7.2原子核的衰变 自主提升过关练（word解析版）

7.2原子核的衰变 自主提升过关练（解析版）
一、选择题
1．在核反应方程He+N→O+（X）的括弧中X所代表的粒子（　　）
A．H B．H C．e D．n
2．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
3．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．
4．2021年4月13日，日本政府单方面做出将福岛核废水排入大海的决定，引起日本国内民众及周边国家的强烈反对。核废水中的放射性物质氚很难被分离清除，会通过食物链在人体内累积。氚衰变后转变成稳定的氦，半衰期大约12.5年。下列说法正确的是（　　）
A．氚的衰变方程为
B．发生衰变放出的射线来源于核外电子
C．在食物链传递过程中，其半衰期会逐渐缩短
D．20个氚核经过25年，还有5个氚核未发生衰变
5．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于衰变放射出某种粒子，衰变过程动量守恒，结果得到一张两个相切圆1和2的径迹照片如图所示，已知两个相切圆半径分别、，则下列说法正确的是（　　）
A．该原子核可能发生α衰变，也可能发生β衰变
B．该原子核衰变后发射的粒子可能带正电，也可能带负电
C．若衰变方程是，则
D．若衰变方程是，则
6．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
7．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
8．下列说法正确的时（　　）
A．光的波动性是光子之间的相互作用引起的
B．α、β、γ三种射线中，γ射线的电离能力最强
C．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子核式结构模型，并据此估计原子的半径
D．气体导电时发光机理是：气体的原子受到高速运动的电子撞击，有可能向上跃迁到激发态。因处于高能级的原子不稳定，会自发地向低能级跃迁，放出光子，最终回到基态
9．锂是一种活动性较强的金属，在原子能工业中有重要用途。利用中子轰击产生和另一种粒子X，则X是（　　）
A．氚核 B．氘核 C．质子 D．正电子
10．下列说法正确的是（　　）
A．β衰变所释放的电子不是来自核外电子
B．放射性元素的半衰期与温度、压强有关，与其他物质化合时半衰期变长
C．放射性元素的半衰期是指原子核全部衰变所需时间的一半
D．γ射线一般伴随着α或β射线产生，是频率很低的电磁波
11．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
12．硼中子俘获治疗是目前国际最先进的癌症治疗手段之一。其原理是先将携带B（硼的一种稳定无放射性的天然同位素）的靶向分子药物注射到人体，靶向药物的选择性使B高特异性地集聚在肿瘤组织内，再通过具有指向性的低能量超热中子束对肿瘤部位进行外照射，照射后肿瘤组织内B被激活、并发生霸中子俘获作用放出射线，使肿瘤细胞DNA双股螺旋断键，致使肿瘤细胞不可修复而彻底死亡，从而实现在细胞水平定点击杀癌细胞而不损伤正常组织的目的。其核反应方程为B+n→Li+X，则X为（　　）
A．电子 B．质子 C．中子 D．α粒子
13．核电站泄漏的污染物中含有碘131和铯137。碘131的半衰期约为8天，会释放射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射射线，下列说法不正确的是（　　）
A．碘131释放的射线由氦核组成，衰变的方程是
B．碘131释放的射线是电子流，衰变的方程是
C．与铯137相比，碘131衰变更慢，且铯133和铯137含有相同的质子数
D．铯137衰变时辐射出的光子能量小于可见光光子能量
14．钴弹是只存在于设想中的核武器，假设在中子弹外面裹一层钴-59，中子弹爆炸发出的中子打在钴-59上，变成具有放射性的钴Co，钴Co衰变成镍Ni，同时放射出1.17-1.33MeV的伽马射线，其半衰期为5.27年。下列说法正确的是（　　）
A．Co属于自然界中常见的同位素
B．镍Ni比钴Co更稳定
C．钴Co经过β衰变，衰变成镍Ni
D．8个钴-60经过21.08年全部衰变成镍
15．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
二、解答题
16．如图所示，静止在匀强磁场中的一个粒子，俘获一个速度为v=7.3×104m/s的中子发生核反应，生成一个氦核与一个新核，若测得氦核的速度为2×104m/s，方向与反应前中子运动方向相同。回答下面问题。
（1）写出核反应方程。
（2）求新核速度的大小
（3）求出氦核与新核轨道半径之比。
17．下面是四种元素的同位素的原子核：，请将X改为具体的元素符号，并说明每个原子核中的中子数。
参考答案
1．A
【详解】
设X的质量数为m，电荷数为n，则有
4+14=17+m
2+7=8+n
解得
m=1
n=1
所以X表示质子，故BCD错误，A正确。
故选A。
