江门市艺华高中2019-2020学年高中物理粤教版选修3-5：4.2放射性元素的衰变 质量检测（含解析）

4.2放射性元素的衰变
1．下列说法中正确的是（　　）
A．卢瑟福根据α粒子散射实验判断出原子核是由质子和中子构成的
B．根据波尔理论，氢原子从高能级向低能级跃迁时，电子的动能将减少
C．某频率紫外线照射到锌板表面时能够发生光电效应，若增大该紫外线的照射强度，逸出的光电子的最大初动能也随之增大
D．铀核（）衰变为铅核（）的过程中共发生了8次α衰变和6次β衰变
2．核电池是利用放射性同位素衰变放出载能粒子（如α粒子、β粒子和γ射线）并将其能量转换为电能的装置。某型号核电池的放射源是钚－238，其衰变方程为，则下列说法正确的是（　　）
A．粒子和γ粒子均属于实物粒子
B．钚－238的半衰期与原子所处环境的压强、温度有关
C．X的中子数为142
D．粒子的穿透能力比γ粒子强
3．若某放射性元素经过次衰变和次衰变，变成一种新原子核，则这个新原子核的中子数比放射性元素原子核的中子数减少（　　）
A． B． C． D．
4．14C测年法是利用14C衰变规律对古生物进行年代测定的方法．若以横坐标t表示时间，纵坐标m表示任意时刻14C的质量，m0为t=0时14C的质量．下面四幅图中能正确反映14C衰变规律的是
A． B．
C． D．
5．下列对物理知识的理解不正确的是（　　）
A．根据波尔的原子理论，氢原子所处的能级越高，电势能越大
B．射线的穿透能力较弱，用厚纸板就能挡住
C．放射性元素钋的半衰期为138天，100g的钋经276天，已发生衰变的质量为75g
D．根据爱因斯坦的光电效应方程可知，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
6．有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性气体氡，而氡会发生一系列的放射性衰变，放出、β、γ射线，下列说法正确的是（　　）
A．γ 射线的穿透能力最强，电离能力也最强
B．发生衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了 4
C．β 衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子而产生的
D．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原子核
7．关于天然放射现象，下列说法正确的是（ ）
A．放出的各种射线中，粒子动能最大，因此贯穿其他物质的本领最强
B．原子的核外具有较高能量的电子离开原子时，表现为放射出粒子
C．原子核发生衰变后生成的新核辐射出射线
D．原子核内的核子有一半发生衰变时，所需的时间就是半衰期
8．放射性同位素14C可用为推算文物的“年龄”14C的含量减少一半要经过5730年某考古小组挖掘到一块动物骨骼，经测定14C还剩余1/8，推测该动物生存年代距今约为
A．5730×3年 B．5730×4年 C．5730×6年 D．5730×8年
9．下列说法中正确的是（ ）
A．γ射线在电场和磁场中都不会发生偏转
B．β射线比α射线更容易使气体电离
C．氢有三种同位素：11H、12H、13H，它们中子数相等
D．原子核的电荷数即为原子核所带的电荷量
10．下列说法正确的是（　　）
A．电子的发现说明原子具有核式结构
B．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
C．某金属在光照射下发生光电效应，入射光频率越高，该金属的逸出功越大
D．某金属在光照射下发生光电效应，入射光频率越高，逸出光电子的最大初动能越大
11．如图所示在垂直纸面向外的匀强磁场中，一个静止的镭()发生一次α衰变，生成氡(Rn)时可能的径迹图，其中α粒子的径迹是________，新核的径迹为________，核反应方程为________．
12．地球的年龄到底有多大，科学家利用天然放射性元素的衰变规律，通过对目前发现最古老的岩石中铀和铅含量来推算．测得该岩石中现含有的铀是岩石形成初期时(岩石形成初期时不含铅)的一半，铀238衰变后形成铅206，铀238的相对含量随时间变化的规律如图所示，图中N为铀238的原子数，N0为铀和铅的总原子数. 由此可知地球的年龄大约为________亿年，被测定的古老岩石样品在90亿年时的铀、铅原子数之比约为________．
13．一个静止的氡核，放出一个α粒子后衰变为钋核 ，同时放出一定的能量。已知M氡＝222.086 63 u、mα＝4.002 6 u、M钋＝218.076 6 u，1 u相当于931.5 MeV的能量。
（1）写出上述核反应方程；
（2）求出发生上述核反应放出的能量。
14．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？
15．8克的氡()经过19天后，有7.75克衰变成钋( )，写出核反应方程，并求出氡的半衰期
参考答案
1．D
【解析】
A．卢瑟福通过α粒子散射实验确定了原子的核式结构模型，故A错误；
B．从高能级向低能级跃迁，即从离核较远到较近的轨道，由
