人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练

人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练
一、选择题
1．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）下列说法正确的是（　　）
A．天然放射现象说明原子具有核式结构
B．20个 原子核经过一个半衰期后，还有10个未发生衰变
C．一群处于 能级的氢原子向低能级跃迁，最多可释放出3种频率的光子
D． 是核裂变反应方程
【答案】C
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】 粒子散射实验说明原子具有核式结构，所以A错误；半衰期是大量事件的统计规律，少数的不符合，所以B错误；一群处于 能级的氢原子向低能级跃迁时，有的跃迁到n=2，有的直接跃迁到n=1，在n=2上的会跃迁到n=1上，故有3种频率的光子发出，所以C正确； 是衰变反应方程，所以D错误。
【分析】天然放射现象说明原子核具有复杂结构；半衰期只适用于大量原子核而言；根据数学组合 ，即可求解；裂变是粒子轰击重核后分裂的反应，而衰变是自发的
2．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）下列说法正确的是（）
A． 是r衰变
B． 是聚变
C． 是衰变
D． 是裂变
【答案】B
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】放射性元素自发的放出 粒子的核反应是 衰变，所以A不正确；两个较小的核聚合为较大的核是聚变反应，所以B正确；一个较大的核哎粒子的轰击下分裂为多个中等大小的核是裂变反应，所以C错误； 是衰变反应，所以D错误。
【分析】知道核反应前后质量数和核电荷数守恒，能够区分裂变反应和聚变反应
3．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）二十世纪初，为了研究物质内部的结构，物理学家做了大量的实验，揭示了原子内部的结构。发现了电子、中子和质子，右图是（）
A．卢瑟福的α粒子散射实验装置 B．卢瑟福发现质子的实验装置
C．汤姆逊发现电子的实验装置 D．查德威克发现中子的实验装置
【答案】A
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】由图可知，放射源放出α粒子，高速运动的α粒子轰击金箔，产生散射现象，这是卢瑟福的α粒子散射实验装置，所以A正确；B、C、D错误。【分析】放射源放出α粒子，高速运动的α粒子轰击金箔，产生散射现象，这是卢瑟福的α粒子散射实验装置．
4．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）2011年3月11日，日本发生里氏9.0级大地震，造成福岛核电站的核泄漏事故。在泄露的污染物中含有 和 两种放射性元素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射，其中 的衰变方程为 ，其半衰期为8天。下列说法不正确的是()
A．该核反应是 衰变
B． 原子核中含有78个中子
C．经过16天，75％的 原子核发生了衰变
D．虽然该反应出现质量亏损，但核反应前后的原子核总质量数不变
【答案】A
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】本题考查的是原子核的组成.核反应.半衰期等原子物理知识。该核反应是β衰变，选项A错误； 的中子数为131-53=78，选项B正确；16天为两个半衰期，有 的 发生了衰变，选项C正确；核反应前后，电荷数和质量数守恒，选项D正确。
【分析】衰变过程是原子核自发的，满足质量数与质子数守恒，而原子核由中子与质子组成
5．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）放射性物质铯(137Cs)和碘(131I)进入大气，该地区水源、空气和生活环境被污染．下列说法正确的是 (　　)．
A．核反应堆中的废料具有很强的放射性，可以随便放置
B．铀核裂变的一种可能核反应是 U＋ n―→ Cs＋ Rb＋2 n
C．放射性碘(131I)发生的β衰变方程为 I―→ Xe＋ e
D．U裂变形式有多种，每种裂变产物不同，质量亏损也不同，但释放的能量一定相同
【答案】C
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】核反应堆中的废料具有很强的放射性，需要装入特制容器深埋地下或海底，A不正确； U＋ n―→ Cs＋ Kr＋3 n，B错误；放射性碘衰变方程与选项C相符，故C正确；对于同一重核的裂变反应，每种裂变产物不同，质量亏损不同，因而释放的能量也不同，D错误．
【分析】正确解答本题需要掌握：放射性污染的防护；质量数和电荷数守恒在核反应方程中的应用；质能方程的应用
6．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）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，前者表明光子具有动量，后者表明光子除了具有能量外还具有动量
C．放射性元素的衰变快慢不受外界温度、压强的影响，但如果以单质形式存在，其衰变要比以化合物形式存在快
D．正负电子对湮灭技术是一项较新的核物理技术。一对正负电子对湮灭后生成光子的事实说明质量守恒定律是有适用范围的
【答案】A
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】α粒子散射实验否定了汤姆生的枣糕模型，从而因此为依据让卢瑟福建立了原子核式结构模型选项A对。光电效应表面光的粒子性证明光子具有能量，康普顿效应就是用光子碰撞过程动量守恒和能量守恒来解释光现象选项B不对。放射性元素的衰变快慢不受外界温度、压强的影响，不论以单质形式还是化合物形式衰变快慢都一样选项C错。一对正负电子对湮灭后生成光子伴随着质量亏损，但是并不能否定质量守恒定律，因为损失的质量以能量的形式存在与光子中，选项D错。
【分析】α粒子散射实验提出卢瑟福建立原子核式结构模型，光电效应和康普顿效应深入揭示了光的粒子性；根据牛顿第二定律，由库仑力提供向心力，可知，辐射出一个光子后，氢原子的电势能与核外电子的运动速度的变化；根据半衰期的定义，即可求解
7．（人教版物理高二选修1-2 3.3放射性的衰变模型同步训练）下列说法中正确的是（　　）
A．电子的衍射现象说明实物粒子也具有粒子性
B．裂变物质体积小于临界体积时，链式反应不能进行
C．原子核内部一个质子转化成一个中子时，会同时释放出一个电子
D．235U的半衰期约为7亿年，随地球环境的变化，半衰期可能变短
【答案】B
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】A、电子是实物粒子，而电子的衍射现象说明实物粒子也具有波动性，故A不正确；
B、链式反应的条件：大于临界体积，因此当物质体积小于临界体积时，链式反应不能进行，故B正确；
C、原子核内部一个质子转化成一个中子时，会同时释放出一个正电子，故C错误；
D、元素的半衰期与环境及化合态无关，故D错误；
故选：B．
