上海市海滨高中2019-2020学年物理沪科版选修3-5：4.2原子核的衰变 课时练（含解析）
文档属性
| 名称 | 上海市海滨高中2019-2020学年物理沪科版选修3-5：4.2原子核的衰变 课时练（含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 327.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 沪科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-07-17 19:39:15 | ||
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文档简介
4.2原子核的衰变
1．下列关于核反应及衰变的表述正确的有（ ）
A．中，X表示
B．是轻核聚变
C．半衰期与原子所处的化学状态有关
D．衰变中产生的射线实际上是原子的核外电子挣脱
2．在人类对微观世界进行探索的过程中，下列说法符合历史事实的是
A．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。
B．玻尔推翻了原子的核式结构，并提出了半经典的量子化原子模型。
C．卢瑟福通过α粒子散射实验，证实了在原子核内存在质子和中子。
D．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，发现了原子并非不可再分。
3．卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现质子的核反应方程，n的数值为( )
A．18 B．17 C．16 D．8
4．下列说法正确的是
A．频率越低的光，粒子性越显著
B．无论光强多强，只要入射光的频率小于金属的截止频率，就不能发生光电效应
C．氢原子吸收光子后，电子运动的轨道半径变大，动能也变大
D．发生β衰变时，新核的核电荷数不变
5．下列说法正确的是
A．温度升高时放射性元素的半衰期变长
B．β 衰变所释放的电子是原子核外的最外层电子
C．α、 β 和 γ 三种射线中，γ 射线的穿透能力最强
D．某放射性元素的原子核有 80 个，经过 2 个半衰期后一定只剩 20 个
6．烟雾探测器使用了一种半衰期为432年的放射性元素镅来探测烟雾。当正常空气分子穿过探测器时,镅会释放出射线将它们电离,从而产生电流。烟尘一旦进入探测腔内,烟尘中的微粒会吸附部分射线,导致电流减小,从而触发警报。则下列说法正确的是( )
A．镅发出的是伦琴射线
B．镅发出的射线是因为镅原子发生能级跃迁
C．镅在发生火灾时，由于温度升高半衰期变短
D．0.2g 的镅经864年将衰变掉0.15g
7．下列说法正确的是( )
A．衰变为要经过4次α衰变和2次β衰变
B．一束光照射到某金属表面上产生了光电效应,增大光的强度可增加光电子的最大初动能
C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与黑体温度有关外，还与黑体的材料及表面状况有关
D．铋210的半衰期是5天,1克铋210经过10天全部衰变为其它原子核
8．在衰变中会伴随有射线产生，下列说法正确的是（ ）
A．此衰变方程为
B．粒子是原子核内的中子转化为质子产生的
C．射线是钍原子核放出的
D．衰变为，经过3次α衰变，2次β衰变
9．下面的各核反应中能产生中子的是
A．用光子轰击，生成物之一为
B．用氘核轰击，生成物之一为
C．用粒子轰击，生成物之一为
D．用质子轰击，生成物之一为
10．如图,匀强磁场中的O点有一静止的原子核发生了某种衰变,衰变方程为,反应生成的粒子的速度方向垂直于磁场方向。关于该衰变,下列说法正确的是
A．发生的是衰变
B．发生的是衰变
C．A=234,Z=91
D．新核和粒子在磁场中的轨迹外切于O点
11．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15.2天，16 g的衰变后还剩_________g．
12．放射性元素具有半衰期，如果将某种放射性元素制成核电池，带到火星上去工作．火星上的温度等环境因素与地球有很大差别，该放射性元素到火星上之后，半衰期________（填“发生”或“不发生”）变化．若该放射性元素的半衰期为T年，经过________年，该元素还剩余12.5%．
13．一个密封的罐子里有100克碘131，放置24天后，这个罐子里只剩下12.5克碘131．则碘131半衰期是________天．
