5.2放射性元素的衰变 自主提升过关练（word版含答案）

5.2放射性元素的衰变 自主提升过关练（解析版）
一、选择题
1．关于原子核的变化，下列说法正确的是（ ）
A．原子核发生衰变的快慢取决于环境温度的高低 B．天然放射现象表明原子核由质子和中子组成
C．射线是电子流，是由原子核外电子电离产生的 D．原子核衰变均会放出能量
2．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
3．下列说法正确的是（　　）
A．按照玻尔理论，氢原子从高能级向低能级发生辐射跃迁时，核外电子动能增加，电势能减小。
B．β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的
C．对于任何一种金属都存在一个“极限波长”，入射光的波长必须大于这个波长才能产生光电效应
D．衰变为要经过2次α衰变和1次β衰变
4．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
5．氡222检测是指使用采样泵或自由扩散方法将待测空气中的氡抽入或扩散进入测量室，通过直接测量所收集氡产生的子体产物或经静电吸附浓集后的子体产物的a放射性，推算出待测空气中氡的浓度的测量过程。已知质量为的氡222，经过时间t后剩余的氡222质量为m，其图像如图所示。从图中可以得到氡222的半衰期为（　　）
A． B． C． D．
6．下列说法正确的是（　　）
A．微波炉的加热原理是利用涡流
B．α、β、γ三种射线都是电磁波
C．彩超是利用超声波的多普勒效应
D．一个氢原子从n=3能级向低能级跃迁，最多可以辐射出3种不同频率的光子
7．已知钚239（）可由铀239（）经过次衰变而产生，则为（　　）
A．2 B．239 C．145 D．92
8．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
9．“夜光表”上的夜光材料一般为两种，一种将镉和硫化锌混合，由于镭的辐射，硫化锌就自发光。一种是储光材料，白天吸收光能，晚上将光能释放出来。有一块手表，夜光材料是镭和硫化锌混合物。表盘是硅材料。将光能转化为电能，转化效率为，面积为S。在太阳底下照射t时间就可让手表工作nt的时间，单位时间太阳照到地球单位面积上的能量为E0，以下说法正确的是（　　）
A．首次发现镭的科学家是贝克勒尔
B．手表工作时消耗电能的平均功率
C．已知镭的衰变方程为，该核反应为β衰变
D．储光材料在有光的时候吸收光子，原子从低能级跃迁到高能级，夜晚时受激的原子从高能级跃迁到低能级而发光
10．关于甲、乙、丙、丁四幅图的说法正确的是（　　）
A．甲图中A处能观察到大量的闪光点，B处能看到少数的闪光点，C处观察不到闪光点
B．乙图中处于基态的氢原子能吸收能量为10.4 eV的光子而发生跃迁
C．丙图中用弧光灯照射原来就带电的锌板时，发现验电器的张角变大，则锌板原来带负电
D．丁图中1为α射线，它的电离作用很强，可消除静电
11．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
12．下列说法正确的是（　　）
A．一束光照射到某种金属上没有发生光电效应，是因为该束光的波长太短
B．在粒子散射实验中，少数粒子大角度偏转，绝大多数粒子仍沿原来方向前进
C．在衰变方程 中，X原子核的质量数是234
D．动能相等的质子和电子，它们的物质波波长也相等
13．在居室装修中经常使用到花岗岩、大理石等材料，这些材料都不同程度地含有放射性元素。比如，有一些含镭的材料会释放出放射性惰性气体氡，而氡产生后很快衰变成一系列放射性产物，对人的健康是有危害的。已知氡的半衰期为3. 8天，根据有关放射性知识，下列说法正确的是 （　　）
A．氡被吸入人体后，放射性衰变将会停止
B．随着气温的升高，氡的半衰期不会变化
C．衰变的本质是中子转化成一个质子和一个电子
D．10个氡原子核经过3. 8 天后还剩5个氡原子核
14．有些建材中的放射性物质会释放出α、β、γ射线，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是（　　）
A．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，核内质量数减少2
B．发生β衰变时，生成核与原来的原子核相比，核内中子数减少1
C．β射线是原子的核外电子电离后形成的电子流
D．在这三种射线中γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱
15．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
二、解答题
16．举例说明放射性同位素的应用。
17．在匀强磁场中，一个静止的氢核（）发生α衰变，放出的粒子的速度与磁感应强度垂直，氢核衰变后的剩余部分（即钋核）和粒子都将分别以一定的半径在磁场中做圆周运动。试求粒子和钋核做圆周运动的半径之比，并说明这两个粒子运动轨迹的相互关系。
参考答案
1．D
【详解】
A．天然放射性元素的衰变的快慢由元素本身决定，与原子所处的物理、化学状态无关，即与环境温度，压强，及质量多少均无关，故A错误；
B．天然放射现象中的射线来自原子核，说明原子核内部有复杂结构，但是不能揭示原子核由质子和中子组成，故B错误；
C．β射线是原子核发生β衰变产生的，不是原子核外电子电离产生的，故C错误；
D．原子核衰变时发生质量亏损，亏损的质量转化成能量释放出来，故D正确。