【分析】电子是实物粒子，衍射现象是波的特性；
链式反应的条件：大于临界体积；
质子转化成一个中子时，会同时释放出一个正电子；
半衰期不受环境与化合态的影响．
8．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练） 核可以通过衰变 产生 粒子，下列说法中正确的有()
A．式中x=90、y=234，由此可推得所有的衰变均满足电荷数和质子数守恒
B． 核的比结合能比 核的大
C．1.0×1024个 核经过两个半衰期后还剩1.0×106个
D．若 核原来是静止的，则衰变后瞬间 核和 粒子的速度方向有可能相同
【答案】B
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】因为所有的衰变均满足电荷数与质量数守恒，故可推得式中x=90、y=234，所以A错误；该衰变发反应释放能量，故 核的比结合能比 核的大，所以B正确；半衰期是大量的统计规律，少量的核衰变，不满足，所以C错误；由于核反应满足动量守恒，反应前总动量为零，故反应后 核和 粒子的总动量也为零，故速度方向相反，所以D错误。
【分析】根据质量数、中子数和核电个数之间的关系可以求出中子数．比结合能的大小还与核子数有关．半衰期由原子核自身决定，与其所处的状态，温度等无关，经过一个半衰期，有半数发生衰变；根据动能守恒定律可知，D选项的正确与否，从而即可求解
9．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）下列说法正确的是（）
A．原子核发生衰变时遵守电荷数守恒和质量数守恒的规律
B．α射线、β射线、γ射线都是高速运动的带电粒子流
C．氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射任意频率的光子
D．汤姆逊提出了原子核式结构学说
【答案】A
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】原子核反应、衰变都遵守两个守恒定律，选项A正确；α射线是高速运动的氦核流，β射线是高速运动的电子流，而γ射线高能电磁波，所以选项B错误；根据玻尔理论可知，氢原子跃迁时只能辐射满足能级差的光子，所以选项C不正确；汤姆逊发现了电子，卢瑟福能过α粒子散射实验提出了原子核式结构说，所以选项D错误；
【分析】原子核衰变时电荷数守恒，质量数守恒；α射线和β射线分别是带正电的氦核流和带负电的电子流，而γ射线不带电；能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差；根据光电效应方程得出光电子的最大初动能与什么因素有关
10．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）下列说法中正确的是（）
A．光电效应是原子核吸收光子向外释放电子的现象
B．一群处于n=3能级激发态的氢原子，自发跃迁时能发出3种不同频率的光
C．放射性元素发生一次β衰变，原子序数增加2
D．汤姆生通过α粒子散射实验建立了原子的核式结构模型
【答案】B
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】A．光电效应是原子吸收光子向外释放电子的现象，选项A错误；
B、n=3能级的氢原子，自发跃迁时发出 条谱线，故B正确；
C、β衰变指原子核内的中子发生衰变，一个中子衰变为一个质子和一个电子，所以核电荷数+1，原子序数+1故C不正确；
D．卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子的核式结构模型
【分析】光电效应是原子吸收光子向外释放电子的现象；
一群处于n=3能级激发态的氢原子，根据 ，即可求解；
发生一次β衰变，中子放出电子，多一个质子，原子序数增加1；
卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子的核式结构模型
11．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）下列说法不正确的是()
A．汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内
B．半衰期是是原子核有半数发生衰变所需的时间
C．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强
D．铀核( )衰变为铅核( )的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变
【答案】A
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】汤姆孙发现了电子，后来卢瑟福猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内．故A错误；半衰期是是原子核有半数发生衰变所需的时间，B正确；在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强，C正确；铀核( )衰变为铅核( )的过程中，α衰变的次数 ，β衰变的次数为n=88×2+82-92=6．故D正确．
【分析】β衰变中产生的电子是原子核中的一个中子转化而来的．目前已建成的核电站的能量来自于重核的裂变
12．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）下列说法正确的是（）
A．卢瑟福创立的原子核式结构模型很好的解释了氢原子光谱
B．原子核经过一次α衰变，核电荷数减少4
C．重核的裂变过程总质量亏损，轻核的聚变过程总质量增加
D．光电效应实验揭示了光的粒子性
【答案】D
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】卢瑟福解决了原子的模型，没有解决氢原子光谱的问题，选项A错误。根据原子核的α衰变规律知质量数减少4,质子数减少2，即核电荷数减少2，选项B错误。重核裂变和轻核聚变都会释放能量，质量亏损，选项C错误。爱因斯坦由光电效应的实验规律，猜测光具有粒子性，从而提出光子说。选项D正确。故选D。
【分析】玻尔的原子模型很好的解释了氢原子光谱；
一次α衰变，核电荷数减小2；
重核的裂变与轻核的聚变，均释放能量，都存在质量亏损，
光电效应实验揭示了光的粒子性
13．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）关于近代物理，下列说法正确的是（）
A．α射线是高速运动的氦原子
B． 中， 表示质子
C．从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比
D．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氦原子光谱的特征
【答案】D
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】α射线是高速运动的氦核流，不是氦原子．故A错误．核聚变反应方程12H+13H-→24He+01n中，01n表示中子．故B错误．根据光电效应方程Ekm= -W0，知最大初动能与照射光的频率成线性关系，不是成正比，故C错误．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征．故D正确．
