7.2原子核的衰变同步训练（Word版含答案）

7.2原子核的衰变
一、选择题（共15题）
1．下列说法正确的是（　　）
A．卢瑟福的α粒子散射实验证明了原子核是由质子和中子组成的
B．发生光电效应现象时，只增大照射光的照射时间，光电子的最大初动能不变
C．钍的半衰期为24天，1g钍经过120天后还剩0.2g
D．Np发生β衰变说明Np原子核内有电子
2．1932年考克饶夫特(J．D．Cockroft)和瓦耳顿(E．T．S．Walton)发明了世界上第一台粒子加速器——高压倍压器，他们将质子（）加速到0.5MeV的能量去撞击静止的原子核X，得到两个动能均为8.9MeV的氦核()，这是历史上第一次用人工加速粒子实现的核反应．下列说法正确的是
A．X是 B．X由组成
C．上述核反应中出现了质量亏损 D．上述核反应的类型是裂变
3．已知钍234（Th）衰变产生Pa，半衰期是24天，下列说法正确的是（　　）
A．Th发生的是α衰变
B．极低温条件下Th的衰变会变慢
C．1g钍经过120天后还剩0.03125g
D．32个钍原子核Th经过72天后还剩4个
4．已知核反应方程，其中z是（ ）
A．α粒子 B．质子 C．中子 D．电子
5．2020年3月15日中国散裂中子源（CSNS）利用中子成像技术帮助中国科学技术大学进行了考古方面的研究。散裂中子源是研究中子特性、探测物质微观结构和运动的科研装置。CSNS是我国重点建设的大科学装置，将成为发展中国家拥有的第一台散裂中子源。下列关于中子研究的说法正确的是（　　）
A．α粒子轰击N生成O，并产生了中子
B．β衰变的实质是原子核内的中子转化成了一个质子和一个电子
C．β射线其实质是高速中子流，可用于医学的放射治疗
D．U经过4次α衰变、2次β衰变，新核与原来的原子核相比，中子数少了6个
6．下列说法正确的是(　　)
A．给农作物施肥时，在肥料里放一些放射性同位素，是因为农作物吸收放射性同位素后生长更好
B．输油管道漏油时，可以在输的油中放一些放射性同位素探测其射线，确定漏油位置
C．天然放射元素也可以作为示踪原子加以利用，只是较少，经济上不划算
D．放射性元素被植物吸收，其放射性将发生改变
7．下列说法正确的是
A．频率越低的光，粒子性越显著
B．无论光强多强，只要入射光的频率小于金属的截止频率，就不能发生光电效应
C．氢原子吸收光子后，电子运动的轨道半径变大，动能也变大
D．发生β衰变时，新核的核电荷数不变
8．碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为m的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有（ ）
A．0 B．m/4 C．m/8 D．m/16
9．下列核反应方程中，符号“x”表示电子的是（　　）
A．
B．
C．
D．
10．某实验室工作人员，用初速度v0=0.09c（c为真空中的光速）的α粒子轰击静止的氮原子核，生产了质子，若某次碰撞可看作对心正碰，碰后新核与质子同方向运动，垂直磁场方向射入磁场，通过分析偏转半径可得出新核与质子的速度大小之比为1:20，已知质子的质量为m（ ）
A．该核反应方程
B．质子的速度v为0.20c
C．若用两个上述质子发生对心弹性碰撞，则每个质子的动量变化量是0.20mc
D．若用两个上述质子发生对心弹性碰撞，则每个质子的动量变化量方向与末动量方向相反
11．下列说法正确的是（　　）
A．玻尔建立了量子理论，成功解释了各种原子发光现象
B．德布罗意首先提出了物质波的猜想，而电子衍射实验证实了他的猜想
C．普朗克通过对黑体辐射的研究，第一次提出了光子的概念
D．卢瑟福通过α粒子轰击氮核实验的研究，发现了中子
12．原子核静止在匀强磁场中的点，某一时刻发生衰变，产生如图所示的1和2两个圆轨迹，由此可以判断（　　）
A．发生的是衰变
B．衰变后新核的运动方向向左
C．轨迹2是衰变后新核的轨迹
D．两圆轨迹半径之比为
13．居室装修用到的花岗岩，有的因含有放射性元素铀，钍，让他们会释放出放射性气体氡（氡的半衰期为3.8天），而氡会放射出射线，导致癌变以及呼吸道疾病，下列说法正确的是（　　）
A．氡发生 衰变时，其质量数不变
B．若氡发生了一次 衰变，则衰变后的新核为
C．在三种射线中，射线的穿透能力最强
