2011-2020年高考物理试卷分类汇编之107.天然放射性现象、半衰期（含答案及解析）

中小学教育资源及组卷应用平台
第107节 天然放射现象 半衰期
1. 2013年上海卷
7．在一个原子核衰变为一个原子核的过程中，发生β衰变的次数为 （ ）
A．6次 B．10次 C．22次 D．32次
答案：A
解析：一个原子核衰变为一个原子核的过程中，发生α衰变的次数为（238-206）÷4=8次，发生β衰变的次数为2×8-(92-82)=6次，选项A正确。
2. 2011年理综北京卷
13．表示放射性元素碘131（）β衰变的方程是 （ ）
A． B．
C． D．
答：B
【解析】A选项是α衰变，A错误；B选项是β衰变，B正确；C选项放射的是中子，C错误；D选项放射的是质子，D错误。
3. 2012年理综全国卷
15. U经过m次α衰变和n次β衰变,则 （ ）
A. m=7 ，n=3 B. m=7, n=4 C. m=14, n=9 D. m=14, n=18
【解析】质量数减少为：4m=235-207=28, m=7.
核电荷数减少为：2m-n=92-82=10, n=4
【答案】B
4.2015年上海卷6． 经过一系列α衰变和β衰变后变成，则比少 （ A ）
（A）16个中子，8个质子 （B）8个中子，l6个质子
（C）24个中子，8个质子 （D）8个中子，24个质子
解析： 比质子数少90-82=8个，核子数少232-208=24个，所以中子数少24-8=16个，故A正确，B、C、D错误。
5.2015年理综北京卷14．下列核反应方程中，属于衰变的是 （ B ）
A． B．
C． D．
解析： A选项是人工核转变，选项A错误； B选项是原子核自发放射粒子的核反应（衰变），选项B正确；C选项是两个轻核结合成重核的反应（聚变），选项C错误；选项D为β衰变。故选B。
6. 2012年物理上海卷
3．与原子核内部变化有关的现象是 （ ）
（A）电离现象 （B）光电效应现象
（C）天然放射现象 （D）粒子散射现象
答案：C
解析：电离现象是原子核外的电子脱离原子核的束缚，与原子核内部无关，因此A不对
光电效应说明光的粒子性，同样也与原子核内部无关，B不对
天然放射现象是从原子核内部放出 、β、三种射线，说明原子核内部的复杂结构，放出 、β后原子核就变成了新的原子核，因此C正确
α粒子散射现象说明原子有核式结构模型，与原子核内部变化无关，D不对
7. 2011年理综浙江卷
15．关于天然放射现象，下列说法正确的是 （ ）
A．α射线是由氦原子核衰变产生
B．β射线是由原子核外电子电离产生
C．γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生
D．通过化学反应不能改变物质的放射性
答：D
【解析】放射线是从原子核中释放出来的，通过化学反应并不能改变物质的放射性。
8.2015年理综重庆卷1．题1图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物质发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直纸面向里。以下判断可能正确的是 （ D ）
A．a、b为β粒子的径迹
B． a、b为粒子的径迹
C． c、d为粒子的径迹
D． c、d为β粒子的径迹
解析：射线是不带电的光子流，在磁场中不偏转，B错误；粒子为氦核带正电，在磁场中受到向上的洛伦兹力向上偏转，选项A、C错误；β粒子是带负电的电子流，应向下偏转，选项D正确。
9. 2011年上海卷
7．在存放放射性元素时，若把放射性元素①置于大量水中；②密封于铅盒中；③与轻核元素结合成化合物。则 （ ）
A．措施①可减缓放射性元素衰变 B．措施②可减缓放射性元素衰变
C．措施③可减缓放射性元素衰变 D．上述措施均无法减缓放射性元素衰变
答案：D
解析：本题考查衰变及半衰期，要求学生理解半衰期。原子核的衰变是核内进行的，故半衰期与元素处于化合态、游离态等任何状态无关，与外界温度、压强等任何环境无关，故不改变元素本身，其半衰期不会发生变化，A、B、C三种措施均无法改变，故D对。
10. 2014年理综重庆卷
1．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32天后，该药物中碘131的含量大约还有 （ ）
A．m/4 B．m/8 C．m/16 D．m/32
【答案】C
