7.2 原子核的衰变 自主提升过关练（解析版） 一、选择题 4 17 14 1．在核反应方程 2 He+ 7 N→ 8 O+（X）的括弧中 X 所代表的粒子（　　） 0 0 2 1 D． 1 n C． -1 e B． 1 H A． 1 H 2．下列说法正确的是（　　） A．一束光照射到某种金属上没有发生光电效应，是因为该束光的波长太短 B．在 4 2 He 粒子散射实验中，少数粒子大角度偏转，绝大多数粒子仍沿原来方向前进 C．在衰变方程 239 94 Pu � X  42 He   中，X 原子核的质量数是 234 D．动能相等的质子和电子，它们的物质波波长也相等 3．中国散裂中子源（ CSNS ）是我国“十一五”期间重点建设的大科学装置，2018 年 8 月 23 日通过国家验收，并对国内外各领域的用户开放。下列核反应方程中 X 为中子的 是（　　） 30 A． 15 C． 27 13 30 P �14 Si  X 238 B． 92 27 Al 10 n �12 Mg  X D． 27 13 234 U �90 Th  X 30 Al  24 He �15 PX 4．2021 年 4 月 13 日，日本政府单方面做出将福岛核废水排入大海的决定，引起日本 国内民众及周边国家的强烈反对。核废水中的放射性物质氚 过食物链在人体内累积。氚 3 1 H 衰变后转变成稳定的氦 3 2 He 3 1 H 很难被分离清除，会通 ，半衰期大约 12.5 年。下列 说法正确的是（　　） 3 H 3 A．氚 1 的衰变方程为 1 B． C． 3 1 H 3 1 H H � 23 He+ -10 e 发生衰变放出的射线来源于核外电子 在食物链传递过程中，其半衰期会逐渐缩短 D．20 个氚核经过 25 年，还有 5 个氚核未发生衰变 5．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于衰变放射出某种粒子，衰变过程动量 守恒，结果得到一张两个相切圆 1 和 2 的径迹照片如图所示，已知两个相切圆半径分 r1 r2 别 、 ，则下列说法正确的是（　　） A．该原子核可能发生 α 衰变，也可能发生 β 衰变 B．该原子核衰变后发射的粒子可能带正电，也可能带负电 C．若衰变方程是 D．若衰变方程是 238 92 234 U �90 Th  42 He 238 92 234 U �90 Th  42 He ，则 ，则 r1 : r2  1: 45 r1 : r2  2 :117 6．物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展。 下列说法符合事实的是（　　） A．汤姆孙发现了电子，并提出了“原子的核式结构模型” B．卢瑟福用  粒子轰击 14 7 N 获得反冲核 17 8 O ，发现了质子 C．查德威克发现了天然放射现象，说明原子核有复杂结构 D．原子核在人工转变的过程中，一定放出能量 7．放射性元素 232 90 Th α β 经过多次 衰变和 衰变，最终变成稳定的 过程，下列说法正确的是（ ） A． α 衰变的次数为 5 次 B． β 衰变的次数为 5 次 C．某次衰变中，会同时放出一个 α 粒子和 β 粒子 D．衰变中产生的 β 粒子比 α 粒子在空气中传播得远 8．下列说法正确的时（　　） A．光的波动性是光子之间的相互作用引起的 208 82 Pb ，则关于此衰变 B．α、β、γ 三种射线中，γ 射线的电离能力最强 C．卢瑟福根据 α 粒子散射实验提出了原子核式结构模型，并据此估计原子的半径 D．气体导电时发光机理是：气体的原子受到高速运动的电子撞击，有可能向上跃迁 到激发态。因处于高能级的原子不稳定，会自发地向低能级跃迁，放出光子，最终回 到基态 6 9．锂是一种活动性较强的金属，在原子能工业中有重要用途。利用中子轰击 3 4 2 He Li 产生 和另一种粒子 X，则 X 是（　　） A．氚核 B．氘核 C．质子 D．正电子 10．下列说法正确的是（　　） A．β 衰变所释放的电子不是来自核外电子 B．放射性元素的半衰期与温度、压强有关，与其他物质化合时半衰期变长 C．放射性元素的半衰期是指原子核全部衰变所需时间的一半 D．γ 射线一般伴随着 α 或 β 射线产生，是频率很低的电磁波 m 11．已知某放射性元素的半衰期为 9 天，质量为 m 的该元素经历一段时间后还有 32 未 发生衰变。则经历的时间为 （　　） A．27 天 B．36 天 C．45 天 D．54 天 10 5 12．硼中子俘获治疗是目前国际最先进的癌症治疗手段之一。