5.2放射性元素的衰变 综合训练 （word版含答案）

5.2放射性元素的衰变
一、选择题（共14题）
1．中科院近代物理研究所利用兰州重离子加速器（HIRFL）通过“熔合蒸发”反应合成超重核并辐射出中子。下列可能合成该超重核的原子核组合是（　　）
A．， B．， C．， D．，
2．下列说法正确的是（　　）
A．根据天然放射现象，卢瑟福提出了原子的核式结构
B．一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子放出光子，能量减少
C．铀(U)经多次α、β衰变形成稳定的铅(Pb)的过程中，有8个中子转变成质子
D．机场、车站等地进行安全检查时，能轻而易举地窥见箱内物品，利用了α射线较强的穿透能力
3．放射性元素氡（）经α衰变成为钋，半衰期为3.8天；但勘测表明，经过漫长的地质年代后，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素的矿石，其原因是
A．目前地壳中的主要来自于其它放射元素的衰变
B．在地球形成的初期，地壳中元素的含量足够高
C．当衰变产物积累到一定量以后，的增加会减慢的衰变进程
D．主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力改变了它的半衰期
4．核X经过α衰变后变为核Y，再经过β衰变后变为核Z，即，下列关系中不正确的是（ ）
A．a=e+4 B．c=e C．d=f－1 D．b=f＋2
5．下列说法正确的是( )
A．电子的衍射现象说明实物粒子的波动性
B．的半衰期约为7亿年,随地球环境的变化,半衰期可能变短
C．原子核内部某个质子转变为中子时,放出射线
D．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,同时电子的动能增加,电势能增加
6．下列说法正确的是（　　）
A．任何元素都具有放射性
B．同一元素，单质具有放射性，化合物可能没有
C．元素的放射性与温度无关
D．放射性就是该元素的化学性质
7．关于天然放射现象，下述说法中正确的是（ ）
A．具有天然放射性的原子核由于不稳定而自发地进行衰变
B．β射线是由原子核外电子电离出来的
C．β射线是由电子组成，表明在原子核内有电子
D．三种射线都属于电磁波
8．衰变为过程中释放出某种粒子流，该粒子流（ ）
A．没有质量 B．速度与光速相同
C．能够穿透1cm的铅板 D．与阴极射线电性相同
9．碘131的半衰期约为8天,若某药物含有质量为的碘131，经过32天后,该药物中碘131的含量大约还有(　　)
A． B． C． D．
10．下列说法正确的是( )
A．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，揭示了原子核的结构
B．光电效应是原子核吸收光子向外释放电子的现象
C．一定强度的入射光照射某金属发生光电效应时，入射光的频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多
D．碘131能自发地进行β衰变，衰变后生成的新物质原子核比碘131原子核多一个质子而少一个中子
11．匀强磁场中一个静止的铀核发生衰变放出一个ɑ粒子，产生的新核与ɑ粒子恰在纸面内做顺时针匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意如图1、2所示，则（　　）
A．磁场方向垂直纸面向里
B．轨迹1是ɑ粒子的
C．衰变后产生的新核与ɑ粒子的质量之和等于衰变前铀核的质量
D．衰变后产生的新核的中子数比铀核少两个
12．关于近代物理学的相关知识，下列说法正确的是（　　）
A．衰变为要经过4次衰变和4次衰变
B．用人工的方法首次得到放射性同位素的核反应方程是
C．在光电效应中，只增大光的强度就可以增加光电子的最大初动能
D．铋210的半衰期是5天，80个铋210原子核经过10天只剩下20个铋210原子核
13．关于原子核的衰变，下列说法中正确的是（　　）
A．射线有很强的穿透本领 B．β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流
C．γ射线是波长很短的电磁波 D．用任何方法都不能改变原子核的半衰期
14．关于下列四幅图的说法，正确的是（　　）
A．图甲中放射源放出的三种射线是由同一种元素的原子核释放的
B．图乙中用紫外光灯照射与验电器相连的锌板，锌板和验电器均带正电