【分析】α射线是高速运动的氦核流；根据电荷数守恒、质量数守恒判断核聚变方程的正误；根据光电效应方程得出最大初动能与照射光频率的大小关系；玻尔将量子观念引入原子领域，能够很好解释氢原子光谱，但不能解释氦原子光谱特征
14．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）放射性元素衰变时放出的三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是（）
A．γ射线、β射线、α射线 B．α射线、β射线、γ射线
C．γ射线、α射线、β射线 D．β射线、α射线、γ射线
【答案】A
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】γ射线穿透能力最强，β射线穿透能力居中，α射线穿透能力最弱，A正确。
【分析】本题考查三种射线的穿透能力的大小：α连一张纸都不能穿过，β射线能穿透几毫米的铝板，γ射线甚至能穿透几厘米厚的铅板
15．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）以下说法正确的是（）
A． 粒子散射实验说明原子具有复杂结构
B．具有放射性的物体发出的射线对人体都是有害的
C．氢原子能吸收任意频率光子并跃迁到高能态
D．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应
【答案】A
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】 粒子穿过散射实验现象为绝大多数α粒子穿过金箔后按原方向运动，少数发生很大偏转，甚至有的被弹回．说明原子的绝大部分质量和所有的正电荷都集中在一个很小的核上，即原子具有复杂结构，选项A正确。放射性物质释放的射线对人体有没有害主要是看量的问题.放射量合适可以治疗疾病，可以保存食品等.如果多了就有危害了，选项B错误。根据波尔理论，氢原子只能吸收特定频率的光子从低能级跃迁至高能级，满足 ，选项C错误。太阳辐射能量来源于氢核的核聚变反应，选项D错误。故选A。
【分析】天然放射现象说明原子核内部有复杂结构，α粒子散射实验说明原子有复杂的结构．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．玻尔原子模型提出能量量子化．一群氢原子从n=3的激发态跃迁到基态时，能辐射3种不同频率的光子
二、填空题
16．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）完成核反应方程： 　 　， 衰变为 的半衰期是1.2分钟，则64克 经过6分钟还有　 　克尚未衰变．
【答案】；2
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】根据质量数与电荷数守恒可得：粒子的质量数为零，电荷数为-1，所以该粒子为电子 ；剩余质量为： ，经过6分钟，即经过了5个半衰期，即n=5，代入数据得：还有2克没有发生衰变。
【分析】根据核反应方程的质量数与电荷数守恒，可以写出正确的核反应方程，根据半衰期的含义可以算出没有衰变的元素质量
17．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）一静止的 核经 衰变成为 核，释放出的总动能为EK，此衰变后核的动能为　 　．
【答案】
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】新核与α粒子发生反冲，动量大小相等方向相反，根据动能与动量的关系 ，可知动能之比应为质量的反比，总动能为Ek，则衰变后新核的动能为 。
【分析】根据动量守恒定律求速度，根据能量守恒列出等式求解问题
18．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）一个 原子核中含有的中子个数是　 　； 具有放射性，现有 元素16g，经15天，该元素还剩2g，则该元素的半衰期为　 　天。
【答案】127；5
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】 原子核中质子数为83个，质子与中子的总和共有210个，因此中子数为210-83=127个； 共16g，经过一个半衰期还剩8g，经过2个半衰期还剩4g，经过3个半衰期还剩2g，这样15天恰好等于3个半衰期，因此半衰期为5天
【分析】根据质量数=电荷数+中子数．经过一个半衰期有半数发生衰变，根据m′=m（ ）n求出未衰变原子核的质量
19．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）在天然放射现象中放出的三种射线，射线均来源于　 　，其中　 　射线是氦原子核，　 　射线是频率很高的电磁波，　 　射线是高速电子流。
【答案】原子核；a；r；
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】在天然放射现象中放出的三种射线，射线均来源于原子核，其中射线是氦原子核，射线是频率很高的电磁波，r射线是高速电子流
【分析】本题难度较小，对三种射线的特点和产生机理要了解
20．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）某实验室新发现的一种放射性元素X，8天后实验人员发现它有3／4发生衰变，则它的半衰期为　 　天，若对X加热，它的半衰期　 　（填变大、变小或不变）。
【答案】4；不变
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】根据题意可得 ，解得 天，元素的半衰期和外界因素无关，故加热后半衰期不变，
【分析】本题比较简单，只要知道半衰期公式就能解答，原子物理中题目主要是加强记忆，没有很复杂的计算题．
三、计算题
21．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）1928年，德国物理学家玻特用α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．查德威克测出了它的速度不到光速的十分之一，否定了是γ射线的看法，他用这种射线与氢核和氮核分别发生碰撞，求出了这种中性粒子的质量，从而发现了中子．
（1）请写出α粒子轰击铍核（ ）得到中子的方程式．
（2）若中子以速度v0与一质量为mN的静止氮核发生碰撞，测得中子反向弹回的速率为v1，氮核碰后的速率为v2，则中子的质量m等于多少？
【答案】（1）
（2）由动量守恒定律有 ，解得
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】①
【分析】①根据电荷数守恒、质量数守恒写出核反应方程式；
②根据动量守恒定律列式求解即可
22．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）钚的放射性同位素 静止时衰变为铀核 和α粒子，并放出能量为0.097MeV的γ光子，其它的能量都转化为 和α粒子的动能．已知： 、 和α粒子的质量分别为mPu＝239.0521u、mU＝235.0439u和mα＝4.0026u，1u＝931.5MeV/c2.
