四川省夹江中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：3.2放射性 衰变 跟踪训练（含解析）

3.2放射性衰变
1．在核反应方程中，X表示（　　）
A． B． C． D．
2．放射性原子核经过n次衰变和m次衰变，最终变为稳定的原子核
A．n=7，m=5 B．n=5，m=7 C．n=9，m=7 D．n=7，m=9
3．下列关于原子核衰变的说法中正确的是（ ）
A．放射性同位素的半衰期长短与地震、风力等外部环境无关
B．衰变现象说明电子是原子核的组成部分
C．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氡原子核
D．衰变时放出的射线为原子的核外电子电离后形成的电子流
4．在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程。在对以下几 位物理学家所做的科学贡献的叙述中，正确的说法是（　　）
A．麦克斯韦理论预言了电磁波，且首次用实验证实了电磁波的存在
B．卢瑟福提出了原子的核式结构模型，发现了质子
C．爱因斯坦通过研究黑体辐射提出能量子的概念，并成功解释了光电效应实验规律
D．贝克勒尔通过对天然放射性的研究，发现原子核是由质子和中子组成的
5．关于放射性的知识，下列说法正确的是（　　）
A．铀238会衰变为钍234，经过两个半衰期后，矿石中原来所含的铀元素的原子核全部发生了衰变
B．γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，α射线的穿透能力最强，电离能力最弱
C．β衰变所释放的电子是原子核中的中子转化成质子时产生的
D．发生α衰变时，生成核与原来的核相比，中子数减少了4个
6．关于、β、γ三种射线，下列说法正确的是（　　）
A．射线是带负电的高速电子流
B．β射线是带正电的高速粒子流
C．γ射线是能量很高的电磁波
D．、β、γ三种射线都是高速运动的带电粒子流
7．放射性同位素钍 经一系列α、β衰变后生成氡，以下说法正确的是
A．每经过一次α衰变原子核的质量数会减少2个
B．每经过一次β衰变原子核的质子数会增加1个
C．放射性元素钍 的原子核比氡原子核的中子数少4个
D．钍 衰变成氡一共经过2次α衰变和3次β衰变
8．下列关于射线的叙述中，正确的是（　　）
A．射线都是电磁波量
B．射线射入磁场时会发生偏转
C．高速运动的电子流是射线
D．射线由高速氦原子核组成
9．在下列四个核反应方程中，X1、X2、X3和X4各代表某种粒子，以下判断中正确的是（　　）
①
②
③
④
A．X1是电子 B．X2是质子
C．X3是中子 D．X4是中子
10．由铅块包裹的放射源可以从右侧小孔向外发射α、β和γ三种射线，射线出射的速度方向均平行于纸面水平向右，速度大小分别为0.1c，0.99c和c（c为光速），且离开铅块后立刻进入匀强电场和匀强磁场并存的区域，其中电场方向竖直向上，磁场方向垂直纸面向外，区域面积足够大。现调整匀强电场和匀强磁场的强度，使在该区域中仅能观察到两条轨迹a和b，则下列说法正确的是（　　）
A．γ射线一定在a轨迹中
B．β射线一定在b轨迹中
C．a轨迹中可能同时包含α射线和γ射线
D．b轨迹中可能同时包含α射线和β射线
11．若元素A的半衰期为4天，元素B的半衰期为5天，相同质量的A和B，经过20天后，剩下的质量之比mA：mB=___________。
12．放射性同位素被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古生物体的年代。宇宙射线中高能量中子碰撞空气中的氮原子后，就会形成很不稳定的，它很容易发生β衰变，变成一个新核，其半衰期为5730年。该衰变的核反应方程式为_____。的生成和衰变通常是平衡的，即生物机体中的含量是不变的。当生物体死亡后，机体内的含量将会不断减少。若测得一具古生物遗骸中含量只有活体中的12.5%，则这具遗骸距今约有_____年。
13．某放射性元素原为8g，经6天时间已有6g发生了衰变，此后它再衰变1g，还需要几天?
14．在磁感应强度为的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次衰变.放射出的粒子（）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为.以、分别表示粒子的质量和电荷量.
（1）放射性原子核用表示，新核的元素符号用Y表示，写出该衰变的核反应方程.
