同步课时精练（十九）5.2放射性元素的衰变（后附解析）

同步课时精练（十九）5.2 放射性元素的衰变（后附解析）
一、单选题
1．在人类探索微观世界的过程中，许多科学家做出了巨大的贡献，下列说法符合历史事实的是（　　）
A．汤姆孙通过阴极射线在电、磁场中的偏转，发现阴极射线由带负电的粒子组成
B．贝克勒尔通过石墨对X射线的散射实验，说明光子不仅具有能量还具有动量
C．玻尔最早引入能量子的观点，破除了“能量连续变化”的传统观点
D．康普顿发现了天然放射现象，说明原子核内部具有复杂结构
2．下列说法正确的是（　　）
A．温度升高，放射性元素的半衰期会减小
B．光电效应说明光具有粒子性
C．衰变所释放的电子是原子核内的质子转化成中子而产生的
D．衰变方程，中，X的核子数为235，中子数为92
3．下列说法正确的是（　　）
A．麦克斯韦建立起电磁理论，预言并证实了电磁波的存在
B．考古科学家通过用14C年代检测方法推测出三星堆遗址处于商朝年代，生物体中以CaCO3形式存在的14C半衰期比单质14C的半衰期更长
C．用紫外线照射锌板时有电子射出可以说明光具有粒子性
D．原子从低能级跃迁到高能级时，一定要辐射一定频率的光子
4．下列说法正确的是（ ）
A．衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的
B．汤姆生通过粒子散射实验，提出了原子核的概念，建立了原子核式结构模型
C．一个处于能级的氢原子向低能级跃迁时，能辐射6种不同频率的光子
D．衰变为要经过4次衰变和2次衰变
5．中国散裂中子源（）是我国“十一五”期间重点建设的大科学装置，2018年8月23日通过国家验收，并对国内外各领域的用户开放。下列核反应方程中为中子的是（　　）
A． B．
C． D．
6．静止在匀强磁场中的碳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磁场方向垂直，且经过一定时间后形成的轨迹如图所示。那么碳14的核反应方程可能是（　　）
A． B．
C． D．
7．核能作为一种清洁能源，利用核能发电可以有效减少因化石燃料发电排放的大气污染物，但是核电站一旦发生核泄漏也会造成严重的核污染。其污染物中含有碘131和铯137，碘131的半衰期约为8天，会释放β射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射射线。下列说法正确的是（　　）
A．碘131释放的射线由氦核组成
B．铯137衰变时辐射出的光子能量小于可见光光子能量
C．与铯137相比，碘131衰变更慢
D．铯133和铯137含有相同的质子数
8．如图，匀强磁场中有一个静止的氡原子核（Rn），衰变过程中放出一个粒子，此粒子的径迹与反冲核的径迹是两个外切的圆，大圆与小圆的半径之比为42∶1，则氡核的衰变方程是（　　）
A．Rn→Fr＋e B．Rn→Po＋He
C．Rn→At＋e D．Rn→At＋H
9．以下关于近代物理的相关叙述，说法正确的是（　　）
A．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
B．从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的强度无关，与照射光的频率成正比
C．根据玻尔理论可知，一群处于n=4激发态的氢原子共能辐射出4种不同频率的光
D．在天然放射现象中放出的β射线是电子流，该电子是原子的内层电子受激后辐射出来的
二、多选题
10．关于天然放射现象，叙述正确的是（ ）
A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减少
B．β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的
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10次β衰变
E．α衰变的实质是原子核内的两个质子和两个中子结合成一个α粒子
