山东省怀仁县巨子高中2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-5：原子核与放射性 单元复习题（含解析）

原子核与放射性
1．属于β衰变的核反应方程式是（ ）
A．42He＋94Be→126C＋X
B．23490→23491Pa＋X
C．21H＋31H→10n＋X
D．3015P→3014Si＋X
2．下列关于物质结构的叙述中不正确的是（ ）
A．天然放射性现象的发现表明了原子核内部是有复杂结构的
B．质子的发现表明了原子核都是由质子组成的
C．电子的发现表明了原子内部是有复杂结构的
D．α粒子散射实验是原子核式结构模型的实验基础
3．下列叙述中，正确的是 （ ）
A．汤姆逊发现了电子，并提出了原子的核式结构模型
B．查德威克预言了中子的存在，后经卢瑟福通过实验进行了证实
C．铀元素的半衰期为T，当温度发生变化时，铀元素的半衰期也发生变化
D．卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型
4．核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设．核泄漏中的钚（Pu）是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高患癌的风险．已知钚的一种同位素的衰变方程为： ，半衰期为24100年，则下列说法中正确的是
A．衰变时发出的γ射线是波长很短的实物粒子，穿透能力很强
B．X原子核中含有143个中子
C．10个经过24100年后一定还剩余5个
D．衰变过程的总质量不变
5．衰变成，之后衰变成，而Pa核处于高能级，它向低能级跃迁辐射一个粒子。在这个过程中，前两次衰变放出的粒子和最后辐射的粒子，依次是（ ）
A．光子、电子、粒子 B．粒子、光子、粒子
C．粒子、光子、中子 D．粒子、粒子、光子
6．下列说法正确的是 (　　)
A．卢瑟福α粒子散射实验表明原子存在中子
B．外界温度越高，放射性元素的半衰期越短
C．核聚变反应方程H＋H→He＋A中，A表示质子
D．U原子核衰变为一个Pb原子核的过程中，发生6次β衰变
7．一个质子以1.4×107m/s的速度撞入一个孤立的静止铝原子核后被俘获，铝原子核变为硅原子核，已知铝原子核的质量是质子的27倍，硅原子核的质量是质子的28倍。则下列判断中正确的是( )
A．核反应方程为＋→
B．核反应方程为＋→＋
C．硅原子核速度的数量级为107m/s
D．硅原子核速度的数量级为105m/s
8．有关放射性同位素的说法，正确的是( )
A．与互为同位素
B．与其同位素有相同的化学性质
C．用制成化合物后它的半衰期变长
D．能释放正电子，可用其作示踪原子，观察磷肥对植物的影响
9．正电子发射型计算机断层显像(PET)的基本原理是：将放射性同位素注入人体，在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇湮灭转化为一对γ光子，被探测器采集后，经计算机处理生成清晰图像。则根据PET原理判断下列表述正确的是( )
A． 在人体内衰变方程是→＋
B．正、负电子湮灭方程是＋→2γ
C．在PET中，主要用途是作为示踪原子
D．在PET中，主要用途是参与人体的新陈代谢
10．下列核反应或核衰变方程中，符号X表示中子的是( )
A．＋→＋X
B．＋→＋X
C．＋→＋2＋X
D．→＋X
11．能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列释放核能的反应方程，表述正确的有（）
A．是核聚变反应
B．是β衰变
C．是核裂变反应
D．是α衰变
12．在花岗岩、大理石等装饰材料中，都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性元素的说法中正确的是（　　）
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．氡的半衰期为3.8天，16个氡原子核经过7.6天后就一定只剩下2个氡原子核
C．92238U衰变成82206Pb要经过6次β衰变和8次α衰变
D．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的质子转化为中子时产生的
13．核比核内多__________个质子和__________个中子．
14．经过m次α衰变和n次β衰变，变成，则m＝____，n＝____
15．（镭）→（铅）发生了_____次α衰变和______次β衰变．
16．首先发现中子的科学家是__________，其核反应方程是：94Be＋42He→126C+__________。实验装置如图所示，图中（1）为放射源Po，（4）为________________，（6）为_________________。
17．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.
18．两种质量相等，半衰期分别为T1和T2的放射性元素A、B，经过t=T1·T2时间后，这两种元素的剩余质量之比为多少?
19．镭（Ra）是历史上第一个被分离出来的放射性元素，已知能自发地放出α粒子而变成新核Rn，已知的质量为，新核Rn的质量为，α粒子的质量为m，现有一个静止的核发生α衰变，衰变后α粒子的速度为v，光在真空中的速度为c．则：
①写出该核反应的方程式．
②此反应过程中放出的能量是多少？
③反应后新核Rn的速度是多大？
参考答案
1．B
【解析】A反应是原子核的人工转变方程，选项A错误；B反应放出的是负电子，则是β衰变方程，选项B正确；C反应是轻核的聚变反应，选项C错误；D反应放出的是正电子，不是β衰变方程，选项D错误；故选B.