（2）粒子的圆周运动可以等效成-一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小
参考答案
1．A
【解析】
根据核反应方程中质量数守恒和核电荷数守恒可得
所以X表示，选项A正确，BCD错误。
故选A。
2．A
【解析】
衰变方程为：，则：234=206+4n，解得：n=7，又：91=82+7×2+m（-1），解得：m=5，故A正确，BCD错误。
3．A
【解析】
A．.放射性元素的半衰期与核内部自身因素有关，与原子所处的化学状态和外部条件无关，故A正确；
BD．衰变是原子核内的中子转变成质子和电子从而放出电子的过程，不说明电子是原子核的组成部分，故BD错误；
C．半衰期的概念只对大量原子核适用，故C错误。
故选A。
4．B
【解析】
本题考查物理学史知识。
【详解】
A．麦克斯韦理论预言了电磁波，赫兹首次用实验证实了电磁波的存在，故A错误；
B．卢瑟福提出了原子的核式结构模型，发现了质子，故B正确；
C．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，故C错误；
D．贝克勒尔通过对天然放射性的研究，发现原子核是可分的，卢瑟福发现了质子，并预言了中子的存在，查德威克发现中子验证了原子核是由质子和中子组成的，故D错误。
故选B。
5．C
【解析】
本题考查对衰变现象的理解。
【详解】
A．半衰期是指有一半放射性元素发生衰变，两个半衰期还剩余四分之一铀原子核，故A错误；
B．α射线的穿透能力最弱，电离能力最强，故B错误；
C．β衰变所释放的电子是原子核中的中子转化成质子时产生的，故C正确；
D．发生α衰变时，生成核与原来的核相比，质子数减少2个，中子数减少了2个，故D错误。
故选C。
6．C
【解析】
A．高速运动的氦原子核的粒子束，称为α射线，α射线带正电荷，故A错误；
B．β射线由放射性同位素衰变时放出来带负电荷的粒子，故B错误；
CD．γ射线是原子核能级跃迁蜕变时释放出的射线，能量高穿透力强，γ射线不带电，故C正确，D错误。
故选C。
7．B
【解析】
A.经过一次α衰变，电荷数少2，质量数少4，故A错误；
B.经过一次β衰变，电荷数多1，质量数不变，质子数等于电荷数，则质子数增加1个，故B正确；
C.元素钍的原子核的质量数为232，质子数为90，则中子数为142，氡原子核的质量数为220，质子数为86，则中子数为134，可知放射性元素钍的原子核比氡原子核的中子数多8个，故C错误；
D.钍衰变成氡，可知质量数少12，电荷数少4，因为经过一次α衰变，电荷数少2，质量数少4，经过一次β衰变，电荷数多1，质量数不变，可知经过3次α衰变，2次β衰变，故D错误。
8．CD
【解析】
射线由高速氦原子核组成，射线是高速运动的电子流，射线是高频率、高能量的电磁波，不带电，进入磁场不发生偏转，故AB错误，CD正确。
故选CD。
9．BC
【解析】
核反应前后质量数守恒、核电荷数守恒，因此为，为，为，为；
故A、D错误，B、C正确；
故选BC。
10．AC
【解析】
本题考查对衰变现象的理解和带电粒子在点磁场中的运动。
【详解】
根据衰变的特点，γ射线不带电，一定在a轨迹中；
α粒子带正电，电场力向上，洛伦兹力向下，电子带负电，电场力向下，洛伦兹力向上。
若α粒子电场力等于洛伦兹力，即
由于电子速度大于α粒子，故电子洛伦兹力大于电场力，向上偏转；
同理若电子电场力等于洛伦兹力，α粒子也向上偏转，故b轨迹中不可能同时包含α射线和β射线。AC正确，BD错误。
故选AC。
11．1:2
【解析】
[1]．根据可知，经过20天后元素A经过了5个半衰期，元素B经过了4个半衰期，则剩下的质量之比
12． 17190年
【解析】
[1][2]发生β衰变，释放电子，根据质量数守恒，电荷数守恒可知
测得一具古生物遗骸中含量只有活体中的12.5%，即 ，经过了3个半衰期，故这具遗骸距今约有
年
13．3天
【解析】
由半衰期公式，可得，解得：
即放射性元素从8g衰变6g余下2g时需要2个半衰期。因为天，所以：
天
即半衰期是3天，而余下的2 g衰变1 g需1个半衰期天。故此后它衰变1 g还需3天。
14．（1） （2）
【解析】
(1)根据质量数与核电荷数守恒可知，反应方程为：
(2)设粒子的速度大小为v，根据牛顿第二定律：，可得：
即粒子在磁场中的运动周期为：
环形电流大小为：