11．实验观察到，静止在匀强磁场中A点的原子核发生衰变，衰变产生的新核和释放出的粒子恰能在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．原子核发生的是衰变
B．磁场方向垂直于纸面向里
C．轨迹2是新核的
D．释放出的粒子和新核具有相同的动能
12．质子数与中子数互换的核互为镜像核，例如是的镜像核，同样也是的镜像核。下列说法正确的是（ ）
A．和互为镜像核 B．和互为镜像核
C．和互为镜像核 D．互为镜像核的两个核质量数相同
三、解答题
13．带电的验电器在放射线的照射下电荷会很快消失，简述其原因。
14．铀衰变为镭的过程如下： ，每次衰变放出的粒子是什么？请标在箭头的下方
15．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为1.0m处有一个放射源A，内装放射物质Ra (镭)，发生衰变生成新核 (氡)．放在MN左 侧的粒子接收器接收到垂直于边界MN方向射出的质量较小的粒子，此时接收器位置距直线OA的距离为1.0m．求：
（1）试写出Ra的衰变方程；
（2）求衰变后α粒子的速率；
（3） 求一个静止镭核衰变释放的能量．(设核能全部转化为动能．取1u=1.6×10-27kg，电子电量e=1.6×10-19C)
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
解析：A．汤姆孙通过阴极射线在电、磁场中的偏转，发现阴极射线由带负电的粒子组成，A正确；
B．康普顿效应说明光子不仅具有能量还具有动量，B错误；
C．普朗克最早引入能量子的观点，破除了“能量连续变化”的传统观点，C错误；
D．贝克勒尔发现了天然放射现象，说明原子核内部具有复杂结构，D错误；
答案：A。
2．B
解析：A．半衰期与外界因素无关，取决于元素本身，故A错误；
B．光电效应现象中，电子吸收光子，逸出金属表面，说明光具有粒子性，故B正确；
C．衰变所释放的电子是原子核内的中子释放一个电子转化成质子而产生的，故C错误；
D．核反应前后的核子数和核电荷数相等，可知X的核子数为235，核电荷数为92，则中子数为143，故D错误。
答案：B。
3．C
解析：A．麦克斯韦建立起电磁理论，预言了电磁波的存在，赫兹证实了电磁波的存在，选项A错误；
B．半衰期与元素所处的化学状态无关，即生物体中以CaCO3形式存在的14C半衰期与单质14C的半衰期相同，选项B错误；
C．用紫外线照射锌板时有电子射出可以说明光具有粒子性，选项C正确；
D．原子从低能级跃迁到高能级时，一定要吸收一定频率的光子，选项D错误。
答案：C。
4．D
解析：A．β衰变的实质是原子核内部的中子转化为一个质子和一个电子，电子从原子核内喷射出来，故A错误；
B．卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子核的概念，建立了原子核式结构模型，故B错误；
C．一个处于n=4能级的氢原子向较低能级跃迁，最多能辐射
N=4-1=3
种不同频率的光子，故C错误；
D．经过4次α衰变和2次β衰变后，则质量数减小16，而质子减小6，因此衰变为，故D正确。
答案：D。
5．D
解析：根据核反应遵循质量数守恒和电荷数守恒可知，选项A的核反应方程中的质量数为零，电荷数为1，为正电子；选项B的核反应方程中的质量数为4，电荷数为2，为氦核；选项C的核反应方程中的质量数为1，电荷数为1，为质子；选项D的核反应方程中的质量数为1，电荷数为0，为中子。
答案：D。
6．A
解析：放射的某种粒子与反冲核动量守恒可得
根据洛伦兹力提供向心力
可得
则放射的某种粒子与反冲核在磁场中的运动半径关系为
由图可知放射的某种粒子与反冲核在磁场中的运动半径关系约为
且
则
，
碳14的核反应方程可能是
答案：A。
7．D
解析：A．β射线是高速电子流组成，故A错误；
B．γ光子在所有电磁波中频率最高，能量最大，光子能量大于可见光光子能量，故B错误；
C．由题意知与铯137相比，碘131衰变更快，故D错误。
D．铯137是铯133的同位素，因此铯133和铯137含有相同的质子数，故D正确；
答案：D。
8．B
