5.2放射性元素的衰变 学科素养提升练（word版含答案）

5.2放射性元素的衰变 学科素养提升练（解析版）
一、选择题
1．下列说法中正确的是（　　）
A．丹麦物理学家玻尔进行了α粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型
B．一群处于能级的氢原子，最终跃迁到能级状态，在此过程中能放出6种不同频率的光子
C．钍的半衰期为24天，1g钍经过120天后还剩0.2g钍
D．核反应方程中的为质子
2．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
3．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
4．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
5．关于核反应，下列分析正确的是（　　）
A．，X是中子 B．，X是电子
C．，X是质子 D．，X是粒子
6．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
7．下列原子核反应方程式正确的是（　　）
A．铀核裂变的核反应方程可能为
B．“人造太阳”是一种氘核、氚核结合生成氦核、中子的热核反应，核反应方程式是
C．铀238的α衰变方程
D．卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现质子的核反应方程式为
8．具有放射性，它能放出一个新的粒子而变为，同时伴随有射线产生，其方程为，的半衰期为24天。则下列说法中正确的是（　　）
A．射线是镤原子核从高能级向低能级跃迁时产生的
B．是钍核中的一个质子转化成一个中子时产生的
C．为质子
D．100个原子核经过24天后还剩50个
9．中国散裂中子源（）是我国“十一五”期间重点建设的大科学装置，2018年8月23日通过国家验收，并对国内外各领域的用户开放。下列核反应方程中为中子的是（　　）
A． B．
C． D．
10．下列表示放射性元素碘131()β衰变的方程是（　　）
A．→＋ B．→Xe＋
C．→＋ D．→＋
11．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
12．“放射性同位素电池”是由放射性同位素的衰变能转换为电能的装置，下面可能表示我国第一个钚238同位素电池的衰变方程的是（　　）
A． B．
C． D．
13．钍具有放射性，它能放出一个新的粒子而变为镤，同时伴随有γ射线产生，其方程为→＋X，钍的半衰期为24天，则下列说法中正确的是（　　）
A．X为质子
B．X为电子
C．X是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的
D．1g钍经过120天后还剩0.3125g
14．C具有放射性，其衰变方程为CNe，C的半衰期为5730年。下列说法正确的是（　　）
A．C的质量大于N和电子的质量之和
B．探测到某古树中C的含量为原来的 ，则该古树死亡时间距今大约为22 920年
C．衰变中原子核内的一个中子转化成了一个质子和一个电子
D．一个静止碳核在匀强磁场中发生衰变，氮核做圆周运动的半径比电子大
15．活体生物由于需要呼吸，其体内的14C含量大致不变，死后停止呼吸，体内的14C含量开始减少。由于碳元素在自然界的各个同位素的比例一直都很稳定，人们可通过测定古木的14C含量，来估计它的大概年龄，这种方法称之为碳定年法。14C衰变为14N的半衰期约为5730年，某古木样品中14C的比例约为现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是（　　）
A．该古木的死亡时间约为5730年
B．14C与14N具有相同的中子数
C．14C衰变为14N的过程中放出β射线
D．升高古木样品所处环境的温度将加速14C的衰变
二、解答题
16．1934年约里奥-居里夫妇用粒子轰击静止的，发现了放射性磷和另一种粒子，并因这一伟大发现而获得诺贝尔物理学奖.
（1）写出这个过程的核反应方程式；
（2）若该种粒子以初速度与一个静止的核发生碰撞，但没有发生核反应，该粒子碰后的速度大小为，运动方向与原运动方向相反，求碰撞后核的速度
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参考答案：
1．B
【解析】
A．物理学家卢瑟福进行了α粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型，选项A错误；
B．一群处于能级的氢原子，最终跃迁到能级状态，在此过程中能放出种不同频率的光子，选项B正确；
C．钍的半衰期为24天，1g钍经过120天后还剩钍
选项C错误；
D．根据质量数和电荷数守恒可知，核反应方程
中的质量数为1，电荷数为0，为中子，选项D错误。
故选B。
2．B
【解析】
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。
3．B
【解析】
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。
4．B
【解析】
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。
5．A
【解析】
由电荷数和质量数守恒有
解得
则X是中子。
故选A。
6．A
【解析】
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。
7．D
【解析】
A．方程
其中质量数不守恒，不可能是铀核裂变的核反应方程，故A错误；
B．方程
其中电荷数不守恒，不可能是核反应方程，故B错误；
C．方程
质量数不守恒，不可能是铀238的α衰变方程，故C错误；
D．卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现质子的核反应方程式为
故D正确。
故选D。
8．A
【解析】
A．射线是镤原子核从高能级向低能级跃迁时产生的，故A正确；
BC．根据电荷数和质量数守恒知衰变过程中放出了一个电子，即X为电子，是由核内的一个中子转化为一个质子产生的，故BC错误；
D．半衰期是一个统计规律,只对大多数原子核才能成立,对少数原子核是不成立，故D错误。
故选A。
9．D
【解析】
根据核反应遵循质量数守恒和电荷数守恒可知，选项A的核反应方程中的质量数为零，电荷数为1，为正电子；选项B的核反应方程中的质量数为4，电荷数为2，为氦核；选项C的核反应方程中的质量数为1，电荷数为1，为质子；选项D的核反应方程中的质量数为1，电荷数为0，为中子。
故选D。
10．B
【解析】
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。
11．D
【解析】
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。
12．B
【解析】
方程式A是重核裂变，不是衰变方程，错误；CD中电荷数都不守恒；只有B满足质量数和电荷数都守恒，且是衰变方程。
故选B。
13．BC
【解析】
AB．根据电荷数和质量数守恒知，钍核衰变过程中放出了一个电子，即X为电子，选项A错误，B正确；
C．发生β衰变时释放的电子是由钍核内一个中子转化成一个质子时产生的，选项C正确；
D．钍的半衰期为24天，经过120天即经过5个半衰期，故1g钍经过120天后还剩0.03125g，选项D错误。
故选BC。
14．AC
【解析】
A．该反应放出能量，有质量亏损，则C的质量大于N和电子的质量之和，选项A正确；
B．探测到某古树中C的含量为原来的 ，则已经经过了两个半衰期，则该古树死亡时间距今大约为11460年，选项B错误；
C．衰变中原子核内的一个中子转化成了一个质子和一个电子，选项C正确；
D．一个静止碳核在匀强磁场中发生衰变，根据动量守恒可知，氮核和电子的动量等大反向，根据
可知，电量较大的氮核做圆周运动的半径比电子小，选项D错误。
故选AC。
15．AC
【解析】
A．设原来14C的质量为M0，衰变后剩余质量为M，则有
M=M0（）n
其中n为发生半衰期的次数，由题意可知剩余质量为原来的，故
n=1
所以死亡时间为5730年，A正确；
B．14C的中子数是8个，14N的中子数是7个，B错误；
C．14C衰变为14N的过程中质量数没有变化，而核电荷数增加1，是14C中的一个中子变成了一个质子和一个电子，放出β射线，C正确；
D．放射元素的半衰期与物理环境以及化学环境无关，D错误。
故选AC。
16．（1） （2）运动方向与该粒子原运动方向相同
【解析】
(1)根据核反应前后质量数守恒和电荷数守恒知核反应方程式为：。
(2)设该种粒子的质量为m，则核的质量为，碰撞后核的速度为v2
由动量守恒定律可得:
解得:
则碰撞后核的运动方向与该粒子原运动方向相同。
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