广州市白云中学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 同步练习（含解析）

4.2放射性元素的衰变
1．若干放在天平左盘上，右盘放420g砝码，天平平衡。当Bi发生α衰变经过一个半衰期，欲使天平平衡，应从右盘中取出砝码的质量为（　　）
A．210g B．105g C．4g D．2g
2．如图，匀强磁场中有一个静止的氡原子核()，衰变过程中放出一个粒子，此粒子的径迹与反冲核的径迹是两个外切的圆，大圆与小圆的半径之比为42：1，则氡核的衰变方程是
A．
B．
C．
D．
3．电子的发现是人类对物质结构认识上的一次飞跃，开创了探索物质微观结构的新时代，下列关于电子的说法正确的是
A．JJ汤姆逊发现不同物质发出的阴极射线的粒子比荷相同，这种粒子即电子
B．衰变时原子核会释放电子，说明电子也是原子核的组成部分
C．电子穿过晶体时会产生衍射图样，这证明了电子具有粒子性
D．射线是高速电子流，它的穿透能力比射线和射线都弱
4．镭是一种放射性很强的元素，它的所有同位素都具有强烈的放射性，其中最稳定的同位素为镭226，半衰期约为1600年，会衰变成氡222，衰变时放射出和两种射线。镭放出的射线能破坏、杀死细胞和细菌，因此，常用来治疗癌症。此外，镭盐与铍粉的混合制剂，可作为中子放射源，用来探测石油资源、岩石组成等。下列说法正确的是（　　）
A．100个镭226原子核，经过1600年后只剩下50个
B．核反应中释放出的射线的穿透本领比射线的强
C．镭226衰变成氡222的过程中质量会发生亏损
D．核反应式为
5．是一种半衰期为5730年的放射性同位素，若考古工作者探测到某古木中的含量为原来的，则该古树死亡的时间距今大约(　　)
A．22920年 B．2856年
C．5730年 D．11460年
6．放射性元素电源应用空间比较广泛，大多用在军事或航天领域。其工作原理是放射性元素发射的射线或射线被与射线发生相互作用的物质吸收，将射线的能量转换为内能，然后再将内能转换为电能。为了防止放射性元素对外界环境造成影响，放射性元素电源的外层应有防护层。下表为三种不同放射性元素的相关参数：
放射性元素


