康南民族高级中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：3.2放射性 衰变 质量检测（含解析）
文档属性
| 名称 | 康南民族高级中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：3.2放射性 衰变 质量检测（含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 302.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-07-12 06:32:34 | ||
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文档简介
3.2放射性衰变
1．（铀238）发生衰变，生成的新核又发生衰变，最后产生的新核（ ）
A．有236个核子 B．有90个质子
C．有143个中子 D．不再具有放射
2．以下说法正确的是（ ）
A．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时产生的
B．成为原子核，要经过8次α衰变和6次β衰变
C．、、三种射线中，射线的穿透能力和电离能力都最强
D．半衰期为21小时，则10个原子核，经过21小时后还有5个未衰变
3．有些含有铀、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、、射线，下列说法正确的是（ ）
A．射线的穿透能力最强，电离能力也最强
B．采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期
C．衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子而产生的
D．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
4．下列说法正确的是（ ）
A．氢原子从激发态向基态跃迁时，会辐射光子
B．钍的半衰期为24天，1g钍经过120天后还剩0.2g钍
C．卢瑟福的粒子散射实验证明了原子核是由质子和中子组成的
D．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核
5．下列说法正确的是
A．汤姆孙证实了β射线是高速电子流，其电离作用比α射线强，穿透能力比α射线弱
B．爱因斯坦发现了光电效应，某材料发生光电效应时，遏止电压与入射光的频率成正比
C．玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，该理论能解释大多数原子光谱的实验规律
D．卢瑟福用α粒子轰击氮核，发现了质子，该反应的方程式为He+N→H+O
6．经过m次α衰变和n次β衰变，变成，则
A．m=7，n=4 B．m=7，n=3
C．m=14，n=10 D．m=14，n=18
7．下列说法正确的是（ ）
A．在匀强磁场中静止的发生α衰变后产生的新核与α粒子的动量相等
B．汤姆逊用α粒子撞击Be原子核发现了中子
C．放射性元素发生β衰变时释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的
D．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核经过7.6天后就一定剩下一个氡原子核
8．以下是物理学史上3个著名的核反应方程x+Li→2y，y+N→x+O，y+Be→z+C．x、y和z是3种不同的粒子，其中z是
A．α粒子 B．质子 C．中子 D．电子
9．放射性同位素钍232经多次α、β衰变，其衰变方程为ThRn+xα+yβ，其中（ ）
A．x=1,y=3 B．x=2,y=3
C．x=3,y＝1 D．x=3,y=2
10．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于衰变放射出某种粒子，结果得到一张两个相切圆 1 和 2 的径迹照片(如图所示)，已知两个相切圆半径分别为r1、r2.下列说法正确的是( )
A．原子核可能发生的是α衰变，也可能发生的是β衰变
B．径迹 2 可能是衰变后新核的径迹
C．若衰变方程是，则r1：r2 = 1：45
D．若是α衰变，则 1 和 2 的径迹均是顺时针方向
11．恒星向外辐射的能量来自其内部发生的各种热核反应，当温度达到108K时，可以发生“燃烧”。完成“氦燃烧”的核反应方程∶2_____________→；是一种不稳定的粒子，其半衰期为2.6×10-16s。大量的核，经7.8×10-16s后所剩是开始时的_____________倍。
