邻水县第二中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：3.2放射性 衰变 巩固练习（含解析）

3.2放射性衰变
1．如图甲是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图,图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部的伤痕的示意图,请问图乙中的检查是利用了哪种射线(　　)
A．α射线
B．β射线
C．γ射线
D．三种射线都可以
2．下列说法中正确的是（　　）
A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，电磁波的传播需要传播介质
B．法拉第首先提出了“场”的概念，“场”是物质的存在形式之一
C．根据玻尔理论，氢原子从高能级向低能级跃迁会产生频率连续的光谱
D．（铋核）的β衰变方程为
3．天然放射性元素放出的、、射线中（　　）
A．三种射线的速度相同 B．射线的穿透本领最强
C．射线的本质是高速运动的电子流 D．射线在真空中的速度比X射线的大
4．一个放射性原子核衰变成新核，放出一个（　　）
A．中子 B．电子 C．α粒子 D．质子
5．在匀强磁场中有一个静止的氡原子核（）,由于衰变它放出一个粒子,此粒子的径迹与反冲核的径迹是两个相互外切的圆,大圆与小圆的直径之比为42∶1,如图所示,那么氡核的衰变方程应为 （ ）
A．
B．
C．
D．
6．如图所示，把放射源铀、钋或镭放入用铅做成的容器中，射线从小孔射出。在射线经过的空间施加磁场（垂直纸面向里），发现射线分裂成三束，下列关于三种射线说法正确的是（　　）
A．射线①中每颗粒子的质量是射线③中每颗粒子质量的4倍
B．射线②的电离能力最强
C．若加热铅盒，则单位时间内射出的粒子数会增加
D．卢瑟福用射线①轰击氮原子核发现了质子
7．居里夫人发现了元素钋（Po），其α衰变的核反应方程式为，下列按序对a、b、c、d、e、f赋值正确的是（　　）
A．84、211、2、4、1、0
B．84、210、2、4、0、0
C．84、207、1、1、0、1
D．83、207、1、1、0、0
8．4月1日，由于太阳光不能照射到太阳能电池板上，“玉兔二号”月球车开始进入第十六个月夜休眠期。在之后的半个月内，月球车采用同位素电池为其保暖供电。Pu238是人工放射性元素，可用弱吸收一个中子得到。Pu238衰变时只放出射线，其半衰期为88年，则（　　）
A．Np237吸收中子后放出电子生成Pu238
B．Pu238经一次衰变会有两个质子转变为两个中子
C．Pu238经一次衰变形成的新核含有144个中子
D．Pu238在月球环境下半衰期会发生变化
9．发生衰变的方程可以写为：，则
A．该衰变是衰变
B．Y粒子是
C．Y粒子的穿透能力很强
D．20个经过一个半衰期后，一定只剩下10个
10．下面说法中正确的是（　　）
A．用粒子轰击铍核，铍核转变为碳核，同时放出中子
B．射线是由原子核外电子受激发而产生的
C．射线是波长很短的电磁波，它的贯穿能力很强
D．利用射线的电离作用，可检查金属内部有无砂眼或裂纹
11．完成下列核反应方程。
(1)→＋________；
(2)→＋________；
(3)→_______＋；
(4)________→＋。
12．1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用在β衰变中产生的中微子与水中的核反应，间接地证实了几乎没有质量且不带电的中微子的存在。中微子与水中的发生核反应，请完成方程式：中微子+→+_______。上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，形成几乎静止的整体后，转变为两个γ光子，即+→2γ，正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子，其原因是：_________。
13．一个静止在磁场中的（镭核），发生衰变后转变为氡核（元素符号为）。已知衰变中释放出的粒子的速度方向跟匀强磁场的磁感线方向垂直。设镭核、氡核和粒子的质量依次是、、，衰变的核能都转化为氡核和粒子的动能。求
(1)写出衰变方程；
(2)氡核和粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径之比；
(3)氡核的动能。
14．放射性同位素被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古代生物体的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖。
(1)宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后，会形成，很不稳定，易发生衰变，其半衰期为5720年，放出β射线，试写出有关核反应方程。
