高二物理粤教版（2019）选择必修三5.2 放射性元素的衰变 课时作业（含解析）

5.2 放射性元素的衰变
一、单选题
1．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。下列说法符合事实的是（　　）
A．汤姆孙通过对阴极射线的研究，说明原子核有复杂结构
B．查德威克用粒子轰击获得反冲核，发现了中子
C．爱因斯坦对光电效应的研究，进一步证实了光有波动性
D．卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，提出了原子核式结构模型
2．U经过多次衰变后变成Pb，在此过程中质子数和核子数分别减少了（　　）
A．10和32 B．32和10 C．10和22 D．22和10
3．下列说法正确的是（　　）
A．光电效应现象说明光具有波动性
B．氢原子从激发态跃迁到基态要辐射出光子
C．通过化学的方法可以改变放射性物质的半衰期
D．原子核衰变辐射出的射线在电场或磁场中都会发生偏转
4．下列能说明放射性元素放出的射线来自于原子核的是（　　）
A．放射性元素无论是以单质存在还是以化合物形式存在，放射性都不受影响
B．放射源发射的一束α射线照射到金箔上，穿过金箔后绝大部分仍沿原来的方向前进
C．放射性元素放出的γ射线和伦琴射线相似，它们都能穿透黑纸使照相底片感光
D．放射性元素放出的一束α射线照射带正电的验电器的金属球，箔片的张角减小
5．关于原子和原子核的几种说法，正确的是
A．衰变说明原子核内部存在电子
B．天然放射现象说明原子核有复杂结构
C．原子光谱规律表明原子具有核式结构
D．粒子散射实验表明玻尔原子理论的正确
6．静止在匀强电场中的碳14原子核，某时刻放射的某种粒子与反冲核的初速度方向均与电场方向垂直，且经过相等的时间后形成的轨迹如图所示(a、b表示长度)。那么碳14的核反应方程可能是（　　）
A． B．
C． D．
7．下列核反应方程属于人工核转变的是（　　）
A．
B．
C．
D．
8．医疗中常用放射性同位素铟产生射线，是锡衰变产生的。则（　　）
A．衰变过程一定释放能量
B．该反应属于α衰变
C．改变压力或温度可以改变的衰变快慢
D．光子是原子核外电子由高能级向低能级跃迁时产生的
二、多选题
9．下列四幅图涉及不同的物理知识，如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．图甲，卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子
B．图乙，1为射线，它的电离能力很强，可用于消除静电
C．图丙，处于基态的氢原子可吸收能量为的光子发生跃迁
D．图丁，汤姆孙通过电子的发现，揭示了原子还可以再分
10．关于原子核的衰变下列说法正确的是（ ）
A．对于一个特定的衰变原子，我们只知道它发生衰变的概率，而不知道它将何时发生衰变
B．放射性元素A经过2次α衰变和1次β衰变后生成一新元素B，则元素B在元素周期表中的位置较元素A的位置向前移动了2位
C．β衰变的实质在于核内的质子转化成了一个中子和一个电子
D．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
11．关于天然放射性，下列说法正确的（ ）
A．所有元素都有可能发生衰变
B．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性
C．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强
D．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线
12．下列说法中正确的是（　　）
A．α粒子散射实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据
B．光电效应和康普顿效应深入揭示了光的粒子性
C．根据波尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大，核外电子的运动速度减小
D．在核反应中，X是质子，这个反应过程叫做衰变
三、解答题
13．一个氡核Rn衰变成钋核Po，并放出一个α粒子，其半衰期T＝3.8天。
（1）写出该核反应方程；
（2）求32g氡经过多少天衰变还剩余1g氡？
14．铀-238的核里有多少个质子？多少个中子？铜-63的核里有多少个质子？多少个中子
15．一个静止的氮核俘获一个速度为2.3×107m/s的中子生成一个复核A，A又衰变成B、C两个新核。设B、C的速度方向与中子速度方向相同，B的质量是中子的11倍，B的速度是106m/s，B、C两原子核的电荷数之比为5：2。求：
（1）C为何种粒子？
（2）C核的速度大小。
参考答案：
1．D
【详解】A．汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现了电子，从而揭示了原子是有复杂结构的，A错误；
B．查德威克用粒子轰击铍核，发现了中子，B错误；
C．爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出光具有粒子性，C错误；
D．卢瑟福用粒子散射实验的研究，提出了原子核式结构模型，D正确。
故选D。
2．A
【详解】U经过多次衰变后变成Pb，在此过程中质子数减少了10，核子数分别减少32，A正确，BCD错误。
故选A。
3．B
【详解】A．光电效应现象说明光具有粒子性，故A错误；
B．氢原子从激发态跃迁到基态时要释放能量，即辐射出光子，故B正确；
C．放射性物质的半衰期由物质本身决定，与外部的状态或环境无关，所以采用化学的方法不可以改变放射性物质的半衰期，故C错误；
D．在原子核衰变辐射出的射线中，射线是一种波长很短的电磁波，它在电场或磁场中均不会发生偏转，故D错误。
故选B。
4．A
【详解】A．放射性元素无论是以单质存在还是以化合物形式存在，放射性都不受影响，这说明射线与核外电子无关，射线来自于原子核，A项正确；
B．粒子散射实验能说明原子具有核式结构，不能说明射线来自于原子核，B项错误；
C．放射性元素放出的γ射线和伦琴射线都是电磁波，它们都能穿透黑纸使照相底片感光，并不能说明γ射线来自于原子核，C项错误；
D．由于粒子带电，质量又比较大，通过气体时很容易把气体分子中的电子剥离，使气体电离，从而使验电器上的正电荷转移或中和，使箔片的张角减小，但并不能说明射线来自于原子核，D项错误。
故选A。
5．B
【详解】衰变是原子核内的中子转化为质子同时释放出电子，不是证明原子核内部存在电子，A错误；天然放射现象说明原子核内部具有复杂结构，B正确；粒子散射实验说明原子具有核式结构，原子光谱规律没有表明原子具有核式结构，CD错误．
6．A
【详解】设时间为t，则
而
故有
又因为动量守恒
m1v1=m2v2
故
q1：q2=1：2
A.
