四川省内江第六中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：3.2放射性 衰变 同步练习（含解析）
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| 名称 | 四川省内江第六中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：3.2放射性 衰变 同步练习（含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 419.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-07-12 11:20:12 | ||
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3.2放射性衰变
1．在我们的生活中，日常用品、装饰材料、周围的岩石、食盐、香烟等都不同程度地含有放射性元素．其中香烟中含有钋（），具有放射性，其衰变方程为：，半衰期为138天，则下列说法正确的是( )
A．该衰变中释放出的α射线的穿透能力强于γ射线的穿透能力
B．钋（）衰变过程中会释放出能量
C．质量为m的钋核经过276天，剩余的钋核的质量为
D．若采用提高温度的方法，可以改变钋（）的半衰期
2．根据临床经验部分药物在体内的代谢也有与原子核衰变相似的规律.药物的血浆半衰期是指药物在血浆中的浓度下降一半所需的时间.某种药物的血浆半衰期为2小时，一次合理剂量的用药后药物在血浆中的浓度为20毫克/升，若血浆中的药物浓度下降至3毫克/升以下就要补充用药.则该药物的用药时间间隔( )
A．2小时 B．4小时 C．6小时 D．8小时
3．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．、和三种射线，射线的穿透力最强
C．放射性元素的半衰期与外界的温度有关
D．放射性元素与别的元素形成化合物时就没有放射性
4．如图所示，在真空云室中的矩形ABCD区域内存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，静止放置在O点的铀238原子核发生衰变，放出射线后变成某种新的原子核，两段曲线是反冲核（新核）和射线的径迹，曲线OQ为圆弧，x轴过O点且平行于AB边。下列说法正确的是（ ）
A．该衰变方程为：
B．曲线OQ是射线的径迹曲线
C．改变磁感应强度的大小，反冲核和射线圆周运动半径的比值随之改变
D．OP是射线的径迹，曲线OQ是反冲核的径迹
5．下列关于物理学方面的知识说法正确的是（ ）
A．原子核发生衰变过程中所放出的γ射线是由衰变的原子核从高能级跃迁到低能级时放出的
B．伽利略通过实验直接说明了力不是维持物体运动的原因
C．库仑发现了电荷之间的相互作用关系，同时提出了场的概念
D．根据速度定义式v，当非常小时，v就可以表示物体的瞬时速度，该定义应用了极限思维法
6．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
7．由于放射性元素的半衰期很短，所以在自然界一直未被发现，在使用人工的方法制造后才被发现．已知经过一系列α衰变和β衰变后变成，下列论述中正确的是（ ）
A．核 比核少28个中子
B．衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变
C．衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变
D．发生β衰变时，核内中子数不变
8．关于放射性元素的衰变，下列说法中正确的是（ ）
A．氡经一系列衰变变成稳定的，要经过4次α衰变和4次β衰变
B．原子核发生一次β衰变，原子核内的一个质子转变为一个中子
C．三种天然放射线中，电离能力和穿透能力最强的是α射线
D．天然放射现象说明原子具有核式结构
9．重元素的放射性衰变共有四个系列，分别是U238系列（从开始到稳定的 为止）、Th232系列、U235系列及Np237系列（从开始到稳定的为止），其中，前三个系列都已在自然界找到，而第四个系列在自然界一直没有被发现，只是在人工制造出后才发现的，下面的说法正确的是
A．Np237系列中所有放射性元素的质量数都等于4n+1（n等于正整数）
B．从到，共发生7次α衰变和4次β衰变
C．可能Np237系列中的所有放射性元素的半衰期对于地球年龄都比较短
D．天然的Np237系列中的放射性元素在地球上从来就没有出现过
10．下列说法正确的是（ ）
A．衰变为要经过1次α衰变和1次β衰变
B．衰变为要经过1次α衰变和1次β衰变
C．衰变为要经过4次α衰变和4次β衰变
D．衰变为要经过6次α衰变和4次β衰变
11．发现中子的科学家叫__________ ；其核反应方程式为 ________________ 。
12．根据核反应方程，完成填空：粒子中含有__个中子；物理学家卢瑟福用该粒子轰击氮核（），发现了___，该核反应方程是______。
13．铝核（）被粒子轰击后放出中子，变成同位素磷，磷衰变时放出正电子.试写出这两个过程的核反应方程.
