C．Bi的半衰期是1小时，质量为m的Bi经过3小时后还有m没有衰变
D．温度越高，放射性元素衰变越快
4．碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为m的碘131，经过40天后，该药物中碘131的含量大约还有（　　）
A． B． C． D．
5．现代考古采用生物体残骸中放射性同位素碳14的量来测量生物的年代。形成碳14及碳14衰变的反应方程分别为.上述反应中（　　）
A．a为质子 B．a为电子 C．b为质子 D．b为中子
6．物理学是一门以实验为基础的科学，任何学说和理论的建立都离不开实验。关于下面几个重要的物理实验，说法正确的是（　　）
A．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子核是由质子和中子组成的
B．电子的发现揭示了原子核可以再分
C．光电效应实验表明光具有粒子性
D．通过实验发现中子的科学家是德布罗意
7．下列说法中正确的是（　　）
A．黑体辐射随着温度的升高，各种波长的辐射强度都在增加，同时辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
B．卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子
C．放射性元素原子核的半衰期长短与原子所处的化学状态和外部条件有关
D．β衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时所产生的
8．贝克勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着重要作用，下列属于放射性元素衰变的是（　　）
A． B．
C． D．
9．静止在匀强磁场中的碳14原子核发生衰变，放射出的粒子与反冲核的运动轨迹是两个内切的圆，两圆的直径之比为7∶1，如图所示，那么碳14的衰变方程为（　　）
A． B．
C． D．
10．放射性元素U衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成Bi，而Bi可以经一次衰变变成X（X代表某种元素），也可以经一次衰变变成Tl，X和T1最后都变成Pb，衰变路径如图所示。则下列说法正确的是（　　）
A．a=82，b=211
B．X→Pb是α衰变，Tl→Pb是β衰变
C．Bi→X是α衰变，Bi→Tl是β衰变
D．Tl经过一次β衰变和一次α衰变变成Pb
11．核能作为一种清洁能源，利用核能发电可以有效减少因化石燃料发电排放的大气污染物，但是核电站一旦发生核泄漏也会造成严重的核污染。其污染物中含有碘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，发生衰变时会辐射射线。下列说法正确的是（　　）
A．碘131释放的射线由氦核组成
B．铯137衰变时辐射出的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
12．下列说法正确的是（　　）
A．α、β、γ三种射线，都是电磁波
B．原子核需要在高温高压的条件下才能发生衰变
C．光电效应中光电子的最大初动能与入射光的强度有关
D．一个氢原子从n=4能级向低能级跃迁，最多可以辐射出3种不同频率的光子
13．下列叙述正确的有
A．天然放射现象说明原子核具有复杂结构
B．卢瑟福通过α粒子散射实验，发现原子核有一定的结构
C．查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子
D．同种放射性元素，在化合物中的半衰期比在单质中长
E.放射性元素的半衰期是一个统计规律，只对大量的原子核才适用
14．2020年1月10日，中国核潜艇之父黄旭华获国家最高科学技术奖，他为核潜艇研制和跨越式发展作出巨大贡献。物理学史上许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程，下列说法正确的是（　　）
A．汤姆孙通过粒子轰击铍核（）获得碳核（）的实验发现了中子
B．玻尔理论成功解释了大量原子光谱规律，其局限性在于保留了经典粒子的观念
