第3章 原子核与放射性 章节测试题 word版含解析

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2019鲁科版高中物理选修3-5第3章《原子核与放射性》章节测试题
本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间150分钟。
第Ⅰ卷
一、单选题(共20小题,每小题3.0分,共60分)


1.医学界通过14C标记的C60发现了一种C60的羧酸衍生物，在特定条件下可以通过断裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，则14C的用途是(　　)
A． 示踪原子
B． 电离作用
C． 催化作用
D． 贯穿作用
2.在下列关于近代物理知识的说法中，正确的是(　　)
A． 玻尔理论可以成功解释原子的核式结构
B． 氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子的能量增大
C． β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流
D． 铀元素的半衰期为T，当温度发生变化时，铀元素的半衰期也发生变化
3.下列哪些事实表明原子核具有复杂结构(　　)
A． α粒子的散射实验
B． 天然放射现象
C． 阴极射线的发现
D． X射线的发现
4.用X粒子轰击铝27(Al)，产生钠24(Na)和α粒子．钠24具有放射性，可以进行人体血液循环的示踪实验，达到医学诊断的目的，它衰变后变成镁24(Mg)．则下列说法正确的是(　　)
A． X粒子是质子
B． 钠24发生的是α衰变
C． X粒子是中子
D． 钠24发生的衰变对人没有一点害处
5.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(　　)



A． 1位
B． 2位
C． 3位
D． 4位
6.下列关于He的叙述正确的是(　　)
A．He与H互为同位素
B．He原子核内中子数为2
C．He原子核内质子数为2
D．He代表原子核内有2个质子和3个中子的氦原子核
7.　如图4所示为查德威克研究原子核内部结构的实验示意图，由天然放射性元素钋(Po)放出α射线轰击铍时会产生粒子流a，用粒子流a轰击石蜡后会打出粒子流b，下列说法正确的是(　　)

图4
A．a为质子，b为中子
B．a为γ射线，b为中子
C．a为中子，b为γ射线
D．a为中子，b为质子
8.最早发现天然放射现象的科学家为(　　)
A． 卢瑟福
B． 贝可勒尔
C． 爱因斯坦
D． 查德威克
9.目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装修材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如，有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病．根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是(　　)
A． 氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下一个原子核了
B． β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的
C． γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力也最强
D． 发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4
10.关于近代物理，下列说法正确的是(　　)
A． 普朗克发现了电子
B． 贝可勒尔发现了铀和含铀矿物的天然放射现象
C． α射线是高速运动的氦原子
D． 爱因斯坦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
11.如图，放射性元素镭衰变过程中释放α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法中正确的是(　　)

A． ①表示γ射线，③表示α射线
B． ②表示β射线，③表示α射线
C． ④表示α射线，⑤表示γ射线
D． ⑤表示β射线，⑥表示α射线
12.放射性元素U衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成Bi，而Bi可以经一次衰变变成X (X代表某种元素)，也可以经一次衰变变成Tl，X和Tl最后都变成Pb，衰变路径如图所示．则(　　)

A．a＝82，b＝211
B．Bi→X是β衰变，Bi→Tl是α衰变
C．Bi→X是α衰变，Bi→Tl是β衰变
D．Tl经过一次α衰变变成Pb
13.在下列4个核反应方程中，x表示质子的是(　　)
A．P→Si＋x
B．U→Th＋x
C．Al＋n→Mg＋x
D．Th→Pa＋x
14.前苏联切尔诺贝利核电站爆炸事故造成了大量放射性物质泄漏，碘I和铯Cs等放射性物质放射出的α、β、γ射线，会造成甲状腺疾病和神经系统损伤．下列有关放射性的说法中正确的是(　　)
A． 碘I发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的
B． 铯Cs的半衰期为30年，把核废料深埋可以使核的半衰期变短
C． 碘I的半衰期为8.5天，若取4个碘核，经过17天就只剩下1个碘核
D． 铯Cs经过两次α衰变和两次β衰变将变为碘I
15.以下几个原子核反应中，X代表α粒子的反应式是(　　)
A．He＋Be→C＋X
B．Th→Pa＋X
C．H＋H→n＋X
D．P→Si＋X
16.下列叙述正确的是(　　)
A． 作光谱分析时只能用发射光谱，不能用吸收光谱
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(U)衰变为铅核(Pb)的过程中，要经过8次α衰变和10次β衰变．
17.钍核Th经过6次α衰变和4次β衰变后变成铅核，则(　　)
A． 铅核的符号为Pb，它比Th少8个中子
B． 铅核的符号为Pb，它比Th少16个中子
C． 铅核的符号为Pb，它比Th少16个中子
D． 铅核的符号为Pb，它比Th少12个中子
18.有一系列衰变反应如下：X→Y →Z ，下列说法中正确的是(　　)
A． 若放射性元素X经过6 h还剩下没有衰变，则它的半衰期为0.75 h
B． 若X是Z的同位素，则a＝e
C．a不可能与c相等
D．a－e的最大值为8
19.下列说法正确的是(　　)
A． α射线是由高速运动的氦核组成的，其运行速度接近光速
B． β射线能穿透几毫米厚的铅板
C． γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱
D． β射线的粒子和电子是两种不同的粒子
20.下列说法中正确的是(　　)
A． 用α粒子轰击铍核(Be)，铍核转变为碳核(C)．同时放出β射线
B．H与He是同位素
C． γ射线是波长很短的电磁波，它的贯穿能力很强
D． 利用γ射线的电离作用，可检查金属内部有无砂眼或裂纹
第II卷

