2021-2022学年高二下学期物理鲁科版（2019）选择性必修第三册5.2原子核衰变及半衰期 课时练习 (Word版含答案)

5.2原子核衰变及半衰期 课时练习（解析版）
一、选择题
1．关于人类对原子的探索，下列叙述正确的是（　　）
A．查德威克根据α粒子轰击金箔时发生散射，提出了原子的核式结构模型
B．人类第一次实现的原子核的人工转变核反应方程是
C．卢瑟福通过利用α粒子轰击铍原子核，最终发现了中子
D．为了解释原子的稳定性和辐射光谱的不连续性，麦克斯韦提出了氢原子结构模型
2．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依-192作为放射源，其化学符号是，原子序数，通过衰变放出射线，半衰期为天，适合透照钢板厚度，下列说法正确的是（　　）
A．衰变产生的新核用X表示，铱的衰变方程为份
B．若已知钢板厚度标准为，探测器得到的射线变弱时，说明钢板厚度大于，应当增大热轧机两轮之间的厚度间隙
C．若有铱，经过天有没有衰变
D．放射性同位素发生衰变时，遵循能量守恒和质量守恒
3．现在医院一般采用呼气试验检查幽门螺杆菌，半衰期是5730年，而且大部分是衰变，所以对人体危害几乎可以忽略。下列说法正确的是（　　）
A．衰变方程为
B．衰变过程中的质量等于和电子的质量之和
C．100个原子，经过11460年后还剩25个
D．如果将来全球变暖，的半衰期会缩短
4．60Co通过β衰变放出能量高达315keV的高速电子衰变为60Ni，同时会放出两束γ射线，在农业、工业、医学上应用非常广泛。对于质量为m0的60Co，经过时间t后剩余的60Co质量为m，其-t图线如图所示。从图中可以得到60Co的半衰期为（　　）
A．2.12年 B．5.27年 C．4.34年 D．6.97年
5．近期热映的流浪地球这部电影获得了极大的好评，也涉及了许多物理知识，如氦闪、地球刹车和逃逸、木星的引力弹弓效应．太阳发生氦闪之前进行的是氢聚变，关于核反应的类型，下列表述正确的是（　　）
A．是衰变
B．是衰变
C．是核聚变
D．是核裂变
6．图中P为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场的作用下分成a、b、c三束，以下判断正确的是（　　）
A．a为α射线、b为β射线 B．a为β射线、b为γ射线
C．b为β射线、c为α射线 D．b为α射线、c为γ射线
7．物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展。下列说法符合事实的是（　　）
A．汤姆孙发现了电子，并提出了“原子的核式结构模型”
B．卢瑟福用粒子轰击获得反冲核，发现了质子
C．查德威克发现了天然放射现象，说明原子核有复杂结构
D．原子核在人工转变的过程中，一定放出能量
8．已知的半衰期为24天。经过72天还剩下（　　）
A．0 B． C． D．
9．已知发生衰变的半衰期为24天，关于衰变下列说法正确的是（　　）
A．衰变放出射线是从高能级向低能级跃迁时放出的
B．发生衰变产生的新核有143个中子，91个电子
C．衰变是弱相互作用引起的，射线是核内一个中子转化成一个质子时放出的
D．现在有80个，经过96天后，未衰变的原子数为5个
10．如图，一个原子核X经如图所示的一系列、衰变后，生成稳定的原子核Y，下列说法正确的是（　　）
A．在此过程中放射出氦核的总个数为11个
B．在此过程中共经历6次衰变
C．原子核发生衰变时，放出的射线是电子流，因为原子核内没有电子，所以射线是核外电子逸出原子形成的
D．在此过程中增加温度可加快核反应速度
11．下列表示放射性元素碘131()β衰变的方程是（　　）
A．→＋ B．→Xe＋
C．→＋ D．→＋
12．已知某放射性元素的半衰期为9天，质量为m的该元素经历一段时间后还有未发生衰变。则经历的时间为 （　　）
A．27天 B．36天 C．45 天 D．54天
13．如图所示，静止的U核发生α衰变后生成反冲核Th核，两个产物都在垂直于它们速度方向的匀强磁场中做匀速圆周运动。下列说法中正确的是（　　）
A．衰变方程可表示为U→Th＋He
B．Th核和α粒子的圆周轨道半径之比为1∶45
C．Th核和α粒子的动能之比为1∶45
D．Th核和α粒子在匀强磁场中旋转的方向相反
14．约里奥—居里夫妇用射线轰击铝箔，发现当源移去后，铝箔有放射性，其强度也随时间按指数规律下降，首次发现了人工放射性同位素，反应方程式为：。如图所示，静止的在匀强磁场中的点会衰变成原子核和，衰变方程为，已知做圆周运动的半径为，的半衰期为3分钟，则下列说法正确的是（　　）
A．为，为
B．10个经过3分钟的衰变剩余5个
C．衰变后和做圆周运动的半径之比为
D．和在匀强磁场中做圆周运动的轨迹为外切圆
15．在近期“三星堆遗址”发掘过程中，科学家通过对6个坑的73份炭屑样品用“碳14”发生衰变程度来进行年代检测，判定新发现的4号坑年代属于商代晚期。下列说法正确的是（　　）
A．碳14的衰变方程为
B．发生衰变后，原子核质量出现亏损，质量数不变
C．弱相互作用是引起原子核外电子发生衰变的原因
D．碳14年代检测有几十年的误差，原因是“碳14”的半衰期受温度、压强的影响
二、解答题
16．由唱（镭）变到望（铅）共发生了几次衰变和几次衰变？
17．茫茫宇宙空间存在大量的宇宙射线，对宇航员构成了很大的威胁。现有一束射线（含有α、β、γ三种射线）：
（1）在不影响β和γ射线的情况下，如何用最简单的方法除去α射线？
（2）余下的这束β和γ射线经过如图所示的一个使它们分开的磁场区域，请画出β和γ射线进入磁场区域后轨迹的示意图。（画在图上）
