5.2放射性元素的衰变 课时练-2021-2022学年高二下学期物理粤教版（2019）选择性必修第三册（word含答案）

5.2放射性元素的衰变 课时练（解析版）
一、选择题
1．关于衰变方程，下列说法正确的是（　　）
A．X是质子
B．衰变前后总质量保持不变
C．X的穿透能力比α粒子强
D．100个经过一个半衰期还剩下50个
2．（钍）经过一系列α衰变和β衰变，变成（铅）。以下说法中错误的是（　　）
A．铅核比钍核少8个质子
B．铅核比钍核少16个中子
C．共经过4次α衰变和6次β衰变
D．共经过6次α衰变和4次β衰变
3．下列说法正确的是（　　）
A．电子的发现说明原子核有复杂结构
B．β衰变说明原子核中存在独立的电子
C．不确定性关系说明不可能同时准确地知道光子的动量和位置
D．光的波动性是因为光子之间有相互作用，彼此相互带动
4．静止的核发生衰变后生成核，核能放出一个粒子而变成，下列说法不正确的是（　　）
A．粒子本质是电子，来源于原子核
B．核发生衰变的核反应方程为
C．核放出一个粒子的核反应方程为
D．10个原子核经过一个半衰期，将产生5个粒子
5．1956年李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，并由吴健雄用放射源进行了实验验证，的衰变方程是，其中是中微子，中微子不带电，静止质量可忽略。则的衰变方程中表示（　　）
A． B． C． D．
6．2021年3月23日，考古工作者对三星堆遗址新发现的6个“祭祀坑”的73份碳屑样本使用年代检测方法进行分析，初步判定其中4号坑最有可能属于商代晚期。发生的是衰变，半衰期年。则下列说法正确的是（　　）
A．发生衰变产生的新核是
B．释放的核外电子形成射线
C．1g经过22920年有发生了衰变
D．随着全球变暖，生物体中的衰变会加快
7．下列说法正确的是（　　）
A．经一次α衰变后成为
B．氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子的能量增大
C．温度升高能改变放射性元素的半衰期
D．核反应方程应遵循质子数和中子数守恒
8．银河系中存在大量的铝同位素，核衰变的衰变方程为，测得核的半衰期为72万年，下列说法正确的是（　　）
A．核的质量等于核的质量
B．核的中子数大于核的中子数
C．将铝同位素放置在低温低压的环境中，其半衰期不变
D．银河系中现有的铝同位素将在144万年后全部衰变为
9．关于近代物理学，下列说法正确的是（　　 ）
A．α射线、β射线和γ射线是三种波长不同的电磁波
B．阴极射线的本质是高速电子流
C．根据玻尔理论可知，氢原子核外电子跃迁过程中电子的电势能和动能之和守恒
D．经典物理学不能解释原子光谱的不连续性，但可以解释原子的稳定性
10．根据下列四幅图作出的解释，正确的是（　　）
A．甲图中A处和C处都能观察到大量的闪光点
B．乙图用紫外线灯照射原来不带电的锌板时，发现验电器的两箔片张开，可推测所用紫外线的频率超过了锌板的截止频率
C．丙图中一个处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时可以发出6种不同频率的光子
D．丁图中A为β射线，B为γ射线，C为α射线
11．新元素的合成是探究微观世界的方式之一，也是材料科学发现的必经之路。某科学家在研究某两个重核结合成“超重”元素的反应时，发现生成的“超重”元素的核经过8次衰变、6次衰变后的产物为。则超重元素的核电荷数和质量数分别是（　　）
A．115，305 B．190，305 C．115，190 D．190，115
12．如图，轧钢厂的热轧机上可以安装射线测厚仪，仪器探测到的射线强度与钢板的厚度有关。已知某车间采用放射性同位素铱-192作为放射源，其化学符号是Ir， 原子序数77，通过β衰变放出射线，半衰期为74天，适合透照钢板厚度10~100mm，下列说法正确的是 （　　）
A．若有2g铱-192，经过148天有1.0g没有衰变
B．放射性同位素发生衰变时，遵循能量守恒和质量守恒
C．衰变产生的新核用X表示，铱-192 的衰变方程为
D．若已知钢板厚度标准为30 mm，探测器得到的射线变弱时，说明钢板厚度大于30 mm，应当增大热轧机两轮之间的厚度间隙
13．关于威尔逊云室探测射线下列说法正确的是（　　）
A．威尔逊云室内充满饱和蒸汽，射线经过时可显示出射线运动的径迹
