上海市北虹高中2019-2020学年物理沪科版选修3-5：4.2原子核的衰变 课时作业（含解析）

4.2原子核的衰变
1．天然放射现象说明(　　)
A．原子不是单一的基本粒子 B．原子核不是单一的基本粒子
C．原子内部大部分是中空的 D．原子核是由带正电和带负电的基本粒子组成的
2．关于天然放射性，下列说法不正确的是（ ）
A．放射性元素的半衰期与外界的温度无关
B．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性
C．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强
D．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线
3．物理学理论总是建立在对事实观察的基础上。下列说法正确的是（　　）
A．电子的发现使人们认识到电荷是量子化的
B．密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的
C．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大
D．氢原子从高能级向低能级跃迁时能辐射出射线
4．一个放射性原子核发生一次β衰变，则它的( )
A．质子数减少一个，中子数不变
B．质子数增加一个，中子数不变
C．质子数增加一个，中子数减少一个
D．质子数减少一个，中子数增加一个
5．有关原子结构和原子核的认识，下列说法正确的是
A．居里夫人最先发现天然放射现象
B．伦琴射线的发现揭示了原子具有核式结构
C．在光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关
D．在衰变方程Pu→X＋He＋γ中，X原子核的质量数是234
6．物理学家在对客观世界进行探索的过程中，科学实验起着非常重要的作用，推动了物理学的发展，下列说法符合历史事实的是
A．托马斯?杨利用双缝干涉实验有力地说明光是一种机械波
B．卢瑟福通过对粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子
C．贝可勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核
D．汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷
7．在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。下列说法符合历史事实的是（　　）
A．费米从沥青铀矿中分离出了钋和镭两种新元素
B．贝克勒尔通过对天然放射性现象的研究，发现了原子中存在原子核
C．密立根通过油滴实验测得了基本电荷的数值
D．卢瑟福通过粒子散射实验，证实了在原子核内存在质子
8．下列说法正确的是（ ）
A．α、β、γ三种射线中，α射线的穿透能力最强，γ射线的电离作用最弱
B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时产生的
C．图甲为三种射线在磁场中的径迹，其中①为α射线，②β射线，③为γ射线
D．图乙为三种射线在电场中的径迹，其中①为α射线，②β射线，③为γ射线
9．下列关于原子核衰变的说法中正确的是
A．放射性元素发生β衰变时所释放出的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的
B．有6个放射性元素的原子核，当有3个发生衰变所需的时间就是该元素的半衰期
C．Th钍发生一次α衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了4
D．铀核(U)衰变为铅核(Pb)的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变
10．下列说法正确的是
A．机场、车站的安检门可以探测人身携带的金属物品，是利用静电感应的原理工作
B．可以用超声波探测金属、陶瓷、混凝土制品，检查内部是否有气泡、空洞和裂纹
C．由于多普勒效应，我们观察到离我们而去的恒星发出的光谱，将向红光光谱方向移动，波长变长、频率降低
D．γ射线的穿透能力很强，可用于探测金属零件内部的缺陷
11．某放射性元素经过11.4天有7/8的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为_______天。
12．经过m次α衰变和n次β衰变，变成，则m＝____，n＝____
13．（镭）→（铅）发生了_____次α衰变和______次β衰变．
14．氡222是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤．它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一．其衰变方程是→＋________.已知的半衰期约为3.8天，则约经过________天，16 g的衰变后还剩1 g.