14．一个静止的氮核N俘获一个速度为2.3×107m/s的中子后又变成B、C两个新核。设B、C的速度方向与中子速度方向相同，B的质量是中子的11倍，B的速度是106m/s,B、C两原子核的电荷数之比为5∶2。求:
①C为何种粒子？并写出核反应方程。
②C核的速度大小。
15．太阳能资源，不仅包括直接投射到地球表面上的太阳辐射能，而且也包括像所有矿物燃料能、水能、风能等间接的太阳能资源，严格地说，除了地热能、潮汐能和原子核能以外，地球上所有其他能源全部来自太阳能，太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核的热核反应，这种核反应释放出的能量就是太阳能的能源。
(1)写出核反应方程。
(2)若mH=1.007 3 u,mHe=4.002 6 u,me=0.000 55 u,则该反应中的质量亏损是多少u？
如果1 u相当于931.5 MeV的能量，则该反应中释放的能量是多少MeV？
参考答案
1．B
【解析】
【详解】
根据质量数和电荷数守恒得 中，X的质量数为17+1-14=4，电荷数：z=8+1-7=2，表示He，故A错误；轻核聚变是把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应称聚变反应，因此核反应是轻核聚变，故B正确；半衰期是一个统计规律，只与放射性元素本身有关，与所处的化学状态无关，故C错误；β衰变中产生的β射线实际上是原子核中的中子转变成质子，而放出电子，故D错误；故选B。
2．D
【解析】
【详解】
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，α粒子散射实验说明原子中存在原子核，故A错误；玻尔在原子的核式结构理论基础上提出了半经典的量子化原子模型，选项B错误。卢瑟福通过α粒子散射实验，建立了原子的核式结构理论，选项C错误；汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，发现了原子并非不可再分，选项D正确。故选D.
3．B
【解析】
【详解】
根据核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，可知，解得：；故选B.
4．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．频率越低的光，光子的能量值越小，其动量越小，粒子性越不显著；故A错误.
B．光电效应实验中，无论入射光多强，只要入射光的频率低于金属的截止频率，就不可能发生光电效应，故B正确；
C．氢原子吸收光子后，电子运动的轨道半径变大，根据，可知电子的动能减小；故C错误.
D．发生β衰变时，原子核内的每一个中子转化为一个质子和一个电子，新核的质量数不变，核电荷数增加一个；故D错误.
故选B.
5．C
【解析】
【详解】
放射性元素的半衰期与外界因素无关，选项A错误；β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时放出的电子，选项B错误；α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强，选项C正确；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量原子核的衰变不适用，选项D错误；故选C.
6．D
【解析】
【详解】
镅会释放出射线将它们电离，从而产生电流，而三种射线中，α射线能使空气电离，原子核自发放出的氦核，故A B错误；半衰期与外界因素无关，故C错误；的半衰期为432.6年，则经过865年是经过了两个半衰期，剩余的质量为，将衰变掉0.15g，故D正确。所以D正确，ABC错误。
7．A
【解析】
【详解】
A、衰变为，质量数减小16，而质子数减小6，而经过一次衰变,质量数减小4，质子数减小2，而经过一次衰变质量数不变，质子数增大1，因此要经过4次衰变和2次衰变，故A正确；
B、根据光电效应方程，光电子最大初动能与入射光的频率有关，而与光的强度无关，故B错误；
C、根据黑体辐射规律：黑体辐射电磁波的强度，按波长的分布，只与黑体的温度有关，故C错误；
D、铋210的半衰期是5天，经过10天后，还剩下没有衰变为其他原子核的质量为，故D错误；
故选A。
8．BD
【解析】
A、此衰变方程为，不能写成等号，故A错误；
B、β衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子同时产生的，故B正确；
