5.2放射性元素的衰变 章节练习（Word版含答案）

5.2、放射性元素的衰变
一、选择题（共16题）
1．下列说法正确的是( )
A．贝克勒尔发现了天然放射现象，并提出了原子的核式结构
B．用加温或加压的方法能改变原子核衰变的半衰期
C．某原子核经过一次α衰变后，核内质子数减少2个
D．β射线是原子的核外电子电离后形成的电子流
2．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，下列说法正确的是（　　）
A．卢瑟福用人工转变的方法，发现了质子并预言了中子的存在
B．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核
C．一个氢原子从n=4能级向低能级跃迁时，最多可以辐射6种不同频率的光
D．衰变成要经过8次β衰变和6次α衰变
3．1934年，约里奥－居里夫妇用α粒子轰击铝核Al，产生了第一个人工放射性元素X：α＋Al→10n＋X。X的原子序数和质量数分别为（　　）
A．15和28 B．15和30
C．16和30 D．17和31
4．下列说法错误的是（ ）
A．水很难被压缩，这一事实说明水分子间存在相互作用的斥力
B．衰变后产生的新核的中子数比多1
C．一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时能放出六种不同频率的光子
D．用红光照射某种金属能发生电效应，改用绿光照射该金属也能发生光电效应
5．下列核反应式中，X代表质子的是（　　）
A． B．
C． D．
6．为了探究放射性元素射线的性质，小张将装有放射性元素的铅盒放入磁场B中，从云室中观察到射线的径迹如图所示。对这三种射线，下列说法正确的是（　　）
试卷第1页，共3页
A．射线甲的贯穿能力最强
B．射线乙是γ射线
C．射线乙的贯穿能力最弱
D．射线丙是高速电子流
7．在人类认识原子与原子核结构的过程中，符合物理学史的是（ ）
A．查德威克通过研究阴极射线发现了电子
B．汤姆孙首先提出了原子的核式结构学说
C．居里夫人首先发现了天然放射现象
D．卢瑟福通过原子核的人工转变发现了质子
8．（铀238）发生衰变，生成的新核又发生衰变，最后产生的新核（　　）
A．有236个核子 B．有90个质子
C．有143个中子 D．不再具有放射
9．是一种半衰期是5730年的放射性同位素,若考古工作者探测到某古木中的含量为原来的,则该古树死亡的时间距今大约（ ）
A．22920年 B．2856年 C．5730年 D．11460年
10．在匀强磁场中有一个静止的氡原子核（），由于衰变它放出一个粒子，此粒子的径迹与反冲核的径迹是两个相外切的圆，大圆与小圆的直径之比为42∶1，如图所示。那么氡核的衰变方程应是（ ）
A．
B．
C．
D．
11．以下说法正确的是（　　）
A．放射性元素的半衰期跟温度压强等外部条件无关，但与原子所处化学状态有关
B．某种频率的紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，若增大该种紫外线照射的强度，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能并不改变
C．根据玻尔的原子理论，氢原子由能量较高的定态跃迁到能量较低的定态时，会辐射一定频率的光子，同时核外电子的动能变小
D．用一光电管进行光电效应实验时，当用某一频率的光入射，有光电流产生，若保持入射光的强度不变，增大光电管两端电压则光电流必将变大
12．下列说法正确的是（　　）
A．α、β、γ三种射线，都是电磁波
B．原子核需要在高温高压的条件下才能发生衰变
C．光电效应中光电子的最大初动能与入射光的强度有关
D．一个氢原子从n=4能级向低能级跃迁，最多可以辐射出3种不同频率的光子
13．关于天然放射现象，下列说法正确的是（　　）
A．正是对天然现象的研究使我们意识到原子核是可分的，有质子和中子组成。