二、计算题(共4小题,每小题10.0分,共40分)


21.P是人类首先制造出的放射性同位素，其半衰期为2.5 min，能衰变为Si和一个未知粒子．
①写出该衰变的方程；
②已知容器中原有纯P的质量为m，求5 min后容器中剩余P的质量．
22.放射性元素Ra衰变成Pb，需要经过多少次α衰变和多少次β衰变？试写其核反应方程式．
23.某实验室工作人员，用初速度为v0＝0.09c(c为真空中的光速)的α粒子轰击静止在匀强磁场中的Na，产生了质子．若某次碰撞可看做对心正碰，碰后新核的运动方向与α粒子的初速度方向相同，质子的运动方向与新核运动方向相反，它们在垂直于磁场的平面内分别做匀速圆周运动．通过分析轨迹半径，可得出新核与质子的速度大小之比为1∶10，已知质子质量为m.
(1)写出核反应方程；
(2)求出质子的速度v.
24.约里奥·居里夫妇因发现人工放射性而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素P衰变成Si的同时放出另一种粒子，这种粒子是________.P是P的同位素，被广泛应用于生物示踪技术.1 mgP随时间衰变的关系如图所示，请估算4 mg的P经多少天衰变后还剩0.25 mg?


答案解析
1.【答案】A
【解析】用14C标记C60来查明元素的行踪，发现可以通过断裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，因此14C的作用是作示踪原子，故选项A正确．
2.【答案】B
【解析】氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子的能量增大。
3.【答案】B
【解析】从原子核里放出射线，说明原子核有复杂结构．
4.【答案】C
【解析】根据质量数和电荷数守恒有：n＋Al→Na＋He，Na→Mg＋e，故X是中子，钠的衰变过程是β衰变，属于核辐射，对人有伤害，故C正确，A、B、D错误．
5.【答案】C
【解析】原子核经过一次α衰变，电荷数减小2，所以经过2次α衰变后电荷数减小4；同时，经过一次β衰变，电荷数增加1；所以元素A经过2次α衰变和1次β衰变后电荷数减小3，则生成的新元素在元素周期表中的位置向前移3位，故C正确，A、B、D错误．
6.【答案】C
【解析】He核内质子数为2，H核内质子数为1.两者质子数不等，不是同位素，A错误；He原子核内中子数为1，B错误；He代表原子核内有2个质子和1个中子的氦原子核，核外电子数为2，故C正确，D错误．
7.【答案】D
【解析】　不可见的粒子轰击石蜡时打出的应是质子，因为质子就是氢核，而石蜡中含有大量氢原子，轰击石蜡的不可见粒子应该是中子，故D正确．
8.【答案】B
【解析】卢瑟福发现质子，查德威克发现中子，爱因斯坦发现了光电效应，贝可勒尔发现天然放射现象，故B正确，A、C、D错误．
9.【答案】B
【解析】半衰期是对大量原子核的统计规律，A项错误；β衰变是核内中子转化来的，B项正确；γ射线的电离作用弱，C错误；对α衰变，质量数减少4，中子数减少2，D错误．
10.【答案】B
【解析】电子是汤姆孙发现的，故A错误；贝史勒尔发现了铀和含铀矿物的天然放射现象，故B正确；α射线是高速运动的氦核流，不是氦原子，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错误．
11.【答案】C
【解析】α射线实质为氦核，带正电，β射线为电子流，带负电，γ射线为高频电磁波，根据电荷所受电场力特点可知：①为β射线，②为γ射线，③为α射线；α射线是高速He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左，故④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右，故⑥是β射线；γ射线是γ光子，是中性的，故在磁场中不受磁场的作用力，轨迹不会发生偏转．故⑤是γ射线．故C正确，A、B、D错误．