C、γ光子是衰变过程中镤原子核放出的，故C错误；
D、衰变为，设经过n次α衰变和m次β衰变，则：234=222+4n，90=86+2n-m，解得n=3、m=2，所以经过了3次α衰变，2次β衰变，D正确；
故选BD．
9．BC
【解析】
【详解】
根据质量数和电荷数守恒可得：A反应中：12=11+1，A中生成正电子；B反应中生成粒子的质量数为2+9-10=1，电荷数4+1-5=0，则B中生成物为中子；C反应中生成粒子的质量数为4+7-10=1，电荷数2+3-5=0，则C中生成物为中子；D中生成物的质量数和电荷数均为0，为光子，BC正确，AD错误；故选BC。
10．BC
【解析】
【详解】
A、B项：衰变放出一个电子，所以为衰变，故A错误，B正确；
C项：由质量数守恒和电荷数守恒得：A=234,Z=91，故C正确；
D项：由于新核和粒子电性相反，由左手定则可知，新核和粒子在磁场中的轨迹内切于O点，故D错误。
故选：BC。
11．(或粒子) 1
【解析】
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（）．
根据m＝m0()n得，＝，解得m=1g．
点睛：解决本题的关键知道在衰变过程中，电荷数守恒、质量数守恒，知道半衰期的定义，知道衰变后的质量与衰变前质量的关系，即m＝m0()n
12．不发生 3T
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2]．原子核的衰变是由原子核内部因素决定的，与外界环境无关，因此半衰期不发生变化；该元素还剩余12.5%，则放射性元素有7/8 的原子核发生了衰变，说明经过了3个半衰期，所以经过了3T年；
【点睛】
半衰期是原子核有半数发生衰变所需的时间，半衰期的大小由原子核内部因素决定，与所处的物理环境与化学状态无关；知道公式．
13．8
【解析】
一个密封的罐子里有100克碘131，放置24天后，这个罐子里只剩下12.5克碘131．由公式知，所以T=8天
14．（1）；（2）
【解析】试题分析：根据电荷数守恒、质量数守恒确定c为何种粒子，根据动量守恒定律求出c核的速度大小．
①根据电荷数守恒、质量数守恒得，B、C电荷数之和为7，因为B、C两原子核的电荷数之比为5：2．则C的电荷数为2，B、C质量数之和为15．因为B的质量是中子的11倍，则B的质量数为11，则C的质量数为4，所以C为粒子．
②根据动量守恒得，代入数据
解得．
15．（1） （2）23.75MeV
【解析】（1）核反应方程为：
（2）核反应的质量亏损为：
．
该核反应释放的能量为：．
1．下列关于核反应及衰变的表述正确的有（ ）
A．中，X表示
B．是轻核聚变
C．半衰期与原子所处的化学状态有关
D．衰变中产生的射线实际上是原子的核外电子挣脱
2．在人类对微观世界进行探索的过程中，下列说法符合历史事实的是
A．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。
B．玻尔推翻了原子的核式结构，并提出了半经典的量子化原子模型。
C．卢瑟福通过α粒子散射实验，证实了在原子核内存在质子和中子。
D．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，发现了原子并非不可再分。
3．卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现质子的核反应方程，n的数值为( )
A．18 B．17 C．16 D．8
4．下列说法正确的是
A．频率越低的光，粒子性越显著
B．无论光强多强，只要入射光的频率小于金属的截止频率，就不能发生光电效应
C．氢原子吸收光子后，电子运动的轨道半径变大，动能也变大
D．发生β衰变时，新核的核电荷数不变
5．下列说法正确的是
A．温度升高时放射性元素的半衰期变长
B．β 衰变所释放的电子是原子核外的最外层电子
C．α、 β 和 γ 三种射线中，γ 射线的穿透能力最强
D．某放射性元素的原子核有 80 个，经过 2 个半衰期后一定只剩 20 个
6．烟雾探测器使用了一种半衰期为432年的放射性元素镅来探测烟雾。当正常空气分子穿过探测器时,镅会释放出射线将它们电离,从而产生电流。烟尘一旦进入探测腔内,烟尘中的微粒会吸附部分射线,导致电流减小,从而触发警报。则下列说法正确的是( )
A．镅发出的是伦琴射线
B．镅发出的射线是因为镅原子发生能级跃迁
C．镅在发生火灾时，由于温度升高半衰期变短
D．0.2g 的镅经864年将衰变掉0.15g
7．下列说法正确的是( )
A．衰变为要经过4次α衰变和2次β衰变