D．升高温度，可以使的半衰期变为1.9天
E．若只有4个氡核，则经3.8天一定只剩下2个氡核
14．以下是有关近代物理内容的若干叙述：其中正确的有(　　)
A．Bi的半衰期是5天，12gBi经过15天后还有1.5 g未衰变
B．光电效应揭示了光具有粒子性
C．放射性元素放射出的α射线、β射线和γ射线，电离能力最强的是γ射线
D．关于原子核内部的信息，最早来自天然放射现象
15．下列说法正确的是_____
A．经过6次α衰变和4次β衰变后，成为稳定的原子核
B．发现中子的核反应方程为
C．γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中γ射线的穿透能力最强，电离能力也最强
D．氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能增大，原子能量减小
二、填空题
16．放射性同位素及其应用
（1）放射性同位素：具有_____的同位素。
（2）应用：
a.射线测厚仪：工业部门使用放射性同位素发出的射线来测厚度。
b.放射治疗。
c.培优、保鲜。
d.示踪原子：一种元素的各种同位素具有______的化学性质，用放射性同位素代替非放射性的同位素后可以探测出原子到达的位置。
17．完成下列核反应方程，并指出核反应的类型：
___________，是___________变。
___________，是___________变。
18．判断下列说法的正误．
（1）原子核在衰变时，它在元素周期表中的位置不变。( )
（2）β衰变是原子核外电子的电离。( )
（3）把放射性元素放在低温处，可以减缓放射性元素的衰变。( )
（4）某原子核衰变时，放出一个β粒子后，原子核的中子数少1，原子序数少1。( )
（5）氡的半衰期是3.8天，若有4个氡原子核，则经过7.6天后只剩下一个氡原子核。( )
19．已知氡222的半衰期为3.8天。那么4g放射性物质氡222经过7.6天，还剩下没有发生衰变的质量为______g。
三、综合题
20．铋210的半衰期是5天，经过多少天后，20 g铋还剩1.25 g ？
21．1928年，德国物理学家玻特用粒子 轰击轻金属铍 时，发现有一种贯穿能力很强的中性射线．查德威克对该粒子进行研究，进而发现了新的粒子—中子．
（1）请写出粒子轰击轻金属铍的核反应方程．
（2）若中子以速度与一质量为的静止氮核发生碰撞，测得中子反向弹回的速率为，氮核碰后的速率为，则中子的质量等于多少？
22．静止的氡核放出某种粒子后变成钋核，粒子的动能为，若衰变放出的能量全部变成钋核和粒子的动能．试回答以下问题：
（1）写出上述衰变的核反应方程（请用物理学上规定的符号表示粒子）；
（2）求钋核的动能.
23．如图所示，在虚线HF上方存在着垂直于纸面向里的匀强磁场B1，在x轴上方存在沿x轴正方向的匀强电场，在x轴下方的矩形区域ABCD内还存在垂直于纸面向外的匀强磁场，矩形区域的AB边与x轴重合．M点是HF和y轴的交点，在M点有一静止镭核（），某时刻发生放射性衰变，放出某种质量为m、电荷量为q的粒子后变为一氡核（），氡核恰好沿y轴正向做匀速直线运动，粒子则以初速度v0沿y轴负方向运动，恰好从N点进入磁场，当粒子第二次经过x轴时电场反向，粒子恰好回到M点，若|OM|=2|ON|，核子的质量数与质量成正比，不计氡核和粒子的重力．
（1）写出上述过程中镭核的衰变方程．
（2）求电场强度的大小E．
（3）求N点的横坐标x．
（4）求矩形区域ABCD内匀强磁场的磁感应强度的大小B2及矩形区域的最小面积S．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
A．卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，说明了原子是由原子核和核外电子构成，并不是证明了原子核由质子和中子组成的，故A错误；
B．发生光电效应现象时，根据爱因斯坦光电效应方程得：光电子的最大初动能
显然与照射光的照射时间无关，所以不会改变光电子的最大初动能，故B正确；
C．钍的半衰期为24天，1g钍经过120天后还剩
故C错误；
D．发生β衰变的过程是：一个中子转变为质子时同时放出一个电子，并非原子核内有电子存在，即Np发生β衰变不能说明Np原子核内有电子，故D错误。