12．碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰变期为8天．
①碘131核的衰变方程： →____________（衰变后的元素用X表示）．
②经过______天有75%的碘131核发生了衰变．
13．一静止原子核发生衰变，生成一粒子及一新核．粒子垂直进入磁感应强度大小为B的匀强磁场，其运动轨迹是半径为R的圆．已知粒子的质量为m，电荷量为q；新核的质量为M；光在真空中的速度大小为c．求衰变前原子核的质量．
14．关于“原子核组成”的研究，经历了一些重要阶段，其中：
(1)1919年，卢瑟福用粒子轰击氮核（）从而发现了质子，写出其反应方程式。
(2)1932年，查德威克用一种中性粒子流轰击氢原子和氮原子，打出了一些氢核（质子）和氮核，测量出被打出的氢核和氮核的速度，并由此推算出这种粒子的质量而发现了中子。
查德威克认为：原子核的热运动速度远小于中性粒子的速度而可以忽略不计；被碰出的氢核、氮核之所以会具有不同的速率是由于碰撞的情况不同而造成的，其中速率最大的应该是弹性正碰的结果，实验中测得被碰氢核的最大速度为，被碰氮核的最大速度为；已知。请你根据查德威克的实验数据，推导中性粒子（中子）的质量与氢核的质量的关系？（保留三位有效数字）
参考答案
1．C
【解析】
衰变方程满足质量数守恒，电荷数守恒可得
因此新核有234个核子，91个质子，143个中子，由于原子序数大于83号，因此也具有放射性，C正确，ABD错误。
故选C。
2．A
【解析】
A．衰变实质是原子核内的中子转变为质子同时释放一个电子，故A正确；
B．由质量数守恒知
即经过6次衰变，由电荷数守恒可知
即经过4次衰变，故B错误；
C．根据、、三种射线性质可知，射线的穿透能力最强，射线的电离能力最强，故C错误；
D．半衰期是大量放射性元素的原子衰变的统计规律，对个别的原子没有意义，故D错误。
故选A。
3．C
【解析】
A．射线的穿透能力最强，射线电离能力最强，选项A错误；
B．采用物理或化学方法都不能改变放射性元素的半衰期，选项B错误；
C．衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子而产生的，选项C正确；
D．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数原子核的衰变无意义，选项D错误。
故选C。
4．A
【解析】
A．电子向低能级跃迁时会辐射光子，故A正确；
B．根据
故B错误；
C．卢瑟福的粒子散射实验：绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数粒子发生了较大的偏转，并有极少数粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°而被反弹回来，这就是粒子的散射现象。实验结论：正电荷集中在原子中心。大多数α粒子穿透金箔：原子内有较大空间，而且电子质量很小。小部分α粒子改变路径：原子内部有一微粒，而且该微粒的体积很小，带正电。极少数的α粒子反弹：原子中的微粒体积较小，但质量相对较大。故C错误；
D．卢瑟福发现原子核，故D错误。
故选A。
5．D
【解析】
汤姆孙证实了β射线是高速电子流，其电离作用比α射线弱，穿透能力比α射线强，选项A错误；根据光电效应方程Ekm=eUc=hγ-W0可知，遏止电压与入射光的频率与逸出功有关，与入射光的频率成线性关系，不是成正比，故B错误；玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，但是该理论只能解释氢原子光谱的实验规律，选项C错误； 卢瑟福用α粒子轰击氮核，发现了质子，该反应的方程式为，选项D正确；故选D.
6．A
【解析】
由质量数守恒得
由电荷数守恒得
联立解得
m=7
n=4
故A正确，BCD错误。
故选A。
7．C
【解析】
A．依据动量守恒定律，则在匀强磁场中静止的发生衰变后产生的新核与粒子的动量大小相等，方向相反，故A错误；
B．查德威克用粒子轰击Be原子核发现了中子，故B错误；
C．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，不是来自核外电子，故C正确；
D．半衰期对大量的原子核适用，对少量的原子核不适用，故D错误；
故选C。
8．C
【解析】
将上述三个方程相加，整理后得，根据电荷数守恒和质量数守恒，z的质量数为1，电荷数为0，为中子，C正确．
9．D
【解析】
由质量数和电荷数守恒可得:
解得:x=3,y=2.
