四川省通江县永安中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：3.2放射性 衰变 课时作业（含解析）
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| 名称 | 四川省通江县永安中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：3.2放射性 衰变 课时作业（含解析） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 424.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-07-12 13:14:12 | ||
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3.2放射性衰变
1．2020年1月10日，中国核潜艇之父黄旭华获国家最高科学技术奖，他为核潜艇研制和跨越式发展作出巨大贡献。物理学史上许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程，下列说法正确的是( )
A．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、β射线、X射线、γ射线
B．汤姆孙通过粒子轰击铍核()获得碳核()的实验发现了中子
C．玻尔理论成功解释了大量原子光谱规律，其局限性在于保留了经典粒子的观念
D．卢瑟福预言了中子的存在，查德威克通过实验发现了中子
2．一个静止的放射性同位素的原子核衰变成，另一个也静止的天然放射性原子核衰变成，在同一磁场中得到衰变后粒子的运动轨迹1、2、3、4，如图所示，则这四条运动轨迹对应的粒子依次是（
）
A．电子、、、正电子
B．、电子、正电子、
C．、正电子、电子、
D．正电子、、、电子
3．居室装修中经常用到的花岗岩都不同程度地含有放射性元素（含铀、钍等），会释放出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道疾病.根据有关放射性知识判断下列说法中正确的是（
）
A．α射线是发生α衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4个
B．β射线是发生β衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，质量数减少了1个
C．γ射线是发生γ衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了
1个
D．在α、三种射线中.
射线的穿透能力最强、电离能力最弱
4．14C发生放射性衰变变为14N，半衰期约为5700年。已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减少。现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是（ ）
A．该古木的年代距今约为5700年
B．12C、13C、14C具有相同的中子数
C．14C衰变为14N的过程中放出α射线
D．增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变
5．关于核反应的类型，下列表述正确的是（
）
A．是衰变
B．是衰变
C．是核聚变
D．是核裂变
6．铝核Al被α粒子击中后产生的反应生成物是磷P，同时放出一种粒子，关于这种粒子的下列说法中正确的是（ ）
A．这种粒子在电场中可以被加速或发生偏转
B．这种粒子在磁场中一定不受磁场力作用
C．这种粒子在真空中的速度等于3×108m/s
D．在碳14核内有7个这种粒子
7．居家装修中的花岗岩、大理石等装修材料，有的会释放放射性气体氡，氢发生衰变，可诱发多种人体疾病，结合所学放射性知识，下列说法正确的是（ ）
A．衰变的实质在于核内的中子转化成了一个质子和一个电子
B．β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力
C．氡的半衰期为3.8天，20个氡原子核经过7.6天则变为5个原子核
D．发生衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了2
8．与的核聚变反应不产生温室气体，不产生放射性物质，是一种十分清洁、环保的能源，对今后人类社会的可持续发展具有深远意义，该核反应可表示为（X表示某种粒子），则下列说法正确的是（ ）
A．该核反应很容易发生，是目前利用核能的主要方式
B．原子核比原子核稳定
C．X为中子，是原子核的组成部分，最早由查德威克通过实验发现
D．X具有较强的电离能力
9．核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137。碘131的半衰期约为8天，会释放射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射射线，下列说法正确的是（ ）
A．碘131释放的射线由氦核组成，衰变的方程是
B．碘131释放的射线是电子流，衰变的方程是
C．与铯137相比，碘131衰变更慢，且铯133和铯137含有相同的质子数
D．铯137衰变时辐射出的光子能量大于可见光光子能量
10．关于同位素，下列说法中正确的是（ ）
A．同位素具有相同的化学性质
B．同位素具有相同的核子数
C．同位素具有相同的质子数
D．同位素具有相同的中子数
11．射线、β射线、γ射线、阴极射线四种射线中由原子核内射出、属于电磁波的射线是__________，不是原子核内射出的射线是_________。
12．氡是一种天然放射性气体，其衰变方程是＋_______，释放出来的射线叫做_____射线。
13．放射性同位素C被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古生物体的年代，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，会形成很不稳定的，它很容易发生衰变，放出β射线变成一个新核，其半衰期为5730年，试写出此核反应方程。
（2）若测得一古生物遗骸中的含量只有活体中的12.5%，则此遗骸距今约有多少年？
14．茫茫宇宙空间存在大量的宇宙射线，对航天员构成了很大的威胁，现有一束射线（含有、、三种射线）.
