5.2放射性元素的衰变 同步训练（word版含答案）

5.2放射性元素的衰变
一、选择题（共15题）
1．下列说法正确的是（　　）
A．β射线是原子核的核外电子电离后形成的电子流
B．全息照相是利用了光的干涉原理
C．紫外线在工业上可以检查金属零件内部缺陷
D．摄影机镜头前加一个偏振片，这样做是为了增加光的透射强度
2．关于人工放射性及其应用，说法正确的是（　　）
A．原子弹和氢弹的原料都来自于人工放射性获得的元素
B．人工制造的放射性元素具有半衰期长的优势
C．人工制得的放射性同位素半衰期较短
D．在用于示踪原子时，应该用天然放射性元素
3．关于放射性的知识，下列说法正确的是（　　）
A．铀238会衰变为钍234，经过两个半衰期后，矿石中原来所含的铀元素的原子核全部发生了衰变
B．γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，α射线的穿透能力最强，电离能力最弱
C．β衰变所释放的电子是原子核中的中子转化成质子时产生的
D．发生α衰变时，生成核与原来的核相比，中子数减少了4个
4．下列说法正确的是（　　）
A．机场安检利用的是γ射线，其具有很强的穿透能力
B．人工放射性同位素比天然放射性同位素半衰期长的多，因此废料不容易处理
C．某原子核经过两次α衰变和两次β衰变，其核子数减少了8个
D．泊松亮斑是小孔衍射形成的图样
5．日本政府在2021年4月13日的阁僚会议上决定向海洋排放福岛第一核电站含有对海洋环境有害的核废水。核废水中含有多种放射性物质，氚（ ）就是其中一种，放射性氚（ ）的半衰期约为12年，通过释放某种射线转变为氦（ ）。下列说法正确的是（　　）
A．氚核（ ）的比结合能小于氦核（ ）的比结合能
B．氚核（ ）转变为氦核（ ）的衰变是α衰变
C．该反应中释放的射线能穿透几厘米厚的铅板
D．100个氚核（ ）经过12年后还剩50个
6．下列说法正确的是（　　）
A．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短
B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应
C．阴极射线和β射线都是电子流，都源于核外电子
D．天然放射现象中放射出的α、β、γ射线都能在磁场中发生偏转
7．某放射性元素X的原子核发生了 衰变，产生了新的元素Y原子核，同时放出 光子，下列判断正确的是（　　）
A．Y比X原子序数小
B．Y原子核比X原子核核子平均质量小
C．X原子核放出 射线，表明X原子核内有 粒子
D． 光子来自X原子核
8．在存放放射性元素时，若把放射性元素①置于大量水中；②密封于铅盒中；③与轻核元素结合成化合物．则（　　）
A．措施①可减缓放射性元素衰变
B．措施②可减缓放射性元素衰变
C．措施③可减缓放射性元素衰变
D．上述措施均无法减缓放射性元素衰变
9．下列说法正确的是（　　）
A．放射性元素的半衰期只与温度有关
B．核电站采用了重核裂变，用中子轰击 U，产生的新核的比结合能比 U小
C．α粒子散射实验现象说明原子具有核式结构
D．氢原子发光时只能发出一种频率的光
10．从阴极射线管发射出的一束电子，通过图示的磁场，以下四幅图中能正确描绘电子偏转情况的是
A． B．
C． D．
11．一群处于基态的氢原子吸收了波长为λ1的电磁波后，会释放出多种波长的电磁波，其中有一种电磁波的波长为λ2，则下列说法正确的是（）
A．λ1一定不小于λ2 B．λ1一定不大于λ2
C．λ1一定不会等于λ2 D．λ1一定等于λ2
12．下列说法正确的是(　　)
A．β射线比α射线更容易使气体电离
B．放射性同位素的半衰期由核本身决定，与外部条件无关
C．核反应堆和太阳内部发生的都是核裂变反就
D．氢原子发生能级跃迁放出光子后，核外电子的动能最终会变小
13．关于原子结构和原子核的说法，正确的有（　　）
