2019-2020学年人教新课标选修3-5 19.2放射性元素的衰变 达标作业（解析版)

19.2放射性元素的衰变
达标作业（解析版)
1．烟雾探测器使用了一种半衰期为432年的放射性元素镅来探测烟雾。当正常空气分子穿过探测器时，镅会释放出射线将它们电离，从而产生电流．烟尘一旦进入探测腔内，烟尘中的微粒会吸附部分射线，导致电流减小，从而触发警报．则下列说法正确的是
A．镅发出的是α射线，它是镅原子核自发放出的氦核
B．镅发出的是β射线，它是镅原子核外电子电离形成的电子流
C．镅发出的是γ射线，它是镅原子核外电子电离形成的电子流
D．发生火灾时，由于温度的升高，会使镅的半衰期减小
2．据报道，香烟会释放一种危险的放射性元素“针()”，如果每天抽1.5包香烟，一年后累积的辐射相当于300次胸透的辐射。发生一次衰变和一次衰变后产生了新核，新核的中子数比质子数多( )
A．38个 B．40个 C．42个 D．44个
3．用于火灾报警的离子烟雾传感器如图3所示，在网罩Ⅰ内有电极Ⅱ和Ⅲ，a、b端接电源，Ⅳ是一小块放射性同位素镅241，它能放射出一种很容易使气体电离的粒子．平时，镅放射出的粒子使两个电极间的空气电离，在a、b间形成较强的电流．发生火灾时，烟雾进入网罩内，烟尘颗粒吸收空气中的离子和镅发出的粒子，导致电流发生变化，电路检测到这种变化从而发生警报．下列有关这种报警器的说法正确的是
(　　)
A．镅241发出的是α粒子，有烟雾时电流增强
B．镅241发出的是α粒子，有烟雾时电流减弱
C．镅241发出的是β粒子，有烟雾时电流增强
D．镅241发出的是β粒子，有烟雾时电流减弱
4．下列说法正确的是
A．β射线也可能是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力
B．按照电离能力来看，放射性元素放出的三种射线由弱到强的排列顺序是α射线、β射线、γ射线
C．按照玻尔的氢原子理论，当电子从高能级向低能级跃迁时，氢原子系统的电势能减少量可能大于电子动能的增加量
D．在微观物理学中，不确定关系告诉我们不可能准确地知道单个粒子的运动情况，但是可以准确地知道大量粒子运动时的统计规律
5．关于天然放射性，下列说法不正确的是(　　)
A．所有元素都有可能发生衰变
B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关
C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性
D．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强
6．由于放射性元素Np的半衰期很短，所以在自然界中一直未被发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现．已知Np经过一系列α衰变和β衰变后变成Bi，下列选项中正确的是(　　)
A．Bi的原子核比Np的原子核少28个中子
B．Np经过衰变变成Bi，衰变过程可以同时放出α粒子、β粒子和γ粒子
C．衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变
D．Np的半衰期等于任一个Np原子核发生衰变的时间
7．下列说法中正确的是( )
A．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此光子散射后波长变长
B．由波尔理论可知，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，同时电子的动能减少，电势能增大
C．粒子散射实验中少数粒子发生了较大偏转，这是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据之一
D．原子核发生衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了4
8．下列说法正确的是
A．光电效应揭示了光的粒子性，康普顿效应揭示了光的波动性
B．玻尔原子理论提出了定态和跃迁的概念，能解释氦原子的光谱现象
C．钍核）经过6次衰变和4次衰变后变成铅核
D．大量氢原子处在的能级，最多可能辐射6种不同频率的光子
9．关于近代物理发展的成果，下列说法正确的是（　　）
A．只要增加入射光的强度，光电效应就可以发生
B．若某种材料的逸出功是W，则其极限频率
C．若使放射性物质的温度升高，则其半衰期将减小
D．、和三种射线中，射线的穿透能力最强
10．下列说法中正确的是
A．光电效应进一步证实了光的波动特性
B．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
C．经典物理学不能解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征
D．天然放射性元素衰变的快慢与化学、物理状态有关
11．原来静止的原子核，经过一次α衰变后生成新原子核Th，并放出一个动能为E0的α粒子，求：
(1)写出α衰变的反应方程式
(2)生成的新原子核Th的动能是多少？用E0来表示
(3)若α粒子与新原子核间相互作用不计，已知α粒子速度方向与磁场方向垂直，则二者在磁场中运动的周期Tα：TTh是多少？
12．用速度大小为v的中子轰击静止的锂核(Li)，发生核反应后生成氚核和α粒子，生成的氚核速度方向与中子的初速度方向相反，氚核与α粒子的速度之比为7∶8，中子的质量为m，质子的质量可近似看做m，光速为c.
(1)写出核反应方程.
(2)求氚核与α粒子的速度大小.
(3)若核反应过程中放出的核能全部转化为α粒子和氚核的动能，求出质量亏损.