2．B
【解析】天然放射性现象的发现表明了原子核内部是有复杂结构的，选项A正确；质子的发现表明了原子核内有质子，但不是只有质子组成的，选项B错误；电子的发现表明了原子内部是有复杂结构的，选项C正确；α粒子散射实验是原子核式结构模型的实验基础，选项D正确；此题选项不正确的选项，故选B.
3．D
【解析】汤姆孙发现了电子，并提出了“枣糕式原子模型”；卢瑟福根据粒子散射实验，提出了“原子的核式结构模型”，A错误，D正确．卢瑟福预言了中子的存在，卢瑟福的学生查德威克用粒子轰击的实验中发现了中子，B错误．半衰期的大小与温度无关，由原子核内部因素决定，C错误．选D.
4．B
【解析】衰变时发出的γ射线是电磁波，穿透能力很强，故A错误．根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为92，质量数为235，则X原子核中的中子数为143，故B正确．半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，对少数原子核不适用，故C错误．衰变的过程中有质量亏损，总质量减小，故D错误．故选B．
点睛:本题考查了衰变的基本运用，知道衰变的过程中的电荷数守恒、质量数守恒，知道各种射线的性质，注意半衰期对少量的原子核不适用．
5．D
【解析】根据电荷数守恒、质量数守恒，U衰变成Th，释放的粒子电荷数为2，质量数为4，为α粒子．Th衰变成Pa，释放的粒子电荷数为-1，质量数为0，为电子，即β粒子．向低能级跃迁时辐射一个粒子为γ光子．故选D．
6．D
【解析】卢瑟福α粒子散射实验确定了原子核核式结构理论，选项A错误；放射性元素的半衰期与外界因素无关，选项B错误；核聚变反应方程中A的电荷数为0，质量数为2+3-4=1，故A表示中子，选项C错误； 原子核衰变为一个原子核的过程中设经过m次α衰变，n次β衰变，则有：4m=32，2m-n=10，解得：m=8，n=6．选项D正确；故选D.
7．AD
【解析】核反应方程为＋→，由动量守恒定律得m×1.4×107＝28mv′，解得v′＝5×105m/s，因此选项A、D正确。
8．BD
【解析】同位素具有相同的质子数，不同的质量数，故A选项错误；同位素有相同的化学性质，故B选项正确；半衰期与物理和化学状态无关，故C选项错误；为放射性同位素，可做示踪原子，故D选项正确．
9．ABC
【解析】由题意知，A、B正确，显像的原理是采集γ光子，即注入人体内的衰变放出正电子和人体内的负电子湮灭转化为γ光子，因此主要用途是作为示踪原子，故C对，D错。
10．AC
【解析】在反应前后满足质量数和电荷数守恒，可由已知粒子的电荷数和质量数依据两个守恒来确定未知粒子的电荷数和质量数，由此可确定未知粒子，选项A中反应后的X的电荷数为6－6＝0，质量数9＋4－12＝1，故A选项正确，同理可确定C选项正确．
11．ABC
【解析】
A、核聚变的过程与核裂变相反，是几个原子核聚合成一个原子核的过程，氢原子核聚变为氦原子核，故A正确；B、β衰变核自发的放出电子，故B正确；C、核裂变是一个原子核分裂成几个原子核的变化，质量非常大的原子核才能发生核裂变，故C正确；D、α衰变放出的是核原子核，这是核聚变变反应，故D错误；故选ABC．
【点睛】本题考查了重核裂变、轻核聚变和不稳定核的自发衰变共四种核反应．
12．CD
【解析】A、发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，核内质量数减少4，但中子数减少2个．故A错误．B、半衰期的对大量原子核的衰变的统计规律，对于单个是不成立的，故B错误．C、根据质量数和电荷数守恒可知：发生α衰变放出，导致质子数减小2个，质量数减小4，故中子数减小2；发生β衰变时，生成核与原来的原子核相比，电荷数多1，质量数不变，所以发生α衰变的次数是：，发生β衰变的次数是：2×8-（92-82）=6次．故C正确．D、根据β衰变的特点可知，放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的质子转化为中子时产生的．故D正确．故选CD.
【点睛】该题考查对衰变和半衰期的理解，解决本题的关键知道三种衰变的实质，知道衰变的过程中电荷数守恒、质量数守恒．
13．2 1
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2]．原子核是由质子和中子构成的，核有8个质子17-8=9个中子，核有6个质子14-6=8个中子，故核比核内多 2个质子和1个中子．
14． 7 4
【解析】由题意得： 、解得： 、
15．4 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．
16． 查德威克 94Be＋42He→126C＋10n 中子 质子
【解析】首先发现中子的科学家是查德威克，其核反应方程是：94Be＋42He→126C+＋10n；实验装置如图所示，图中（1）为放射源Po，（4）为中子，（6）为质子.
17． (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．
18．
【解析】根据半衰期的定义，经过时间后剩下的放射性元素的质量相同，则，
故．
19．①
②
③
【解析】
（1）核反应方程式为：；
（2）由质能方程知：；
（3）反应前后动量守恒：
所以