A．阴极射线的发现，使人们认识到原子核内部存在复杂结构
B． 粒子散射实验否定了汤姆孙的“枣糕模型”
C．玻尔的原子结构理论能很好地解释氢光谱
D．10个碘131经过一个半衰期后还剩5个
14．云室能显示射线的径迹，把云室放在磁场中，从带电粒子运动轨迹的弯曲方向和半径大小就能判断粒子的属性，放射性元素A的原子核静止放在匀强磁场中发生衰变，放射出粒子并变成新原子核B，放射出的粒子与新核运动轨迹如图所示，测得两圆的半径之比 。下列说法正确的是
A．放射性元素A原子核发生的是α衰变
B．B核比A核更稳定
C．新原子核B的核电荷数为84
D．该反应过程中动量守恒，能量不守恒
15．目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，放射出的 、 、 射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是 （　　）
A．将 、 、 射线垂直射入匀强电场中，可以通过偏转的情况将它们分辨出来
B．放射出的 射线的速度等于光速
C． 射线一般伴随着 或 射线产生，在这三种射线中， 射线的穿透能力最强，电离能力最弱
D．发生 衰变时，生成的新核与原来的原子核相比，中子数减少了4
二、填空题
16． 发生一次β衰变后变为Ni核，其衰变方程为　 　；在该衰变过程中还发出频率为ν1、ν2的两个光子，其总能量为　 　．
17．放射性元素具有半衰期，如果将某种放射性元素制成核电池，带到火星上去工作．火星上的温度等环境因素与地球有很大差别，该放射性元素到火星上之后，半衰期　 　（填“发生”或“不发生”）变化．若该放射性元素的半衰期为T年，经过　 　年，该元素还剩余12.5%．
18．天然放射性现象发出的射线中，存在α射线、　 　和γ射线，其中α射线的本质是高速运动的 　 　核（填写元素名称）．
19．若用x代表一个中性原子中核外的电子数，y代表此原子的原子核内的质子数，z代表原子的原子核内的中子数，则对 的原子来说x=　 　、y=　 　、z=　 　．
三、综合题
20．云室处于一个垂直纸面向外的匀强磁场中，一静止的原子核 X在云室中发生了一次衰变，其衰变产物在磁场中运动的圆轨迹如图．已知新核Y的质量为M，粒子的质量为m，衰变后粒子的速度大小为v，假设原子核衰变时释放的能量都转化为粒子和新核的动能．
（i）试写出核衰变方程；
（ii）求原子核衰变时释放的能量．
21． 衰变成学 （铅），要经过几次α衰变和β衰变？
22．射线在真空中的速度与光速相同的是那些？
23．某放射性元素质量为M，测得每分钟放出1.2×104个β粒子，21天后再测，发现每分钟放出1.5×103个β粒子，该放射性元素的半衰期是多少？
答案部分
1．B
【解答】A．β射线是原子核内中子转变为质子后形成的电子流，A不符合题意；
B．全息照相是利用了光的干涉原理，B符合题意；
C． 射线在工业上可以检查金属零件内部缺陷，C不符合题意；
D．摄影机镜头前加一个偏振片，这样做是为了过滤反射光，增加拍摄的清晰度，D不符合题意。
故答案为：B。
2．C
【解答】A．原子弹和氢弹的原料都来自于天然的元素，A不符合题意；
BC．人工制造的放射性元素具有半衰期比天然放射性物质短的优势，B不符合题意，C符合题意；
D．在用作示踪原子时，应选用半衰期较短的人工制得的放射性元素，D不符合题意。
故答案为：C。
3．C
【解答】A．半衰期是指有一半放射性元素发生衰变，两个半衰期还剩余四分之一铀原子核，A不符合题意；
B．α射线的穿透能力最弱，电离能力最强，B不符合题意；
C．β衰变所释放的电子是原子核中的中子转化成质子时产生的，C符合题意；
D．发生α衰变时，生成核与原来的核相比，质子数减少2个，中子数减少了2个，D不符合题意。
故答案为：C。
4．C