B．威尔逊云室中径迹粗而直的是α射线
C．威尔逊云室中的径迹细而长的是γ射线
D．威尔逊云室中显示粒子径迹的原因是电离，所以无法由径迹判断射线
14．核电站的核能来源于核的裂变，下列说法中正确的是
A．原子核中有92个质子、143个中子
B．的一种可能的裂变反应方程式为
C．是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短
D．反应后的核废料已不具有放射性，不需要进一步处理
E.一个核裂变的质量亏损为Δm=0.215 5 u，则释放的核能约201 MeV
15．下列说法正确的是（　　）
A．用加热、加压或改变其化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期
B．铀核（）衰变为铅核（）的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变
C．原子核发生一次β衰变，该原子外层就失去一个电子
D．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的光强太小
二、解答题
16．一个速度为1.64×107 m/s的α粒子撞击一个静止的氮核后产生了一个新核和一个质子，质子的速度为3.16×107 m/s，且与α粒子的速度方向相同。
①写出该核反应方程；
②估算新核的速度大小。
17．如图为α衰变、β衰变示意图。
（1）当原子核发生α衰变时，原子核的质子数和中子数如何变化？
（2）当发生β衰变时，新核的核电荷数相对原来的原子核变化了多少？新核在元素周期表中的位置怎样变化？
参考答案
1．C
【详解】
A．根据电荷数和质量数守恒，X是电子，选项A错误；
B．衰变过程释放能量，根据质能方程，衰变过程总质量减小，选项B错误；
C．X是电子，其穿透能力比α粒子强，选项C正确；
D．衰变是针对大量元素而言，少数无意义，选项D错误。
故选C。
2．C
【详解】
A．铅核、钍核的质子数分别为82、90，铅核比钍核少8个质子，A正确，不符合题意；
B．铅核、钍核的中子数分别为126、142，铅核比钍核少16个中子，B正确，不符合题意；
CD．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
解得x＝6，y＝4，C错误，符合题意；D正确，不符合题意。
，故选C。
3．C
【详解】
A．电子的发现说明原子具有复杂的结构， A错误；
B．β衰变的实质是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，原子核内没有电子， B错误；
C．根据不确定性关系
不可能同时准确地知道微观粒子的位置和动量，C正确；
D．在光的双缝干涉实验中，减小光的强度，让光子通过双缝后，光子只能一个接一个地到达光屏，经过足够长时间，仍然发现相同的干涉条纹。这表明光的波动性不是由光子之间的相互作用引起的，D错误。
故选C。
4．D
【详解】
A．β衰变中产生的电子来源于原子核的内部，故A正确；
B．根据质量数守恒，电荷数守恒，核发生衰变的核反应方程为
故B正确；
C．根据质量数守恒，电荷数守恒，核放出一个粒子的核反应方程为
故C正确；
D．放射性元素的半衰期是统计规律，对少量原子核不适用，故D错误；
本题选择错误的，故选D。
5．A
【详解】
根据质量数守恒和电荷数守恒，衰变方程为
故A正确，BCD错误。
故选A。
6．A
【详解】
A．发生衰变的方程为
所以，产生的新核是，故A正确；
B．释放的射线是原子核内的中子转变为质子时形成的，故B错误；
C．半衰期是指放射性元素的原子核有一半发生衰变时所用的时间，22920年为四个半衰期，因此还未发生衰变的质量为
故C错误，
D．半衰期与外界的物理和化学状态无关，所以地球气候变化不会影响半衰期，故D错误。
故选A。
7．B
【详解】
A．根据核反应过程中，核电荷数和质量数守恒，知经一次α衰变后成为不会成为，故A错误；
B．氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，吸收光子，原子的能量增加，故B正确；
C．半衰期与物理环境无关，故C错误；
D．核反应过程中，核电荷数和质量数守恒，中子数不一定守恒，故D错误。
故选B。
8．C
【详解】
A．和的质量数均为相等，但是二者原子核中的质子数和中子数不同，所以质量不同，A错误；