（1）写出衰变方程.
（2）求α粒子的动能（忽略γ光子的动量）．
【答案】（1）衰变方程为 → ＋ He＋γ）
（2）上述衰变过程的质量亏损为
放出的能量为
这些能量是铀核 的动能EU、α粒子的动能Eα和γ光子的能量Eγ之和
由④⑤⑥式得
设衰变后的铀核和α粒子的速度分别为vU和vα，则由动量守恒有
⑧
又由动能的定义知
⑨
由⑧⑨式得 ＝ ⑩
由⑦⑩式得
代入题给数据得 .
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【分析】本题考查的是衰变方程和质能方程并结合动量定理和动能的关系。根据衰变方程的书写原则可以得出衰变方程。第二问由职能关系 ，结合动量守恒和动能的关系，找出相对应的物理量，就可解出此题。
23．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）钍核90Th发生衰变生成镭核88Ra并放出一个粒子．设该粒子的质量为m、电荷量为q，它进入电势差为U的带窄缝的平行平板电极S1和S2间电场时，其速率为v0，经电场加速后，沿Ox方向进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的有界匀强磁场，Ox垂直平板电极S2，当粒子从P点离开磁场时，其速度方向与Ox方向的夹角θ＝60°，如图所示，整个装置处于真空中．
（1）写出钍核衰变方程；
（2）求粒子在磁场中沿圆弧运动的轨道半径R；
（3）求粒子在磁场中运动所用时间t.
【答案】（1）粒子的质量数：m=230-226=4，电荷数：z=90-88=2，所以放出的两种是氦核．钍核衰变方程：90230Th→24He+88226Ra①．
（2）设粒子离开电场时速度为移v，对加速过程有qU＝ mv2 ②
粒子在磁场中有qvB＝ ③
由②、③得R＝ ④
（3）粒子做圆周运动的回旋周期T＝ ＝ ⑤
粒子在磁场中运动时间t＝ T⑥
由⑤、⑥得t＝ ⑦
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【分析】放射性元素衰变时，满足质量数和核电荷数守恒．衰变后的粒子被电场加速后，进入磁场被偏转．由动能定理可求出加速速度，再由洛伦兹力提供向心力来求出轨道半径，并由几何关系来算出圆弧对应的圆心角，最终确定运动所用的时间
24．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）如图所示，一个有界的匀强磁场，磁感应强度B=0.50T，磁场方向垂直于纸面向里，MN是磁场的左边界．在距磁场左边界MN的1.0m处有一个放射源A，内装放射物质 （镭）， 发生α衰变生成新核Rn（氡）．放在MN左侧的粒子接收器接收到垂直于边界MN方向射出的α粒子，此时接收器位置距直线OA的距离为1m．
（1）写出Ra的衰变方程；
（2）求衰变后Rn（氡）的速率（质子、中子的质量为1.6×10-27kg，电子电量e=1.6×10-19C）．
【答案】（1）
（2）对α粒子
动量守恒得
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【分析】（1）根据电荷数守恒、质量数守恒写出衰变方程．（2）根据带电粒子在匀强磁场中的半径公式以及动量守恒定律求出衰变后Rn（氡）的速率
25．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）放射性同位素C被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古生物体的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖.
（1）宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后，会形成很不稳定的 ，它很容易发生衰变，放出β射线变成一个新核，其半衰期为5730年.试写出此核反应方程.
（2）若测得一古生物遗骸中的 含量只有活体中的25%，则此遗骸距今约有多少年？
【答案】（1）核反应方程： + → + → + .
（2）活体中的 含量不变，生物死亡后，遗骸中的 按其半衰期变化，设活体中 的含量为N0，遗骸中的 含量为N，由半衰期的定义得：
N=( ） N0即0.25 ) 所以 =2 t=2τ=11460年 .