【解析】根据原子核的衰变公式：，其中为半衰期的次数，故。选项C正确。
11.2016年上海卷6.放射性元素A经过2次衰变和1次β?衰变后生成一新元素B，则元素B在元素周期表中的位置较元素A的位置向前移动了
（A）1位 （B）2位 （C）3位 （D）4位
【答案】C
【解析】粒子是，β?粒子是，因此发生一次衰变电荷数减少2，发生一次β?衰变电荷数增加1，据题意，电荷数变化为：，所以新元素在元素周期表中的位置向前移动了3位。故选项C正确。
12.2018年海南卷4．已知的半衰期为24天。经过72天还剩下 （ B ）
A．0 B．0.5 g C．1 g D．1.5 g
解析：72天等于3个半衰期，，选项B正确。
13.2016年上海卷10.研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示。两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极a、b连接，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出。则
（A）a为电源正极，到达A板的为射线
（B）a为电源正极，到达A板的为β射线
（C）a为电源负极，到达A板的为射线
（D）a为电源负极，到达A板的为β射线
【答案】B
【解析】从图可以看出，到达两板的粒子在电场中做类平抛运动，到达A板的粒子的竖直位移小于到达B板粒子的竖直位移，粒子在竖直方向做匀速直线运动，则根据公式可知，两极板电压U相同，放射源与两极板的距离d也相同，两个粒子初速度v0相差约10倍，而电子的要小得多，所以电子的竖直位移小，故到达A板的为β射线，a为电源正极， 故选项B正确。
14. 2013年全国卷大纲版
16．放射性元素氡（）经衰变变成钋（），半衰期约为3.8天；但勘测表明，经过漫长的地质年代后，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素的矿石，其原因是 （ ）
A．目前地壳中的主要来自于其它放射性元素的衰变
B．在地球形成初期，地壳中的元素的含量足够高
C．当衰变产物积累到一定量以后，的增加会减慢的衰变进程
D．主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力改变了它的半衰期
答：A
解析：排除法 无论在在地球形成初期，地壳中的元素的含量有多少，总有衰变到检测不出的含量的时候，B错；任何物理或化学变化，都不能减慢的衰变进程，CD错，故A正确。
15. 2012年物理上海卷
5．在轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度，其检测装置由放射源、探测器等构成，如图所示。该装置中探测器接收到的是 （ ）
（A）x射线 （B）射线
（C）射线 （D）射线
答案：D
解析：首先，放射源放出的是α射线、β射线 、γ射线，无x射线，A不对；另外射线穿透本领最弱，一张纸就能挡住，而β射线穿透本领较强能穿透几毫米厚的铝板，射线穿透本领最强，可以穿透几厘米厚的铅板，而要穿过轧制钢板只能是射线，因此D正确
16. 2012年物理上海卷
21．发生一次β衰变后变为Ni核，其衰变方程为________________________；在该衰变过程中还发出频率为ν1、ν2的两个光子，其总能量为_____________________。
答案：， h（1＋2），
解析：衰变方程满足质量数守恒和电荷数守恒；
根据光子的能量E= h，可知两个光子总能量为h（1＋2）
17. 2011年上海卷
9．天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知 （ ）
A．②来自于原子核外的电子
B．①的电离作用最强，是一种电磁波
C．③的电离作用较强，是一种电磁波
D．③的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子
答案：D
解析：本题考查衰变中三种射线，要求学生知道三种射线的贯穿本领及电离能力。衰变的射线均来自于核内，A错；从图中可看出，一张纸能挡住①射线，则①射线一定是α射线，其贯穿本领最差，电离能力最强，但不是电磁波，而是高速粒子流，B错；铝板能挡住②，而不能挡住③，说明③一定是γ射线，其电离能力最弱，贯穿本领最强，是一种电磁波，属于原子核内以能量形式释放出来的以光速运行的高能光子，D对。