C．1896年贝克勒尔发现天然放射现象揭开原子核内部信息，认为原子核是可分的，从原子核内部释放的射线有射线、射线、射线
D．卢瑟福预言了中子的存在，查德威克通过实验发现了中子
15．锌对人体的新陈代谢起着重要作用，在儿童生长发育时期测量体内含锌量已成为体格检查的重要内容之一.取儿童的头发约50mg，放在反应堆中经中子照射后，头发中的锌元素与中子反应生成具有放射性的同位素锌，其核反应方程式为：,衰变放射出能量为1115eV的射线，通过射线强度的测定可以计算出头发中锌的含量.关于以上叙述，下列说法正确的是（ ）
A．和有相同的核子数
B．和有相同的质子数
C．射线是由锌原子的内层电子激发的
D．射线在真空中传播的速度是3×108m/s
E.射线其实是光子流（高频电磁波）
16．某匀强磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度B=0.05T，磁场区域足够大．磁场中某点有一个核处于静止状态，某时刻核沿平行纸面的方向放出一个粒子后衰变成核．
(1)写出上述衰变方程；
(2)若衰变后，质量较小的粒子在磁场中做半径为r=10m的匀速圆周运动，已知1u＝1.6×10-27kg，e=1.6×10-19C，求核做圆周运动的动能大小．（结果保留两位有效数字）
17．为测定水库的存水量，将一瓶放射性溶液倒入水库中，已知这瓶溶液每分钟衰变8×107次，这种同位素半衰期为2天，10天以后从水库取出1 m3的水，并测得每分钟衰变10次，求水库的存水量为多少。
参考答案
1．B
【详解】
A．粒子散射实验揭示了原子的核式结构，所以A错误；
B．阴极射线的发现说明原子是有复杂结构的，所以B正确；
C．核反应方程中，质量数和电荷数守恒，所以C错误；
D．根据玻尔理论可知，一群处于n=4激发态能级的氢原子从向低能级跃迁最多可辐射6种颍率的光子分别为
，，
所以D错误；
故选B。
2．B
【详解】
粒子轰击铍核，放出中子，中子轰击石蜡可打出质子，则这种“不可见射线”是中子流，从石蜡中“打出的粒子”是质子，所以B正确；ACD错误；
故选B。
3．A
【详解】
ABD．放射性元素的样品不断衰变，虽然剩下未衰变的原子核越来越少，但元素的半衰期不变，因为半衰期只与原子核自身性质有关与外界因素的改变无关，所以A正确；BD错误；
C．Bi的半衰期是1小时，质量为m的Bi经过3小时后还有m没有衰变，所以C错误；
故选A。
4．D
【详解】
40天为5个半衰期，因此碘131的含量大约
故选D。
5．A
【详解】
AB．根据电荷数守恒、质量数守恒，原子核a的质量数为14+1-14=1，电荷数为7+0-6=1，所以原子核a为质子，故A正确，B错误；
CD．原子核b的质量数为14-14=0，电荷数为6-7=-1，所以原子核b为电子，故CD错误。
故选A。
6．C
【详解】
A．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子具有核式结构，A错误；
B．电子的发现表明了原子不是构成物质的最小微粒，原子可以再分，B错误；
C．光具有波粒二象性，光电效应证实了光具有粒子性，C正确；
D．发现中子的是查德威克，D错误。
故选C。
7．A
【详解】
A．黑体辐射随着温度的升高，各种波长的辐射强度都在增加，同时辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，选项A正确；
B．卢瑟福通过α粒子散射实验证实了原子的核式结构理论，并没有证实在原子核内部存在质子，选项B错误；
C．放射性元素原子核的半衰期长短与原子所处的化学状态和外部条件均无关，选项C错误；
D．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的，选项D错误。
故选A。
8．A
【详解】
A．核反应是U核放射出α粒子变成新核的过程，为α衰变，故A正确；
B．核反应是U核吸收一个慢中子后发生裂变反应，故B错误；
C．核反应是轻核聚变，故C错误；
D．核反应是用α粒子轰击Al的人工核反应方程，故D错误。
故选A。
9．D
【详解】