12.【答案】B
【解析】由Bi→X，质量数不变，说明发生的是β衰变，同时知a＝84.由Bi→Tl是核电荷数减2，说明发生的是α衰变，同时知b＝206，由Tl→Pb发生了一次β衰变，故选B.
13.【答案】C
【解析】根据质量数和电荷数守恒，P→Si＋x中x表示正电子；U→Th＋x中x表示α粒子，Al＋n→Mg＋x中x表示质子；Th→Pa＋x，x表示电子，故A、B、D错误，C正确．
14.【答案】A
【解析】β衰变的实质是原子核中的一个中子转化成一个质子，同时产生一个电子，这个电子以β射线的形式释放出去，同时辐射出γ光子．故A正确；半衰期由元素本身决定，与原子核所处环境、状态无关，故B错误；半衰期是大量放射性原子发生衰变时的统计规律，对个别的原子没有意义．故C错误；根据原子核经过一次α衰变，电荷数减小2，质量数减小4，一次β衰变后电荷数增加1，质量数不变，那么Cs经过两次α衰变和两次β衰变，质量数减小8，而质子数减小2，将变为I.故D错误．
15.【答案】C
【解析】α粒子为He，由质子数和质量数守恒可得，C正确．
16.【答案】C
【解析】进行光谱分析也可以用吸收光谱，故A错误；β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化为质子同时放出的电子，B错误；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；U→Pb＋xHe＋ye，根据电荷数守恒和质量数守恒得x＝8，y＝8，所以经过8次α衰变和8次β衰变，故D错误．
17.【答案】C
【解析】经过1次α衰变电荷数少2，质量数少4，经过1次β衰变，电荷数增1，质量数不变．则钍核Th经过6次α衰变和4次β衰变后电荷数少8，质量数少24，为Pb，质量数等于质子数加中子数，则中子数少16，所以C正确，A、B、D错误．
18.【答案】D
【解析】由公式N余＝N原()知若放射性元素X经过6 h还剩下没有衰变，则它的半衰期为2 h，故A错误；发生α衰变是放出He，发生β衰变是放出电子e，所以X和Z不可能是同位素，B错误；若只经历β衰变，则a与c相等，C错误；若全是α衰变，则a－e的最大值为8，D正确．
19.【答案】C
【解析】19世纪末20世纪初，人们发现了X、α、β、γ射线，经研究知道，X、γ射线均为电磁波，只是波长不同．β射线是电子流，α粒子是氦核，就α、β、γ三种射线的贯穿本领而言，γ射线最强，α射线最弱．
20.【答案】C
【解析】用α粒子轰击铍核(Be)，铍核转变为碳核(C)，根据质量数守恒、电荷守恒可知放出的是中子，不是β射线，故A错误；H与He的质子数不同，故不是同位素，故B错误；γ射线是波长很短的电磁波，穿透作用很强，可以利用γ射线的穿透作用，检查金属内部有无砂眼或裂纹，但由于γ射线不带电，无电离作用，故C正确，D错误．
21.【答案】①P→Si＋e
②
【解析】①衰变的方程为：P→Si＋e
②半衰期为2.5 min，则经过5 min后发生2次衰变，则容器中剩余P的质量为：m余＝m＝.
22.【答案】5　4　Ra→Pb＋5He ＋4e
【解析】设经过x次α衰变，y次β衰变，根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒，得226－4x＝206,88－2x＋y＝82.解出：x＝5，y＝4.所以Ra经过5次α衰变和4次β衰变而变成Pb，其核反应方程是：Ra→Pb＋5He ＋4e.
23.【答案】(1)He＋Na→Mg＋H　(2)0.225c
【解析】(1)核反应方程为He＋Na→Mg＋H.
(2)由已知得：α粒子、新核的质量分别为4m、26m，由动量守恒定律得4mv0＝26m－mv，解得v＝0.225c.
24.【答案】正电子　56天(54～58天都对)
【解析】衰变方程为P→Si＋e，这种粒子是正电子．由题图象可以看出P的半衰期为14天左右，则4()mg＝0.25 mg，得t＝56天．