18.2015年理综北京卷17．实验观察到，静止在匀强磁场中A点的原子核发生β衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意如图。则 （ D ）
A．轨迹1是电子的，磁场方向垂直纸面向外
B．轨迹2是电子的，磁场方向垂直纸面向外
C．轨迹1是新核的，磁场方向垂直纸面向里
D．轨迹2是新核的，磁场方向垂直纸面向里
解析：静止的核发生β衰变（）由内力作用，满足动量守恒，则新核和电子的动量等大反向，垂直射入匀强磁场后均做匀速圆周运动，由可知，则两个新核的运动半径与电量成反比，即，则新核为小圆，电子为大圆；而新核带正电，电子带负电，由左手定则可知磁场方向垂直纸面向里，选项D正确。
19.2017年新课标Ⅱ卷15.一静止的铀核放出一个粒子衰变成钍核,衰变方程为，下列说法正确的是（ B ）
A. 衰变后钍核的动能等于粒子的动能
B. 衰变后钍核的动量大小等于粒子的动量大小
C. 铀核的半衰期等于其放出一个粒子所经历的时间
D. 衰变后粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量
【解析】根据动量守恒定律可知，生成的钍核的动量与粒子的动量等大反向，选项B正确；根据可知，衰变后钍核的动能小于粒子的动能，选项A错误；铀核的半衰期等于一半数量的铀核衰变所需要的时间，而放出一个粒子经历的时间是一个原子核衰变的时间，故两者不等，选项C错误；由于核反应放出能量，由质能方程可知，衰变后粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量，选项D错误。故选B.
20.2017年北京卷23．（18分）
在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变。放射出α粒子（）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量。
（1）放射性原子核用表示，新核的元素符号用Y表示，写出该α衰变的核反应方程。
（2）α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小。
（3）设该衰变过程释放的核能都转为为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损Δm。
答：（1）→+；（2）， ；（3）
（1）→+
（2）设粒子的速度大小为v，由，，得粒子在磁场中运动周期
环形电流大小
（3）由，得
设衰变后新核Y的速度大小为v'，系统动量守恒：得：
由 得
说明：若利用解答，亦可。
21.2020年山东卷2.氚核发生β衰变成为氦核。假设含氚材料中发生β衰变产生的电子可以全部定向移动，在3.2104 s时间内形成的平均电流为5.010-8 A。已知电子电荷量为1.610-19 C，在这段时间内发生β衰变的氚核的个数为（　　）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】根据
可得产生的电子数为 个
因在β衰变中，一个氚核产生一个电子，可知氚核的个数为1.0×1016个。
故选B．
22.2020年上海卷1．β射线是（ ）
（A）原子核放出的电子流 （B）原子核外电子电离形成的电子流
（C）原子核放射出的电磁波 （D）原子核外电子受激发产生的电磁波
答案：A
解析：β 射线是原子核衰变时放出的高速电子流，选项A正确。
23.2020年上海卷17．倒入容器的啤酒会形成大量泡沫。将啤酒倒入量筒，实验结果表明泡沫的破裂与原子核的衰变遵循同样的统计规律，量筒中液面以上泡沫体积V随时间t变化的关系如图所示。泡沫上表面下降速度____________（选填：“增大”、“不变”或“减小”）。假设泡沫均匀分布，量筒中泡沫从t＝0开始，经过1.5个“半衰期”后剩余的体积约为________cm3。
答案：变小，60，
解析：由图可知：图像的斜率随时间的增大而减小，即泡沫上表面下降速度在变小；
原子核的衰变规律是：原子核每经过一个半衰期减小为原来数目的一半，
由图可知：t=100s时，V=120cm3，t=300s时，V=60cm3，t=500s时，V=30cm3，
所以半衰期为200s，从t＝0开始，经过1.5个“半衰期”后即经过t=300s时，剩余的体积约为60cm3。
_21?????????è?????(www.21cnjy.com)_