发射的射线


放射性元素的半衰期 270天 24天 89.6年
由以上参数分析，下列说法正确的是（　　）
A．发射出的粒子电荷量少，因此由该元素制成的电源使用时间最长，保护层的材料应比较厚
B．的半衰期最长，因此由该元素制成的电源使用时间最长，保护层的材料应比较薄
C．1000个核经过48天，剩余250个核
D．放射性元素在发生衰变时，由于放出能量，衰变后的质量数减少
7．方程一：；方程二：。关于上面两个核反应方程的说法正确的是（　　）
A．方程一表示原子核发生裂变
B．方程一表示原子核发生β衰变
C．两个核反应方程，在反应中都会释放核能
D．方程二中Kr核的质子数，产生的中子数
8．钍具有放射性，它能放出一个新的粒子而变为镤，同时伴随有射线产生，其方程为→+X，钍的半衰期为24天。则下列说法中正确的是（　　）
A．钍234发生的是衰变
B．X是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的
C．射线的本质就是高速中子流
D．1g钍经过96天后还剩0.125g
9．下列说法正确的是（　　）
A．当大量氢原子从能级跃迁到能级时，氢原子会产生3种频率的光子
B．卢瑟福提出了原子的核式结构模型，并发现了质子和中子
C．经过一次衰变，变为，其中伴随产生的射线是由放出的
D．衰变所释放的电子是原子核内的一个质子转变成一个中子时产生的
10．碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为m的碘131，经过24天后，该药物中碘131的含量大约还有（　　）
A．二分之一 B．四分之一 C．八分之一 D．十六分之一
11．1956年，李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，1957年吴健雄用钴原子核（60Co）在极低温（0.01K）和强磁场中的β衰变实验结果给出了令人信服的证明．在极低温下的半衰期____（选填“大于”、“等于”或“小于”）常温下的半衰期；
12．发生β衰变生成镍（Ni）的方程式为____．
13．铀衰变为铅核的过程中，要经过_______次α衰变和______次β衰变
14．测得某矿石中铀、铅的质量之比,假设开始时矿石只含有铀238,发生衰变的铀238全部变成铅206,已知铀的半衰期年,求矿石的年龄。
15．在微观领域，动量守恒定律和能量守恒定律依然适用．在轻核聚变的核反应中，两个氘核（）以相同的动能E0做对心碰撞，该反应中释放的核能为△E，假设释放的核能全部转化为氦核（）和另一种粒子的动能．
①写出核反应方程式；
②在上述轻核聚变的核反应中生成的氦核和另一种粒子的动能各是多少？
参考答案
1．C
【解析】
当Bi发生衰变经过一个半衰期，的有一半发生了衰变，由于的摩尔质量是，Bi共有2摩尔，经过1个半衰期有1摩尔发生衰变，放射出1摩尔的粒子，粒子的摩尔质量是，所以左侧盘中的质量少了，需要从右盘中取出砝码的质量为。故C正确，ABD错误。
故选C。
2．B
【解析】
粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律，有： ，故；粒子衰变过程中不受外力，系统动量守恒，故生成的两个粒子的动量mv等大、反向，故：；大圆与小圆的直径之比为42：1，故生成的两个粒子的电荷量之比为1：42；根据电荷数守恒守恒，生成物是α粒子；则衰变方程应该是；
A.A方程与结论不相符，选项A错误；
B. B方程与结论相符，选项B正确；
C. C方程与结论不相符，选项C错误；
D. D方程与结论不相符，选项D错误；
3．A
【解析】
A．J．J．汤姆孙发现不同物质发出的阴极射线的粒子比荷相同，这种粒子即电子，故A正确；
B．衰变现象是原子核内部的中子转化为质子同时失去一个电子，故B错误；
C．电子穿过晶体时会产生衍射图样，这证明了电子具有波动性，故C错误；
D．射线是高速电子流，它的穿透能力比射线弱，比射线强，故D错误。
故选A。
4．C
【解析】
A．半衰期具有统计意义，对少数的原子核没有意义，故A错误；
B．α射线的穿透本领比γ射线的弱，故B错误；
C．镭226衰变成氡222的过程中有核能释放出来，根据质能方程可知质量会发生亏损，故C正确；
D．根据核反应遵循质量数守恒、电荷数守恒可知，该核反应式电荷数不守恒，故D错误；
故选C。
5．D
【解析】
根据放射性元素的半衰期公式可知 ，解得年，故D项正确，ABC项错误．故选D
6．B
【解析】
AB．放射性元素电源使用时间的长短与放射性元素的半衰期有关，半衰期越长，使用的时间越长，因的半衰期最长，所以由制成的电源使用时间最长，由于发射的射线比射线的贯穿本领弱，所以由发射射线的元素制成的电源所需保护层的材料较薄，所以B正确，A错误；
C．半衰期是一个统计规律，是对大量的原子核衰变规律的总结，所以C错误；
D．在衰变的过程中，电荷数守恒，质量数守恒，所以D错误。
故选B。
7．C
【解析】
AB．根据题意可知，方程一表示原子核发生衰变，故AB错误；
C．两个核反应方程，在反应中都会释放核能，质量亏损，故C正确；
D．根据质量数守恒，电荷数守恒有
，
解得：
，
故D错误。
故选C。
8．B
【解析】
A．根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为-1，质量数为0，则X为电子，此反应为衰变，选项A错误；
B．该衰变为衰变，电子是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的，选项B正确；
C．射线的本质就是光子流，选项C错误；
D．根据知还剩钍的质量
选项D错误。
故选B。
9．C
【解析】
A．大量氢原子从能级跃迁到能级时，氢原子会产生
即6种频率的光子，故A错误；
B．卢瑟福提出了原子的核式结构模型，并通过粒子轰击氮原子核实验发现了质子。但是查德威克发现了中子，故B错误；
C．经过一次衰变，变成，其中伴随产生的射线是由衰变后处于激发态的发出的，故C正确；
D．衰变所释放的电子是原子核内的中子转化为质子同时放出的电子，故D错误。
故选C。
10．C
【解析】
碘131经过一个半衰期，质量变为原来的二分之一。24天可以分为3个半衰期，剩下的质量则为原来的八分之一，故ABD错误，C正确。
故选C。
11．等于
【解析】
半衰期由原子核本身决定，与外界条件无关，所以半衰期不变。
12．
【解析】
根据题意可知，发生β衰变生成镍（Ni）的方程式为，反应过程应保证质量数守恒，电荷数守恒。
13．8 6
【解析】
设发生x次α衰变，y次β衰变，衰变方程为：，则：238=206+4x，解得：x=8，又：92=82+8×2-y，得：y=6．
14．4.5×109（年）
【解析】设矿石的年龄为，开始时矿石中的铀原子核的个数为。经过时间后的铀原子核的个数为,由题意有：；已经衰变的铀原子核的个数即为生成的铅原子核的个数，设经过时间后，生成的铅原子核的个数为，有；由题意可知：
解得： (年)
15．（1）或 （2）；
【解析】或
②根据核反应中系统的能量守恒，有，
根据核反应中系统的动量守恒，有
可知： ，解得，
点睛：在核反应中遵循的物理规律是动量守恒和能量守恒，所以要根据这两点知识求解本题待求量。