2．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。
3．D
【详解】
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。
4．A
【详解】
A．根据电荷数守恒和质量数守恒，可知氚的衰变方程为
故A正确；
B．由A可知发生的衰变是β衰变，而在β衰变中生成的电子是一个中子转化为一个质子同时生成一个电子，故B错误；
C．半衰期由原子核内部因素决定，与原子核所处的物理环境和化学状态无关，故C错误；
D．半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，对少数原子核不适用，故D错误。
故选A。
5．C
【详解】
AB．原子核衰变过程动量守恒，由动量守恒定律可知，由于衰变放射出两粒子的动量方向相反，粒子的速度方向相反，由左手定则可知，若生成的两粒子电性相反，则在磁场中的轨迹为内切圆，若生成的两粒子电性相同，则在磁场中的轨迹为外切圆，所以为电性相同的粒子，可能发生α衰变，但不是β衰变，该原子核衰变后发射的粒子可能带正电，不可能带负电，AB错误；
CD．原子核衰变过程动量守恒，原子核原来静止，初动量是零，由动量守恒定律可知，由于衰变放射出两粒子的动量大小相等，方向相反，粒子在磁场中做匀速圆周运动，受洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律可得
解得
由于p、B相同，则粒子的电荷量q越大，其轨道半径r越小，新核的电荷量比衰变粒子的电荷量大，所以新核的轨道半径小于衰变粒子的轨道半径，则有新核的轨道半径是r1，衰变粒子的轨道半径是r2，由原子核的衰变方程
则有
得
C正确，D错误。
故选C。
6．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。
7．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。
8．D
【详解】
A．光是一种概率波，光的波动性是光子的一种属性，即单个光子也有波动性，跟光子的数量和光子之间是否有相互作用是无关的。选项A错误；
B．α、β、γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱；选项B错误。
C．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子核式结构模型，可以估算原子核的半径，选项C错误；
D．气体导电时发光机理是气体的原子受到高速运动的电子撞击，有可能向上跃迁到激发态。因处于高能级的原子不稳定，会自发地向低能级跃迁，放出光子，最终回到基态。选项D正确。
故选D。
9．A
【详解】
根据
所以X粒子为氚核。
故选A。
10．A
【详解】
A．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时放出的电子，不是来自核外电子，选项A正确；
B．放射性元素的半衰期与温度、压强均无关，与其他物质化合时半衰期不变，选项B错误；
C．放射性元素的半衰期是指原子核有一半发生衰变所需的时间，选项C错误；
D．γ射线一般伴随着α或β射线产生，是频率很高的电磁波，选项D错误。
故选A。
11．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。
12．D
【详解】
根据质量数守恒和电荷数守恒可知，核反应方程式为
所以X为粒子，ABC错误，D正确。
故选D。
13．ACD
【详解】
AB．碘131释放的射线是电子流，根据核反应电荷数守恒、质量数守恒可得衰变方程为
A错误，符合题意，B正确，不符合题意；
C．碘131的半衰期约为8天，铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，所以碘131衰变更快，C错误，符合题意；
D．射线是能量很高的电磁波，光子能量大于可见光光子能量，D错误，符合题意。
故选ACD。
14．BC
【详解】
A．钴在自然界中只存在一种稳定的同位素Co-59，故A错误；
BC．钴Co经过β衰变，衰变成镍Ni，则镍Ni比钻Co更稳定，故BC正确；
D．半衰期对应的是大量原子核衰变的统计规律，对于少量的原子核不成立，故D错误。
故选BC。
15．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。
16．（1）＋→＋；（2）0.1×104m/s；（3）
【详解】
（1）核反应方程为
＋→＋
（2）核反应过程系统动量守恒，则有
代入数据解得
则新核速度的大小为
（3）两粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有
解得
所以氦核与新核轨道半径之比
17．，68；，1；，28；，118。
【详解】
原子核是由质子和中子组成的，质子数和中子数之和为质量数，原子序数等于质子数，可知：
为 ，中子数为68；
为，中子数为1，；
为 ，中子数为28；
为 ，中子数为118。