绵阳市普明中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：3.2放射性 衰变 课时训练（含解析）

3.2放射性衰变
1．一 静 止 的 铀 核 放 出 一 个 α粒 子 衰 变 成 钍 核 ， 衰 变 方 程 为，下列说法正确的是（ ）
A．中含有
B．衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小
C．衰变后 α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量
D．200 个铀核经过一个半衰期后就只剩下 100 个铀核
2．已知天然放射现象放出三种射线。下列说法正确是（　　）
A．三种射线分别是氦原子核、电子和中子
B．三种射线中射线速度最快、射线电离作用最强、射线穿透能力最强
C．射线轰击氮原子核可以产生质子，核反应方程为
D．英国物理学家J.J.汤姆孙最早用射线完成著名的“粒子散射实验”并提出核式结构的原子模型
3．实验观察到，静止在匀强磁场中A点的原子核发生β衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意如图．则（?? ）
A．轨迹1是电子的，磁场方向垂直纸面向外
B．轨迹2是电子的，磁场方向垂直纸面向外
C．轨迹1是新核的，磁场方向垂直纸面向里
D．轨迹2是新核的，磁场方向垂直纸面向里
4．放射性元素放射出的三种射线在匀强电场中偏转情况如图所示，对于这些射线的性质，下面说法中正确的是（　　）
A．射线①电离本领最强 B．射线②电离本领最强
C．射线③贯穿本领最强 D．射线②贯穿本领最强
5．下列论述中不正确的是（　　）
A．天然放射性现象表明了原子核内部是有复杂的结构的
B．粒子散射实验的结果表明了原子核内部是有复杂的结构的
C．汤姆生发现电子表明原子内部是有复杂的结构的
D．粒子散射实验是原子核式结构模型的实验基础
6．下列核反应式中，X代表粒子的是（ ）
A． B．
C． D．
7．下列与α粒子相关的说法中正确的是（ ）
A．天然放射现象中产生的α射线速度与光速差不多，穿透能力强
B．（铀238）核放出一个α粒子后就变为（钍234）
C．高速α粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，核反应方程为
D．丹麦物理学家玻尔进行了α粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型
8．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，镅衰变所释放的射线会将它们电离，从而产生电流。一旦有烟雾进入探测腔内，烟雾中的微粒会吸附部分射线，导致电流减小，从而触发警报。则（ ）
A．镅放出的是X射线
B．镅放出的是γ射线
C．1mg的镅经864年将有0.75mg发生衰变
D．发生火灾时，烟雾探测器中的镅因温度升高而半衰期变短
9．首先发现天然放射性现象的物理学家是（　　）
A．汤姆孙 B．卢瑟福 C．查德威克 D．贝可勒尔
10．在垂直纸面向外的匀强磁场中，某静止的原子核发生了或衰变，衰变后或粒子和反冲核的轨迹如图所示，两图中大圆和小圆的半径之比为45:1。下列说法正确的是（　　）
A．甲图是衰变的轨迹，乙图是衰变的轨迹
B．乙图可能表示92号元素发生了衰变
C．甲图可能表示46号元素发生了衰变
D．甲图是衰变的轨迹，乙图是衰变的轨迹
11．如图(a)是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图，图(b)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(b)中的检查是利用了____射线。
12．天然放射性元素(钍)经过一系列α衰变和β衰变之后,变成(铅),以下说法中正确的是______。
A．铅核比钍核少8个质子
B．铅核比钍核少16个中子
C．共经过4次α衰变和6次β衰变
D．共经过6次α衰变和4次β衰变
13．1930年英国物理学家考克饶夫和瓦尔顿建造了世界上第一台粒子加速器，他们获得了高速运动的质子，用来轰击静止的锂原子核（），形成一个不稳定的复合核后分解成两个相同的原子核。
(1)写出核反应方程式；
(2)已知质子的质量为m，初速度为v0，反应后产生的一个原子核速度大小为1.5v0，方向与质子运动方向相同，求反应过程中释放的核能。（设反应过程释放的核能全部转变为动能）
14．经过一系列的衰变、衰变后,可以变成稳定的元素，这一过程中衰变和衰变的次数各是多少?
