5.2放射性元素的衰变 课时提升练-2021—2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册（word含答案）

5.2放射性元素的衰变 课时提升练（含解析）
一、选择题
1．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
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．放射性元素经过多次衰变和衰变，最终变成稳定的，则关于此衰变过程，下列说法正确的是（ ）
A．衰变的次数为5次
B．衰变的次数为5次
C．某次衰变中，会同时放出一个粒子和粒子
D．衰变中产生的粒子比粒子在空气中传播得远
4．1934年，约里奥·居里夫妇发现经过粒子轰击的铝片中含有放射性的磷，他们由于发现人工放射性而获得了1935年的诺贝尔物理学奖。磷的衰变方程为：。则下列说法正确的是（　　）
A．Y是质子
B．Y是正电子
C．改变压力、温度或化学状态，的半衰期会改变
D．经过两个完整的半衰期后，将完全衰变殆尽
5．1909 年卢瑟福用 粒千轰击金箔，根据实验结果提出了原子的核式结构模型。关于粒子。下列说法正确的是（　　）
A．粒子的穿透能力很强
B．粒子不带电
C．Th 发生衰变，放出一个粒子，生成新核Pa
D．H和H聚变，放出一个中子，产生一个粒子
6．原子及原子核的结构、核反应与核能的释放。量子理论及光电效应等，是近代物理理论的重要内容。下列关于近代物理基础理论的说法正确的是（　　）
A．粒子散射实验说明了一种原子核可以转化为另一种原子核
B．可以通过一定的物理或化学作用改变放射性元素的半衰期
C．原子发生能级跃迁时可以吸收或放出任意频率的光子
D．光照射到某金属未激发出光电子。延长照射时间或增加光的强度。还是不能激发出光电子
7．实验观察到，静止在匀强磁场中某点的原子核发生了β衰变。若磁场方向垂直纸面向外，衰变产生的新核与电子恰好在纸面内做匀速圆周运动，则关于两者运动轨迹以及方向的示意图正确的是（　　）
A． B． C． D．
8．据媒体报道，科学家发现闪电能够引发大气核反应，并产生放射性同位素。某次闪电产生的高能射线把原子核里的中子移除出去，从而产生不稳定的同位素，该核反应方程是（　　）
A． B．
C． D．
9．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
10．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
11．下列说法正确的是（　　）
A．铀（）经过、β衰变形成稳定的铅（），在这一变化过程中，共经历了6次衰变
B．一群氢原子从的激发态跃迁到基态时，会辐射3种频率的光
C．粒子散射实验中极少数粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据
D．金属中的电子吸收光子逸出成为光电子，光电子最大初动能等于入射光子的能量
12．60Co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
13．静止的Bi原子核在磁场中发生衰变后的运动轨迹如图所示，大、小圆的半径分别为R1、R2。则下列关于此核衰变方程和两圆轨迹半径比值的判断中正确的是（　　）
A．Bi→Ti＋He B．Bi→Po＋
C．R1∶R2＝84∶1 D．R1∶R2＝207∶4
14．关于天然放射现象，下列说法正确的是（　　）
A．工业上常用射线来探测金属板的厚度
B．射线是由氦原子核衰变产生的
C．射线是原子核内的中子转化成的电子流
D．、、三种射线在磁场中均能发生偏转
15．静止的原子核在磁场中发生衰变后的运动轨迹如图所示，大、小圆的半径分别为R1、R2。则下列关于此核衰变方程和两圆轨迹半径比值的判断中正确的是（　　）
A． B．
C．R1∶R2＝84∶1 D．R1∶R2＝207∶4
二、解答题
16．原子核的衰变过程遵守一系列的守恒定律，如电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒和能量守恒等，利用磁场研究原子核衰变是一种常用的方法，可以研究各种基本粒子的性质。现有一个在匀强磁场中原来速度几乎为0的放射性原子核W衰变为两个粒子A和B，衰变后粒子A和B运动速度方向和磁场方向垂直，粒子A和B分别做匀速圆周运动。已知粒子A和B的电荷数之比与质量数之比分别为qA：qB＝1：45，mA：mB＝2：117。已知该衰变过程中的质量亏损为△m，光速为c，设该衰变过程释放的核能都转化为粒子的动能。求：
(1)首先请判断该衰变为α衰变还是β衰变，然后定性画出衰变后两个粒子形成的运动轨迹；
(2)粒子A和B做匀速圆周运动的半径之比；
(3)粒子A的动能EkA。
17．已知（钍核）的半衰期是24天，衰变后生成新原子核（镭）。完成以下两个问题：
（1）写出钍核的衰变方程；