q1：q2=1：2. 故选项A符合题意.
B.
q1：q2=1：5. 故选项B不符合题意.
C.
q1：q2=-1：7. 故选项C不符合题意.
D.
q1：q2=1：5. 故选项D不符合题意.
7．C
【详解】A．该方程式是放射性元素释放一个粒子而转变为另一种元素的过程，属于衰变，不符题意，故A错误；
B．该方程式属于重核裂变，不符合题意，故B错误；
C．该方程式是用快速粒子穿入原子核的内部使原子核转变为另一种原子核的过程，是原子核的人工转变，符合题意，故C正确；
D．该方程式是由质量较小的原子，在一定条件下让两个原子核能够发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更大的原子核的过程，属于核聚变，不符合题意，故D错误。
故选C。
8．A
【详解】A．因为衰变过程产生射线，即要释放能量，故A正确；
B．由题意得衰变方程为
即该反应不是α衰变，故B错误；
C．因为原子核衰变的快慢与压力或温度等外界条件无关，故C错误；
D．光子是衰变产生的新核由高能级向低能级跃迁时产生的，故D错误。
故选A。
9．BD
【详解】A．卢瑟福通过分析粒子散射实验的大角度偏转现象，提出了原子的核式结构，A错误；
B．根据左手定则，1粒子的运动方向与四指指向相同，表明1射线带正电，即1射线是射线，它的电离能力很强，可用于消除静电，B正确；
C．若处于基态的氢原子吸收了能量为的光子，根据波尔理论，设跃迁后的能级为E，则
解得
对比图中氢原子的能级图，不存在该能级，C错误；
D．汤姆孙通过分析阴极射线管中的射线，发现该射线带负电，从而发现了电子，电子的发现，揭示了原子还可以再分，D正确。
故选BD。
10．AD
【详解】A.衰变是概率性的事件，所以对于一个特定的衰变原子，我们只知道它发生衰变的概率，而不知道它将何时发生衰变，故A正确；
B.一次α衰变电荷数减少2，1次β衰变电荷数增加1，所以放射性元素A经过2次α衰变和1次β衰变后生成一新元素B，则元素B在元素周期表中的位置较元素A的位置向前移动了1位，故B错误；
C.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，C错误；
D.取n为半衰期的次数，则剩余的质量
所以4个半衰期还剩余，故D正确．
故选AD。
11．BC
【详解】A．有些原子核不稳定，可以自发地衰变，但不是所有元素都可能发生衰变，故A错误；
B．放射性元素的放射性与核外电子无关，故放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性，故B正确；
C．α、β和γ三种射线，γ射线的穿透力最强，电离能力最弱，故C正确；
D．一个原子核在一次衰变中只能是α衰变或β衰变，同时放出γ射线，故D错误；
故选BC。
12．AB
【详解】A．α粒子散射实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据，故A正确；
B．光电效应和康普顿效应深入揭示了光的粒子性，前者表示光子具有能量，后者表明光子除有能量外还有动量，故B正确；
C．根据波尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，轨道半径减小，氢原子的电势能减小，核外电子的运动速度
得
可得，减小时，电子的速度增大，故C错误；
D．在核反应方程式
根据质量数守恒核电荷数守恒知X是质子，但是该反应不是衰变，故D错误。
故选AB。
13．（1）Rn→Po＋He；（2）19
【详解】（1）核反应方程为
Rn→Po＋He
（2）设32g氡经过时间t还剩余1g，根据半衰期的定义可得
解得
14．铀-238的核里有92个质子，有146个中子；铜-63的核里有29个质子，34个中子
【详解】铀-238的核里有92个质子，有238-92=146个中子；
铜-63的核里有29个质子，63-29=34个中子
15．（1）α粒子；（2）3×106m/s
【详解】（1）根据电荷数守恒、质量数守恒，可知B、C电荷数之和为7，因为B、C两原子核的电荷数之比为5：2，则C的电荷数为2，B、C质量数之和为15，因为B的质量是中子的11倍，则B的质量数为11，则C的质量数为4，所以C为α粒子。
（2）根据动量守恒可得
代入数据解得