根据动量守恒定律，碳14衰变放射粒子后的反冲核与放射出的粒子速度方向相反，且动量大小相等。根据题图及左手定则可知，反冲核与粒子的电性相反。另外根据带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径公式，反冲核与粒子的动量大小相等，磁感应强度B相等，R之比为1∶7，则它们的电荷量之比为7:1，所以ABC错误，D正确。
故选D。
10．B
【详解】
ABD．X→Pb质量数减小4可知是发生了一次α衰变，可知a=84；Tl→Pb电荷数增加1，可知是发生了一次β衰变，则b=206；则AD错误，B正确；
C．因为a=84，则Bi→X电荷数增加1，质量数不变，则是β衰变，因b=206，Bi→Tl可知质量数减小4，电荷减小2，是α衰变，选项C错误。
故选B。
11．D
【详解】
A．β射线是高速电子流组成，故A错误；
B．γ光子在所有电磁波中频率最高，能量最大，光子能量大于可见光光子能量，故B错误；
C．由题意知与铯137相比，碘131衰变更快，故D错误。
D．铯137是铯133的同位素，因此铯133和铯137含有相同的质子数，故D正确；
故选D。
12．D
【详解】
A．α、β是实物粒子，γ是光子，即电磁波，故A错；
B．原子核发生衰变只与原子核内部结构有关，与外界条件无关，故B错；
C．材料一定时，光电效应中光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，故C错；
D．当一个氢原子从n=4能级向低能级依次跃迁时，辐射的光子频率最多，跃迁路径为
因此，最多可以辐射出3种不同频率的光子，故D对。
故选D。
13．ACE
【详解】
A．天然放射现象中有粒子从原子核里面释放出来，表明原子核是可分、可变的，具有内部结构，故A正确；
B．卢瑟福通过α粒子散射实验，提出原子核式结构模型，故B错误；
C．查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子，故C正确；
D．半衰期由原子核内部因素决定，与温度、压强、化学性质无关，故D错误；
E．放射性元素的半衰期与元素所处的物理和化学状态无关，它是一个统计规律，只对大量的放射性原子核才适用，故E正确.
故选ACE。
14．CD
【详解】
A．查德威克通过α粒子轰击铍核的实验，实现了原子核的人工转变，发现了中子，故A错误。
B．玻尔第一次把微观世界中物理量取分立值的观念应用到原子系统，提出了著名的玻尔原子理论，解释了氢原子光谱，不是解释了大量原子光谱规律，其局限性在于保留了经典粒子的观念，故B错误；
C．1896年贝克勒尔发现天然放射现象揭开原子核内部信息，认为原子核是可分的，从原子核内部释放的射线有射线、射线、射线，故C正确；
D．卢瑟福预言了中子的存在，查德威克通过实验发现了中子，故D正确。
故选CD。
15．BDE
【解析】
试题分析:A、B、核子数=质子数+中子数，和核子数不同，质子数相同，故A错误，B正确；C、D、E、γ射线是在α、β衰变过程中释放出来的，它是光子流，以光速传播，故C错误，D、E正确．故选BDE．
考点：本题考查原子核衰变及半衰期、原子核的组成．
16．(1) (2)
【解析】
试题分析：（1）根据质量数与质子数守恒，写出衰变方程；（2）衰变两个粒子动量大小相等，方向相反，动量守恒，由质量较小的粒子在磁场中做匀速圆周运动求其速度，根据动量守恒求的速度，根据动能表达式求出动能的大小．
（1）根据质量数与质子数守恒，可得衰变的方程：
（2）衰变过程中释放的子在磁场中做匀速圆周运动，半径R=10 m，由
解得：粒子的速度
衰变过程中系统动量守恒，、质量分别为222 u、4 u
由动量守恒得：
解得：速度为
故动能为
代入数据解得：
【点睛】根据质量数与质子数守恒可得出衰变方程，同时粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动时，运用牛顿第二定律，注意动量与动能的关系，并掌握动量守恒定律的应用．
17．2.5×105 m3
【详解】
设放射性同位素原有质量为m0，10天后的剩余质量为m，水库存水量为Qm3，由每分钟衰变次数与其质量成正比可得
＝
由半衰期公式得
m=m0
由以上两式联立代入数据得
==
解得水库存水量为
Q=2.5×105 m3