B．一束光照射到某金属表面上产生了光电效应,增大光的强度可增加光电子的最大初动能
C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与黑体温度有关外，还与黑体的材料及表面状况有关
D．铋210的半衰期是5天,1克铋210经过10天全部衰变为其它原子核
8．在衰变中会伴随有射线产生，下列说法正确的是（ ）
A．此衰变方程为
B．粒子是原子核内的中子转化为质子产生的
C．射线是钍原子核放出的
D．衰变为，经过3次α衰变，2次β衰变
9．下面的各核反应中能产生中子的是
A．用光子轰击，生成物之一为
B．用氘核轰击，生成物之一为
C．用粒子轰击，生成物之一为
D．用质子轰击，生成物之一为
10．如图,匀强磁场中的O点有一静止的原子核发生了某种衰变,衰变方程为,反应生成的粒子的速度方向垂直于磁场方向。关于该衰变,下列说法正确的是
A．发生的是衰变
B．发生的是衰变
C．A=234,Z=91
D．新核和粒子在磁场中的轨迹外切于O点
11．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15.2天，16 g的衰变后还剩_________g．
12．放射性元素具有半衰期，如果将某种放射性元素制成核电池，带到火星上去工作．火星上的温度等环境因素与地球有很大差别，该放射性元素到火星上之后，半衰期________（填“发生”或“不发生”）变化．若该放射性元素的半衰期为T年，经过________年，该元素还剩余12.5%．
13．一个密封的罐子里有100克碘131，放置24天后，这个罐子里只剩下12.5克碘131．则碘131半衰期是________天．
14．一个静止的氮核N俘获一个速度为2.3×107m/s的中子后又变成B、C两个新核。设B、C的速度方向与中子速度方向相同，B的质量是中子的11倍，B的速度是106m/s,B、C两原子核的电荷数之比为5∶2。求:
①C为何种粒子？并写出核反应方程。
②C核的速度大小。
15．太阳能资源，不仅包括直接投射到地球表面上的太阳辐射能，而且也包括像所有矿物燃料能、水能、风能等间接的太阳能资源，严格地说，除了地热能、潮汐能和原子核能以外，地球上所有其他能源全部来自太阳能，太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核的热核反应，这种核反应释放出的能量就是太阳能的能源。
(1)写出核反应方程。
(2)若mH=1.007 3 u,mHe=4.002 6 u,me=0.000 55 u,则该反应中的质量亏损是多少u？
如果1 u相当于931.5 MeV的能量，则该反应中释放的能量是多少MeV？
参考答案
1．B
【解析】
【详解】
根据质量数和电荷数守恒得 中，X的质量数为17+1-14=4，电荷数：z=8+1-7=2，表示He，故A错误；轻核聚变是把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应称聚变反应，因此核反应是轻核聚变，故B正确；半衰期是一个统计规律，只与放射性元素本身有关，与所处的化学状态无关，故C错误；β衰变中产生的β射线实际上是原子核中的中子转变成质子，而放出电子，故D错误；故选B。
2．D
【解析】
【详解】
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，α粒子散射实验说明原子中存在原子核，故A错误；玻尔在原子的核式结构理论基础上提出了半经典的量子化原子模型，选项B错误。卢瑟福通过α粒子散射实验，建立了原子的核式结构理论，选项C错误；汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，发现了原子并非不可再分，选项D正确。故选D.
3．B
【解析】
【详解】
根据核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，可知，解得：；故选B.
4．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．频率越低的光，光子的能量值越小，其动量越小，粒子性越不显著；故A错误.
B．光电效应实验中，无论入射光多强，只要入射光的频率低于金属的截止频率，就不可能发生光电效应，故B正确；
C．氢原子吸收光子后，电子运动的轨道半径变大，根据，可知电子的动能减小；故C错误.
D．发生β衰变时，原子核内的每一个中子转化为一个质子和一个电子，新核的质量数不变，核电荷数增加一个；故D错误.