故选B。
2．C
【详解】
AB.由题意，据电荷数和质量数守恒可得X是．故AB错误．
C.由题意可知碰撞前系统的动能为0.5MeV，而碰撞后系统的动能为2×8.9MeV=17.8MeV，系统的动能增大，根据爱因斯坦质能方程可知上述核反应中出现了质量亏损，故C正确；
D. 结合核反应的特点可知，上述核反应的类型是人工核反应，故D错误．
故选C。
3．C
【详解】
A．由电荷数守恒和质量数守恒可知衰变方程为
Th→Pa＋e
是β衰变，故A错误；
B．放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，与所处物理状态、化学状态无关，故B错误；
C．根据半衰期规律，可得
m余=m原=1×g=0.03125g
故C正确；
D．放射性元素的半衰期描述的是统计规律，对少数核的衰变不适用，故D错误。
故选C。
4．C
【详解】
根据核反应电荷数守恒、质量数守恒可知，z为 ，ABD错误，C正确。
故选C。
5．B
【详解】
A．由质量数守恒和电荷数守恒可知，α粒子轰击N，生成O，并产生了质子，故A错误；
B．β衰变的实质在于核内的中子转化成了一个质子和一个电子，故B正确；
C．β射线其实质是高速电子流，故C错误；
D．U经过4次α衰变、2次β衰变，质量数减少4×4=16，质子数减少4×2-2=6，则新核与原来的原子核相比，中子数少了16-6=10，故D错误。
故选B。
6．B
【详解】
A．放射性元素与它的同位素的化学性质相同，但是利用放射性元素可以确定农作物在各季节吸收含有哪种元素的肥料．无论植物吸收含放射性元素的肥料，还是无放射性肥料，植物生长是相同的，A错误；
B．放射性同位素可作为示踪原子，B正确；
C．人工放射性同位素，含量易控制，衰变周期短，不会对环境造成永久污染，而天然放射性元素，剂量不易控制、衰变周期长、会污染环境，所以不用天然放射元素作示踪原子，C错误；
D．放射性是原子核的本身性质，与元素的状态、组成等无关，D错误。
故选B。
7．B
【详解】
A．频率越低的光，光子的能量值越小，其动量越小，粒子性越不显著；故A错误.
B．光电效应实验中，无论入射光多强，只要入射光的频率低于金属的截止频率，就不可能发生光电效应，故B正确；
C．氢原子吸收光子后，电子运动的轨道半径变大，根据，可知电子的动能减小；故C错误.
D．发生β衰变时，原子核内的每一个中子转化为一个质子和一个电子，新核的质量数不变，核电荷数增加一个；故D错误.
故选B.
8．D
【详解】
碘131的半衰期约为8天，经过32天为，碘131的剩余质量为：，故选D．
9．D
【详解】
根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，有
ABC错误，D正确。
故选D。
10．B
【详解】
A．新原子核的质量数
核电荷数
核反应方程
故A错误；
B．α粒子、新核的质量分别为4m、17m，质子的速度为v，由题意可知新核的速度为，由于是对心正碰，选取α粒子运动的方向为正方向，则由动量守恒得
解得
故B正确；
CD．两质子质量相等且发生对心弹性碰撞，则碰撞后两质子交换速度；对某一质子，选其末动量方向为正方向，则
又
故解出
方向与末动量方向一致，故CD错误。
故选B。
11．B
【详解】
A．普朗克最早提出了量子理论的相关概念，玻尔的原子模型成功解释了氢原子发光现象，对于其他原子的发光现象无法解释，故A错误；
B．德布罗意首先提出了物质波的猜想，而电子衍射实验证实了他的猜想，选项B正确；
C．普朗克通过对黑体辐射的研究，第一次提出了能量子的概念，爱因斯坦在研究光电效应时，提出了光子的概念，故C错误；
D．查德威克通过α粒子轰击铍核实验的研究，发现了中子，选项D错误。
故选B。
12．C
【详解】
A．由题图可知衰变后两个圆轨迹内切，根据动量守恒定律可知衰变后两个带电产物的运动方向相反，根据左手定则可知衰变后产生的新核与释放的粒子电性相反，所以发生的是β衰变，故A错误；
BCD．设β粒子的质量为m1、速度大小为v1、所带电荷量为－q1、运动半径为R1，新核的质量为m2，速度大小为v2，所带电荷量为q2、运动半径为R2，则根据动量守恒定律有
根据牛顿第二定律有
解得