（1）在不影响和射线的情况下，如何用最简单的办法除去射线?
（2）余下的和射线经过如图所示的一个使它们分开的磁场区域，请画出和射线进入磁场区域后轨迹的示意图.
（3）用磁场可以区分和射线，但不能把射线和射线区分开来，为什么?
（已知粒子的质量约是粒子质量的8000倍，射线速度约为光速的，射线速度约为光速）
参考答案
1．D
【解析】
A．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α射线、β射线和γ射线，没有X射线，A错误；
B．查德威克通过α粒子轰击铍核（）获得碳核（）的实验发现了中子，B错误；
C．玻尔理论只成功解释了氢原子光谱规律，其局限性在于保留了经典粒子的观念，C错误；
D．卢瑟福预言了中子的存在，查德威克通过实验发现了中子，D正确。
故选D。
2．B
【解析】
放射性原子核放出正电子时，正粒子与反冲核的速度方向相反，而电性相同，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相反，两个粒子的轨迹应为外切圆.而放射性原子核放出电子时，电子与反冲核的速度方向相反，而电性相反，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相同，两个粒子的轨迹应为内切圆.放射性原子核放出粒子时，两带电粒子的动量守恒，由轨迹半径，可得轨迹半径与电荷量成反比，而正电子和电子的电荷量比反冲核的电荷量小，则正电子和电子的轨迹半径比反冲核的轨迹半径都大，故运动轨迹1、2、3、4依次对应的粒子是、电子、正电子、.
A.
电子、、、正电子，与结论不相符，选项A错误；
B.
、电子、正电子、，与结论相符，选项B正确；
C.
、正电子、电子、，与结论不相符，选项C错误；
D.
正电子、、、电子，与结论不相符，选项D错误。
3．D
【解析】
A．α射线是发生α衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了2个，质子数减少2个，穿透能力最弱，电离能力最强，A错；
B．β射线是发生β衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，质量数不变，质子数增加1个，B错；
CD．γ射线是原子发生α衰变或者β衰变后原子处于高能级状态，原子核由高能级向低能级跃迁时放出的，穿透能力最强，电力能力最弱，C错D对。
故选D。
4．A
【解析】
A．设原来的质量为M0，衰变后剩余质量为M则有
其中n为发生半衰期的次数，由题意可知剩余质量为原来的，故n=1，所以死亡时间为5700年，故A正确；
B．、、具有相同的质子数和不同的中子数，故B错误；
C．衰变为的过程中质量数没有变化而核电荷数增加1，所以是其中的一个中子变成了一个质子和一个电子，所以放出β射线，故C错误；
D．放射元素的半衰期与物理环境以及化学环境无关，故D错误。
故选A。
5．A
【解析】
A、是衰变，故选项A正确；
B、是人工转变，故选项B错误；
C、是人工转变，故选项C错误；
D、是衰变，故选项D错误。
6．B
【解析】
核反应前后质量数和电荷数守恒可得，核反应方程为
即放出的粒子为不带电的中子。
A．中子不带电，故在电场中不能被加速或发生偏转，A错误；
B．由于中子不带电，因此不受磁场力作用，B正确；
C．实物粒子的速度均小于光速，故C错误；
D．碳14核内的质子数为6，中子数为8，故D错误；
故选B。
7．D
【解析】
AB．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时产生并发射出来的电子流，它具有中等的穿透能力，故AB错误；
C．半衰期是对大量原子核的统计规律，故C错误；
D．根据α衰变的特点可知，α衰变时，电荷数少2，质量数少4，中子数减少了2，故D正确。
故选D。
8．BC
【解析】
A．该核反应是聚变反应，需要在超高温和超高压的环境下进行的，不容易发生，故A错误；
B．反应过程放出能量，说明后面的能量低，更稳定，则原子核比原子核稳定，故B正确；
C．根据质量数守恒和电荷数守恒有