参考答案
1．B
【解析】
A．的原子核由质子和中子构成，并不直接含有，是核反应后的产物，故A错误；
B．由于的初动量为零，根据动量守恒定律，衰变后钍核的动量与α粒子的动量等大反向，矢量和为零，故B正确；
C．由于衰变会发生质量亏损，衰变后 α粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量，故C错误；
D．半衰期只有对大量的原子核才成立，对于少数的原子核是没有意义的，故D错误。
故选B。
2．C
【解析】
A．三种射线分别是氦核、电子、电磁波，选项A错误；
B．三种射线中射线速度最快、射线离作用最强、射线穿透能力最强，选项B错误；
C．射线轰击氮原子核可以产生质子，核反应方程为
选项C正确；
D．卢瑟福最早用射线完成著名的“粒子散射实验”并提出核式结构的原子模型，选项D错误。
故选C。
3．D
【解析】
静止的核发生衰变（）由内力作用，满足动量守恒，则新核和电子的动量等大反向，垂直射入匀强磁场后均做匀速圆周运动，由可知，则两个新核的运动半径与电量成反比，即，则新核为小圆，电子为大圆；而新核带正电，电子带负电，由左手定则可知磁场方向垂直纸面向里，选项D正确．
4．D
【解析】
根据粒子在电场中的偏转情况，可以判断①粒子带负电，为β射线，②粒子不带电，为γ射线，③粒子带正电，为α射线，由射线的性质可知，γ射线速度最快，贯穿本领最强，电离能力高低的判断主要依据粒子的带电荷量，γ射线不带电，β射线带一个单位负电荷，α粒子带两个单位正电荷，其电离能力最强。
故选项D正确，ABC错误。
故选D。
5．B
【解析】
A. 贝克勒尔发现天然放射性现象表明了原子核内部是有复杂的结构的，故A正确；
B. 粒子散射实验是原子核式结构模型的实验基础，没有揭示原子核内部的情况，故B错误；
C. 汤姆生通过阴极射线的研究发现了电子，表明原子内部是有复杂的结构的，故C正确；
D. 粒子散射实验是原子核式结构模型的实验基础，故D正确。
故选B。
6．C
【解析】
A．核反应式，按照质量数守恒、电荷数守恒的规律，可知X应是。故A不符合题意。
B．核反应式，按照质量数守恒、电荷数守恒的规律，可知X应是。故B不符合题意。
C．核反应式，按照质量数守恒、电荷数守恒的规律，可知X应是。故C符合题意。
D．核反应式，按照质量数守恒、电荷数守恒的规律，可知X应是。故D不符合题意。
故选C。
7．B
【解析】
A．天然放射性现象中产生的α射线速度为光速的十分之一，电离能力较强，穿透能力较弱．故A错误；
B．核放出一个α粒子，电荷数少2，质量数少4，则电荷数为90，质量数234，变为，故B正确；
C．高速α粒子轰击氮核可从氮核中打出质子，核反应方程为
故C错误；
D．英国科学家卢瑟福进行了α粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型，故D错误。
故选B。
8．C
【解析】
AB．镅会释放出射线将它们电离，从而产生电流，而三种射线中α射线能使空气电离，故镅放出的是α射线，故AB错误；
C．半衰期为432年，当经864年，发生两次衰变，1mg的镅将衰变掉四分之三即0.75mg，还剩下0.25 mg没有衰变，故C正确；
D．半衰期由原子核本身的性质决定，与物理条件和化学状态均无关，则温度升高而半衰期不变，故D错误。
故选C。
9．D
【解析】
根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可。
【详解】
汤姆孙发现电子，揭示了原子具有复杂结构；卢瑟福发现了核式结构模型；查德威克发现了中子；贝克勒尔发现天然放射性现象，揭示了原子核可以再分。故D正确，ABC错误。故选D。
10．AB
【解析】
放射性元素的原子核，沿垂直于磁场方向放射出一个粒子后进入匀强磁场，在洛伦兹力的作用下都做匀速圆周运动。放射性元素放出粒子，动量守恒，由半径公式分析粒子和粒子与反冲核半径关系，根据洛伦兹力分析运动轨迹是内切圆还是外切圆，判断是哪种衰变。
【详解】
AD．由左手定则知衰变后产生的径迹是两个外切的圆，衰变后产生的径迹是两个内切的圆，甲图是衰变的轨迹，乙图是衰变的轨迹，选项A正确，D错误；
B．根据可知
因为发生衰变后动量守恒，两微粒的动量大小相等，则在磁场中的运动半径之比与电荷数成反比，若92号元素发生了衰变，衰变后两微粒电荷数之比为，故乙图可能表示92号元素发生了衰变，选项B正确；
C．若46号元素发生了衰变，衰变后两微粒电荷数之比为47：1，故甲图不可能表示46号元素发生了衰变，选项C错误。
故选AB。
11．γ
【解析】
[1] α、β、γ三种射线中α射线电离能力最强，γ射线穿透能力最强，因此用γ射线来检查金属内部的伤痕。
12．ABD
【解析】根据质量数和电荷数守恒可知，铅核比钍核少90-82=8个质子，少16个中子；发生衰变是放出，发生衰变是放出电子，设发生了x次衰变和y次衰变，则根据质量数和电荷数守恒有：，解得，故衰变过程中共有6次衰变和4次衰变，ABD正确．
13．(1)；(2)
【解析】
(1)核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒
(2)核反应过程，动量守恒
根据能量守恒定律
14．8；6
【解析】
设经过次衰变，次衰变，则衰变的方程为：
由质量数守恒得：
由电荷数守恒得：
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解上式可得：
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