【解答】机场安检利用的不是γ射线，γ射线对人体细胞有杀伤作用，A不符合题意；人工放射性同位素的半衰期比天然放射性物质短得多，因此废料容易处理，B不符合题意；某原子核经过两次α衰变，电荷数少4，质量数少8，经过两次β衰变，电荷数多2，质量数不变，则最终质量数少8，电荷数少2，C符合题意；泊松亮斑是光绕过圆形挡板后衍射形成的图样，D不符合题意。
故答案为：C
5．A
【解答】A．该核聚变释放能量，生成物的原子核更稳定，氘核的比结合能小于氦核的比结合能，A符合题意；
B．氚核（ ）转变为氦核（ ）的是轻核聚变，B不符合题意；
C．该反应中生成的β射线具有穿透能力弱，不能穿透几厘米厚的铅板，C不符合题意；
D．半衰期是大量原子发生衰变的速度的统计规律，对少数的放射性原子发生衰变的速度没有意义，D不符合题意。
故答案为：A。
6．B
【解答】A．半衰期是原子核本身具有的属性，与外界条件无关，A不符合题意；
B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应（热核反应），B符合题意；
C．阴极射线是核外电子，β射线是原子核内中子转化为质子时放出的电子，C不符合题意；
D．三种射线中γ射线（高频电磁波）不带电，所以不能在磁场中发生偏转，D不符合题意。
故答案为：B。
7．B
【解答】A．发生了 衰变，新核的质子数增加1，原子序数变大，A不符合题意；
B．衰变过程放出能量，发生质量亏损，Y原子核比X原子核核子平均质量小，B符合题意；
C． 射线是由原子核内的一个中子变成质子释放出来的，原子核内并没有 粒子，C不符合题意；
D． 光子是由于衰变产生的新核不稳定释放出来的，即来自Y原子核，D不符合题意。
故答案为：B。
8．D
【解答】因半衰期是放射性原子核数衰变掉一半所需要的统计期望时间．是放射性核素的固有特性，不会随外部因素而改变，D项正确．
故答案为：D
9．C
【解答】解：A、放射性元素的半衰期由原子核的种类决定，与物理和化学状态无关，故与温度无关，故A不符合题意；
B、重核裂变的过程中释放能量，所以用中子轰击 U，产生的新核的比结合能比 U大，故B不符合题意；
C、α粒子散射实验现象说明原子具有核式结构，即原子内部存在一个集中全部正电荷和几乎全部质量的核，故C符合题意；
D、根据氢原子光谱的特点可知，氢原子光谱的谱线有多条，在可见光区、红外区、紫外区都有谱线．故D不符合题意；
故答案为：C
10．B
【解答】如图，电子束从阴极（﹣极）射出，根据左手定则：伸开左手，磁感线穿过手心，四指指向电子运动的相反方向，拇指指向洛伦兹力方向，判断得知电子所受的洛伦兹力方向向下，则电子束向下偏转，故B正确．
故选：B
11．B
【解答】一群处于基态的氢原子吸收了能量为E1的光子后，处于激发态．
Em﹣EN=E1
氢原子处于激发态不稳定，会向基态发生跃迁．其中有一种光子的能量为E2，
所以E2≤E1．
根据E= ，可知，能量与波长成反比，则λ1一定不大于λ2，故B正确，ACD错误；
故选：B．
12．B
【解答】A、α射线的电离能力比β射线的电离能力强，故A错误；
B、半衰期有原子核的种类决定，与外部物理和化学条件无关，故B正确；
C、核反应堆的反应是核裂变，太阳内部的核反应是核聚变反应，不同，故C错误；
D、氢原子辐射出一个光子后，从高轨道到低轨道，库仑引力做正功，电势能减小．根据 ，有：
v= ；
故速度变大，动能变大；故D错误；
故选：B
13．B,C
【解答】A．阴极射线的发现，使人们认识到原子内部存在复杂结构，A不符合题意；
B． 粒子散射实验建立了原子的核式结构理论，否定了汤姆孙的“枣糕模型”，B符合题意；
C．玻尔的原子结构理论能很好地解释氢光谱，C符合题意；
D．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量的原子核衰变不适应，D不符合题意。
故答案为：BC。