可知X为，是中子，是原子核的组成部分，最早由查德威克通过实验发现，故C正确；
D．由于中子不带电，因此它的电离能力较弱，故D错误。
故选BC。
9．BD
【解析】
AB．射线实际是电子流，根据核反应电荷数守恒，质量数守恒可得衰变方程为。故A错误，B正确；
C．半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，碘131的半衰期为8天，铯137半衰期为30年，碘131衰变更快；同位素是具有相同的质子数和不同的中子数的元素，故铯133和铯137含有相同的质子数，故C错误；
D．射线是高频电磁波，其光子能量大于可见光的能量，故D正确。
故选BD。
10．AC
【解析】
A．同位素在元素周期表中占据的位置相同，化学性质也相同，故A正确；
BCD．同位素具有相同的质子数，不同的中子数，则核子数不同，故BD错误，C正确。
故选AC。
11．γ射线
阴极射线
【解析】
[1]
[2]射线是高速运动的氦原子核，β射线是高速运动的电子流，γ射线是原子核能级跃迁时释放的射线，阴极射线是原子受激发时射出的电子，故由原子核内射出、属于电磁波的射线是γ射线，不是原子核内射出的射线是阴极射线。
12．
【解析】
[1][2]．根据电荷数守恒、质量数守恒知，未知粒子的电荷数为2，质量数为4，为α粒子（）．因放出的是α粒子，所以衰变是α衰变．
13．(1)
，
(2)
17190年
【解析】试题分析：根据电荷数守恒、质量数守恒写出核反应方程；经过一个半衰期，有半数发生衰变，通过剩余的量确定半衰期的次数，从而求出遗骸距今约有多少年。
（1）根据电荷数守恒、质量数守恒得：，
（2）则由半衰期的定义得，即
可得：，所以t
=17190年。
点睛：本题关键知道在核反应中电荷数守恒、质量数守恒，以及知道半衰期的定义。
14．(1)由于射线贯穿能力很弱，用一张纸放在射线前即可除去射线(2)
(3)见解析
【解析】
(1)由于射线贯穿能力很弱，用一张纸放在射线前即可除去射线；
(2)γ射线不带电，垂直磁场进入磁场中不会受到洛伦兹力，故不偏转，由左手定则可判断出β射线进入磁场中时受竖直向上的洛伦兹力，如图所示.
(3)α粒子和电子在磁场中偏转，根据
得
对射线有
对射线有
故
射线穿过此磁场时，半径很大，几乎不偏转，故与射线无法分离.
1．2020年1月10日，中国核潜艇之父黄旭华获国家最高科学技术奖，他为核潜艇研制和跨越式发展作出巨大贡献。物理学史上许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程，下列说法正确的是( )
A．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、β射线、X射线、γ射线
B．汤姆孙通过粒子轰击铍核()获得碳核()的实验发现了中子
C．玻尔理论成功解释了大量原子光谱规律，其局限性在于保留了经典粒子的观念
D．卢瑟福预言了中子的存在，查德威克通过实验发现了中子
2．一个静止的放射性同位素的原子核衰变成，另一个也静止的天然放射性原子核衰变成，在同一磁场中得到衰变后粒子的运动轨迹1、2、3、4，如图所示，则这四条运动轨迹对应的粒子依次是（
）
A．电子、、、正电子
B．、电子、正电子、
C．、正电子、电子、
D．正电子、、、电子
3．居室装修中经常用到的花岗岩都不同程度地含有放射性元素（含铀、钍等），会释放出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道疾病.根据有关放射性知识判断下列说法中正确的是（
）
A．α射线是发生α衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4个
B．β射线是发生β衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，质量数减少了1个
C．γ射线是发生γ衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了
1个
D．在α、三种射线中.
