5.2原子核衰变及半衰期 同步作业（Word版含答案）

2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第三册
5.2原子核衰变及半衰期 同步作业（解析版）
一、选择题
1．放射性元素衰变时放出三种射线，按电离由弱到强的排列顺序是（　　）
A．α射线，β射线，γ射线 B．γ射线，β射线，α射线
C．γ射线，α射线，β射线 D．β射线，α射线，γ射线
2．中国社会科学院考古研究所研究员仇士华通过艰苦的努力，开创了碳十四考古年代学的探讨之路，使中国的新石器考古学有了确切的年代序列而进入了一个新时期。外来的宇宙射线与地球高空大气作用产生中子，中子和大气氮核发生核反应生成14C，14C发生某种衰变后变成氮元素，已知14C的半衰期为5730年。下列说法中正确的是（　　）
A．生成14C的核反应为：
B．14C发生的衰变为α衰变
C．100个原子经过5730年后还剩下50个没有衰变
D．当环境温度发生变化时，14C衰变的半衰期可能会发生变化
3．放射性元素氡经衰变成为钋，半衰期约为3.8天；但勘测表明，经过漫长的地质年代后，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素的矿石，其原因是（　　）
A．目前地壳中的主要来自其他放射性元素的衰变
B．在地球形成的初期，地壳中的含量足够高
C．当衰变产物积累到一定量以后，的增加会减慢的衰变进程
D．主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力改变了它的半衰期
4．已知的半衰期为24天。经过72天还剩下（　　）
A．0 B． C． D．
5．2021年三星堆考古又有了新发现。考古学家用碳14年代检测方法发现出土文物属于商代晚期。用中子轰击氮14可以产生碳14，核反应方程为，碳14具有放射性，放出一种射线又产生氮14，核反应方程为，则下列判断正确的是（　　）
A．x为β粒子 B．x为质子 C．y为α粒子 D．y为中子
6．发生放射性衰变变为，半衰期约为5700年。已知植物存活期间，其体内与的比例不变，生命活动结束后，的比例持续减少。现通过测量得知，某古木样品中的比例正好是现代植物所制样品的四分之一、下列说法正确的是（　　）
A．、、具有相同的中子数
B．该古木的年代距今约为11400年
C．衰变为的过程中放出射线
D．增加样品测量环境的压强将加速的衰变
7．正电子发射计算机断层显像（）的基本原理是：将放射性同位素注入人体，参与人体的代谢过程。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像。将放射性同位素注入人体，的主要用途是（　　）
A．利用它的射线 B．作为示踪原子
C．参与人体的代谢过程 D．有氧呼吸
8．下列说法正确的是（　　）
A．康普顿效应表明光子有动量，揭示了光的粒子性的一面
B．发生光电效应时，若入射光频率增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍
C．原子的能量是不连续的，能级越高越稳定
D．射线是高速运动的氦原子核，具有良好的穿透性，能够穿透几厘米厚的铅板
9．今年春季，日本福岛核电站爆炸导致了严重的核污染，污染的主要来源之一是核反应生成的放射性同位素Cs。据检测，福岛附近某淡水湖发现“铯137”的含量超标527（≈29）倍。已知该种Cs的同位素可以发生衰变生成Ba，如图是反映Cs衰变特性的曲线，则下列说法正确的是（　　）
A．Cs的衰变是衰变
B．Cs衰变释放的粒子来源于Cs原子的核外电子
C．据图像，上述淡水湖中Cs的含量需约270年才能回落到正常标准
D．据图像，若有8个Cs原子核，经过60年，将还剩下2个
10．碳14可以用来作示踪剂标记化合物，也常在考古学中测定生物死亡年代。在匀强电场中有一个初速度可以忽略的放射性碳14原子核，它所放射的粒子与反冲核经过相等的时间所形成的径迹如图所示，a、b均表示长度，那么碳14的衰变方程可能为（　　）
A．C→He＋Be B．C→e＋B
C．C→e＋N D．C→H＋B
11．能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列关于核反应方程的说法正确的是：（　　）
A．衰变方程中x是质子
B．核裂变反应方程中b=3
C．核聚变反应方程中a=2
D．衰变方程中y是中子
12．氢的同位素氚的半衰期为12.5年，衰变时会发射射线。下列有关氚衰变的说法正确的是（　　）
A．氚衰变时发射的粒子来自核外电子
B．2g氚经过25年还剩下0.5g氟
C．氚发生衰变后的生成物是
D．氚发生衰变时要吸收能量
13．由于放射性元素Np的半衰期很短，所以在自然界一直未被发现，在使用人工的方法制造后才被发现。已知Np经过一系列α衰变和β衰变后变成Bi，下列论述中正确的是（　　）
A．核Bi比核Np少18个中子
B．衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变
C．衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变
D．发生β衰变时，核内中子数不变
14．天然放射性物质的射线包含三种成分，下列说法正确的是（　　）
A．射线的本质是高速氦核流
B．射线是不带电的光子流
C．三种射线中电离作用最强的是射线
D．一张厚的黑纸可以挡住射线，但挡不住射线和射线