C．图丙为黑体辐射规律，普朗克提出能量子概念成功解释了这个规律
D．图丁中电子束通过铝箔后的衍射图样说明电子具有粒子性
二、填空题
15．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。
16．如图所示实验装置可实现原子核的人工转变，当装置的容器内通入气体B时，荧光屏上观察到闪光。图中气体B是________，该原子核人工转变的核反应方程式是_________。
17．图为查德威克发现新粒子的实验装置，用放射性元素（）发出的粒子轰击铍（）会产生粒子流，用粒子流轰击石蜡，会放出粒子流，则为________，为________。
三、综合题
18．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片（如图所示），今测得两个相切圆半径之比，求：
（1）图中哪一个圆是粒子的径迹？（说明理由）
（2）这个原子核原来所含的质子数是多少？
19．分小组进行活动，模拟原子核的衰变。
（1）准备50个硬币，用它们代表核衰变的原子核。
（2）在一个大杯里摇晃全部硬币，然后再全部倒出，反面向上表示已经衰变，挑出放一边，清点并记录正面向上的硬币数目。
（3）用上一次正面向上的硬币重复步骤2，每倒一次相当于模拟一个半衰期。
（4）作图显示正面向上的硬币数与半衰期之间的关系。
（5）收集其他同学的实验结果，并利用所有数据再作一条曲线。
（6）比较两条曲线，看哪一条与放射性元素衰变曲线更接近。
20．静止在匀强磁场中的锂核俘获一个速度为7.7×104m/s的中子而发生核反应，反应中放出α粒子及一个新核，已知α粒子的速度大小为2×104m/s，方向与反应前的中子速度方向相同，如图所示，设质子质量与中子质量相等。
（1）写出核反应方程式；
（2）求新生核的速度；
（3）当α粒子旋转6周时，新生核旋转几周。
21．一静止的铀核U发生α衰变后变为钍核Th，放出的α粒子速度为0.1c(c是光在真空中的速度)，不考虑相对论效应．
①试写出该衰变的核反应方程；
②求钍核的速度大小．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
根据电荷数守恒和质量数守恒有
，
将选项代入检验得只有A符合。
故选A。
2．B
【详解】
A. 根据α粒子散射实验的结论，卢瑟福提出了原子的核式结构理论，选项A错误；
B. 一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子放出光子，能量减少，选项B正确；
C. 铀(U)经多次α、β衰变形成稳定的铅(Pb)的过程中，因为发生了6次β衰变，可知有6个中子转变成质子，选项C错误；
D. 机场、车站等地进行安全检查时，利用的是x射线，选项D错误。
故选B。
3．A
【详解】
目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素的矿石，其原因是目前地壳中的主要来自于其它放射元素的衰变，A正确BC错误．
半衰期的大小与温度、压力无关，由原子核内部因素决定，D错误．
4．D
【详解】
经过一次α衰变，电荷数少2，质量数少4，经过一次β衰变，电荷数多1，质量数不变，则a=e+4，c=e；b=f+1，d=f-1．故ABC正确，D错误．本题选择不正确的，故选D.
5．A
【详解】
衍射和干涉是波特有的现象，所以电子的衍射现象说明实物粒子的波动性，故A正确；半衰期由原子核本身决定，与环境变化无关，故B错误；β射线是原子核内部的一个中子转化为质子时同时释放的一个电子，故C错误；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，电场力做正功，电子的动能增加，电势能减小，故D错误．所以A正确，BCD错误．
6．C
【详解】
A．并不是任何元素都具有放射性，原子序数大的元素的大部分具有放射性，选项A错误；
BC．放射性现象由原子核内部因素决定，与它是以单质还是化合物形式存在无关，与温度无关，与所处物理环境无关，选项C正确，B错误。
D．元素的放射性现象中原子核的核电荷数会发生变化，而化学反应涉及不到原子核内部，故放射性不是元素的化学性质，选项D错误。
故选C。
7．A
【详解】
A．具有天然放射性的原子核由于不稳定而自发地进行衰变，故A项正确．
BC．β射线是高速电子流，在β衰变过程当中，放射性原子核通过发射电子和中微子转变为另一种核，产物中的电子就被称为β粒子．故BC均错误．