射线的穿透能力最强、电离能力最弱
4．14C发生放射性衰变变为14N，半衰期约为5700年。已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减少。现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是（ ）
A．该古木的年代距今约为5700年
B．12C、13C、14C具有相同的中子数
C．14C衰变为14N的过程中放出α射线
D．增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变
5．关于核反应的类型，下列表述正确的是（
）
A．是衰变
B．是衰变
C．是核聚变
D．是核裂变
6．铝核Al被α粒子击中后产生的反应生成物是磷P，同时放出一种粒子，关于这种粒子的下列说法中正确的是（ ）
A．这种粒子在电场中可以被加速或发生偏转
B．这种粒子在磁场中一定不受磁场力作用
C．这种粒子在真空中的速度等于3×108m/s
D．在碳14核内有7个这种粒子
7．居家装修中的花岗岩、大理石等装修材料，有的会释放放射性气体氡，氢发生衰变，可诱发多种人体疾病，结合所学放射性知识，下列说法正确的是（ ）
A．衰变的实质在于核内的中子转化成了一个质子和一个电子
B．β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力
C．氡的半衰期为3.8天，20个氡原子核经过7.6天则变为5个原子核
D．发生衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了2
8．与的核聚变反应不产生温室气体，不产生放射性物质，是一种十分清洁、环保的能源，对今后人类社会的可持续发展具有深远意义，该核反应可表示为（X表示某种粒子），则下列说法正确的是（ ）
A．该核反应很容易发生，是目前利用核能的主要方式
B．原子核比原子核稳定
C．X为中子，是原子核的组成部分，最早由查德威克通过实验发现
D．X具有较强的电离能力
9．核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137。碘131的半衰期约为8天，会释放射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射射线，下列说法正确的是（ ）
A．碘131释放的射线由氦核组成，衰变的方程是
B．碘131释放的射线是电子流，衰变的方程是
C．与铯137相比，碘131衰变更慢，且铯133和铯137含有相同的质子数
D．铯137衰变时辐射出的光子能量大于可见光光子能量
10．关于同位素，下列说法中正确的是（ ）
A．同位素具有相同的化学性质
B．同位素具有相同的核子数
C．同位素具有相同的质子数
D．同位素具有相同的中子数
11．射线、β射线、γ射线、阴极射线四种射线中由原子核内射出、属于电磁波的射线是__________，不是原子核内射出的射线是_________。
12．氡是一种天然放射性气体，其衰变方程是＋_______，释放出来的射线叫做_____射线。
13．放射性同位素C被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古生物体的年代，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，会形成很不稳定的，它很容易发生衰变，放出β射线变成一个新核，其半衰期为5730年，试写出此核反应方程。
（2）若测得一古生物遗骸中的含量只有活体中的12.5%，则此遗骸距今约有多少年？
14．茫茫宇宙空间存在大量的宇宙射线，对航天员构成了很大的威胁，现有一束射线（含有、、三种射线）.
（1）在不影响和射线的情况下，如何用最简单的办法除去射线?
（2）余下的和射线经过如图所示的一个使它们分开的磁场区域，请画出和射线进入磁场区域后轨迹的示意图.
（3）用磁场可以区分和射线，但不能把射线和射线区分开来，为什么?
（已知粒子的质量约是粒子质量的8000倍，射线速度约为光速的，射线速度约为光速）
参考答案
1．D
【解析】
A．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α射线、β射线和γ射线，没有X射线，A错误；
B．查德威克通过α粒子轰击铍核（）获得碳核（）的实验发现了中子，B错误；
C．玻尔理论只成功解释了氢原子光谱规律，其局限性在于保留了经典粒子的观念，C错误；
D．卢瑟福预言了中子的存在，查德威克通过实验发现了中子，D正确。
故选D。
2．B
【解析】
放射性原子核放出正电子时，正粒子与反冲核的速度方向相反，而电性相同，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相反，两个粒子的轨迹应为外切圆.而放射性原子核放出电子时，电子与反冲核的速度方向相反，而电性相反，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相同，两个粒子的轨迹应为内切圆.放射性原子核放出粒子时，两带电粒子的动量守恒，由轨迹半径，可得轨迹半径与电荷量成反比，而正电子和电子的电荷量比反冲核的电荷量小，则正电子和电子的轨迹半径比反冲核的轨迹半径都大，故运动轨迹1、2、3、4依次对应的粒子是、电子、正电子、.
A.
电子、、、正电子，与结论不相符，选项A错误；
B.
、电子、正电子、，与结论相符，选项B正确；
C.
、正电子、电子、，与结论不相符，选项C错误；
D.