故选B.
5．C
【解析】
【详解】
放射性元素的半衰期与外界因素无关，选项A错误；β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时放出的电子，选项B错误；α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强，选项C正确；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量原子核的衰变不适用，选项D错误；故选C.
6．D
【解析】
【详解】
镅会释放出射线将它们电离，从而产生电流，而三种射线中，α射线能使空气电离，原子核自发放出的氦核，故A B错误；半衰期与外界因素无关，故C错误；的半衰期为432.6年，则经过865年是经过了两个半衰期，剩余的质量为，将衰变掉0.15g，故D正确。所以D正确，ABC错误。
7．A
【解析】
【详解】
A、衰变为，质量数减小16，而质子数减小6，而经过一次衰变,质量数减小4，质子数减小2，而经过一次衰变质量数不变，质子数增大1，因此要经过4次衰变和2次衰变，故A正确；
B、根据光电效应方程，光电子最大初动能与入射光的频率有关，而与光的强度无关，故B错误；
C、根据黑体辐射规律：黑体辐射电磁波的强度，按波长的分布，只与黑体的温度有关，故C错误；
D、铋210的半衰期是5天，经过10天后，还剩下没有衰变为其他原子核的质量为，故D错误；
故选A。
8．BD
【解析】
A、此衰变方程为，不能写成等号，故A错误；
B、β衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子同时产生的，故B正确；
C、γ光子是衰变过程中镤原子核放出的，故C错误；
D、衰变为，设经过n次α衰变和m次β衰变，则：234=222+4n，90=86+2n-m，解得n=3、m=2，所以经过了3次α衰变，2次β衰变，D正确；
故选BD．
9．BC
【解析】
【详解】
根据质量数和电荷数守恒可得：A反应中：12=11+1，A中生成正电子；B反应中生成粒子的质量数为2+9-10=1，电荷数4+1-5=0，则B中生成物为中子；C反应中生成粒子的质量数为4+7-10=1，电荷数2+3-5=0，则C中生成物为中子；D中生成物的质量数和电荷数均为0，为光子，BC正确，AD错误；故选BC。
10．BC
【解析】
【详解】
A、B项：衰变放出一个电子，所以为衰变，故A错误，B正确；
C项：由质量数守恒和电荷数守恒得：A=234,Z=91，故C正确；
D项：由于新核和粒子电性相反，由左手定则可知，新核和粒子在磁场中的轨迹内切于O点，故D错误。
故选：BC。
11．(或粒子) 1
【解析】
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（）．
根据m＝m0()n得，＝，解得m=1g．
点睛：解决本题的关键知道在衰变过程中，电荷数守恒、质量数守恒，知道半衰期的定义，知道衰变后的质量与衰变前质量的关系，即m＝m0()n
12．不发生 3T
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2]．原子核的衰变是由原子核内部因素决定的，与外界环境无关，因此半衰期不发生变化；该元素还剩余12.5%，则放射性元素有7/8 的原子核发生了衰变，说明经过了3个半衰期，所以经过了3T年；
【点睛】
半衰期是原子核有半数发生衰变所需的时间，半衰期的大小由原子核内部因素决定，与所处的物理环境与化学状态无关；知道公式．
13．8
【解析】
一个密封的罐子里有100克碘131，放置24天后，这个罐子里只剩下12.5克碘131．由公式知，所以T=8天
14．（1）；（2）
【解析】试题分析：根据电荷数守恒、质量数守恒确定c为何种粒子，根据动量守恒定律求出c核的速度大小．
①根据电荷数守恒、质量数守恒得，B、C电荷数之和为7，因为B、C两原子核的电荷数之比为5：2．则C的电荷数为2，B、C质量数之和为15．因为B的质量是中子的11倍，则B的质量数为11，则C的质量数为4，所以C为粒子．
②根据动量守恒得，代入数据
解得．
15．（1） （2）23.75MeV
【解析】（1）核反应方程为：
（2）核反应的质量亏损为：
．
该核反应释放的能量为：．
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