15．氡（ ）是一种天然放射性气体，被人吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤，它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一，已知氡（）衰变后产生两种物质，其中一种产生为钋（）。
(1)试写出氡（）的衰变方程；
(2)已知氡（）的半衰期为3.8天，则经过多少天，16g的氡（）衰变后还剩下1g。
参考答案
1．B
【解析】
【详解】
天然放射现象说明原子核内部有复杂结构，即原子核不是单一的基本粒子，故B正确，A、C、D错误。
2．D
【解析】
【详解】
A．放射性元素的半衰期由原子核决定，与外界的温度无关，故A说法正确；
B．放射性元素的放射性与核外电子无关，故放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性，故B说法正确；
C．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强、电离能力最弱，故C说法正确；
D．一个原子核在一次衰变中只能放出α、β两种射线中的一种，γ射线可以伴随α射线或β射线放出，所以一次衰变不可能同时放出α、β和γ三种射线，故D说法错误．
3．C
【解析】
【详解】
A、电子的发现使人们认识到原子具有复杂结构，并不使人们认识到电荷是量子化的，故选项A错误；
B、密立根油滴实验测出了电子的电荷量，发现了电荷量的量子化，不能说明核外电子的轨道是不连续的，故选项B错误；
C、氢原子辐射出一个光子后，从高能级向低能级跃迁，轨道半径减小，能级减小，根据可得动能增大，故选项C正确；
D、射线的产生机理是原子核受激发，是原子核变化才产生的，不是氢原子跃迁产生的，故选项D错误。
4．C
【解析】β衰变的实质是一个中子变成一个质子和一个电子，故中子减少一个而质子增加一个．故A、B、D错，C对．
5．C
【解析】
【分析】
【详解】
A. 贝克勒尔最先发现天然放射现象，故A错误；
B.?α粒子的散射实验揭示了原子具有核式结构，故B错误；
C. 根据光电效应方程Ekm=hγ?W可知，在光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，故C正确；
D. 根据质量数守恒可得，X的质量数：A=239?4=235，即在衰变方程中，X原子核的质量数是235.故D错误．
故选C
【点睛】
贝克勒尔发现了天然放射现象，揭示了原子核结构的复杂性；卢瑟福通过对α散射实验的研究提出来原子具有核式结构；在光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关；根据质量数守恒求出新核的质量数．
6．D
【解析】
【详解】
托马斯?杨利用双缝干涉实验有力地说明光是一种波，选项A错误；卢瑟福通过对粒子散射实验的研究得出了原子的核式结构理论，选项B错误；贝克勒尔通过对天然放射现象的研究揭示了原子核具有复杂的结构，选项C错误；汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷，选项D正确.
7．C
【解析】
【详解】
A、居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋（P0）和镭（Ra）两种新元素，故A错误；
B、贝克勒尔通过对天然放射性现象的研究，证明原子核有复杂结构，并不是说明原子中存在原子核，故B错误；
C、密立根通过油滴实验测得了基本电荷的数值，故C正确；
D、卢瑟福通过α粒子散射实验，证实了原子是由原子核和核外电子组成的，而不能说明原子核内存在质子，故D错误；
故选：C。
8．BC
【解析】
【详解】
A项：α、β、γ三种射线中，α射线的电离作用最强，穿透能力最弱，故A错误；
B项：由于原子核内无电子，所以β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生，故B正确；
C项：①向左偏由左手则可知，为α射线，②向右偏由左手定则可知，为β射线，③不偏转，说明不带电即为γ射线，故C正确；
D项：图乙中，①向左偏，说明受到的电场力向左与电场强度方向相反，所以①带负电即为β射线，②向右偏，说明受到的电场力向右与电场强度方向相同，所以②带正电，即为α射线，③不偏传，说明③不带电，即为γ射线，故D错误。
9．AD
【解析】
【详解】
放射性元素发生β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的，A正确
半衰期是大量原子的统计规律，少数原子没有，B错误；
Tn核发生一次α衰变时，新核与原来的原子核相比，质量数减少了4，中子数减少2，故C错误
根据238-206=4×8，知发生了8次α衰变，92-82=2×8-6，知发生了6次β衰变， D正确
10．BCD
【解析】
安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品原理是：线圈中交变电流产生交变的磁场，会在金属物品产生交变的感应电流，而金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流，引起线圈中交变电流发生变化，从而被探测到．故A错误；可以用超声波探测金属、陶瓷、混凝土制品，检查内部是否有气泡、空洞和裂纹，选项B正确；由于多普勒效应，我们观察到离我们而去的恒星发出的光谱，将向红光光谱方向移动，波长变长、频率降低，选项C正确；γ射线的穿透能力很强，可用于探测金属零件内部的缺陷，选项D正确；故选BCD.
11．3.8
【解析】根据半衰期公式： 可得： ，所以有，t=3T=11.4天，T=3.8天，即半衰期为3.8天。
点晴：本题考察了有关半衰期的运算，学生要明确剩余质量和衰变前的质量关系并会进行有关运算，即公式的应用，明确半衰期的含义。
12． 7 4
【解析】由题意得： 、解得： 、
13．4 2
【解析】
设发生x次α衰变，y次β衰变，衰变方程为：
则：223=207+4x，解得：x=4
又：88=82+4×2-y，得：y=2
点睛：知道发生α、β衰变的实质：原子核经过一次α衰变，电荷数减小2，质量数减小4，一次β衰变后电荷数增加1，质量数不变．能够运用质量数和电荷数守恒进行求解．
14． (或α粒子) 15.2
【解析】根据核反应过程中电荷数守恒和质量数守恒可推得该反应的另一种生成物为.根据m余＝m原和＝4，解得t＝3.8×4＝15.2天．
15．(1) (2) 15.2天
【解析】
【详解】
(1)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（
）。其衰变方程为：
；
(2)根据m=m0（）n得：
解得：
n=4
则t=4T=4×3.8天=15.2天。