可知，电子的动能增大，故B错误；
C．紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，根据光电效应方程，最大初动能与入射光的频率有关，与光强度无关，故C错误；
D．铀核（）衰变为铅核（）的过程中，质量数减少了
一次α衰变质量数减少4，因此经过了8次α衰变，8次α衰变电荷数应该减少16，而实际电荷数只减少了
一次β衰变电荷数增加1，因此发生了6次β衰变，故D正确。
故选D。
2．C
【解析】
A．粒子是电磁波，不是实物粒子，A项错误；
B．元素的半衰期与原子所处环境的压强、温度无关，B项错误；
C．根据质量数、电荷数守恒可知，X的质子数为92，核子数为234，可知中子数为142，C项正确；
D．粒子的穿透能力比粒子弱，D项错误。
故选C。
3．D
【解析】
若某放射性元素经过x次衰变和y次衰变共产生x个和y个，每产生一个电子减少一个中子，产生一个氦原子核，减少2个中子，所以中子数减少，故D正确，ABC错误。
故选D。
4．C
【解析】
设衰变周期为T，那么任意时刻14C的质量，可见，随着t的增长物体的质量越来越小，且变化越来越慢，很显然C项图线符合衰变规律．故选C．
【点睛】本题考查衰变规律和对问题的理解能力．根据衰变规律表示出两个物理量之间的关系再选择对应的函数图象．
5．D
【解析】
A．由公式
可知，氢原子所处的能级越高即核外电子轨道半径越大，总能量越大，但电子动能越小，则电势能越大，故A正确；
B．α射线电离最强，穿透最弱，用厚纸板就能挡住，故B正确；
C．根据
可知100g的Po经276天，即经过2个半衰期，已衰变的质量为75g，故C正确；
D．根据爱因斯坦的光电效应方程可知，光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系，但不是成正比，故D错误。
本题选不正确的，故选D。
6．C
【解析】
A．γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱，A错误；
B．发生衰变时，生成核与原来的原子核相比，质量数减少了4，质子数减少了2，所以中子数减少了2，B错误；
C．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子而产生的，C正确；
D．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，研究个别原子核无意义，D错误。
故选C。
7．C
【解析】
A．在三种放射线中，粒子动能虽然很大，但贯穿其他物质的本领最弱，选项A错误。
B． 衰变射出的电子来源于原子核内部，不是核外电子，选项B错误。
C．原子核发生衰变后产生的新核处于激发态，向外辐射出射线，选项C正确。
D．半衰期是放射性原子核总数有半数发生衰变，而不是原子核内的核子衰变，选项D错误；
故选C。
8．A
【解析】
14C的含量每减少一半要经过约5730年，动物骨骼，经测定14C还剩余1/8，即经历了3个半衰期，即5734×3年，故选A。
9．A
【解析】
A．γ射线不带电，在电场和磁场中都不会发生偏转，选项A正确；
B．α射线电离能力最强，则α射线比β射线更容易使气体电离，选项B错误；
C．氢有三种同位素：11H、12H、13H，它们的质子数相同，而中子数不相等，选项C错误；
D．原子核的电荷数是指核内所含的质子数，并非原子核所带的电荷量，选项D错误。
故选A。
10．D
【解析】
A． α粒子散射实验说明原子具有核式结构，故A错误；
B． β衰变是原子核中的中子转化为质子同时产生电子的过程，但电子不是原子核的组成部分，故B错误；
CD． 在光电效应现象中，金属的逸出功与入射光的频率无关； 可知，入射光频率越高，逸出光电子的最大初动能越大，故C错误D正确。
故选D。
11．c d
【解析】
由动量守恒定律可知 与42He的运动方向相反，故轨迹为外切圆，由可知，电荷量小的42He轨道半径大．则α粒子的径迹是c，新核的径迹为d，核反应方程为．
【点睛】
本题中原子核衰变过程类似于爆炸反冲问题，遵守动量守恒和能量守恒，原子核在磁场中做圆柱运动，应用半径和周期公式解决．
12．45 1∶3
【解析】
据题意，岩石中铀含量是形成初期的，即有半数发生衰变，由图像时，时间约为45亿年，即半衰期也是地球的大致年龄；90亿年时有的铀衰变为铅，故铀、铅原子数之比为1∶3.
13．（1）（2）6.92 MeV
【解析】(1)
(2)质量亏损Δm＝222.086 63 u－4.002 6 u－218.076 6 u＝0.007 43 u　
根据质能方程，核反应放出的能量ΔE＝Δmc2＝6.92 MeV
14．（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：．
15． 天
【解析】（1）根据衰变过程中质量数和电荷数守恒可知：该核反应的方程是 ，
（2）根据 得：
解得n=5，知经过了5个半衰期，则t=天=3.8天．
点睛：知道放射性元素的半衰期是有一半该元素的原子核发生衰变所用的时间．求解时注意m为剩余的质量.