B．核的中子数为个，核的中子数为个，B错误；
C．半衰期是原子核固有的属性，与外界条件无关，C正确；
D．质量为的的半衰期为万年，经过万年为个半衰期，剩余质量为，不会全部衰变为，D错误。
故选C。
9．B
【详解】
A．α射线是氦核流、β射线是电子流，γ射线是电磁波，故A错误；
B．阴极射线的本质是高速电子流，故B正确；
C．根据玻尔理论可知，氢原子核外电子跃迁过程中氢原子吸收或释放能量，电子的电势能核动能之和是不守恒的，故C错误；
D．经典物理学不能解释原子光谱的不连续性，也不能解释原子的稳定性，故D错误。
故选B。
10．B
【详解】
A．α粒子散射实验中，绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，少数α粒子穿过金箔后发生了大角度偏转，极少数α粒子甚至被反弹回来，所以甲图中A处可以观察到大量的闪光点，B处、C处能观察到较少闪光点，A错误；
B．乙图用紫外线灯照射原来不带电的锌板时，发现验电器的两箔片张开，说明有光电子逸出，发生光电效应，可推测所用紫外线的频率超过了锌板的截止频率，B正确；
C．一个处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可能发出3种不同频率的光，即n=4能级到n=3能级，n=3能级到n=2能级，n=2能级到n=1能级，3种不同频率的光子，C错误；
D．根据左手定则，丁图中A为α射线，B为γ射线，C为β射线，D错误。
故选B。
11．A
【详解】
根据核电荷守恒和质量守恒有
故选A。
12．C
【详解】
A．若有铱，经过74天后还有没有衰变，再过74天（即总共经历148天）还有没有衰变，故A错误；
B．放射性同位素发生衰变时，因遵循能量守恒，放出了能量出现了质量亏损，质量不守恒，故B错误；
C．衰变的实质是核里的一个中子放出一个电子变为一个质子，反应过程中遵循质量数守恒和核电荷数守恒，故质量数不变核电荷数加一，衰变方程为
故C正确；
D．探测器得到的射线变弱时，说明钢板厚度增大，应当减小热轧机两轮之间的厚度间隙，故D错误；
故选C。
13．AB
【详解】
A．威尔逊云室内充满饱和蒸汽，射线经过时把气体电离，过饱和蒸气以离子为核心凝结成雾滴，可显示出射线运动的径迹，所以A正确；
B．由于α粒子的电离能力较强，贯穿能力小，所以在云室中的径迹粗而短，所以B正确；
C．尔逊云室中的径迹细而长的是 射线，由于射线的电离本领很弱，所以一般看不到径迹，所以C错误；
D．把云室放到磁场中由射线的弯曲方向就可以判断射线所带的电荷的正负，所以D错误；
故选AB。
14．ABE
【解析】
【详解】
A．原子核中有92个质子、143个中子，故A正确；
B．的一种可能的裂变反应方程式为：
故B正确；
C．是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度后半衰期不变，故C错误；
D．反应后的核废料具有放射性，还需要进一步处理，故D错误；
E．一个核裂变的质量亏损为Δm=0.215 5 u，释放的核能约为：
ΔE=0.215 5×931 MeV≈201 MeV
故E正确。
故选ABE．
15．AB
【详解】
A.半衰期由原子核本身决定，与外界因素无关，故A正确；
B.由质量数守恒和电荷数守恒知铀核（）衰变为铅核（），的过程中，由质量数守恒和电荷数守恒得：238=206+8×4，要经过8次衰变，92=82+8×2-6×1，6次衰变，故B正确；
C.衰变的实质是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，不是来自核外电子，故C错误；
D.一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为入射光的频率较小，故D错误；
故选AB．
16．① ②
【详解】
①α粒子是氦核，由质量数守恒和电荷数守恒可得
②规定α粒子的运动方向为正方向，碰撞过程中满足动量守恒定律，即
代入数据得
17．（1）α衰变时，质子数减少2，中子数减少2；（2）β衰变时，新核的核电荷数增加1.新核在元素周期表中的位置向后移动一位。
【详解】
（1）根据质量数守恒和电荷数守恒可知，α衰变时，质子数减少2，中子数减少2；
（2）β衰变时，原子核内的中子放出一个电子变成质子，因此新核的核电荷数增加1；新核在元素周期表中的位置向后移动一位。