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【分析】根据电荷数守恒、质量数守恒写出核反应方程；经过一个半衰期，有半数发生衰变，通过剩余的量确定半衰期的次数，从而求出遗骸距今约有多少年
1 / 1人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练
一、选择题
1．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）下列说法正确的是（　　）
A．天然放射现象说明原子具有核式结构
B．20个 原子核经过一个半衰期后，还有10个未发生衰变
C．一群处于 能级的氢原子向低能级跃迁，最多可释放出3种频率的光子
D． 是核裂变反应方程
2．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）下列说法正确的是（）
A． 是r衰变
B． 是聚变
C． 是衰变
D． 是裂变
3．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）二十世纪初，为了研究物质内部的结构，物理学家做了大量的实验，揭示了原子内部的结构。发现了电子、中子和质子，右图是（）
A．卢瑟福的α粒子散射实验装置 B．卢瑟福发现质子的实验装置
C．汤姆逊发现电子的实验装置 D．查德威克发现中子的实验装置
4．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）2011年3月11日，日本发生里氏9.0级大地震，造成福岛核电站的核泄漏事故。在泄露的污染物中含有 和 两种放射性元素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射，其中 的衰变方程为 ，其半衰期为8天。下列说法不正确的是()
A．该核反应是 衰变
B． 原子核中含有78个中子
C．经过16天，75％的 原子核发生了衰变
D．虽然该反应出现质量亏损，但核反应前后的原子核总质量数不变
5．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）放射性物质铯(137Cs)和碘(131I)进入大气，该地区水源、空气和生活环境被污染．下列说法正确的是 (　　)．
A．核反应堆中的废料具有很强的放射性，可以随便放置
B．铀核裂变的一种可能核反应是 U＋ n―→ Cs＋ Rb＋2 n
C．放射性碘(131I)发生的β衰变方程为 I―→ Xe＋ e
D．U裂变形式有多种，每种裂变产物不同，质量亏损也不同，但释放的能量一定相同
6．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）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，前者表明光子具有动量，后者表明光子除了具有能量外还具有动量
C．放射性元素的衰变快慢不受外界温度、压强的影响，但如果以单质形式存在，其衰变要比以化合物形式存在快
D．正负电子对湮灭技术是一项较新的核物理技术。一对正负电子对湮灭后生成光子的事实说明质量守恒定律是有适用范围的
7．（人教版物理高二选修1-2 3.3放射性的衰变模型同步训练）下列说法中正确的是（　　）
A．电子的衍射现象说明实物粒子也具有粒子性
B．裂变物质体积小于临界体积时，链式反应不能进行
C．原子核内部一个质子转化成一个中子时，会同时释放出一个电子
D．235U的半衰期约为7亿年，随地球环境的变化，半衰期可能变短
8．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练） 核可以通过衰变 产生 粒子，下列说法中正确的有()
A．式中x=90、y=234，由此可推得所有的衰变均满足电荷数和质子数守恒
B． 核的比结合能比 核的大
C．1.0×1024个 核经过两个半衰期后还剩1.0×106个
D．若 核原来是静止的，则衰变后瞬间 核和 粒子的速度方向有可能相同
9．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）下列说法正确的是（）
A．原子核发生衰变时遵守电荷数守恒和质量数守恒的规律
B．α射线、β射线、γ射线都是高速运动的带电粒子流
C．氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射任意频率的光子
D．汤姆逊提出了原子核式结构学说
10．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）下列说法中正确的是（）
A．光电效应是原子核吸收光子向外释放电子的现象
B．一群处于n=3能级激发态的氢原子，自发跃迁时能发出3种不同频率的光
C．放射性元素发生一次β衰变，原子序数增加2
D．汤姆生通过α粒子散射实验建立了原子的核式结构模型
11．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）下列说法不正确的是()
A．汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内
B．半衰期是是原子核有半数发生衰变所需的时间
C．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强
D．铀核( )衰变为铅核( )的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变
12．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）下列说法正确的是（）
A．卢瑟福创立的原子核式结构模型很好的解释了氢原子光谱
B．原子核经过一次α衰变，核电荷数减少4
C．重核的裂变过程总质量亏损，轻核的聚变过程总质量增加
D．光电效应实验揭示了光的粒子性
13．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）关于近代物理，下列说法正确的是（）
A．α射线是高速运动的氦原子
B． 中， 表示质子
C．从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比
D．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氦原子光谱的特征
14．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）放射性元素衰变时放出的三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是（）
A．γ射线、β射线、α射线 B．α射线、β射线、γ射线
C．γ射线、α射线、β射线 D．β射线、α射线、γ射线
15．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）以下说法正确的是（）
A． 粒子散射实验说明原子具有复杂结构
B．具有放射性的物体发出的射线对人体都是有害的
C．氢原子能吸收任意频率光子并跃迁到高能态
D．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应
二、填空题
16．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）完成核反应方程： 　 　， 衰变为 的半衰期是1.2分钟，则64克 经过6分钟还有　 　克尚未衰变．
17．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）一静止的 核经 衰变成为 核，释放出的总动能为EK，此衰变后核的动能为　 　．
18．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）一个 原子核中含有的中子个数是　 　； 具有放射性，现有 元素16g，经15天，该元素还剩2g，则该元素的半衰期为　 　天。
19．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）在天然放射现象中放出的三种射线，射线均来源于　 　，其中　 　射线是氦原子核，　 　射线是频率很高的电磁波，　 　射线是高速电子流。
20．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）某实验室新发现的一种放射性元素X，8天后实验人员发现它有3／4发生衰变，则它的半衰期为　 　天，若对X加热，它的半衰期　 　（填变大、变小或不变）。
三、计算题
21．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）1928年，德国物理学家玻特用α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．查德威克测出了它的速度不到光速的十分之一，否定了是γ射线的看法，他用这种射线与氢核和氮核分别发生碰撞，求出了这种中性粒子的质量，从而发现了中子．
（1）请写出α粒子轰击铍核（ ）得到中子的方程式．
（2）若中子以速度v0与一质量为mN的静止氮核发生碰撞，测得中子反向弹回的速率为v1，氮核碰后的速率为v2，则中子的质量m等于多少？
22．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）钚的放射性同位素 静止时衰变为铀核 和α粒子，并放出能量为0.097MeV的γ光子，其它的能量都转化为 和α粒子的动能．已知： 、 和α粒子的质量分别为mPu＝239.0521u、mU＝235.0439u和mα＝4.0026u，1u＝931.5MeV/c2.