14．静止在匀强磁场中俘获一个速度的中子而发生核反应，生成一个和一个未知粒子，若已知的速度，其方向与反应前中子的方向相同，试求：
①写出核反应方程式并求X粒子元素符号和x,y
②求出未知粒子的速度大小和方向
③生成的和未知粒子在磁场中作圆周运动的周期之比。
参考答案
1．B
【解析】
A．α射线的穿透能力弱于γ射线的穿透能力，A错误
B．钋（）衰变过程中产生质量亏损，根据质能方程可知，会释放能量，B正确
C．质量为m的钋核经过276天，两个半衰期，每经过一个半衰期质量变为原来的一半，所以经过两个半衰期质量变为原来的，C错误
D．半衰期不会随着温度而改变，D错误
2．C
【解析】
因为药物的血浆半衰期为2小时，经过6小时，即3个半衰期，血浆中的药物浓度下降至2.5毫克/升，所以该药物的用药时间间隔是6小时，故C正确，ABD错误．
故选C
3．B
【解析】
A．有些原子核不稳定，可以自发地衰变，但不是所有元素都可能发生衰变，A错误；
B．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的穿透能力最弱，B正确；
CD．放射性元素的半衰期由原子本身的性质决定的，与所处的物理、化学状态无关，因此无论是单质还是化合物，无论是高温还是低温，半衰期都不会发生变化，CD错误。
故选B。
4．D
【解析】
A．根据粒子的偏转方向及左手的定则可知，新原子核和放处的射线均带正电，故原子核发生的是衰变，衰变方程为，故A错误；
BD．由动量守恒可知，新核和粒子的动量相等，由可知，新核的电荷量大故半径小，故OQ是新核的径迹曲线，OP是射线的径迹，故B错误，D正确；
C．新核和粒子的动量相等，由可知，
即反冲核和射线圆周运动的半径之比与磁感应强度无关，故C错误；
故选D。
5．D
【解析】
A．γ射线是衰变过程中所产生的新原子核由于处于高能级，高能级不稳定，自发跃迁到低能级时放出的，故A错误；
B．伽利略实验是理想实验，故B错误；
C．场的概念是由法拉第提出来的，故C错误；
D．当Δt非常小时，可用Δt这段时间的平均速度表示该段时间任意时刻的瞬时速度，用的是极限思维法，故D正确。
故选D。
6．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
【点睛】
本题需要熟记和理解裂变反应和聚变反应 天然放射现象、射线的性质、衰变方程、物理学史等基础知识点，即可解题．
7．B
【解析】
的原子核比少93-83=10个质子，质子数和中子数总共少237-209=28，故的原子核比少18个中子，故A错误；设变为需要经过x次α衰变和y次β衰变，根据质量数和电荷数守恒则有：93=2x-y+83，4x=237-209，所以解得：x=7，y=4，故B正确，C错误；β衰变是原子核内的中子转化为质子释放一个电子，所以中子数减少，故D错误．故选B．
【点睛】
本题考查了原子核衰变过程中质量数和电荷数守恒的应用，对于这一重点知识，要注意加强练习．
8．A
【解析】
A．氡经一系列衰变变成稳定的，由222=206+4X，86=82+2X-Y，联立解得：X=4次，Y=4次，要经过4次α衰变和4次β衰变，选项A正确；
B．原子核发生一次β衰变，原子核内的一个中子转变为一个质子，选项B错误；
C．三种天然放射线中，电离能力最强的是α射线，穿透能力最强的是γ射线，选项C错误；
D．天然放射现象说明原子核具有复杂结构，选项D错误。
故选A。
9．ABC
【解析】
A．Np237系列中所有放射性元素的质量数都等于4n+1（n等于正整数），A正确；
B．根据237-209=4×7，知发生了7次α衰变，根据93-83=2×7-4，知发生了4次β衰变，B正确；
CD．Np237系列中的所有放射性同位素在地球生成时应该是存在的，但由于它们的半衰期都比较短，经过漫长的岁月目前已不存在了，C正确,D错误．
故选ABC.
