2019-2020学年粤教版选修3-5 4.2放射性元素的衰变 达标作业（解析版)

4.2放射性元素的衰变
达标作业（解析版)
1．如图，匀强磁场中有一个静止的氡原子核()，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．
B．
C．
D．
2．近年来科学家在超重元素的探测方面取得了重大进展．科学家们在观察某两个重离子结合成超重元素的反应时，发现所生成的超重元素的核经过次衰变后成为，由此可以判定该超重元素的原子序数和质量数依次是
A． B． C． D．
3．具有放射性，经以下连续衰变过程：，最后生成稳定的，下列说法中正确的是
A．和中子数相同，质子数不同
B．整个衰变过程共发生6次α衰变和4次β衰变
C．发生β衰变后变为，说明原子核内有β粒子
D．的半衰期为6.7年，取40个该种原子核，经过13.4年剩下10个该种原子核
4．下列说法中正确的是（ ）
A．光电效应说明光具有粒子性的，它是爱因斯坦首先发现并加以理论解释的
B．235U的半衰期约为7亿年，随着地球环境的变化，半衰期可能变短
C．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，揭示了原子核的结构
D．据波尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，核外电子的动能增大
5．下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（　　）
A．图（甲）：用紫外线照射到金属锌板表面时会发生光电效应，当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大
B．图（乙）：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型
C．图（丙）：氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，会吸收一定频率的光子
D．图（丁）：原有50个氡核，经过一个半衰期的时间，一定还剩余25个
6． C发生放射性衰变成为N，半衰期为5700年。已知植物存活期间，其体内C与C的比例不变；生命活动结束后， C的比例持续减少。现通过测量得知，某古木样品中C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是
A．该古木采伐的年代距今约2850年
B． C衰变为N的过程中放出射线
C． C、C具有相同的中子数
D．增加样品测量环境的压强将加速C的衰变
7．下列实验或发现中能提示原子具有核式结构的是
A．粒子散射实验
B．光电效应实验
C．中子的发现
D．氢原子光谱的发现
8．由于地震、山洪等原因将大量的金丝楠及其他树种深埋，经千万年碳化、氧化、冲刷形成似石非石、似木非木的植物“木乃伊”，又叫碳化木，俗称乌木，已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例与大气中相同，生命活动结束后，14C衰变为14N，14C的比例持续减少，其半衰期约为5700年，现通过测量得知，某乌木样品中14C的比例恰好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是（　　）
A．该乌木的形成年代距今约为11400年
B．该乌木的形成年代距今约为5700年
C．12C、13C、14C具有相同的中子数
D．增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变
9．关于天然放射性，下列说法正确的是
A．所有元素都可能发生衰变
B．放射性元素的半衰期与外界的温度有关
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射线的穿透能力最弱
10．下列说法中正确的是
A．根据爱因斯坦的“光子说”可知，光的波长越大，光子的能量越小
B．氢原子的核外电子，在由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道的过程中，放出光子，电子绕核运动的动能减小，原子的电势能减小
C．一个基态的氢原子吸收光子跃迁到n=3激发态后，能发射出3种频率的光子
D．原子核能发生β衰变说明原子核内存在电子
11．氡（ ）是一种天然放射性气体，被人吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤，它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一，已知氡（）衰变后产生两种物质，其中一种产生为钋（）。
(1)试写出氡（）的衰变方程；
(2)已知氡（）的半衰期为3.8天，则经过多少天，16g的氡（）衰变后还剩下1g。
12．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？
13．某放射性原子核A经过一系列α衰变和β衰变后变为原子核B．若B核内质量数比A核内少8个，中子数比A核少7个．则发生了____________次α衰变和_________次β衰变．
14．花岗岩、大理石等装修材料，都不同程度地含有放射性元素，比如含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性气体氡，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。在这三种射线中，_____射线的穿透能力最强；α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了_____个；β衰变所释放的电子是由原子核中的_____转化而来.
参考答案
1．B
【解析】
【详解】
粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律，有： ，故；粒子衰变过程中不受外力，系统动量守恒，故生成的两个粒子的动量mv等大、反向，故：；大圆与小圆的直径之比为42：1，故生成的两个粒子的电荷量之比为1：42；根据电荷数守恒守恒，生成物是α粒子；则衰变方程应该是；A.A方程与结论不相符，选项A错误；