解析：在衰变瞬间，粒子与反冲核的速度方向相反，二者运动轨迹外切，则根据左手定则可推知二者电性相同，即都带正电。设质量为m、电荷量为q的某带电粒子在磁感应强度大小为B的匀强磁场中做速率为v、半径为R的匀速圆周运动，则根据牛顿第二定律有

解得

衰变过程动量守恒，而系统初动量为零，则根据反冲运动规律可知反冲核和粒子动量大小相等，而反冲核的电荷量一定大于粒子的电荷量，所以反冲核的运动半径R1一定小于粒子的运动半径R2，设反冲核和粒子电荷量分别为q1和q2，则由题意可得
结合选项中所给核反应方程可知B正确。
答案：B。
9．A
解析：A．铀核衰变为铅核的过程中，每经一次衰变质子数少2，质量数少4；而每经一次衰变质子数增1，中子数不变；由质量数和核电荷数守恒，要经过8次衰变和6次衰变，故A正确；
B．根据光电效应方程可知，从金属表面逸出光电子的最大初动能与照射光的强度无关，与照射光的频率成线性关系，但不是与照射光的频率成正比，故B错误；
C．由玻尔理论可知，一群氢原子从能级向低能级跃迁，最多可辐射光子频率的的种类为
故C错误；
D．衰变时，原子核中的一个中子，转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，故D错误。
答案：A。
10．CE
思路：半衰期；α衰变与β衰变的本质及特点
解析：A．放射性元素的半衰期与外界因素与元素所处的化合态无关，A错误；
B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时放出的，B错误；
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，C正确；
D．铀核()衰变为铅核()的过程中，要经过了
次α衰变和
次β衰变，D错误；
E．α衰变的实质是原子核内的两个质子和两个中子结合成一个α粒子，E正确。
点拨：此题考查了原子物理部分的多个知识点；都是记忆性的知识，都是考试的热点，很重要，也很容易出错；例如半衰期与外部因素无关；β衰变的电子来自原子核内中子转化为质子时放出的等等；平时要多记忆。
11．BC
思路：根据原子核衰变的额特点和带电粒子在磁场中的运动规律求解。
解析：A．衰变后新核和粒子的运动方向相反，由洛伦兹力提供向心力可知，新核和粒子的电性相反，新核带正电荷，则粒子带负电荷，所以应该是衰变，A错误；
BC．原子核发生衰变时，根据动量守恒可知新核和粒子的动量大小相等方向相反，在磁场中运动时洛伦兹力提供向心力，即
整理得
电子的电荷量小于新核的电荷量，其运动半径大于新核的运动半径，所以轨迹2是新核的，再依据左手定则可知，磁场方向垂直于纸面向里，BC正确；
D．根据动能和动量的公式
可知
因为释放的粒子和新核质量不同，所以动能不同，D错误。
答案：BC。
12．ACD
解析：AC．根据镜像核的定义及质量数A等于核电荷数Z和中子数n之和，可知和的质子数与中子数互换了，互为镜像核，和的质子数与中子数互换了，互为镜像核，AC正确；
B．的质子数为7，中子数为8，而的质子数和中子数都为8，没有互换，不是镜像核，B错误；
D．互为镜像核的质子数与中子数互换，质子数加中子数不变，所以互为镜像核的两个核质量数相同，D正确。
答案：ACD。
13．见详解
思路：根据题中物理情景描述可知，本题考查射线，根据射线组成，运用射线能使空气电离的特点等，进行分析推断。
解析：放射线有电离空气的作用，在放射线的照射下，验电器周围空气被电离，中和验电器上携带的电荷，所以使验电器所带电荷很快消失。
14．，，，，
解析：衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒，因此每次衰变方程如下
所以每次衰变放出的粒子分别是：，，，，，故
15．（1） （2） (3)
解析：（1）衰变方程；
（2）由分析可知，粒子做匀速圆周运动半径为1.0m ，根据
解得：v0=2.5×107m/s
（3）
又 因为mv=m0v0，则
所以
E总=E0+E= 2.04×10-12J
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