10．CD
【解析】
静止的原子核发生衰变，根据动量守恒可知，发生衰变后的粒子的运动的方向相反，在根据粒子在磁场中运动的轨迹可以判断粒子的电荷的性质；衰变后的粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力可得半径公式，结合轨迹图分析．
【详解】
A．原子核衰变过程系统动量守恒，由动量守恒定律可知，衰变生成的两粒子动量方向相反，粒子速度方向相反，由左手定则知：若生成的两粒子电性相反则在磁场中的轨迹为内切圆，若电性相同则在磁场中的轨迹为外切圆，所以为电性相同的粒子，可能发生的是衰变，但不是衰变，故A错误；
BC．核反应过程系统动量守恒，原子核原来静止，初动量为零，由动量守恒定律可知，原子核衰变后生成的两核动量P大小相等、方向相反，粒子在磁场中做匀速圆周运动洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：，解得：，由于P、B都相同，则粒子电荷量q越大，其轨道半径r越小，由于新核的电荷量大于粒子的电荷量，则新核的轨道半径小于粒子的轨道半径，则半径为的圆为放出新核的运动轨迹，半径为的圆为粒子的运动轨迹，：：：45，故B错误，C正确；
D．若是衰变，生成的两粒子电性相同，图示由左手定则可知，两粒子都沿顺时针方向做圆周运动，故D正确．
【点睛】
知道原子核衰变过程动量守恒是本题解题的前提与关键，分析清楚图示运动轨迹、应用动量守恒定律与牛顿第二定律即可解题．
11．He
【解析】
[1]根据质量数和电荷数守恒可得该粒子的质量数为4、电荷数为2，即粒子为；
[2]经，知经历了3个半衰期，剩下的质量为原来的倍。
12． ； 16；
【解析】
(1)根据衰变过程电荷数守恒与质量数守恒可得衰变方程：―→＋
(2)每经1个半衰期，有半数原子核发生衰变，经2个半衰期将剩余，即有75 %发生衰变，即经过的时间为16天．
13．
【解析】
设衰变产生的粒子的速度大小为v，有洛伦兹力公式和牛顿第二定律得
设衰变后新核的速度大小为V，衰变前后动量守恒，有
设衰变前原子核质量为M0.衰变前后能量守恒，由
联立上式可得
14．(1)；(2)m=1.05mH
【解析】
(1)核反应方程满足质量数守恒与质子数守恒
(2)查德威克认为氢核、氮核与未知粒子之间的碰撞是弹性正碰；设未知粒子质量为m，速度为v0，氢核的质量为mH，最大速度为vH，并认为氢核在打出前为静止的，那么根据动量守恒和能量守恒可知
其中v是碰撞后未知粒子的速度，由此可得
同样可得出未知射线与氮原子核碰撞后，打出的氮核的速度
查德威克测得氢核的最大速度为
氮核的最大速度
因为，可得
代入数据得
解得
m=1.05mH
1．（铀238）发生衰变，生成的新核又发生衰变，最后产生的新核（ ）
A．有236个核子 B．有90个质子
C．有143个中子 D．不再具有放射
2．以下说法正确的是（ ）
A．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时产生的
B．成为原子核，要经过8次α衰变和6次β衰变
C．、、三种射线中，射线的穿透能力和电离能力都最强
D．半衰期为21小时，则10个原子核，经过21小时后还有5个未衰变
3．有些含有铀、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、、射线，下列说法正确的是（ ）
A．射线的穿透能力最强，电离能力也最强
B．采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期
C．衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子而产生的
D．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
4．下列说法正确的是（ ）
A．氢原子从激发态向基态跃迁时，会辐射光子
B．钍的半衰期为24天，1g钍经过120天后还剩0.2g钍
C．卢瑟福的粒子散射实验证明了原子核是由质子和中子组成的
D．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核
5．下列说法正确的是
A．汤姆孙证实了β射线是高速电子流，其电离作用比α射线强，穿透能力比α射线弱
B．爱因斯坦发现了光电效应，某材料发生光电效应时，遏止电压与入射光的频率成正比
C．玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，该理论能解释大多数原子光谱的实验规律
D．卢瑟福用α粒子轰击氮核，发现了质子，该反应的方程式为He+N→H+O
6．经过m次α衰变和n次β衰变，变成，则
A．m=7，n=4 B．m=7，n=3
C．m=14，n=10 D．m=14，n=18
7．下列说法正确的是（ ）
A．在匀强磁场中静止的发生α衰变后产生的新核与α粒子的动量相等
B．汤姆逊用α粒子撞击Be原子核发现了中子
C．放射性元素发生β衰变时释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的