B．β射线是电子流，是由原子核外电子电离产生的，其电离性比α粒子弱。
C．γ射线不显电性，其穿透力在三种射线里是最强的。
D．放射现象是原子的行为，所以和其化学性质有关。
二、多选题
14．下列史实正确的是（　　）
A．贝克勒尔首先发现某些元素能发出射线并与居里夫妇分享了1903年的诺贝尔物理学奖
B．卢瑟福用α粒子轰击氮核，打出了质子，并由此发现了质子
C．查德威克通过实验证实了原子核内存在质子
D．玻尔提出了自己的原子结构假说，并由此解释了所有的原子发光现象
15．放射性同位素被广泛应用，下列说法正确的是（ ）
A．放射性同位素的半衰期都比较短，对环境的危害较小
B．放射性同位素能够消除静电是因为其发出的γ射线
C．用放射性同位素参与化学反应可以起到示踪的作用
D．放射性同位素可以作为核燃料进行发电
16．如图所示，两个相切的圆表示一个静止原子核发生某种核变化后，产生的两种运动粒子在匀强磁场中的运动轨迹，可能的是（　　）
A．原子核放出了一个电子 B．小圆是新核的运动轨迹
C．原子核发生了衰变 D．原子核发生了衰变
二、填空题
17．1919年卢瑟福通过如图所示的实验装置，第一次完成了原子核的人工转变，并由此发现________．图中A为放射源发出的________粒子，B为________气．
18．铀235在核反应堆中被中子射中后会发生裂变。裂变后产生的碘131、铯137、氙133、氪88等新原子大都具有放射性。其中碘（放出射线，是裂变产物中份额比较多的物质，其半衰期约为8天；铯放出射线其半衰期约30年。
依据上面信息
（1）请写出碘衰变为X原子核后的衰变方程_____________________________________________。
（2）设福岛核泄漏产生的铯质量为m，经过60年后还有质量为________的铯没有发生衰变。
19．辐射与安全
（1）人类一直生活在放射性的环境中。
（2）过量的射线对人体组织有____作用。在使用放射性同位素时，必须严格遵守操作规程，注意人身安全，同时，要防止_______对水源、空气、用具等的污染。
20．人类认识原子结构和开发利用原子能经历了十分曲折的过程。请按要求回答下列问题。
(1)卢瑟福、玻尔、查德威克等科学家在原子结构或原子核的研究方面作出了卓越的贡献。请选择其中的两位，指出他们的主要成绩。
①___________________________________________________；
②___________________________________________________。
(2)在贝克勒尔发现天然放射现象后，人们对放射线的性质进行了深入研究，图为三种射线在同一磁场中的运动轨迹，请从三种射线中任选一种，写出它的名称和一种用途。
__________________________________________________。
综合题
21．氢的三种同位素的核中分别含有0、1、2个中子，请分别写出它们的符号。
22．考虑以下两对核：和，和，它们在哪一方面是相似的？在哪一方面不同？
23．一个静止的原子核，衰变时放出一个质量为m1、速率为v1的粒子，同时产生一个质量为m2的反冲新核和一个光子，测得新核的速率为v2，光子与新核运动方向相同。已知普朗克常量为h，写出该衰变的方程并求出光子的波长λ。
24．如右上图所示，铅盒内放有少量放射源，该放射源能放出α射线、β射线以及γ射线三种射线，在铅盒外部放置两块很大的平行带电金属板，能分离出三种射线．试画出分离后的三种射线的大致轨迹（标明射线的名称）．
参考答案：
1．C
【详解】
贝克勒尔发现了天然放射现象，说明了原子核可以再分，具有复杂的结构．故A错误；用加温或加压的方法不能改变原子核衰变的半衰期，选项B错误；α衰变放出的氦核，则某原子核经过一次α衰变后，核内质子数减少2个，选项C正确； β射线是原子核内的中子转化为质子时放出的电子，形成的电子流，选项D错误；故选C.