(2)若测得一古生物体遗骸中含量只有活体中的12.5%，则此遗骸的年代约有多少年？
参考答案
1．C
【解析】
通过图中给出的情景可以得出，射线穿透能力最弱，用纸就能挡住，射线较强能穿透几毫米的铝板，射线穿透力最强，能穿透几厘米的铅板，故C符合题意．
2．B
【解析】
A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，电磁波的传播不需要传播介质，在真空中也可以传播，选项A错误；
B．法拉第首先提出了“场”的概念，“场”是物质的存在形式之一，选项B正确；
C．根据玻尔理论，氢原子从高能级向低能级跃迁会产生特定频率的不连续光谱，选项C错误；
D．（铋核）的β衰变方程为
选项D错误。
故选B。
3．C
【解析】
A．三种射线的速度不同，其中γ射线的速度最大，接近光速c，α射线速度最小，约为0.1c，选项A错误；
B．射线的穿透本领最弱，γ射线的穿透本领最强，选项B错误；
C．射线的本质是高速运动的电子流，选项C正确；
D．γ射线和X射线都是电磁波，它们在真空中的速度相同，故D错误。
故选C。
4．C
【解析】
根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，放出的粒子的质量数为4，电荷数为2，则为α粒子。
故选C。
5．B
【解析】
原子核的衰变过程满足动量守恒，可得两带电粒子动量大小相等，方向相反，就动量大小而言有
m1v1=m2v2
由带电粒子在匀强磁场中圆周运动的半径公式可得
所以
分析ABCD四个选项，满足42：1关系的只有B，故B正确，ACD错误。
6．D
【解析】
A．根据左手定则可知，①带正电，是α射线（核），②是γ光子，③是β射线（），而α粒子的质量远大于电子质量的4倍，选项A错误；
B．射线①即α射线的电离能力最强，选项B错误；
C．放射性元素的半衰期与外界条件无关，则若加热铅盒，则单位时间内发生衰变的原子核数不变，射出的粒子数不变，选项C错误；
D．卢瑟福用α射线轰击氮原子核发现了质子，选项D正确。
故选D。
7．B
【解析】
为光子，故e、f赋值为0、0。a为氦核，故c、d赋值为2、4。根据质量数守恒和电荷数守恒，故a、b赋值为84、210。故B正确，ACD错误。
故选B。
8．A
【解析】
A．根据质量数守恒及核电荷数守恒，吸收中子后放出电子生成的核反应方程式为
衰变时只放出射线，其衰变方程式为
根据核反应方程式知，Np237吸收中子后放出电子生成Pu238，故A正确；
B．根据Pu238的衰变方程知，衰变时并没有质子转化为中子，故B错误；
C．根据Pu238的衰变方程知，衰变形成的新核含有的中子数为
故C错误；
D．半衰期由核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关，故D错误。
故选A。
9．B
【解析】
AB．根据和反应的质量数和电荷数守恒可知，Y粒子质量数为4，电荷数为2，是，则该衰变是α衰变，选项A错误，B正确；
C．α粒子的穿透能力很弱，电离本领较强，选项C错误；
D．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量的原子核衰变不适应，选项D错误。
10．AC
【解析】
A．根据人工核转变
可知用粒子轰击铍核，铍核转变为碳核，同时放出中子，A正确；
B．射线是原子核中的一个中子转化为一个质子时，放出一个电子，B错误；
C．射线是高频电磁波，所以波长很短，贯穿能量很强，C正确；
D．利用射线的强穿透能力，可检查金属内部有无砂眼或裂纹，D错误。
故选AC。
11．
【解析】
考察核反应方程。
【详解】
(1)[1]衰变，→＋；
(2)[2]衰变，→＋；
(3)[3]衰变，→＋；
(4)[4]衰变，→＋。
12． 只转变为一个光子违反动量守恒定律（一个光子动量不会为零）
【解析】
[1][2]由题意得，中微子是几乎没有质量且不带电的，则根据质量数守恒
所以
电荷数守恒可得
解得
即
所以方程式中为。正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子的原因是只转变为一个光子违反动量守恒定律（一个光子动量不会为零）。
13．(1)；(2)；(3)
【解析】
(1)由质量数和电荷数守恒得衰变方程为
(2)根据
得
两个粒子动量等大，由半径公式
知，得
(3)由质能方程得，因为
可知两粒子动量跟质量成反比，因此氡核分配到的动能为
14．(1)，；(2)17160年
【解析】
(1)根据电荷数守恒、质量数守恒得
(2)经过一个半衰期，有半数发生衰变；测得一古生物遗骸中含量只有活体中的12.5%，由半衰期公式
m＝m0()n
n＝
＝()n
＝()n
得
n＝3
则
t＝3T＝5720×3＝17160年