D．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核经过7.6天后就一定剩下一个氡原子核
8．以下是物理学史上3个著名的核反应方程x+Li→2y，y+N→x+O，y+Be→z+C．x、y和z是3种不同的粒子，其中z是
A．α粒子 B．质子 C．中子 D．电子
9．放射性同位素钍232经多次α、β衰变，其衰变方程为ThRn+xα+yβ，其中（ ）
A．x=1,y=3 B．x=2,y=3
C．x=3,y＝1 D．x=3,y=2
10．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于衰变放射出某种粒子，结果得到一张两个相切圆 1 和 2 的径迹照片(如图所示)，已知两个相切圆半径分别为r1、r2.下列说法正确的是( )
A．原子核可能发生的是α衰变，也可能发生的是β衰变
B．径迹 2 可能是衰变后新核的径迹
C．若衰变方程是，则r1：r2 = 1：45
D．若是α衰变，则 1 和 2 的径迹均是顺时针方向
11．恒星向外辐射的能量来自其内部发生的各种热核反应，当温度达到108K时，可以发生“燃烧”。完成“氦燃烧”的核反应方程∶2_____________→；是一种不稳定的粒子，其半衰期为2.6×10-16s。大量的核，经7.8×10-16s后所剩是开始时的_____________倍。
12．碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰变期为8天．
①碘131核的衰变方程： →____________（衰变后的元素用X表示）．
②经过______天有75%的碘131核发生了衰变．
13．一静止原子核发生衰变，生成一粒子及一新核．粒子垂直进入磁感应强度大小为B的匀强磁场，其运动轨迹是半径为R的圆．已知粒子的质量为m，电荷量为q；新核的质量为M；光在真空中的速度大小为c．求衰变前原子核的质量．
14．关于“原子核组成”的研究，经历了一些重要阶段，其中：
(1)1919年，卢瑟福用粒子轰击氮核（）从而发现了质子，写出其反应方程式。
(2)1932年，查德威克用一种中性粒子流轰击氢原子和氮原子，打出了一些氢核（质子）和氮核，测量出被打出的氢核和氮核的速度，并由此推算出这种粒子的质量而发现了中子。
查德威克认为：原子核的热运动速度远小于中性粒子的速度而可以忽略不计；被碰出的氢核、氮核之所以会具有不同的速率是由于碰撞的情况不同而造成的，其中速率最大的应该是弹性正碰的结果，实验中测得被碰氢核的最大速度为，被碰氮核的最大速度为；已知。请你根据查德威克的实验数据，推导中性粒子（中子）的质量与氢核的质量的关系？（保留三位有效数字）
参考答案
1．C
【解析】
衰变方程满足质量数守恒，电荷数守恒可得
因此新核有234个核子，91个质子，143个中子，由于原子序数大于83号，因此也具有放射性，C正确，ABD错误。
故选C。
2．A
【解析】
A．衰变实质是原子核内的中子转变为质子同时释放一个电子，故A正确；
B．由质量数守恒知
即经过6次衰变，由电荷数守恒可知
即经过4次衰变，故B错误；
C．根据、、三种射线性质可知，射线的穿透能力最强，射线的电离能力最强，故C错误；
D．半衰期是大量放射性元素的原子衰变的统计规律，对个别的原子没有意义，故D错误。
故选A。
3．C
【解析】
A．射线的穿透能力最强，射线电离能力最强，选项A错误；
B．采用物理或化学方法都不能改变放射性元素的半衰期，选项B错误；
C．衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子而产生的，选项C正确；
D．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数原子核的衰变无意义，选项D错误。
故选C。
4．A
【解析】
A．电子向低能级跃迁时会辐射光子，故A正确；
B．根据
故B错误；
C．卢瑟福的粒子散射实验：绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数粒子发生了较大的偏转，并有极少数粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°而被反弹回来，这就是粒子的散射现象。实验结论：正电荷集中在原子中心。大多数α粒子穿透金箔：原子内有较大空间，而且电子质量很小。小部分α粒子改变路径：原子内部有一微粒，而且该微粒的体积很小，带正电。极少数的α粒子反弹：原子中的微粒体积较小，但质量相对较大。故C错误；
D．卢瑟福发现原子核，故D错误。
故选A。
5．D
【解析】
汤姆孙证实了β射线是高速电子流，其电离作用比α射线弱，穿透能力比α射线强，选项A错误；根据光电效应方程Ekm=eUc=hγ-W0可知，遏止电压与入射光的频率与逸出功有关，与入射光的频率成线性关系，不是成正比，故B错误；玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，但是该理论只能解释氢原子光谱的实验规律，选项C错误； 卢瑟福用α粒子轰击氮核，发现了质子，该反应的方程式为，选项D正确；故选D.
