5.2放射性元素的衰变— 2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第三册检测word版含答案

5.2放射性元素的衰变
一、单选题
云室能显示射线的径迹，把云室放在磁场中，从带电粒子运动轨迹的弯曲方向和半径大小就能判断粒子的性质。放射性元素A的原子核静止放在某匀强磁场中发生衰变，放射出粒子并变成新原子核B，粒子与新核B在磁场中运动的轨迹恰好为两个外切圆，测得两圆的半径之比为。已知普朗克常量，下列说法正确的是
A.
放射性元素A原子核发生的是衰变
B.
新原子核B的核电荷数为42
C.
衰变放射出的粒子与新核B的动量相同
D.
如果A原子核衰变时释放出一种频率为的光子，那么这种光子能使逸出功为的金属钨发生光电效应
2020年3月20日，电影放射性物质在伦敦首映，该片的主角居里夫人是放射性元素钋的发现者。钋210的半衰期是138天；钋210核发生衰变时，会产生粒子和原子核X，并放出射线。下列说法正确的是
A.
射线是高速电子流
B.
原子核X的中子数为82
C.
10个钋210核经过138天，一定还剩下5个钋核
D.
衰变后产生的粒子与原子核X的质量之和小于衰变前钋210核的质量
以下关于原子、原子核的说法不正确的是
A.
粒子散射实验中，粒子轰击的金箔也可以用其他重金属箔，如铂箔
B.
各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量各异，因此利用不同气体可以制作五颜六色的霓虹灯
C.
因为放射性的强度不受温度、外界压强的影响，所以说明射线来自原子核
D.
衰变方程：，因为和的核子数均为234，所以这两个原子核的结合能相等
1919年，卢瑟福用镭放射出的粒子轰击氮原子核，从氮核中打出了一种新的粒子，其核反应方程为，则新粒子X为
A.
B.
C.
D.
我国的荣成石岛湾核电站一期工程已完成了反应堆壳体组装，这座核电站由于采用了结构独特的高温气冷堆技术，使其安全性与热效率达到前所未有的高度。该核电站使用的核燃料是钚239，其产生的能量是利用
A.
轻核聚变
B.
重核裂变
C.
衰变
D.
人工核转变
下列说法正确的是
A.
是铀核的一种裂变方程
B.
射线来源于原子内层的电子，就是阴极射线
C.
比结合能越大，原子核内核子结合得越牢固，原子核越稳定
D.
的半衰期约为7亿年，随地球环境的变化，其半衰期可能变短
2020年我国将实施探月工程三期任务，实现月面无人采样返回。为应对月夜的低温，“嫦娥五号”除了太阳能板之外，还有一块“核电池”，在月夜期间提供不小于的电功率，还能提供一定能量用于舱内温度控制。“核电池”利用了的衰变，衰变方程为，下列说法正确的是
A.
，，比的中子数少2
B.
一个衰变为释放的核能为
C.
发生的是衰变，射线具有极强的穿透能力可用于金属探伤
D.
衰变的速度会受到阳光、温度、电磁场等环境因素的影响
发生放射性衰变为，半衰期约为5730年。已知植物存活期间，其体内与的比例不变，生命活动结束后，的比例会持续减少。现测量某古木样品中的比例，发现正好是现代植物样品中比例的二分之一，则
A.
该古木生命活动结束的年代距今约5730年
B.
再过约5730年，该样品中的将全部衰变殆尽
C.
衰变为的本质是
D.
改变样品测量环境的温度和压强，可以改变C的衰变快慢
氢弹造价高，寿命短，难保存。最主要的原因就是其中的氚核会发生衰变生成氦核，其半衰期为年。若一枚氢弹中有1kg氚核，假设氚核衰变产生的电子全部定向运动，已知电子电荷量为，阿伏加德罗常数为，1年约为，则一个半衰期内形成的平均电流约为
A.
B.
C.
8A
D.
下列说法中正确的是
A.
光电效应说明光具有粒子性，它是爱因斯坦首先发现并加以理论解释的
B.
的半衰期约为7亿年，随着地球环境的变化，半衰期可能变短
C.
卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，揭示了原子核的结构
D.
据波尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，核外电子的动能增大
二、填空题
放射性同位素被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古生物体的年代。宇宙射线中高能量中子碰撞空气中的氮原子后，就会形成很不稳定的，它很容易发生衰变，变成一个新核，其半衰期为5730年。该衰变的核反应方程式为________。的生成和衰变通常是平衡的，即生物机体中的含量是不变的。当生物体死亡后，机体内的含量将会不断减少。若测得一具古生物遗骸中含量只有活体中的，则这具遗骸距今约有________年。
贝可勒尔发现天然放射现象，揭开了人类研究原子核结构的序幕。如图中P为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场中分成A、B、C三束。
三种射线中，穿透能力最强，经常用来对金属探伤的是________射线；电离作用最强，动量最大，经常用来轰击原子核的是________射线。
请完成以下与上述粒子有关的两个核反应方程：
；。
请写出完整的核反应方程：
发现质子的核反应方程：________________________。
发现中子的核反应方程：________________________。
原子核衰变方程：
三、计算题
已知钍核的半衰期是24天，衰变后生成新原子核镭。完成以下两个问题：
写出钍核的衰变方程；
钍经过96天后还剩多少？
放射性同位素被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古代生物体的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖。
宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后，会形成，很不稳定，易发生衰变，其半衰期为5720年，放出射线，试写出有关核反应方程；
若测得一古生物体遗骸中含量只有活体中的，则此遗骸的年代约有多少年？
静止的镭核衰变成氡，放射出的粒子垂直进入正交的匀强电场E和匀强磁场B，在电磁场中做直线运动，已知，。
试写出该衰变的方程式；
放出的粒子的速度大小；
反冲核氡的速度大小。
在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，静止的原子核发生衰变，放出的粒子与反冲核Y都做匀速圆周运动，两个圆的半径之比为，如图所示。
写出衰变方程；
已知，Y和放出的粒子的质量分别为、和光在真空中的速度为c，若衰变过程的同时放出能量为的光子，且衰变放出的光子的动量可忽略，求放出的粒子的动能。
答案和解析
1.D2.
D3.
D4.
B5.
B6.C7.
A8.
A9.
B10.
D
11，17190
12.，C；，
13.，；，4
14.解：根据衰变过程中质量数和电荷数守恒得钍核的衰变方程为：
已知钍234的半衰期是24天，经过96天后，发生4个半衰期，所以2
g钍经过4个半衰期后还剩质量为：
15.解：根据电荷数守恒、质量数守恒知，核反应方程为：衰变方程为：。
活体中含量不变，生物死亡后，开始衰变，设活体中的含量为，遗骸中为m，则由半衰期的定义得：，即，解得，所以年。
16.解：由核电荷数与质量数守恒可知，核反应方程式为：；
粒子做匀速直线运动，由平衡条件得：，
解得：，
核反应过程系统动量守恒，以粒子的速度方向为正方向，由动量守恒定律得：，
解得：；
17.解：由于新核和放出的粒子的轨迹是外切圆，说明放出的粒子带正电，是衰变，核反应方程为：；
上述衰变过程的质量亏损为，放出的能量为
该能量是Y的动能，粒子的动能和光子的能量之和：
设衰变后的Y核和粒子的速度分别为和，
则由动量守恒有：
又由动能的定义可知；
，
，
解得：
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