B. B方程与结论相符，选项B正确；
C. C方程与结论不相符，选项C错误；
D. D方程与结论不相符，选项D错误；
2．D
【解析】
每经过一次衰变质量数少，质子数少，经过次衰变质量数减少，质子数减少，超重元素的原子序数和质量数分别，，，故D正确，ABC错误
故选：D
点睛：根据衰变的特点：质子数、中子数和质量数之间关系；正确利用衰变过程中质量数和电荷数守恒解决有关问题．
3．B
【解析】
【详解】
A. 和具有相同的质子数属于放射性同位素，其原子核的质子数相同，中子数不同，故A项不符合题意；
B. β衰变质量数不变，故
232-208=4x
则
x=6
发生6次α衰变，根据电荷数守恒可知：
90-82=2x-y
得到：
y=4
发生4次β衰变，故B项符合题意；
C. 发生β衰变后变为，是原子核内一个中子转化为一个质子并放出电子，并非原子核内有电子，故C项不符合题意；
D. 半衰期对个别的放射性原子没有意义，故D项不符合题意.
4．D
【解析】
【详解】
A、光电效应说明光具有粒子性，不是波动性的，光电效应是由赫兹发现的，不是爱因斯坦首先发现，故选项A错误；
B、半衰期不会随地球环境的变化而变化，故选项B错误；
C、卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，揭示了原子的核式结构，故选项C错误；
D、据波尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，原子能量减小，轨道半径减小，根据知，核外电子的动能增大，原子能量等于动能和电势能之和，则电势能减小，故选项D正确；
5．B
【解析】
【详解】
A．根据光电效应方程，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，A错误；
B．卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，B正确；
C．氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，能量减小，向外辐射一定频率的光子，C错误；
D．半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，对少数的原子核不适用，D错误。
6．B
【解析】
【详解】
A. ，某古木样品中C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，可知刚好经历了一个半衰期，也就是5700年，故A错误；
B. C衰变为N的过程是：，发生了β衰变，放出射线，故B正确；
C. C有6个质子、6个中子， C有6个质子、8个中子，它们的质子数相同，中子数不同，故C错误；
D.放射性元素的衰变的快慢是由核内部自身因素决定的，与环境的压强无关，所以增加样品测量环境的压强不能加速C的衰变，故D错误。
7．A
【解析】
【详解】
在卢瑟福的α粒子散射实验中，少数α粒子能发生大角度偏转，说明原子中绝大部分质量和全部正电荷都集中在原子核上，卢瑟福就此提出了原子具有核式结构学说。
A.α粒子散射实验，与结论相符，选项A正确；
B. 光电效应实验，与结论不相符，选项B错误；
C. 中子的发现，与结论不相符，选项C错误；
D. 氢原子光谱的发现，与结论不相符，选项D错误；
8．B
【解析】
【详解】
AB.设原来的质量为，衰变后剩余质量为M则有：，其中n为发生半衰期的次数，由题意可知剩余质量为原来的，故n=1，所以死亡时间为5700年，A错误B正确；
C.12C、13C、14C具有相同的质子数和不同的中子数，C错误；
D.放射元素的半衰期与物理环境以及化学环境无关，D错误。
9．C
【解析】
【详解】
A．原子核可以自发地衰变，但不是所有元素都可以发生衰变，故A错误。
B．放射性元素的半衰期由原子核本身决定的，与外界的温度无关，故B错误。
C．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C正确。
D．α、β和γ三种射线，γ射线的穿透力最强，电离能力最弱，故D错误。
10．A
【解析】
【详解】
A.根据爱因斯坦的“光子说”可知，光的波长越短能量越大，光的波长越大，光子的能量越小；故A正确.
B.氢原子的核外电子，在由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道的过程中，放出光子，原子的电势能减小，根据库仑力提供向心力可知：，则电子绕核运动的动能增大；故B错误.
C.一群基态的氢原子吸收光子跃迁到n=3激发态后，最多发射出三种频率的光子，一个基态的氢原子吸收光子跃迁到n=3激发态后，最多发射出两种频率的光子；故C错误.
D.β衰变的实质是原子核内的中子转化为质子而同时释放出电子，该电子并不是原子核中的电子；故D错误.
11．(1) (2) 15.2天
【解析】
【详解】
(1)根据电荷数守恒、质量数守恒知，未知粒子的电荷数为2，质量数为4，为α粒子（
）。其衰变方程为：
；
(2)根据m=m0（）n得：
解得：
n=4
则t=4T=4×3.8天=15.2天。
12．（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：?
13．2次 3次
【解析】
设原子核A变为原子核B需要经过x次α衰变和y次β衰变，根据质量数和电荷数守恒则有：4x=8，2x-y=1，
所以解得：x=2，y=3．
点晴：解决本题关键理解电荷数、质子数以及质量数之间的关系；能正确根据质量数和电荷数守恒判断发生α和β衰变的次数．
14．γ 2 中子
【解析】
【详解】
第一空.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；
第二空.发生α衰变时，电荷数少2，质量数少4，则中子数少2；
第三空.β衰变所释放的电子来自原子核，是原子核中的一个中子转变为一个电子和一个质子，电子释放出来。