2．A
【详解】
A．卢瑟福用人工转变的方法，发现了质子并预言了中子的存在，故A正确；
B．贝克勒尔发现了天然放射性现象，但没有发现原子中存在原子核，故B错误；
C．一个氢原子从n=4的能级向低能级跃迁时，最多可以辐射3种不同频率的光，即分别从4→3、3→2、2→1能级跃迁时发出，故C错误；
D．衰变过程中，根据质量数和电荷数守恒知，α衰变一次质量数减少4个，次数为
β衰变一次电荷数增加1个，次数为
8×2+82－92=6
衰变成要经过6次β衰变和8次α衰变，故D错误。
故选A。
3．B
【详解】
根据核反应遵循的质量数守恒和电荷数守恒可知，X的电荷数为2＋13＝15，质量数为4＋27－1＝30，根据原子核的电荷数等于原子序数，可知X的原子序数为15，质量数为30。
故选B。
4．B
【详解】
本题考查对一些物理描述的判断，水很难被压缩，这一事实说明水分子间存在相互作用的斥力，A正确，衰变后产生的新核的中子数比少1，B错误；一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时能放出六种不同频率的光子，C正确；用红光照射某种金属能发生电效应，改用绿光照射该金属频率增大了故也能发生光电效应，D正确，故选B
5．D
【详解】
A．由核反应前后质量数和核电荷数守恒知X是中子，A错误；
B．由核反应前后质量数和核电荷数守恒知X是电子，B错误；
C．由核反应前后质量数和核电荷数守恒知X是氦原子核，C错误；
D．由核反应前后质量数和核电荷数守恒知X是质子，D正确。
故选D。
6．B
【详解】
α射线是高速核流，一个α粒子带两个正电荷。根据左手定则，α射线受到的洛伦兹力向右，故丙是α射线。β射线是高速电子流，带负电荷。根据左手定则，β射线受到的洛伦兹力向左，故甲是β射线，是高速电子流。则乙是γ射线，其中γ射线贯穿能力最强。
故选B。
7．D
【详解】
A.汤姆生通过研究阴极射线发现了电子，查德威克发现了中子．故选项A错误；
BC.卢瑟福首先提出了原子的核式结构学说；贝克勒尔首先发现了天然放射现象，故BC错误；
D.卢瑟福用α粒子轰击氮核实现了原子核的人工转变，并发现了质子．故选项D正确．
故选D。
8．C
【详解】
衰变方程满足质量数守恒，电荷数守恒可得
因此新核有234个核子，91个质子，143个中子，由于原子序数大于83号，因此也具有放射性，C正确，ABD错误。
故选C。
9．D
【详解】
根据得，探测到某古木中14C的含量为原来的，知经历了2个半衰期，则
t=2×5730年=11460年
D正确，ABC错误；
故选D．
10．B
【详解】
设衰变释放的粒子质量为m1、电荷量为q1、速率为v1，反冲核的质量为m2、电荷量为q2、速率为v2，衰变过程中系统动量守恒，即
m1v1=m2v2
根据牛顿第二定律有
解得
根据r的表达式易知大圆为衰变释放粒子的径迹，小圆为反冲核的径迹，所以
因为粒子和反冲核的径迹为外切圆，根据左手定则粒子和反冲核电性相同，根据电荷数守恒可得
解得
，
再根据质量数守恒可推知氡核的衰变方程应是
故选B。
11．B
【详解】
A．放射性元素的半衰期由原子核本身决定，与原子所处的化学状态和外部条件无关，A错误；
B．据光电效应方程知，光电子的最大初动能
与入射光的频率有关，与光的强度无关，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能是不变的，B正确；
C．能级跃迁时，由于高能级轨道半径较大，速度较小，电势能较大，故氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小，C错误；
D．保持入射光的强度不变，随着所加正向电压的增大，光电流增大并趋于饱和值；如果所加的是反向电压，且不断增大，光电流反而会减小，D错误。
故选B。
12．D
【详解】
A．α、β是实物粒子，γ是光子，即电磁波，故A错；
B．原子核发生衰变只与原子核内部结构有关，与外界条件无关，故B错；
C．材料一定时，光电效应中光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，故C错；
D．当一个氢原子从n=4能级向低能级依次跃迁时，辐射的光子频率最多，跃迁路径为