D．α射线是氦核流，β射线是电子流，γ射线是电磁波．故D项错误．
故选A。
8．D
【详解】
衰变为过程中，根据质量数和电荷数守恒可知，放出β射线，释放出，即负电子；
A．电子有质量，A错误；
B．β射线的速度小于光速，B错误；
C．β射线穿透本领较弱，不能够穿透1cm的铅板，C错误；
D．β射线是电子流，与阴极射线电性相同，D正确。
故选D。
9．C
【详解】
设经过了n个半衰期
由半衰期公式可得
代入数值联立可得
故C正确，ABD错误。
故选择C选项。
10．D
【详解】
A、卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出原子的核式结构模型，故A错误；
B、光电效应是金属中的电子吸收能量后，飞出金属表面的现象，故B错误；
C、发生光电效应时，入射光的频率影响的是光电子的最初动能，光强度影响单位时间内发出光电子的数目，故C错误；
D、任何原子发生的行β衰变后，与原来原子核相比都是多一个质子而少一个中子，故D正确；
故选D．
11．D
【详解】
AB．原子核发生α衰变时，根据动量守恒可知两粒子的速度方向相反，动量的方向相反，大小相等；由半径公式r=，（P是动量），分析得知，r与电荷量成反比，所以半径比较大的轨迹2是衰变后α粒子的轨迹，轨迹1是新核的。新核沿顺时针方向运动，由左手定则可知，磁场的方向向外，故A B错误；
C．由于衰变发生质量亏损，释放能量，衰变后产生的新核与粒子的质量之和小于衰变前铀核的质量，故C错误；
D．反应后生成的新核质量数比铀核少4，电荷数少2，则中子数比铀核少两个，故D正确。
故选D。
12．B
【详解】
A．衰变为，质量数减小16，而质子数减小6，而经过一次衰变，质量数减小4，质子数减小2，而经过一次衰变质量数不变，则质子数增大1，因此要经过4次衰变和2次衰变，选项A错误；
B．1934年小居里夫妇用人工的方法首次得到放射性同位素的核反应方程是，选项B正确；
C．根据光电效应方程，光电子最大初动能与入射光的频率有关，而与光的强度无关，选项C错误；
D．半衰期是大量放射性元素原子核的统计规律，对少量的放射性原子核衰变没有规律，选项D错误。
故选B。
13．CD
【详解】
A．射线有很强的电离本领，穿透本领最低，A错误；
B．β射线为原子核中的中子转化为质子而形成的电子流，B错误；
C．γ射线是波长很短的电磁波，C正确；
D．用任何方法都不能改变原子核的半衰期，D正确。
故选CD。
14．BC
【详解】
A．一个原子核在一次衰变中不可能同时放出、和三种射线，故A错误；
B．用紫外光灯照射与验电器相连的锌板，发生光电效应，电子逃出，此时锌板和验电器均带正电，故B正确；
C．为了解释黑体辐射规律，普朗克提出电磁辐射的能量是量子化的，故C正确；
D．电子束通过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性，并不是粒子性，故D错误。
故选BC。
15．1
【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
16． 氮气
【详解】
该装置是卢瑟福第一次完成了原子核的人工转变并发现了质子的实验装置，图中气体B是氮气，核反应方程为。
17． 中子 质子
【详解】
用粒子轰击铍（）的核反应方程为
而中子轰击石蜡会从氢原子中打出质子来，所以为中子，为质子。
18．（1）圆轨道2是α粒子的径迹，圆轨道1是新生核的径迹（2）90
【详解】
（1）因为动量相等，所以轨道半径与粒子的电荷量成反比，所以圆轨道2是α粒子的径迹，圆轨道1是新生核的径迹．
（2）设衰变后新生核的电荷量为；α粒子的电荷量为，它们的质量分别为和，衰变后的速度分别是和，所以原来原子核的电荷量
．
根据轨道半径公式有
又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，则
以上三式联立解得，即这个原子核原来所含的质子数为90．
19．略
20．（1）；（2）1×103m/s，方向与中子方向相反；（3）当α粒子旋转6周时，新生核旋转4周
【详解】
（1）核反应方程式
（2）核反应前后满足动量守恒则
方向与反应前中子方向相反。
（3）α粒子和在磁场中做匀速圆周运动，其周期为
设α粒子转6周的时间内，反冲核旋转n周，则有
周
21．① ②
【详解】
①
②设钍核的质量为M，反冲速度为v，由动量守恒定律
0＝m(0.1c)－Mv
其中，
答案第1页，共2页