15．一个质子以1.4×107 m/s的速度撞一个孤立的静止铝原子核后被俘获，铝原子核变成硅原子核。已知铝原子核的质量是质子的27倍，硅原子核的质量是质子的28倍，则下列说法正确的是（　　）
A．核反应方程为
B．核反应方程为
C．硅原子核速度的数量级为107 m/s
D．硅原子核速度的数量级为105 m/s
二、解答题
16．放射线对人体有伤害作用。在用作示踪原子时，应该选用半衰期较长的放射性元素，还是半衰期较短的放射性元素，为什么。
17．存在射线危险的地方，常能看到如图所示的标志。你在什么地方见过这个标志？为了保护人身安全，在有这样的标志的场所，应该注意什么？
参考答案
1．B
【详解】
电离能力只要看射线所带的电荷的多少，电荷量越大的电离能力越强，所以按电离由弱到强的排列顺序是γ射线，β射线，α射线，则B正确；ACD错误；
故选B。
2．A
【详解】
A．由题意结合核反应中电荷数守恒和质量数守恒可知生成的核反应为
A正确；
B．由题意结合核反应中电荷数守恒和质量数守恒可知的衰变核反应为
所以发生的是衰变，B错误；
C．半衰期是统计规律，只有样本数量足够大时才有意义，C错误；
D．半衰期由原子核内部结构决定，与化学状态和物理环境无关，D错误。
故选A。
3．A
【详解】
AB．因为放射性元素氡的半衰期比较短，目前地壳中的氡主要来自其他放射性元素的衰变，故A正确，B错误；
CD．半衰期的大小与温度、压力等无关，由原子核内部因素决定，故CD错误。
故选A。
4．B
【详解】
ABCD．根据半衰期公式可得
故B正确ACD错误。
故选B。
5．B
【详解】
根据质量数、电荷数守恒可以判断，x的质量数为1，电荷数为1，所以x为质子，y的质量数为0，电荷数为-1，所以y为β粒子，故B项正确，ACD错误。
故选B。
6．B
【详解】
A．、、具有相同的质子数和不同的中子数，A错误；
B．设原来的质量为，衰变后剩余质量为，则有
其中为发生半衰期的次数，由题意可知剩余质量为原来的，故
所以该古木的年代距今约为11400年，B正确；
C．衰变为的过程中质量数没有变化而核电荷数增加1，所以是其中的一个中子变成了一个质子和一个电子，所以放出射线，C错误；
D．放射性元素的半衰期与物理环境以及化学环境无关，D错误。
故选B。
7．B
【详解】
将放射性同位素注入人体后，由于它能放出正电子，并能与人体内的负电子产生一对光子，从而被探测器探测到，所以它的用途是作为示踪原子。
故选B。
8．A
【详解】
A．康普顿效应深入地揭示了光的粒子性的一面，表明光子具有能量之外还具有动量，故A正确；
B．根据
可知发生光电效应时，若入射光频率增大一倍，则光电子的最大初动能不是增大一倍，故B错误；
C．原子核的能量是不连续的，能级越高，越不稳定，故C错误；
D．射线是高速运动的氦原子核，电离能力最强，而穿透能力最弱，不能穿透铅板，故D错误。
故选A。
9．A
【详解】
A．根据核反应方程满足质量数电荷数守恒定律可得
所以Cs的衰变是衰变，则A正确；
B．Cs衰变释放的粒子不是来源于Cs原子的核外电子，衰变实质是原子核内的一个中子变成质子时产生的电子，所以B错误；
C．据图像可知，上述淡水湖中Cs的半衰期为30年，则其含量270年后回落到，所以C错误；
D．半衰期是对大量微观粒子才适用，所以D错误。
故选A。
10．A
【详解】
由轨迹弯曲方向可以看出，反冲核与放出的射线的受力方向均与电场强度方向相同均带正电；根据核衰变过程动量守恒有
0=m1v1-m2v2
对图象分析，根据类平抛规律，对放射出的粒子1有
对反冲核2有
由以上各式得
故选A。
11．B
【详解】
A．根据电荷数和质量数守恒可知，衰变方程中x为α粒子，A错误；
B．核裂变反应方程，根据电荷数和质量数守恒可知，b=3，B正确；
C．核聚变反应方程，根据电荷数和质量数守恒可知，a=1，C错误；
D．衰变方程，根据电荷数和质量数守恒可知，y是电子，D错误。
故选B。
12．B
【详解】
A．氚衰变时发射的粒子来原子核内部的一个中子转化为一个质子同时生成一个电子，A错误；
B．经过25年
个半衰期，据半衰期公式
B正确；
C．根据质量数守恒与电荷数守恒可知，氚的衰变方程为
衰变后的生成物是，C错误；
D．在衰变的过程中会释放能量，D错误。
故选B。
13．AB
【详解】
A．Bi的原子核比Np少93-83=10个质子，质子数和中子数总共少237-209=28，故Bi的原子核比Np少18个中子，故A正确；
BC．设Np变为Bi需要经过x次α衰变和y次β衰变，根据质量数和电荷数守恒则有
93=2x-y＋83
4x=237-209
所以解得
x=7
y=4
故B正确，C错误；
D．β衰变是原子核内的中子转化为质子释放一个电子，所以中子数减少，故D错误。
故选AB。
14．AD
【详解】
A．射线的本质是高速氦核流，A正确；
B．射线是高速电子流，B错误；
C．三种射线中电离作用最强的是射线，C错误；
D．一张厚的黑纸可以挡住射线，但挡不住射线和射线，D正确。
故选AD。
15．AD
【详解】
AB．由核反应方程为
故A正确，B错误；
CD．由动量守恒定律得
解得
故D正确，C错误。
故选AD正确。
16．见解析
【详解】
应该选用半衰期较短的放射性元素作为示踪原子；因为这样，放射性元素的放射性强度可以很快减弱，从而减少对人体的伤害。
17．医院的放射室；远离这种地方
【详解】
有放射性物质的地方有这个标志，比如医院的放射室，一般情况下我们要远离有这种标志的地方，特殊情况下要在专业人士的指导下进出此类场所。