6．A
【解析】
由质量数守恒得
由电荷数守恒得
联立解得
m=7
n=4
故A正确，BCD错误。
故选A。
7．C
【解析】
A．依据动量守恒定律，则在匀强磁场中静止的发生衰变后产生的新核与粒子的动量大小相等，方向相反，故A错误；
B．查德威克用粒子轰击Be原子核发现了中子，故B错误；
C．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，不是来自核外电子，故C正确；
D．半衰期对大量的原子核适用，对少量的原子核不适用，故D错误；
故选C。
8．C
【解析】
将上述三个方程相加，整理后得，根据电荷数守恒和质量数守恒，z的质量数为1，电荷数为0，为中子，C正确．
9．D
【解析】
由质量数和电荷数守恒可得:
解得:x=3,y=2.
10．CD
【解析】
静止的原子核发生衰变，根据动量守恒可知，发生衰变后的粒子的运动的方向相反，在根据粒子在磁场中运动的轨迹可以判断粒子的电荷的性质；衰变后的粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力可得半径公式，结合轨迹图分析．
【详解】
A．原子核衰变过程系统动量守恒，由动量守恒定律可知，衰变生成的两粒子动量方向相反，粒子速度方向相反，由左手定则知：若生成的两粒子电性相反则在磁场中的轨迹为内切圆，若电性相同则在磁场中的轨迹为外切圆，所以为电性相同的粒子，可能发生的是衰变，但不是衰变，故A错误；
BC．核反应过程系统动量守恒，原子核原来静止，初动量为零，由动量守恒定律可知，原子核衰变后生成的两核动量P大小相等、方向相反，粒子在磁场中做匀速圆周运动洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：，解得：，由于P、B都相同，则粒子电荷量q越大，其轨道半径r越小，由于新核的电荷量大于粒子的电荷量，则新核的轨道半径小于粒子的轨道半径，则半径为的圆为放出新核的运动轨迹，半径为的圆为粒子的运动轨迹，：：：45，故B错误，C正确；
D．若是衰变，生成的两粒子电性相同，图示由左手定则可知，两粒子都沿顺时针方向做圆周运动，故D正确．
【点睛】
知道原子核衰变过程动量守恒是本题解题的前提与关键，分析清楚图示运动轨迹、应用动量守恒定律与牛顿第二定律即可解题．
11．He
【解析】
[1]根据质量数和电荷数守恒可得该粒子的质量数为4、电荷数为2，即粒子为；
[2]经，知经历了3个半衰期，剩下的质量为原来的倍。
12． ； 16；
【解析】
(1)根据衰变过程电荷数守恒与质量数守恒可得衰变方程：―→＋
(2)每经1个半衰期，有半数原子核发生衰变，经2个半衰期将剩余，即有75 %发生衰变，即经过的时间为16天．
13．
【解析】
设衰变产生的粒子的速度大小为v，有洛伦兹力公式和牛顿第二定律得
设衰变后新核的速度大小为V，衰变前后动量守恒，有
设衰变前原子核质量为M0.衰变前后能量守恒，由
联立上式可得
14．(1)；(2)m=1.05mH
【解析】
(1)核反应方程满足质量数守恒与质子数守恒
(2)查德威克认为氢核、氮核与未知粒子之间的碰撞是弹性正碰；设未知粒子质量为m，速度为v0，氢核的质量为mH，最大速度为vH，并认为氢核在打出前为静止的，那么根据动量守恒和能量守恒可知
其中v是碰撞后未知粒子的速度，由此可得
同样可得出未知射线与氮原子核碰撞后，打出的氮核的速度
查德威克测得氢核的最大速度为
氮核的最大速度
因为，可得
代入数据得
解得
m=1.05mH