（2）钍经过96天后还剩多少？
参考答案
1．A
【详解】
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。
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．D
【详解】
AB．衰变方程为
根据质量数和电荷数守恒有
选项AB错误；
C．一次衰变只能放出一个粒子或一个粒子，C项错误；
D．粒子的电离能力强，因此在空气中传播时能量因电离很快损失，因此粒子比粒子在空气中传播的距离小，D项正确．
故选D。
4．B
【详解】
AB．磷的衰变方程为
根据质量数和电荷数守恒可知，Y粒子质量数A=0，电荷数Z=+1，故Y是正电子，B正确，A错误。
C．放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间，叫半衰期，放射性元素的半衰期由原子核内部因素决定与外界条件无关，C错误；
D．原子核两个完整的半衰期后剩余原子核的数量是原来的 ，D错误。
故选B。
5．D
【详解】
AB．粒子带２个单位正电荷，其电离能力很强，穿透能力很弱，故AB错误；
C．核反应过程遵循电荷数守恒和质量数守恒，则发生衰变，放出一个粒子，衰变方程为
生成新核，故C错误；
D．核反应过程遵循电荷数守恒和质量数守恒，则和聚变方程为
放出一个中子且产生一个粒子，故D正确。
故选D。
6．D
【详解】
A．α粒子的散射实验说明了原子的核式结构，故A错误；
B．半衰期由原子核本身决定，与外界因素无关，故B错误；
C． 原子发生能级跃迁时，根据公式
可知吸收或放出的频率由能级差决定，只能发射某些特定频率的光子，故C错误；
D．根据光电效应方程
可知，能否发生光电效应与入射光的频率有关，与照射时间和光的强度均无关，故D正确。
故选D。
7．A
【详解】
原子核发生了β衰变，核内一个中子转变为一个质子同时释放一个电子，故衰变产生的新核带正电。根据动量守恒，新核与电子的动量大小相同，方向相反，初始时刻两者速度方向相反。根据洛伦兹力提供向心力有
新核的电荷量大，则新核的轨迹半径小。结合左手定则可判断A图正确。
故选A。
8．B
【详解】
根据，质量数和电荷数守恒，该核反应方程是
故选B。
9．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。
10．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。
11．C
【详解】
A．根据一次α衰变，质量数减小4，质子数减小2，而一次β衰变，质量数不变，质子数增加1，因此铀核（）衰变为铅核（）的过程中，质量数减少32，因此要经过8次α衰变，故A错误。
B．一群氢原子从的激发态跃迁到基态时，能辐射6种光子，故B错误。
C．卢瑟福通过分析α粒子散射实验现象提出了原子的核式结构模型，故C正确。
D．光电子最大初动能等于入射光能量减去逸出功，故D错误。
故选C。
12．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。
13．BC
【详解】
AB．若是衰变，则新核和粒子向相反的方向射出，新核和粒子偏转方向相反，做匀速圆周运动的轨迹外切，由题意知，两圆内切，所以该核的衰变是衰变，于是根据质量和电量守恒就能写出衰变方程，故A错误，B正确；
CD．洛伦兹力提供向心力
求得半径公式
又由于衰变前后动量守恒，即
所以半径之比等于电量的反比，从而求出半径之比为84：1，故C正确，D错误。
故选BC。
14．AC
【详解】
A．射线的穿透性较强，工业上常用射线来控制轧钢厂生产的钢板的厚度，故A正确；
B．射线是由原子核衰变产生的氦原子核，故B错误；
C．射线是具有放射性的元素的原子核中的一个中子转化成一个质子同时释放出一个高速电子，即粒子，射线是原子核内的中子转化成的电子流，故C正确；
D．天然放射性现象中产生的三种射线中，射线不带电，为电磁波，故其在磁场中运动时，运动方向不发生偏转，故D错误。
故选AC。
15．BC
【详解】
AB．由动量守恒可得
解得
即生成的粒子其初速度方向相反；轨迹圆内相切，由左手定则可知此核衰变为衰变，故A错误、B正确；
CD．由洛仑慈力提供向心力可得
解得
衰变后新核与粒子的动量大小相等，所以有
R1∶R2＝q2∶q1＝84∶1
故C正确、D错误。
故选BC。
16．(1) α衰变，；(2) 45：1；(3) △mc2
【详解】
(1)由于β粒子的质量数为零，所以根据质量数之比mA：mB＝2：117，可判断该衰变为 衰变，衰变后两个粒子形成的两个外切的轨迹圆如图所示：
(2)根据洛伦兹力提供向心力可得
qvB＝m
得
R＝
根据动量守恒定律可得二者的动量大小相等，所以
＝＝45：1
(3)由动能和动量的关系
Ek＝
得
＝
衰变后总动能
Ek＝△mc2＝EkA+EkB
所以
＝＝△mc2
17．（1）；（2）
【详解】
（1）衰变方程
（2）半衰期个数
剩余钍核质量
得