7.2原子核的衰变 课时提升练—2021-2022学年高二下学期物理沪教版（2019）选择性必修第三册（word含答案）

7.2原子核的衰变 课时提升练（含解析）
一、选择题
1．α粒子在很多物理实验中扮演着重要的角色，下列说法正确的是（　　）
A．图甲表示的是α粒子散射实验，该实验揭示了原子核是可再分的
B．图乙表示的是磁场对α、β和γ射线的作用情况，其中③是α射线
C．图丙表示的是查德威克用α粒子轰击氮核发现了质子
D．图丁表示的是铀238放出一个α粒子后，质量数减少4，电荷数减少2成为新核
2．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
3．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
4．花岗岩、大理石等装修材料中都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性的说法正确的是（　　）
A．衰变成要经过8次衰变和6次β衰变
B．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后只剩下1个氡原子核
C．、β和γ三种射线中，射线的穿透能力最强
D．放射性元素的半衰期会随着周围环境温度的变化而改变
5．2021年4月底，我国“人造太阳”装置将完成改造升级，拟在该装置内实现1亿摄氏度“燃烧”100秒的目标。该实验中的可控热核反应的方程是H＋H→He＋X，其中海水中富含反应原料氘（H），而氚（H）在自然界中含量极微，但可以用某种粒子Y轰击锂核（Li）得到，核反应方程为Li＋Y→H＋He，下列说法正确的是（　　）
A．粒子X为中子，粒子Y为质子
B．核反应方程Li＋Y→H＋He为α衰变
C．核反应生成物中的α粒子具有很强的电离本领和穿透能力
D．在H＋H→He＋X核反应中，反应前的总质量大于反应后的总质量
6．据报道，J国将把核电站事故中处理的核废水排放入海，引起了全世界的极大关注。核废水中常含有氚（）等放射性核素，处置不当将严重威胁人类安全。氚衰变的半衰期长达12.5年，衰变方程为+X，下列说法正确的是（　　）
A．方程中的X应为中子
B．可以通过加水稀释的方式降低核废水中氚总量的放射性
C．经过50年，氚剩余量为原来总量的
D．氚衰变放出的射线穿透性很弱，用一张纸就能把它挡住
7．下列说法正确的是（　　）
A．普朗克首先把能量子引入了物理学，打破了“能量连续变化”的传统观念
B．用同一回旋加速器分别加速两种同位素，交流电源的频率相同
C．在α、β、γ三种射线中，γ射线的电离能力最强
D．两碰碰车碰撞过程中，它们所受撞击力的冲量相同
8．2021年4月13日，日本政府正式决定，福岛第一核电站核污水经过过滤并稀释后将排入大海。该污水中含有大量的碘131和铯137、氚等放射性物质。下列有关说法正确的是（　　）
A．稀释后的废水中放射性元素衰变周期变短
B．放射性物质中产生的γ射线的速度与光速相当，电离能力很弱
C．人们还可以通过化学反应加快放射性元素衰变
D．碘131衰变时产生的β射线为氦核粒子流
9．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
10．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
11．在医疗上，常用钴60产生的射线对患有恶性肿瘤的病人进行治疗。钴60的衰变方程为，半衰期为5.27年。下列说法正确的是（　　）
A．环境温度升高时，钴60的半衰期变大
B．粒子是电子（）
C．粒子是钴60原子核中的一个质子转化为一个中子时释放出来的
D．10个钴60经过5.27年后，一定还有5个没有衰变
12．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
13．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
14．1934年，约里奥·居里夫妇用粒子轰击铝箔时，发生的核反应方程为，反应生成物像天然放射性元素一样发生衰变，放出正电子，且伴随产生中微子 ，核反应方程为 。则下列说法正确的是（　　）
A．核反应生成物X是质子
B．中微子的质量数，电荷数
C．当温度、压强等条件变化时，放射性元素的半衰期随之变化
D．正电子产生的原因是原子核内的质子转化为中子和正电子时释放出来的
15．静止在匀强磁场中的放射性元素镭的原子核（），当它放出一个粒子后变成了氡核（）。假设粒子和氡核的速度方向都与磁场方向垂直，它们在匀强磁场中的运动轨迹如图所示（图中直径没有按比例画），则下列叙述符合事实的是（　　）
A．该核反应方程式为：
B．轨迹1对应粒子
C．粒子与氡核的动量相同
D．粒子与氡核在匀强磁场中做匀速圆周时环绕方向相同
二、解答题
16．一定质量的某元素样品经过6小时后还剩下没有衰变，求它的半衰期。
17．静止在匀强磁场中的 核俘获一个运动方向垂直于磁场速度大小为7.7×104m/s的中子，若发生核反应后只产生了两个新粒子，其中一个粒子为氦核（）．反应前后各粒子在磁场中的运动轨迹如图所示，核与另一种未知新粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径之比为40:3．则：
（1）写出此核反应的方程式；
（2）求产生的未知新粒子的速度．
参考答案
1．D
【详解】
A．图甲表示的是α粒子散射实验，导致发现原子具有核式结构，故A错误；