故选D。
2．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。
3．A
【详解】
A. 按照玻尔理论，氢原子从高能级向低能级发生辐射跃迁时，核外电子的轨道半径变小，原子的动能增加，而库仑力做正功，电势能减小，故A正确；
B. β衰变中产生的β射线实际上是原子核内的中子变成一种质子和电子形成的，故B错误；
C. 若要发生光电效应，需要满足
或
对于任何一种金属都存在一个“极限波长”，入射光的波长必须小于这个波长才能产生光电效应，故C错误；
D. 根据核反应方程应满足质量数守恒和电荷数守恒，可推出衰变为要经过1次α衰变和1次β衰变，故D错误；
故选A。
4．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。
5．D
【详解】
由图可知质量为的氡222变到所用的时间
的氡222衰变到所用的时间
即氡222的半衰期为。故ABC错误，D正确。
故选D。
6．C
【详解】
A．微波炉利用磁控管将电能转化为微波辐射能，微波辐射引起食物内部的水分子振动摩擦，从而产生热量，A错误；
B．α射线、β射线均属于实物粒子，而γ射线才属于电磁波，B错误；
C．医生利用超声波探测病人病情，利用声波的多普勒效应，C正确；
D．只有一个氢原子，则n=3能级的氢原子向低能级跃迁时，即从n=3能级跃迁到n=2能级，从n=2能级跃迁到n=1能级，共释放2种频率的光子，D错误。
故选C。
7．A
【详解】
β衰变的实质是某元素的原子核内的一个中子变成质子并发射出一个电子，根据题干发现在衰变过程中质子数减小2，所以发生2次β衰变，A正确。
故选A。
8．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。
9．D
【详解】
A．第一个发现镭元素的科学家是居里夫人，A错误；
B．硅材料在t时间接收的光能为
转化为电能的是
手表工作的平均功率为
B错误；
C．应该是衰变，C错误；
D．储光材料是利用了原子吸收光子向高能级跃迁，在晚上又自发向低能级跃迁而放出光子，没有放射性，属于安全的材料，现在绝大部分手表的夜光材料都是这种材料，D正确。
故选D。
10．D
【详解】
A．甲图中A处能观察到大量的闪光点，B处能看到少数的闪光点，C处也可以观察到极少的闪光点，故A错误；
B．乙图中，处于基态的氢原子想要吸收光子能量发生跃迁，则吸收的光子能量需等于两能级间的能级差，基态氢原子跃迁到能级需要吸收的能量为
即基态的氢原子吸收能量为10.2 eV的光子，可以从基态跃迁到能级，能量为10.4 eV的光子不能被处于基态的氢原子吸收，氢原子不能发生跃迁，故B错误；
C．丙图中用弧光灯照射锌板，锌板上的电子逸出，锌板带上正电，发现验电器的张角变大，说明锌板原来就带正电，故C错误；
D．丁图中，根据左手定则可知，1带正电，为α射线，α射线的电离作用很强，可消除静电，故D正确。
故选D。
11．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。
12．B
【详解】
A．一束光照射到某种金属上没有发生光电效应，是因为其频率小于金属的极限频率，即波长大于极限波长。A错误；
B．在粒子散射实验中，少数粒子大角度偏转，绝大多数粒子仍沿原来方向前进。B正确；
C．根据质量数守恒，X原子核的质量数是235。C错误；
D．物质波波长为
质子质量大，所以其波长较短。D错误。
故选B。
13．BC
【详解】
A．氡被吸入人体后，放射性衰变不会停止，选项A错误；
B．半衰期与外部条件无关，则随着气温的升高，氡的半衰期不变，选项B正确；
C．衰变的本质是中子转化成一个质子和一个电子，选项C正确；
D．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数原子核衰变不适应，选项D错误。
故选BC。
14．BD
【详解】
A．α衰变是两个质子与两个中子作为一个整体从原子核中辐射出来，所以发生α衰变时，核内质量数减少4，选项A错误；
BC．β衰变是原子核内一个中子转化成一个质子和一个电子，所以发生β衰变时，核内中子数减少1，核子数不变，β射线是原子核内发射的电子流，选项B正确，选项C错误；
D．γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱，选项D正确。
故选BD。
15．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。
16．见解析
【详解】
放射性同位素的应用是沿着利用它的射线和作为示踪原子两个方向发展的。例如，人体内的癌细胞比正常细胞对射线更敏感，因此用放射线照射可以治疗恶性肿瘤，这就是医生们说的“放疗”。棉花在结桃、开花的时候需要较多的磷肥，把磷肥喷在棉花叶子上，磷肥也能被吸收，但是，什么时候的吸收率最高，磷在作物体内能存留多长时间，磷在作物体内的分布情况等，用通常的方法很难研究，如果用磷的同位素制成肥料喷在棉花叶面上，然后每隔一定时间用探测器测量棉株各部位的放射性强度。再比如人体注射碘的同位素碘131，作为示踪原子。
17．42:1；外切。
【详解】
由质量数守恒和电荷数守恒可知，反应方程式为
衰变过程系统动量守恒，规定粒子的运动方向为正方向，由动量守恒定律，可得
粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律可得
解得
所以粒子和钋核做圆周运动的半径之比为
根据左手定则可知，两个粒子运动轨迹相外切。