四川省资阳市普州高级中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：3.2放射性 衰变 学业测评（含解析）

3.2放射性衰变
1．下列射线来自于原子核外的是（ ）
A．α射线
B．β射线
C．γ射线
D．阴极射线
2．2019年5月16日消息，在美国俄亥俄州一所中学发现放射性污染后，家长指责能源部门的失职。下列有关放射性元素的说法中正确的是（　　）
A．Th钍核发生一次衰变时，生成的新核与原来的原子核相比，核子数减少了4个
B．1896年贝克勒尔发现天然放射现象揭开原子核内部信息认为原子核是可分的，从原子核内部释放的射线有射线、射线和射线，X射线
C．放射性元素衰变的快慢与温度有关，温度越高衰变越快
D．放射性元素发生衰变时所释放的电子是原子核内的质子转化为中子时产生的
3．在下列四个核反应方程中，符号“X”表示中子的是
A． B．
C． D．
4．下列说法正确的是（　　）
A．发现中子的核反应方程是
B．20个原子核经过一个半衰期后，还有10个未发生衰变
C．一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁，最多可释放出3种频率的光子
D．是核聚变反应方程
5．用中子轰击静止的Li核，核反应方程如下：。中子的速度为v，质量为m，生成的X核速度方向与中子的速度方向相反，X核与核的速度之比为7：8，质子的质量可近似为m，光速为c。则（　　）
A．X核为核
B．反应过程质量守恒、电荷数也守恒
C．核反应过程中释放的核能全部转化为X核的动能
D．核的速度为
6．英国物理学家卢瑟福在1890年发现，放射性物质放出的射线不是单一的，而是可以分出带正电荷的射线和带负电荷的射线，后来又分出射线。对于这三种射线，下列说法正确的是（　　）
A．射线来源于核外电子 B．射线的电离能力最强
C．射线的穿透能力最强 D．射线是波长很短、能量很高的电磁波
7．关于核反应方程，下列说法正确的是（　　）
A．此核反应方程中的X代表的粒子为氢原子核
B．通过降低温度的方法，一定能缩短的半衰期
C．此核反应释放能量
D．此核反应方程属于β衰变，β粒子是核外的电子电离形成的
8．下列有关半衰期的说法中正确的是（　　 ）
A．所有放射性元素都有半衰期，其半衰期的长短与元素的的质量有关
B．半衰期是放射性元素有半数核子发生衰变所需要的时间
C．一块纯净的放射性元素矿石，经过一个半衰期后，它的总质量仅剩下一半
D．放射性元素在高温和高压下，半衰期变短，在与其他物质组成化合物时半衰期要变长
9． 具有天然放射性，会自发地发生衰变，衰变成并放出一个粒子x；在中子的轰击下会发生裂变，用一个中子轰击会裂变成、和n个中子。则关于x和n，下列说法正确的是（　　）
A．x为β粒子
B．x的穿透能力很强
C．n＝9
D．n＝10
10．将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，下图表示射线偏转情况中正确的是（　　）
A． B．
C． D．
11．天然放射性元素铀可以放出三种射线，其中能被一张纸挡住的是______（选填“α”“β”或“γ”）射线。1934年，约里奥一居里夫妇用该射线去轰击，首次获得了人工放射性同位素，该核反应方程为_________。
12．约里奥·居里夫妇因发现人工放射性而获得了1935年的诺贝尔化学奖。他们发现的放射性元素衰变成的同时放出另一种粒子，这种粒子是_______。是的同位素，被广泛应用于生物示踪技术，1mg随时间衰变的关系如图所示，则4mg的经_________天的衰变后还剩0.25mg。
13．原子核的衰变方式不同，释放的能量也不同，由此可以用来确定原子核的质量差．可以衰变为，释放的核能是E1；也可以衰变为，释放的核能为E2．
①写出两种衰变方式的衰变方程．
②设释放能量全部为转变为光子能量，求出和释放光子波长之比．
14．原来静止的原子核，经过一次α衰变后生成新原子核Th，并放出一个动能为E0的α粒子，求：
(1)写出α衰变的反应方程式
(2)生成的新原子核Th的动能是多少？用E0来表示
(3)若α粒子与新原子核间相互作用不计，已知α粒子速度方向与磁场方向垂直，则二者在磁场中运动的周期Tα：TTh是多少？
参考答案
1．D
【解析】
α射线、β射线、γ射线都是在放射性物质衰变的过程中放射出的，来自于原子核的衰变，故ABC错误；阴极射线是阴极受热后，原子的核外电子受激发而发射出的电子，故D正确．所以D正确，ABC错误．
2．A
【解析】
A．钍核发生一次衰变，生成的新核与原来的原子核相比，质子数和中子数均减少2个，则核子数减少了4个，故A正确；
B．1896年贝克勒尔发现天然放射现象揭开原子核内部信息，认为原子核是可分的，从原子核内部释放的射线有射线、射线和射线，没有X射线，故B错误；