（1）写出衰变方程.
（2）求α粒子的动能（忽略γ光子的动量）．
23．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）钍核90Th发生衰变生成镭核88Ra并放出一个粒子．设该粒子的质量为m、电荷量为q，它进入电势差为U的带窄缝的平行平板电极S1和S2间电场时，其速率为v0，经电场加速后，沿Ox方向进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的有界匀强磁场，Ox垂直平板电极S2，当粒子从P点离开磁场时，其速度方向与Ox方向的夹角θ＝60°，如图所示，整个装置处于真空中．
（1）写出钍核衰变方程；
（2）求粒子在磁场中沿圆弧运动的轨道半径R；
（3）求粒子在磁场中运动所用时间t.
24．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）如图所示，一个有界的匀强磁场，磁感应强度B=0.50T，磁场方向垂直于纸面向里，MN是磁场的左边界．在距磁场左边界MN的1.0m处有一个放射源A，内装放射物质 （镭）， 发生α衰变生成新核Rn（氡）．放在MN左侧的粒子接收器接收到垂直于边界MN方向射出的α粒子，此时接收器位置距直线OA的距离为1m．
（1）写出Ra的衰变方程；
（2）求衰变后Rn（氡）的速率（质子、中子的质量为1.6×10-27kg，电子电量e=1.6×10-19C）．
25．（人教版物理高二选修2-3 5.2原子核衰变同步训练）放射性同位素C被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古生物体的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖.
（1）宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后，会形成很不稳定的 ，它很容易发生衰变，放出β射线变成一个新核，其半衰期为5730年.试写出此核反应方程.
（2）若测得一古生物遗骸中的 含量只有活体中的25%，则此遗骸距今约有多少年？
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】 粒子散射实验说明原子具有核式结构，所以A错误；半衰期是大量事件的统计规律，少数的不符合，所以B错误；一群处于 能级的氢原子向低能级跃迁时，有的跃迁到n=2，有的直接跃迁到n=1，在n=2上的会跃迁到n=1上，故有3种频率的光子发出，所以C正确； 是衰变反应方程，所以D错误。
【分析】天然放射现象说明原子核具有复杂结构；半衰期只适用于大量原子核而言；根据数学组合 ，即可求解；裂变是粒子轰击重核后分裂的反应，而衰变是自发的
2．【答案】B
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】放射性元素自发的放出 粒子的核反应是 衰变，所以A不正确；两个较小的核聚合为较大的核是聚变反应，所以B正确；一个较大的核哎粒子的轰击下分裂为多个中等大小的核是裂变反应，所以C错误； 是衰变反应，所以D错误。
【分析】知道核反应前后质量数和核电荷数守恒，能够区分裂变反应和聚变反应
3．【答案】A
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】由图可知，放射源放出α粒子，高速运动的α粒子轰击金箔，产生散射现象，这是卢瑟福的α粒子散射实验装置，所以A正确；B、C、D错误。【分析】放射源放出α粒子，高速运动的α粒子轰击金箔，产生散射现象，这是卢瑟福的α粒子散射实验装置．
4．【答案】A
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】本题考查的是原子核的组成.核反应.半衰期等原子物理知识。该核反应是β衰变，选项A错误； 的中子数为131-53=78，选项B正确；16天为两个半衰期，有 的 发生了衰变，选项C正确；核反应前后，电荷数和质量数守恒，选项D正确。
【分析】衰变过程是原子核自发的，满足质量数与质子数守恒，而原子核由中子与质子组成
5．【答案】C
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】核反应堆中的废料具有很强的放射性，需要装入特制容器深埋地下或海底，A不正确； U＋ n―→ Cs＋ Kr＋3 n，B错误；放射性碘衰变方程与选项C相符，故C正确；对于同一重核的裂变反应，每种裂变产物不同，质量亏损不同，因而释放的能量也不同，D错误．
【分析】正确解答本题需要掌握：放射性污染的防护；质量数和电荷数守恒在核反应方程中的应用；质能方程的应用
6．【答案】A
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】α粒子散射实验否定了汤姆生的枣糕模型，从而因此为依据让卢瑟福建立了原子核式结构模型选项A对。光电效应表面光的粒子性证明光子具有能量，康普顿效应就是用光子碰撞过程动量守恒和能量守恒来解释光现象选项B不对。放射性元素的衰变快慢不受外界温度、压强的影响，不论以单质形式还是化合物形式衰变快慢都一样选项C错。一对正负电子对湮灭后生成光子伴随着质量亏损，但是并不能否定质量守恒定律，因为损失的质量以能量的形式存在与光子中，选项D错。
【分析】α粒子散射实验提出卢瑟福建立原子核式结构模型，光电效应和康普顿效应深入揭示了光的粒子性；根据牛顿第二定律，由库仑力提供向心力，可知，辐射出一个光子后，氢原子的电势能与核外电子的运动速度的变化；根据半衰期的定义，即可求解
7．【答案】B
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】A、电子是实物粒子，而电子的衍射现象说明实物粒子也具有波动性，故A不正确；