10．BD
【解析】衰变时核电荷数减2，质量数减4，衰变时核电荷数加1，质量数不变；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x=1，y=0，A错误；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x=1，y=1，故衰变过程为1次哀变和1次衰变，B正确；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x=4，y=2，故衰变过程中共有4次衰变和2次衰变，故C错误；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x=6，y=4，故衰变过程中共有6次衰变和4次衰变，D正确．
11．查德威克
【解析】
发现中子的科学家是查德威克，其核反应方程式为
12．2 质子
【解析】
[1]根据质量数守恒和电荷数守恒知
，
解得m＝4，n＝2，则中子数为4－2＝2；
[2][3]物理学家卢瑟福用该粒子轰击氮核()，发现了质子，该核反应方程是
13．；
【解析】
核反应方程的规律，核反应方程两边质量数和电荷数守恒，由此可得：
14．① ② -1000m/s，方向与相反 ③
【解析】
①根据电荷数守恒、质量数守恒得
未知粒子，则
②中子、未知核和质量分别为m、3m和4m,未知核的速度为，对心正碰，由动量守恒定律得：
解出
v2= -1000m/s，方向与相反
③根据
得
则
生成的和未知粒子电量之比为2：1，质量之比为4：3，则在磁场中的周期之比为
1．在我们的生活中，日常用品、装饰材料、周围的岩石、食盐、香烟等都不同程度地含有放射性元素．其中香烟中含有钋（），具有放射性，其衰变方程为：，半衰期为138天，则下列说法正确的是( )
A．该衰变中释放出的α射线的穿透能力强于γ射线的穿透能力
B．钋（）衰变过程中会释放出能量
C．质量为m的钋核经过276天，剩余的钋核的质量为
D．若采用提高温度的方法，可以改变钋（）的半衰期
2．根据临床经验部分药物在体内的代谢也有与原子核衰变相似的规律.药物的血浆半衰期是指药物在血浆中的浓度下降一半所需的时间.某种药物的血浆半衰期为2小时，一次合理剂量的用药后药物在血浆中的浓度为20毫克/升，若血浆中的药物浓度下降至3毫克/升以下就要补充用药.则该药物的用药时间间隔( )
A．2小时 B．4小时 C．6小时 D．8小时
3．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．、和三种射线，射线的穿透力最强
C．放射性元素的半衰期与外界的温度有关
D．放射性元素与别的元素形成化合物时就没有放射性
4．如图所示，在真空云室中的矩形ABCD区域内存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，静止放置在O点的铀238原子核发生衰变，放出射线后变成某种新的原子核，两段曲线是反冲核（新核）和射线的径迹，曲线OQ为圆弧，x轴过O点且平行于AB边。下列说法正确的是（ ）
A．该衰变方程为：
B．曲线OQ是射线的径迹曲线
C．改变磁感应强度的大小，反冲核和射线圆周运动半径的比值随之改变
D．OP是射线的径迹，曲线OQ是反冲核的径迹
5．下列关于物理学方面的知识说法正确的是（ ）
A．原子核发生衰变过程中所放出的γ射线是由衰变的原子核从高能级跃迁到低能级时放出的
B．伽利略通过实验直接说明了力不是维持物体运动的原因
C．库仑发现了电荷之间的相互作用关系，同时提出了场的概念
D．根据速度定义式v，当非常小时，v就可以表示物体的瞬时速度，该定义应用了极限思维法
6．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
7．由于放射性元素的半衰期很短，所以在自然界一直未被发现，在使用人工的方法制造后才被发现．已知经过一系列α衰变和β衰变后变成，下列论述中正确的是（ ）
A．核 比核少28个中子
B．衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变
C．衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变
D．发生β衰变时，核内中子数不变
8．关于放射性元素的衰变，下列说法中正确的是（ ）
A．氡经一系列衰变变成稳定的，要经过4次α衰变和4次β衰变
B．原子核发生一次β衰变，原子核内的一个质子转变为一个中子
C．三种天然放射线中，电离能力和穿透能力最强的是α射线
D．天然放射现象说明原子具有核式结构
9．重元素的放射性衰变共有四个系列，分别是U238系列（从开始到稳定的 为止）、Th232系列、U235系列及Np237系列（从开始到稳定的为止），其中，前三个系列都已在自然界找到，而第四个系列在自然界一直没有被发现，只是在人工制造出后才发现的，下面的说法正确的是
A．Np237系列中所有放射性元素的质量数都等于4n+1（n等于正整数）
B．从到，共发生7次α衰变和4次β衰变
C．可能Np237系列中的所有放射性元素的半衰期对于地球年龄都比较短
D．天然的Np237系列中的放射性元素在地球上从来就没有出现过
10．下列说法正确的是（ ）
A．衰变为要经过1次α衰变和1次β衰变
B．衰变为要经过1次α衰变和1次β衰变
C．衰变为要经过4次α衰变和4次β衰变
D．衰变为要经过6次α衰变和4次β衰变
11．发现中子的科学家叫__________ ；其核反应方程式为 ________________ 。
12．根据核反应方程，完成填空：粒子中含有__个中子；物理学家卢瑟福用该粒子轰击氮核（），发现了___，该核反应方程是______。
13．铝核（）被粒子轰击后放出中子，变成同位素磷，磷衰变时放出正电子.试写出这两个过程的核反应方程.