因此，最多可以辐射出3种不同频率的光子，故D对。
故选D。
13．C
【详解】
A．正是对天然现象的研究使我们意识到原子核有复杂结构，但没有得出内部组成成分，后来通过卢瑟福以及他的学生共同努力，用粒子轰击原子核，才找到原子核的组成，A错误；
B．β射线是电子流，是由原子核内部放出的，在原子核内中子放出电子后变成质子，B错误；
C．γ射线不显电性是光子，其穿透力在三种射线里是最强的，但电离本领最弱，C正确；
D．放射现象是原子核的行为，而化学性质是核外电子的行为，因此放射现象与化学性质无关，D错误。
故选C。
14．AB
【详解】
（1）贝克勒尔发现了天然放射现象，居里夫人与她丈夫皮埃尔 居里发现了放射性元素钋（Po）和镭（Ra），因此他们一起分享了1903年的诺贝尔物理学奖．故A正确；
（2）1919年卢瑟福用α粒子轰击氮核，发现质子．故B正确；
（3）1932年查德威克用α粒子轰击铍核，发现中子．故C错误；
（4）玻尔提出了自己的原子结构假说，并由此解释了氢光谱，并不是解释了所有的原子发光现象．故D错误．
故本题正确答案选AB．
15．AC
【详解】
A项：人工放射性同位素的半衰期比天然放射性物质短的多，对环境的危害较小，故A正确；
B项：利用放射线消除有害静电是利用射线的电离性,使空气分子电离成导体,将静电放出，故B错误；
C项：用放射性同位素参与化学反应，做示踪原子，故C正确；
D项：放射性材料衰变释放出热能，热能通过一系列热电偶被转换成电能，所以放射性材料不能作为核燃料进行发电，故D错误．
16．BC
【详解】
ACD．原子核发生衰变，粒子的速度方向相反，由图可知粒子的运动的轨迹在两侧，根据左手定则可以得知，衰变后的粒子带的电性相同，所以释放的粒子应该是氦核，所以原子核发生的可能是衰变或者放出一个正电子，故A、D错误，C正确；
B．静止的原子核发生衰变，根据动量守恒可知，衰变前后，动量守恒，故两个粒子的动量相等，根据牛顿第二定律则有
可得
可知越大，轨道半径越小，故大圆是释放粒子的运动轨迹，小圆是新核的运动轨迹，故B正确；
故选BC。
17． 质子； a； 氮；
【详解】
：卢瑟福第一次用α粒子轰击氮核完成了原子核的人工转变并发现了质子，因此图中的A为放射源发出的α粒子，B为氮气．该核反应方程为．故答案为质子，α，氮．
18．
【详解】
（1）碘衰变为X原子核后的衰变方程：
（2）设福岛核泄漏产生的铯质量为m，经过60年后还有质量为的铯没有发生衰变。
19． 破坏 放射性物质
【详解】
（2）过量的射线对人体组织有破坏作用。在使用放射性同位素时，必须严格遵守操作规程，注意人身安全，同时，要防止放射性物质对水源、空气、用具等的污染。
20． 卢瑟福，提出了原子的核式结构模型(或其他成就)。 玻尔，首次把量子理论引入到原子结构中，提出了轨道量子化和能量量子化的思想，进一步发展了原子结构理论，并成功解释了氢光谱(或其他成就)。 1为α射线，利用它的电离作用很强，可消除静电。
【详解】
(1)①卢瑟福，提出了原子的核式结构模型(或其他成就)。
②玻尔，首次把量子理论引入到原子结构中，提出了轨道量子化和能量量子化的思想，进一步发展了原子结构理论，并成功解释了氢光谱(或其他成就)。
(2)1为α射线，利用它的电离作用很强，可消除静电；
2为γ射线，利用它的穿透本领很强，可用于工业探伤；
3为β射线，利用它的穿透本领较强，可用于控制工业生产线上某些金属板的厚度。
21．，，
【详解】
根据同位素定义，可得氢的三种同位素，当含有中子数为0时，符号为；当含有中子数为1时，符号为；当含有中子数为2时，符号为。
22．见解析
【解析】
和的质子数相同，中子数不同，是同位素；和质量数相同，但质子数和中子数均不同，是不同原子核。
23．（1）；（2）
【详解】
（1）根据质量数守恒和电荷数守恒可知生成物中质量为m1的粒子的质量数为4、电荷数为2，即α粒子，所以该衰变方程为
（2）在衰变过程中系统所受合外力为零，以α粒子的方向为正方向，根据动量守恒定律可得
解得
24．
【详解】
α射线是带正电的氦核，β射线是带负电的电子流，γ射线是不带电的光子流；根据它们在电场中的受力情况可画出偏转方向.
答案第1页，共2页