14．A,B,C
【解答】A．衰变中动量守恒，因初动量为零，故衰变后两粒子动量大小相等，方向相反。由题图知粒子轨迹为外切圆，说明两粒子所受的洛伦兹力方向相反，均带正电，故发生的是α衰变，A符合题意；
BC．根据
由于B核、A核动量大小相等。B核轨迹的半径较小，有
根据元素周期表，可知B核为钋核，由原子核的比结合能曲线知，钋核的比结合能大于氦核的比结合能，B核比A核更稳定，BC符合题意；
D．核反应过程中，遵循动量守恒，能量守恒，D不符合题意。
故答案为：ABC。
15．A,C
【解答】A． 、 、 射线分别带正电，带负电，不带电，则通过垂直射入匀强电场中，可以通过偏转的情况将它们分辨出来，A符合题意；
B．放射出的 射线的速度接近光速，B不符合题意；
C． 射线一般伴随着 或 射线产生，在这三种射线中， 射线的穿透能力最强，电离能力最弱，C符合题意；
D．发生 衰变时电荷数少2，质量数少4，质量数等于质子数加上中子数，所以中子数少2，D不符合题意。
故答案为：AC。
16． Co Ni＋ e；
【解答】衰变方程满足质量数守恒和电量数守恒 Co Ni＋ e；根据光子的能量 ，可知两个光子总能量为
17．不发生；3T
【解答】解：原子核的衰变是由原子核内部因素决定的，与外界环境无关，因此半衰期不发生变化；
该元素还剩余12.5%，则放射性元素有 的原子核发生了衰变，
说明经过了3个半衰期，所以经过了3T年；
故答案为：不发生，3T．
18．β射线；氦
【解答】天然放射性现象会发出α射线、β射线和γ射线：α射线是具有放射性的元素的原子核在发生衰变时两个中子和两个质子结合在一起而从原子核中释放出来；故放出的是氦原子核．β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β粒子．γ射线是原子核在发生α衰变和β衰变时产生的能量以γ光子的形式释放．
故答案为：β射线，氦
19．90；90；144
【解答】 左上角的数为原子的质量数，即234，左下角数值为质子数，即y=90，所以电子数也是x=90，中子数：z=m﹣y=234﹣90=144
故答案为：90，90，144
20．解：（i）核衰变方程，满足质量数与质子数守恒，则有： → + ；
（ii）原子核在衰变前后动量守恒，设衰变后新核的速度为v1，
根据动量守恒定律，则有：Mv1=mv
根据题意可知，衰变释放的总能量：E= ；
联立以上两式，可得：E=
答：（i）试写出核衰变方程： → + ；
（ii）求原子核衰变时释放的能量E= ．
21．因为α衰变和β衰变都会使核电荷数发生变化，而只有α衰变才会使核质量数发生变化，
所以应先以质量数的变化来确定α衰变的次数，然后根据α衰变引起的电荷数变化情况和总的电荷数变化量确定β衰变的次数。因为每放出一个α粒子核质量数就减少4，所以α衰变的次数为： （次）
因为每放出一个α粒子核电荷数减少z，所以8次α衰变应使核电荷数减少16。而每放出一个β粒子核电荷数应增加1，比较铀、铅核的核电荷数，它们的差为： ，所以发生β衰变的次数为： （次）
所以由铀238衰变成铅206，共发生8次α衰变，6次β衰变。
22．阴极射线中的电子是电热丝经通电发热而激发出来的，不同部位吸热量不同，所以激发飞出后的速度也不尽相同，比光速小；由实验测得α射线的速度约是光速的十分之一，β射线的速度约是光速的十分之九；γ射线是光子流，速度与光速相同。
【解答】阴极射线中的电子是电热丝经通电发热而激发出来的，不同部位吸热量不同，所以激发飞出后的速度也不尽相同，比光速小；由实验测得α射线的速度约是光速的十分之一，β射线的速度约是光速的十分之九；γ射线是光子流，速度与光速相同
23．由知，21天经历了3次衰变，所以半衰期为7天．
答：该放射性元素的半衰期是7天．
【解答】由 知，21天经历了3次衰变，所以半衰期为7天．答：该放射性元素的半衰期是7天．