根据衰变过程的电荷数守恒可知
解得
所以轨迹1是衰变后β粒子的轨迹，轨迹2是衰变后新核的轨迹，根据左手定则可知新核的运动方向向右，故BD错误，C正确。
故选C。
13．ABC
【详解】
试题分析：射线属于电子流，质量数为零，所以氡发生衰变时，其质量数不变，A正确；若氡发生了一次衰变，电荷数少2，质量数少4，故衰变后的新核为，B正确；三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱，C正确；发射性元素的半衰期和外界因素无关，故D错误；半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，E错误；
14．ABD
【详解】
半衰期是5天，12g Bi，经过15天后，发生三次衰变，还有未衰变，故A正确；光电效应揭示了光具有粒子性，故B正确；射出的α射线、β射线和γ射线，电离能力最强的是α射线，穿透能力最强的是γ射线，故C错误；最早来自天然放射现象，说明原子核内部有复杂结构，故D正确．所以ABD正确，C错误．
15．AB
【详解】
A．设经过x次α衰变和y次β衰变后，成为稳定的原子核，则
232-208=4x
90-2x+y=82
解得
x=6
y=4
故A正确；
B．发现中子的核反应方程为
故B正确；
C．γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱，故C错误；
D．氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能增大，原子能量增大，故D错误。
故选AB。
16． 放射性 相同
【详解】
（1）放射性同位素：具有放射性的同位素。
（2）d示踪原子：一种元素的各种同位素具有相同的化学性质，用放射性同位素代替非放射性的同位素后可以探测出原子到达的位置。
17． 衰 重核裂
【详解】
由质量数守恒和电荷数守恒可得
核反应中原子核释放出电子的核反应是衰变；
由质量数守恒和电荷数守恒可得
质量较大的原子核俘获中子后分裂成两个（或多个）中等质量核的反应过程叫做重核裂变。
18． 错误 错误 错误 错误 错误
【详解】
（1）原子核在衰变时，它变成了新的原子核，在元素周期表中的位置发生变化，该判断错误；
（2） β衰变是原子核内的中子放出电子，变成质子，该判断错误；
（3） 放射性元素的衰变的快慢是由它本身性质决定的，与所处的环境温度无关，该判断错误；
（4） 某原子核衰变时，放出一个β粒子后，原子核的中子数少1，质子数增加1，原子序数增加1，该判断错误；
（5）半衰期是对大量放射性原子核的统计规律得出的，对少数原子核，不满足半衰期规律，该判断错误。
19．1
【详解】
氡的半衰期为3.8天，经7.6天即经过2个半衰期后，还剩下
20．20天
【详解】
根据
代入数据解得
天
21．
【详解】
(1)核反应过程中质量数与核电荷数守恒，由质量数守恒与核电荷数守恒可知，核反应方程式为：；
(2)碰撞过程中，系统动量守恒，以中子的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：
mv0= mv1+mNv2，
解得：m=；
22．（1）（2）
【详解】
(1)根据质量数守恒和核电荷数守恒，可得核反应方程：
（2）设粒子的质量为、速度为，钋核的质量为、速度为，
根据动量守恒定律有:
钋核的动能：:
联立解得：
23．（1） (2) (3) (4)
【详解】
本题考查带电粒子的运动，需运用动量守恒、带电粒子在电场中的类平抛、带电粒子在磁场中的圆周运动等知识求解．
（1）镭衰变的核反应方程为
（2）设氡核质量为m1，电荷量为q1，运动速度为v1，氡核恰好沿y轴正向做匀速直线运动根据力的平衡有：
镭核衰变时，根据动量守恒有：
其中
解得：
（3）粒子从M点到N点做类平抛运动，设运动时间为t，O点到N点的距离为x，则
沿y轴负方向有：
沿x轴正方向有：
又有：
解得：
（4）粒子的运动轨迹如图所示
粒子经过N点时，在x轴方向有，解得：
粒子进入磁场的速度
设粒子进入磁场时速度方向与x轴方向的夹角为θ，因为
所以θ=45°
由几何关系得粒子在磁场中做周运动的半径
由牛顿第二定律得：
解得：
矩形区域的最小面积为
解得：
答案第1页，共2页