B、链式反应的条件：大于临界体积，因此当物质体积小于临界体积时，链式反应不能进行，故B正确；
C、原子核内部一个质子转化成一个中子时，会同时释放出一个正电子，故C错误；
D、元素的半衰期与环境及化合态无关，故D错误；
故选：B．
【分析】电子是实物粒子，衍射现象是波的特性；
链式反应的条件：大于临界体积；
质子转化成一个中子时，会同时释放出一个正电子；
半衰期不受环境与化合态的影响．
8．【答案】B
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】因为所有的衰变均满足电荷数与质量数守恒，故可推得式中x=90、y=234，所以A错误；该衰变发反应释放能量，故 核的比结合能比 核的大，所以B正确；半衰期是大量的统计规律，少量的核衰变，不满足，所以C错误；由于核反应满足动量守恒，反应前总动量为零，故反应后 核和 粒子的总动量也为零，故速度方向相反，所以D错误。
【分析】根据质量数、中子数和核电个数之间的关系可以求出中子数．比结合能的大小还与核子数有关．半衰期由原子核自身决定，与其所处的状态，温度等无关，经过一个半衰期，有半数发生衰变；根据动能守恒定律可知，D选项的正确与否，从而即可求解
9．【答案】A
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】原子核反应、衰变都遵守两个守恒定律，选项A正确；α射线是高速运动的氦核流，β射线是高速运动的电子流，而γ射线高能电磁波，所以选项B错误；根据玻尔理论可知，氢原子跃迁时只能辐射满足能级差的光子，所以选项C不正确；汤姆逊发现了电子，卢瑟福能过α粒子散射实验提出了原子核式结构说，所以选项D错误；
【分析】原子核衰变时电荷数守恒，质量数守恒；α射线和β射线分别是带正电的氦核流和带负电的电子流，而γ射线不带电；能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差；根据光电效应方程得出光电子的最大初动能与什么因素有关
10．【答案】B
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】A．光电效应是原子吸收光子向外释放电子的现象，选项A错误；
B、n=3能级的氢原子，自发跃迁时发出 条谱线，故B正确；
C、β衰变指原子核内的中子发生衰变，一个中子衰变为一个质子和一个电子，所以核电荷数+1，原子序数+1故C不正确；
D．卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子的核式结构模型
【分析】光电效应是原子吸收光子向外释放电子的现象；
一群处于n=3能级激发态的氢原子，根据 ，即可求解；
发生一次β衰变，中子放出电子，多一个质子，原子序数增加1；
卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子的核式结构模型
11．【答案】A
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】汤姆孙发现了电子，后来卢瑟福猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内．故A错误；半衰期是是原子核有半数发生衰变所需的时间，B正确；在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强，C正确；铀核( )衰变为铅核( )的过程中，α衰变的次数 ，β衰变的次数为n=88×2+82-92=6．故D正确．
【分析】β衰变中产生的电子是原子核中的一个中子转化而来的．目前已建成的核电站的能量来自于重核的裂变
12．【答案】D
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】卢瑟福解决了原子的模型，没有解决氢原子光谱的问题，选项A错误。根据原子核的α衰变规律知质量数减少4,质子数减少2，即核电荷数减少2，选项B错误。重核裂变和轻核聚变都会释放能量，质量亏损，选项C错误。爱因斯坦由光电效应的实验规律，猜测光具有粒子性，从而提出光子说。选项D正确。故选D。
【分析】玻尔的原子模型很好的解释了氢原子光谱；
一次α衰变，核电荷数减小2；
重核的裂变与轻核的聚变，均释放能量，都存在质量亏损，
光电效应实验揭示了光的粒子性
13．【答案】D
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】α射线是高速运动的氦核流，不是氦原子．故A错误．核聚变反应方程12H+13H-→24He+01n中，01n表示中子．故B错误．根据光电效应方程Ekm= -W0，知最大初动能与照射光的频率成线性关系，不是成正比，故C错误．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征．故D正确．
【分析】α射线是高速运动的氦核流；根据电荷数守恒、质量数守恒判断核聚变方程的正误；根据光电效应方程得出最大初动能与照射光频率的大小关系；玻尔将量子观念引入原子领域，能够很好解释氢原子光谱，但不能解释氦原子光谱特征
14．【答案】A
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】γ射线穿透能力最强，β射线穿透能力居中，α射线穿透能力最弱，A正确。
【分析】本题考查三种射线的穿透能力的大小：α连一张纸都不能穿过，β射线能穿透几毫米的铝板，γ射线甚至能穿透几厘米厚的铅板
15．【答案】A