B．图乙表示的是磁场对α、β和γ射线的作用情况，由左手定则可知其中③是β射线，故B错误；
C．图丙表示的是卢瑟福通过α粒子轰击氮核实验的研究，实现了原子核的人工转变，发现了质子，故C错误；
D．图丁表示的是铀238放出一个α粒子后，质量数减少4，电荷数减少2成为新核，故D正确。
故选D。
2．D
【详解】
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。
3．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。
4．A
【详解】
A．因为β衰变的质量数不变，所以α衰变的次数
在α衰变的过程中电荷数总共少16，则β衰变的次数
故A正确；
B．半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，对少量的原子核不适用，故B错误；
C．α射线实质是氦核，β射线是高速的电子流，γ射线实质是电磁波，γ射线的穿透本领最强，α射线穿透本领最弱，故C错误；
D．放射性元素的半衰期由原子核的自身结构决定，与环境温度无关，故D错误。
故选A。
5．D
【详解】
A．根据核反应方程遵循质量数电荷数守恒定律可知，粒子X为中子，粒子Y也为中子，所以A错误；
B．核反应方程Li＋Y→H＋He为人工转变，所以B错误；
C．核反应生成物中的α粒子具有很强的电离本领但是穿透能力较弱，所以C错误；
D．在H＋H→He＋X核反应中，能释放大量的能量，根据质量方程ΔE=mc2可知，反应前的总质量大于反应后的总质量，所以D正确。
故选D。
6．C
【详解】
AD．根据电荷数守恒和质量数守恒可得X应为电子，发生的是衰变，射线穿透能力较强，能穿透几毫米厚的铝板。故AD错误；
B．不能通过加水稀释的方式降低核废水中氚总量，故B错误；
C．经过50年，排入海水中的氚的剩余质量为
故C正确。
故选C。
7．A
【详解】
A．普朗克首先把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念，从而使物理学进入量子理论的领域，故A正确；
B．交流电源的周期与粒子在磁场中匀速圆周运动的周期相等，即为，同位素的电荷量相同，质量不同，则加速质量大的粒子，交流电源的周期较大，频率较小，故B错误；
C．在α、β、γ三种射线中，α射线的电离能力最强，γ射线的穿透能力最强，故C错误；
D．两碰碰车碰撞过程中，受到撞击力的冲量大小相等，方向相反，故D错误。
故选A。
8．B
【详解】
AC．放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，故AC错误；
B．放射性物质中产生的γ射线的速度与光速相当，电离能力很弱，故B正确；
D．碘131衰变时产生的β射线为电子流，故D错误。
故选B。
9．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。
10．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。
11．B
【详解】
A．放射性元素的半衰期与环境温度无关，选项A错误；
B．由核反应过程的质量数和电荷数守恒可知，为电子，选项B正确；
C．该衰变过程中释放出来的电子是钴60原子核中的中子变成质子之后的产物，选项C错误；
D．半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对少数原子核的衰变不适应，选项D错误。
故选B。
12．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。
13．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。
14．BD
【详解】
A．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，核反应生成物X质量数为1，电荷数为0，是中子，选项A错误；
B．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，中微子的质量数，电荷数，选项B正确；
C．温度、压强等条件对半衰期无影响，选项C错误；
D．正电子产生的原因是原子核内的质子转化为中子和正电子时释放出来的，选项D正确。
故选BD。
15．AD
【详解】
A．根据原子核衰变，电荷数和质量数守恒。故A正确；
BCD．放射性元素放出粒子时，粒子与反冲核的速度相反，不受外力作用，动量等大反向，而电性相同，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相反，两个粒子的轨迹应为外切圆，两个粒子做圆周运动环绕方向相同；衰变后产生的新核电荷量大于粒子的电荷量，根据
可知，电荷量小的粒子轨迹半径大于新核轨迹半径，所以BC错误，D正确。
故选AD。
16．2h
【详解】
设该元素的半衰期为，由题意有
解得
17．（1）；（2）1×103m/s
【详解】
（1）核反应的方程式
（2）设中子（）、氦核（）、氚核（）的质量分别为m1、m2、m3,速度分别为v1、v2、v3，由动量守恒定律得
m1v1=m2v2+m3v3
设粒子做匀速圆周运动的半径为r，由
得
因
可得
由动量守恒定律得
m1v1=m2v2+m3v3
由径迹图象可知v2与v1同向，v3与v1反向
即
m1v1=m3v3 m3v3
解得
v3=1×103m/s