C．放射性元素衰变的快慢与温度无关，仅由核本身决定，故C错误；
D．放射性元素发生衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的，故D错误。
故选A。
3．C
【解析】
根据核反应过程中质量守恒和电荷数守恒，A中质量数为1，电荷数为1，为质子；B中质量数为0，电荷数为-1，为电子；C中质量数为1，电荷数为0，为中子；D中质量数为0，电荷数为-1，为电子；故C正确ABD错误。
故选C。
4．A
【解析】
A．根据物理学史的知识可知，发现中子的核反应方程是
故A正确；
B．半衰期在大量放射性元素衰变的统计规律，半衰期只适用于大量原子核而言才有意义，故B错误；
C．一群处于能级的氢原子向低能级跃迁，根据
可知，最多时放出6种频率的光子，故C错误；
D．核反应
中，释放出粒子，是衰变反应方程，故D错误。
故选A。
5．D
【解析】
A．根据质量数守恒，电荷数守恒可知，X电荷数为1，质量数为3，故X核为核，故A错误；
B． 反应过程电荷数守恒，但释放能量，存在质量亏损，质量不守恒，故B错误；
C． 核反应过程中释放的核能全部转化为X核和氦原子核的动能，故C错误；
D．反应中动量守恒
X核与核的速度之比为7：8，代入解得
故D正确。
故选D。
6．D
【解析】
A．β射线来源于原子核内部的反应，是中子转化为质子和电子时产生的，故A错误；
BD．γ射线是波长很短、能量很高的电磁波，电离能力最弱，穿透能力最强，故B错误，D正确；
C．α射线的电离能力最强，穿透能力最弱，故C错误。
故选D。
7．C
【解析】
A．由电荷数守恒与质量数守恒可知X的质量数为4，电荷数为2，核反应方程为
所以此核反应方程中的X代表的粒子为粒子，故A错误；
B．半衰期与外界的温度等条件无关，故B错误；
CD．此反应是衰变，由于发生质量亏损释放能量，故C正确，D错误；
故选C。
8．B
【解析】
放射性元素的半衰期由原子核内部因素决定，与所处的化学状态和外部条件无关，故AD错误；半衰期是放射性元素有半数核子发生衰变所需要的时间，故B正确；一块纯净的放射性元素矿石，经过一个半衰期后，其中的放射性元素的原子的个数只剩下一半，但衰变后的产物仍然存在与矿山中，所以它的总质量要大于原来的一半，故C错误．所以B正确，ACD错误．
9．D
【解析】
AB． 根据质量数守恒与电荷数守恒可知，x的质量数为4，电荷数为2，可知x是α粒子，α粒子的穿透能力较弱，故A错误B错误；
CD． 根据质量数守恒可知n的个数：
n=1+235-136-90=10
故C错误D正确。
故选D。
10．AD
【解析】
A、B、因射线是高速氦核流，一个粒子带两个正电荷根据左手定则，射线受到的洛伦兹力向左，射线是高速电子流，带负电荷根据左手定则，射线受到的洛伦兹力向右，射线是光子，是中性的，故在磁场中不受磁场的作用力，轨迹不会发生偏转，a粒子得质量大，由可知a粒子得半径大；故A正确，B错误．
C、D、因射线实质为氦核流，带正电，射线为电子流，带负电，射线为高频电磁波，根据电荷所受电场力特点可知：向左偏的为射线，不偏的为射线，向右偏的为射线，a粒子得质量大则沿电场方向加速度小，相等时间内得偏移量小；因此C错误，D正确；
故选AD．
【点睛】
熟练掌握α、β两种衰变实质以及衰变方程的书写，同时明确α、β、γ三种射线性质及应用．本题综合性较强，主要考查两个方面的问题：①三种射线的成分主要是所带电性．②洛伦兹力的方向的判定．只有基础扎实，此类题目才能顺利解决，故要重视基础知识的学习
11．α
【解析】
[1] α射线贯穿能力很弱，电离作用很强，一张纸就能把它挡住，α射线是高速氦核流；β射线能贯穿几毫米厚的铝板，电离作用较强，是原子核中的一个中子转化成一个质子，同时释放出β射线；γ射线穿透本领最强，甚至能穿透几厘米厚的铅板，是原子核发生衰变时释放的能量以γ光子的形式辐射出来的；
[2] 1934年，约里奥—居里夫妇用α射线去轰击铝箔，发现了中子，其人工核反应方程为：
12．正电子 56
【解析】
[1]核反应方程式为，由质量数守恒知X的质量数为0，由电荷数守恒知X的质子数为1，所以X为正电子。
[2]由图象知半衰期大约为15天，由公式
解得
t=60天
即4mg的经60天的衰变后还剩0.25mg。
13．① ②λ1/λ2=E2/E1
【解析】
①根据电荷数守恒、质量数守恒得，可以衰变为的反应方程：
可以衰变为的反应方程
②光子能量公式得，释放的核能是E1的光子波长为：
释放的核能是E2的光子波长为：
所以
14．（1）；（2）；（3）10:13
【解析】
(1)该衰变的反应方程式为：
；
(2)系统动量守恒，钍核和α粒子的动量大小相等，即
又由动量与动能的关系：
故二者的动能之比为：
联立解得钍核获得的动能：
?；
(3)二者在磁场中，由洛伦兹力提供向心力，由周期公式
得：