13．完成核反应方程：________，变为的半衰期是，则经过还有________g尚未衰变．
14．在贝克勒尔发现天然放射现象后，人们对放射线的性质进行了深入研究，下图为三种射线在同一磁场中的运动轨迹，请图中各射线的名称：
1射线是：____________，
2射线是：____________，
3射线是：____________．
参考答案
1．A
【解析】
【详解】
ABC．镅会释放出射线将正常空气电离，从而产生电流，而三种射线中，只有α射线能使空气电离，它是镅原子核自发放出的氦核，选项A正确，BC错误；
D．半衰期与外界因素无关，故D错误；
2．B
【解析】
【详解】
根据衰变规律可知：发生一次衰变和一次衰变产生的新核为，其中子数为，中子数比质子数多个：
A.A选项为38个，故A错误；
B.B选项为40个，故B正确；
C.C选项为42个，故C错误；
D.D选项为44个，故D错误。
3．B
【解析】
【详解】
三种射线中α射线的电离本领最强，当有烟尘时，由于烟尘吸收空气中的离子和α粒子，所以电流会减弱．故B正确，ACD错误。
4．D
【解析】
【详解】
β射线是原子核内电子形成的电子流，它具有中等的穿透能力,故A错误；按照电离能力来看，放射性元素放出的三种射线由弱到强的排列顺序是γ射线、β射线、α射线、故B错误；按照玻尔的氢原子理论，当电子从高能级向低能级跃迁时，要释放出能量，所以电势能的减小量大于动能的增加量，故C错误；根据不确定关系我们知道虽然不可能准确地知道单个粒子的运动情况，但是可以准确地知道大量粒子运动时的统计规律，故D正确；故选D
5．A
【解析】
【详解】
A．自然界中绝大部分元素没有放射现象。故A符合题意。
BC．放射性元素的半衰期只与原子核结构有关，与温度或其他元素的化合物等因素无关。故BC不符合题意。
D．α、β和γ三种射线电离能力依次减弱，穿透能力依次增强。故D不符合题意。
6．C
【解析】
【详解】
A．的中子数为209－83＝126，的中子数为237－93＝144，的原子核比的原子核少18个中子。故A错误。
B．经过一系列α衰变和β衰变后变成，可以同时放出α粒子和γ粒子或者β粒子和γ粒子，不能同时放出三种粒子。故B错误。
C．衰变过程中发生α衰变的次数为次，β衰变的次数为2×7－(93－83)＝4次。故C正确。
D．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数原子核不适用。故D错误。
7．AC
【解析】
【详解】
A．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，则动量减小，根据，知波长增大，A正确；
B．由波尔理论可知，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，电势能减小，B错误；
C．卢瑟福根据粒子散射实验中少数粒子发生了较大偏转，提出了原子核式结构模型，C正确；
D．原子核发生衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了2，质子数也减小了2，故D错误；
8．CD
【解析】
【分析】
光电效应揭示了光的粒子性，即光的能量与光频率有关；康普顿效应也揭示光的粒子性，证明光具有动量及能量与频率有关；玻尔氢原子能级结构能很好地解释了氢原子光谱，但是不能解释其它原子光谱现象，可见其原子结构模型是有局限性的；大量氢原子从第n高能级向低能级辐射光子，最多产生种不同频率的光子；要了解原子核衰变的实质，一次衰变原子核减少4个核子数，其中减少2个质子，一次衰变原子核增加一个质子，减少一个中子，质量数不变．
【详解】
爱因斯坦提出光子假说，认为光子是一份一份能量，即，从而建立的光电效应方程：，很好地解释了光电效应现象；康普顿效应也是揭示了光的粒子性，即光子和石墨中的电子发生相互作用后，光子的频率减小，且运动方向发生改变，满足动量守恒和能量守恒，故A错误；玻尔提出的氢原子能级结构模型，利用定态概念和能级跃迁的规律，只能很好地解释氢原子光谱，但是无法解释氦原子的光谱现象，故B错误；钍核质量数为232，铅核质量数为208，则衰变次数为，衰变次数为y：，次，故C正确；大量氢原子从向低能级跃迁，最多产生种不同频率的光子，故D正确．故选CD．
9．BD
【解析】
【详解】
A.能否发生光电效应，与入射光的强度无关，只与入射光的频率有关，故A错误；
B.某种材料的逸出功与极限频率的关系为W=，故B正确；
C.放射性物质的半衰期与外部因素（温度、压强等）无关，故C错误；
D.α射线是氦核，β射线是高速电子流，γ射线是高速光子流，其中γ射线穿透能力最强，故D正确。
10．BC
【解析】
【详解】
A. 光电效应进一步证实了光的粒子性，选项A错误；
B. 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，选项B正确；
C. 经典物理学不能解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征，选项C正确；
D. 天然放射性元素衰变的快慢与化学、物理状态无关，选项D错误。
11．（1）；（2）；（3）10:13
【解析】
【详解】
(1)该衰变的反应方程式为：
；
(2)系统动量守恒，钍核和α粒子的动量大小相等，即
又由动量与动能的关系：
故二者的动能之比为：
联立解得钍核获得的动能：
?；
(3)二者在磁场中，由洛伦兹力提供向心力，由周期公式
得：?
12．(1) n＋Li→H＋He(2)v　v　(3)
【解析】
【详解】
(1)由题意可知，核反应方程为： n＋Li→H＋He
(2)设中子的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：mv＝－3mv1＋4mv2
由题意得：v1∶v2＝7∶8
解得：v1＝v，v2＝v.
(3)氚核和α粒子的动能之和为：Ek＝×3mv12＋×4mv22＝mv2
释放的核能为：ΔE＝Ek－Ekn＝mv2－mv2＝mv2
由爱因斯坦质能方程得，质量亏损为：Δm＝
13． 45.3
【解析】
【详解】
[1]根据质量数和电荷数守恒可知衰变为时，释放的粒子电荷数为-1，质量数为0，放出的是电子；
[2]剩余质量为：
剩
经过6分钟，即经过了0.5个半衰期，即，代入数据得：
剩
还有45.3克没有发生衰变。
14．β γ α
【解析】
【详解】
由图可知1线粒子带负电，于是可知为β 射线，2线粒子是中性的，可知为γ 射线；3线粒子带正电，可知为α射线；