14．静止在匀强磁场中俘获一个速度的中子而发生核反应，生成一个和一个未知粒子，若已知的速度，其方向与反应前中子的方向相同，试求：
①写出核反应方程式并求X粒子元素符号和x,y
②求出未知粒子的速度大小和方向
③生成的和未知粒子在磁场中作圆周运动的周期之比。
参考答案
1．B
【解析】
A．α射线的穿透能力弱于γ射线的穿透能力，A错误
B．钋（）衰变过程中产生质量亏损，根据质能方程可知，会释放能量，B正确
C．质量为m的钋核经过276天，两个半衰期，每经过一个半衰期质量变为原来的一半，所以经过两个半衰期质量变为原来的，C错误
D．半衰期不会随着温度而改变，D错误
2．C
【解析】
因为药物的血浆半衰期为2小时，经过6小时，即3个半衰期，血浆中的药物浓度下降至2.5毫克/升，所以该药物的用药时间间隔是6小时，故C正确，ABD错误．
故选C
3．B
【解析】
A．有些原子核不稳定，可以自发地衰变，但不是所有元素都可能发生衰变，A错误；
B．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的穿透能力最弱，B正确；
CD．放射性元素的半衰期由原子本身的性质决定的，与所处的物理、化学状态无关，因此无论是单质还是化合物，无论是高温还是低温，半衰期都不会发生变化，CD错误。
故选B。
4．D
【解析】
A．根据粒子的偏转方向及左手的定则可知，新原子核和放处的射线均带正电，故原子核发生的是衰变，衰变方程为，故A错误；
BD．由动量守恒可知，新核和粒子的动量相等，由可知，新核的电荷量大故半径小，故OQ是新核的径迹曲线，OP是射线的径迹，故B错误，D正确；
C．新核和粒子的动量相等，由可知，
即反冲核和射线圆周运动的半径之比与磁感应强度无关，故C错误；
故选D。
5．D
【解析】
A．γ射线是衰变过程中所产生的新原子核由于处于高能级，高能级不稳定，自发跃迁到低能级时放出的，故A错误；
B．伽利略实验是理想实验，故B错误；
C．场的概念是由法拉第提出来的，故C错误；
D．当Δt非常小时，可用Δt这段时间的平均速度表示该段时间任意时刻的瞬时速度，用的是极限思维法，故D正确。
故选D。
6．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
【点睛】
本题需要熟记和理解裂变反应和聚变反应 天然放射现象、射线的性质、衰变方程、物理学史等基础知识点，即可解题．
7．B
【解析】
的原子核比少93-83=10个质子，质子数和中子数总共少237-209=28，故的原子核比少18个中子，故A错误；设变为需要经过x次α衰变和y次β衰变，根据质量数和电荷数守恒则有：93=2x-y+83，4x=237-209，所以解得：x=7，y=4，故B正确，C错误；β衰变是原子核内的中子转化为质子释放一个电子，所以中子数减少，故D错误．故选B．
【点睛】
本题考查了原子核衰变过程中质量数和电荷数守恒的应用，对于这一重点知识，要注意加强练习．
8．A
【解析】
A．氡经一系列衰变变成稳定的，由222=206+4X，86=82+2X-Y，联立解得：X=4次，Y=4次，要经过4次α衰变和4次β衰变，选项A正确；
B．原子核发生一次β衰变，原子核内的一个中子转变为一个质子，选项B错误；
C．三种天然放射线中，电离能力最强的是α射线，穿透能力最强的是γ射线，选项C错误；
D．天然放射现象说明原子核具有复杂结构，选项D错误。
故选A。
9．ABC
【解析】
A．Np237系列中所有放射性元素的质量数都等于4n+1（n等于正整数），A正确；
B．根据237-209=4×7，知发生了7次α衰变，根据93-83=2×7-4，知发生了4次β衰变，B正确；
CD．Np237系列中的所有放射性同位素在地球生成时应该是存在的，但由于它们的半衰期都比较短，经过漫长的岁月目前已不存在了，C正确,D错误．
故选ABC.
10．BD
【解析】衰变时核电荷数减2，质量数减4，衰变时核电荷数加1，质量数不变；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x=1，y=0，A错误；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x=1，y=1，故衰变过程为1次哀变和1次衰变，B正确；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x=4，y=2，故衰变过程中共有4次衰变和2次衰变，故C错误；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x=6，y=4，故衰变过程中共有6次衰变和4次衰变，D正确．
11．查德威克
【解析】
发现中子的科学家是查德威克，其核反应方程式为
12．2 质子
【解析】
[1]根据质量数守恒和电荷数守恒知
，
解得m＝4，n＝2，则中子数为4－2＝2；
[2][3]物理学家卢瑟福用该粒子轰击氮核()，发现了质子，该核反应方程是
13．；
【解析】
核反应方程的规律，核反应方程两边质量数和电荷数守恒，由此可得：
14．① ② -1000m/s，方向与相反 ③
【解析】
①根据电荷数守恒、质量数守恒得
未知粒子，则
②中子、未知核和质量分别为m、3m和4m,未知核的速度为，对心正碰，由动量守恒定律得：
解出
v2= -1000m/s，方向与相反
③根据
得
则
生成的和未知粒子电量之比为2：1，质量之比为4：3，则在磁场中的周期之比为