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】 粒子穿过散射实验现象为绝大多数α粒子穿过金箔后按原方向运动，少数发生很大偏转，甚至有的被弹回．说明原子的绝大部分质量和所有的正电荷都集中在一个很小的核上，即原子具有复杂结构，选项A正确。放射性物质释放的射线对人体有没有害主要是看量的问题.放射量合适可以治疗疾病，可以保存食品等.如果多了就有危害了，选项B错误。根据波尔理论，氢原子只能吸收特定频率的光子从低能级跃迁至高能级，满足 ，选项C错误。太阳辐射能量来源于氢核的核聚变反应，选项D错误。故选A。
【分析】天然放射现象说明原子核内部有复杂结构，α粒子散射实验说明原子有复杂的结构．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．玻尔原子模型提出能量量子化．一群氢原子从n=3的激发态跃迁到基态时，能辐射3种不同频率的光子
16．【答案】；2
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】根据质量数与电荷数守恒可得：粒子的质量数为零，电荷数为-1，所以该粒子为电子 ；剩余质量为： ，经过6分钟，即经过了5个半衰期，即n=5，代入数据得：还有2克没有发生衰变。
【分析】根据核反应方程的质量数与电荷数守恒，可以写出正确的核反应方程，根据半衰期的含义可以算出没有衰变的元素质量
17．【答案】
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】新核与α粒子发生反冲，动量大小相等方向相反，根据动能与动量的关系 ，可知动能之比应为质量的反比，总动能为Ek，则衰变后新核的动能为 。
【分析】根据动量守恒定律求速度，根据能量守恒列出等式求解问题
18．【答案】127；5
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】 原子核中质子数为83个，质子与中子的总和共有210个，因此中子数为210-83=127个； 共16g，经过一个半衰期还剩8g，经过2个半衰期还剩4g，经过3个半衰期还剩2g，这样15天恰好等于3个半衰期，因此半衰期为5天
【分析】根据质量数=电荷数+中子数．经过一个半衰期有半数发生衰变，根据m′=m（ ）n求出未衰变原子核的质量
19．【答案】原子核；a；r；
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】在天然放射现象中放出的三种射线，射线均来源于原子核，其中射线是氦原子核，射线是频率很高的电磁波，r射线是高速电子流
【分析】本题难度较小，对三种射线的特点和产生机理要了解
20．【答案】4；不变
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】根据题意可得 ，解得 天，元素的半衰期和外界因素无关，故加热后半衰期不变，
【分析】本题比较简单，只要知道半衰期公式就能解答，原子物理中题目主要是加强记忆，没有很复杂的计算题．
21．【答案】（1）
（2）由动量守恒定律有 ，解得
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】①
【分析】①根据电荷数守恒、质量数守恒写出核反应方程式；
②根据动量守恒定律列式求解即可
22．【答案】（1）衰变方程为 → ＋ He＋γ）
（2）上述衰变过程的质量亏损为
放出的能量为
这些能量是铀核 的动能EU、α粒子的动能Eα和γ光子的能量Eγ之和
由④⑤⑥式得
设衰变后的铀核和α粒子的速度分别为vU和vα，则由动量守恒有
⑧
又由动能的定义知
⑨
由⑧⑨式得 ＝ ⑩
由⑦⑩式得
代入题给数据得 .
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【分析】本题考查的是衰变方程和质能方程并结合动量定理和动能的关系。根据衰变方程的书写原则可以得出衰变方程。第二问由职能关系 ，结合动量守恒和动能的关系，找出相对应的物理量，就可解出此题。
23．【答案】（1）粒子的质量数：m=230-226=4，电荷数：z=90-88=2，所以放出的两种是氦核．钍核衰变方程：90230Th→24He+88226Ra①．
（2）设粒子离开电场时速度为移v，对加速过程有qU＝ mv2 ②
粒子在磁场中有qvB＝ ③
由②、③得R＝ ④
（3）粒子做圆周运动的回旋周期T＝ ＝ ⑤
粒子在磁场中运动时间t＝ T⑥
由⑤、⑥得t＝ ⑦
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【分析】放射性元素衰变时，满足质量数和核电荷数守恒．衰变后的粒子被电场加速后，进入磁场被偏转．由动能定理可求出加速速度，再由洛伦兹力提供向心力来求出轨道半径，并由几何关系来算出圆弧对应的圆心角，最终确定运动所用的时间
24．【答案】（1）
（2）对α粒子
动量守恒得
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【分析】（1）根据电荷数守恒、质量数守恒写出衰变方程．（2）根据带电粒子在匀强磁场中的半径公式以及动量守恒定律求出衰变后Rn（氡）的速率
25．【答案】（1）核反应方程： + → + → + .
（2）活体中的 含量不变，生物死亡后，遗骸中的 按其半衰期变化，设活体中 的含量为N0，遗骸中的 含量为N，由半衰期的定义得：
N=( ） N0即0.25 ) 所以 =2 t=2τ=11460年 .
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【分析】根据电荷数守恒、质量数守恒写出核反应方程；经过一个半衰期，有半数发生衰变，通过剩余的量确定半衰期的次数，从而求出遗骸距今约有多少年
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