正电子、、、电子，与结论不相符，选项D错误。
3．D
【解析】
A．α射线是发生α衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了2个，质子数减少2个，穿透能力最弱，电离能力最强，A错；
B．β射线是发生β衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，质量数不变，质子数增加1个，B错；
CD．γ射线是原子发生α衰变或者β衰变后原子处于高能级状态，原子核由高能级向低能级跃迁时放出的，穿透能力最强，电力能力最弱，C错D对。
故选D。
4．A
【解析】
A．设原来的质量为M0，衰变后剩余质量为M则有
其中n为发生半衰期的次数，由题意可知剩余质量为原来的，故n=1，所以死亡时间为5700年，故A正确；
B．、、具有相同的质子数和不同的中子数，故B错误；
C．衰变为的过程中质量数没有变化而核电荷数增加1，所以是其中的一个中子变成了一个质子和一个电子，所以放出β射线，故C错误；
D．放射元素的半衰期与物理环境以及化学环境无关，故D错误。
故选A。
5．A
【解析】
A、是衰变，故选项A正确；
B、是人工转变，故选项B错误；
C、是人工转变，故选项C错误；
D、是衰变，故选项D错误。
6．B
【解析】
核反应前后质量数和电荷数守恒可得，核反应方程为
即放出的粒子为不带电的中子。
A．中子不带电，故在电场中不能被加速或发生偏转，A错误；
B．由于中子不带电，因此不受磁场力作用，B正确；
C．实物粒子的速度均小于光速，故C错误；
D．碳14核内的质子数为6，中子数为8，故D错误；
故选B。
7．D
【解析】
AB．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时产生并发射出来的电子流，它具有中等的穿透能力，故AB错误；
C．半衰期是对大量原子核的统计规律，故C错误；
D．根据α衰变的特点可知，α衰变时，电荷数少2，质量数少4，中子数减少了2，故D正确。
故选D。
8．BC
【解析】
A．该核反应是聚变反应，需要在超高温和超高压的环境下进行的，不容易发生，故A错误；
B．反应过程放出能量，说明后面的能量低，更稳定，则原子核比原子核稳定，故B正确；
C．根据质量数守恒和电荷数守恒有
可知X为，是中子，是原子核的组成部分，最早由查德威克通过实验发现，故C正确；
D．由于中子不带电，因此它的电离能力较弱，故D错误。
故选BC。
9．BD
【解析】
AB．射线实际是电子流，根据核反应电荷数守恒，质量数守恒可得衰变方程为。故A错误，B正确；
C．半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，碘131的半衰期为8天，铯137半衰期为30年，碘131衰变更快；同位素是具有相同的质子数和不同的中子数的元素，故铯133和铯137含有相同的质子数，故C错误；
D．射线是高频电磁波，其光子能量大于可见光的能量，故D正确。
故选BD。
10．AC
【解析】
A．同位素在元素周期表中占据的位置相同，化学性质也相同，故A正确；
BCD．同位素具有相同的质子数，不同的中子数，则核子数不同，故BD错误，C正确。
故选AC。
11．γ射线
阴极射线
【解析】
[1]
[2]射线是高速运动的氦原子核，β射线是高速运动的电子流，γ射线是原子核能级跃迁时释放的射线，阴极射线是原子受激发时射出的电子，故由原子核内射出、属于电磁波的射线是γ射线，不是原子核内射出的射线是阴极射线。
12．
【解析】
[1][2]．根据电荷数守恒、质量数守恒知，未知粒子的电荷数为2，质量数为4，为α粒子（）．因放出的是α粒子，所以衰变是α衰变．
13．(1)
，
(2)
17190年
【解析】试题分析：根据电荷数守恒、质量数守恒写出核反应方程；经过一个半衰期，有半数发生衰变，通过剩余的量确定半衰期的次数，从而求出遗骸距今约有多少年。
（1）根据电荷数守恒、质量数守恒得：，
（2）则由半衰期的定义得，即
可得：，所以t
=17190年。
点睛：本题关键知道在核反应中电荷数守恒、质量数守恒，以及知道半衰期的定义。
14．(1)由于射线贯穿能力很弱，用一张纸放在射线前即可除去射线(2)
(3)见解析
【解析】
(1)由于射线贯穿能力很弱，用一张纸放在射线前即可除去射线；
(2)γ射线不带电，垂直磁场进入磁场中不会受到洛伦兹力，故不偏转，由左手定则可判断出β射线进入磁场中时受竖直向上的洛伦兹力，如图所示.
(3)α粒子和电子在磁场中偏转，根据
得
对射线有
对射线有
故
射线穿过此磁场时，半径很大，几乎不偏转，故与射线无法分离.