参考答案
1．B
【详解】
A．卢瑟福根据α粒子轰击金箔时发生散射，提出了原子的核式结构模型，故A错误；
B．卢瑟福在利用α粒子轰击氮核时，第一次实现了原子核的人工转变，其核反应方程是
故B正确；
C．查德威克在α粒子轰击铍原子核时，实现原子核的人工转变。并最终发现了中子，故C错误；
D．为了解释原子的稳定性和辐射光谱的不连续性，玻尔提出了氢原子结构模型，故D错误。
故选B。
2．A
【详解】
A．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，故A正确 ；
B．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B错误；
C．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C错误；
D．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D错误；
故选A。
3．A
【详解】
A．衰变过程中遵循电荷数和质量数守恒，所以衰变方程为
故A正确；
B．原子核发生衰变时，质量会亏损，遵循的是爱因斯坦的质能方程而非质量守恒规律，所以衰变过程中是的质量不等于和电子的质量之和，故B错误；
C．半衰期是大量放射性原子核衰变的统计规律，对个别的原子核没有意义，故C错误；
D．半衰期由核内部本身因素决定，与外界的物理和化学状态无关，所以地全球变暖不会影响半衰期，故D错误。
故选A。
4．B
【详解】
由题图可知60Co的质量从衰变至所用时间为5.27年，所以60Co的半衰期为5.27年。
故选B。
5．A
【详解】
A．是衰变，故A正确。
B．是人工转变，故B错误。
C．是人工转变，故C错误。
D．是衰变，故D错误。
故选A。
6．B
【详解】
由于α射线带正电则其所受电场力与场强方向相同，所以c为α射线，β射线带负电，则其所受电场力与场强方向相反，所以a为β射线，γ射线不带电，所以不发生偏转，则b为γ射线，所以B正确；ACD错误；
故选B。
7．B
【详解】
A．汤姆孙发现了电子，卢瑟福提出了“原子的核式结构模型”，故A错误；
B．卢瑟福用粒子轰击；获得反冲核，核反应方程为
发现了质子，故B正确；
C．贝可勒尔发现了天然放射现象，说明原子核有复杂结构，故C错误；
D．原子核在人工转变的过程中，可能放出能量，也可能吸收能量，故D错误。
故选B。
8．B
【详解】
ABCD．根据半衰期公式可得
故B正确ACD错误。
故选B。
9．C
【详解】
AB．核的衰变过程可表示为
其中新核的中子数为
个
电子数等于质子数为91个，衰变时伴随着放出的射线是衰变后产生的新核处于高能级状态自发向低能级跃迁时以光子的形式释放出的能量，故AB错误；
C．衰变是弱相互作用引起的，所释放的出的电子是原子核内的中子转化成质子时产生的，故C正确；
D．半衰期是原子核有半数发生衰变的时间，具有统计意义，对大量的原子核适用，对少数的原子核不适用，故D错误。
故选C。
10．B
【详解】
AB．由图可知，X的中子数为146，质子数为92，则质量数为238，Y的中子数为124，质子数为82，则质量数为206，质量数减少
发生衰变的次数为
所以放出的氦核的总个数为8个，发生衰变的次数为
故B正确，A错误；
C．射线是高速电子流，来自原子核内部中子的衰变，发生衰变时，原子核内的中子转化为一个质子同时放出一个电子，故C错误；
D．半衰期由放射性元素本身决定，衰变的速度与温度无关，故D错误。
故选B。
11．B
【详解】
β衰变是原子核自发地释放一个β粒子（即电子）产生新核的过程，原子核衰变时质量数与电荷数都守恒，结合选项分析可知，选项B正确。
故选B。
12．C
【详解】
根据半衰期公式
解得
可得经历的时间
故C正确，ABD错误。
故选C。
13．AB
【详解】
A．已知α粒子为，则由电荷数守恒及质量数守恒可知，衰变方程为
故A正确；
D．Th核和α粒子都带正电荷，则在匀强磁场中都沿逆时针旋转，故D错误；
C．由动量守恒可得
衰变后
则Th核和α粒子的动能之比
故C错误；
B．粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，所以有
则
所以Th核和α粒子的圆周轨道半径之比
故B正确。
故选AB。
14．AD
【详解】
A．根据质量数和电荷数守恒可得，为，为，故A正确；
B．元素的半衰期是统计规律，针对大量原子使用，故10个经过3分钟的衰变不一定剩余5个，故B错误；
C．衰变过程中，和动量守恒，则有
衰变后和做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供
联立可得
故C错误；
D．衰变过程中，和动量守恒，衰变后粒子速度方向相反，根据左手定则，和在匀强磁场中做圆周运动的轨迹为外切圆，故D正确。
故选AD。
15．AB
【详解】
A．“碳14”发生β衰变产生电子，根据电荷数守恒、质量数守恒，A正确；
B．衰变过程虽有质量亏损，但质量数、电荷数守恒，B正确；
C．强相互作用是引起原子核外电子发生衰变的原因，C错误；
D．碳14年代检测有几十年的误差，但“碳14”的半衰期不受温度、压强的影响，D错误。
故选AB。
16．4，2
【详解】
设发生了x次衰变和y次衰变，可先写出其核反应方程：
由质量数守恒与电荷数守恒得：
，
可解得：
，
17．见解析
【详解】
（1）由于α射线贯穿能力很弱，用一张纸放在射线前即可除去α射线。
（2）如图所示，β射线是电子流，带负电；γ射线不带电