其原理是先将携带 B （硼的一种稳定无放射性的天然同位素）的靶向分子药物注射到人体，靶向药物的选 10 5 择性使 B 高特异性地集聚在肿瘤组织内，再通过具有指向性的低能量超热中子束对 10 5 肿瘤部位进行外照射，照射后肿瘤组织内 B 被激活、并发生霸中子俘获作用放出射 线，使肿瘤细胞 DNA 双股螺旋断键，致使肿瘤细胞不可修复而彻底死亡，从而实现在 10 1 7 细胞水平定点击杀癌细胞而不损伤正常组织的目的。其核反应方程为 5 B+ 0 n→ 3 Li+X，则 X 为（　　） A．电子 B．质子 C．中子 D．α 粒子 13．核电站泄漏的污染物中含有碘 131 和铯 137。碘 131 的半衰期约为 8 天，会释放  射线；铯 137 是铯 133 的同位素，半衰期约为 30 年，发生衰变时会辐射  射线，下列 说法不正确的是（　　） A．碘 131 释放的 B．碘 131 释放的    射线由氦核组成， 射线是电子流，  衰变的方程是 衰变的方程是 131 53 131 53 0 I � 131 54 Xe  1 e 0 I � 131 54 Xe  1 e C．与铯 137 相比，碘 131 衰变更慢，且铯 133 和铯 137 含有相同的质子数 D．铯 137 衰变时辐射出的  光子能量小于可见光光子能量 14．钴弹是只存在于设想中的核武器，假设在中子弹外面裹一层钴-59，中子弹爆炸发 60 23 60 23 60 24 出的中子打在钴-59 上，变成具有放射性的钴 Co，钴 Co 衰变成镍 Ni，同时放射 出 1.17-1.33MeV 的伽马射线，其半衰期为 5.27 年。下列说法正确的是（　　） 60 23 A． Co 属于自然界中常见的同位素 60 24 60 23 B．镍 Ni 比钴 Co 更稳定 60 23 60 24 C．钴 Co 经过 β 衰变，衰变成镍 Ni D．8 个钴-60 经过 21.08 年全部衰变成镍 15．约里奥—居里夫妇用  射线轰击铝箔，发现当  源移去后，铝箔有放射性，其强 度也随时间按指数规律下降，首次发现了人工放射性同位素 X ，反应方程式为： 4 2 27 He 13 Al � X 10 n 。如图所示，静止的 X 在匀强磁场中的 O 30 点会衰变成原子核 14 Si 和 30 30 Y ，衰变方程为 X �14 Si  Y ，已知 14 Si 做圆周运动的半径为 R ， X 的半衰期为 3 分钟， 则下列说法正确的是（　　） A． X 为 30 15 P ，Y 为 0 1 e B．10 个 X 经过 3 分钟的衰变剩余 5 个 C． D． X 30 14 衰变后 Si 和 Y 30 14 Si 和 Y 做圆周运动的半径之比为 14 : 1 在匀强磁场中做圆周运动的轨迹为外切圆 二、解答题 16．如图所示，静止在匀强磁场中的一个 10 5 B 粒子，俘获一个速度为 v=7.3×104m/s 的中 子发生核反应，生成一个氦核与一个新核，若测得氦核的速度为 2×104m/s，方向与反 应前中子运动方向相同。回答下面问题。 （1）写出核反应方程。 （2）求新核速度的大小 （3）求出氦核与新核轨道半径之比。 118 17．下面是四种元素的同位素的原子核： 50 号，并说明每个原子核中的中子数。 197 X,32 X,50 22 X,79 X ，请将 X 改为具体的元素符 参考答案 1．A 【详解】 设 X 的质量数为 m，电荷数为 n，则有 4+14=17+m 2+7=8+n 解得 m=1 n=1 所以 X 表示质子，故 BCD 错误，A 正确。 故选 A。 2．B 【详解】 A．一束光照射到某种金属上没有发生光电效应，是因为其频率小于金属的极限频率，即 波长大于极限波长。A 错误； 4 B．在 2 He 粒子散射实验中，少数粒子大角度偏转，绝大多数粒子仍沿原来方向前进。B 正 确； C．根据质量数守恒，X 原子核的质量数是 235。C 错误； D．物质波波长为  h h  p 2mEk 质子质量大，所以其波长较短。D 错误。 故选 B。 3．D 【详解】 根据核反应遵循质量数守恒和电荷数守恒可知，选项 A 的核反应方程中 X 的质量数为零， 电荷数为 1， X 为正电子；选项 B 的核反应方程中 X 的质量数为 4，电荷数为 2， X 为氦核； 选项 C 的核反应方程中 X 的质量数为 1，电荷数为 1， X 为质子；选项 D 的核反应方程中 X 的质量数为 1，电荷数为 0， X 为中子。 故选 D。 4．A 【详解】 A．根据电荷数守恒和质量数守恒，可知氚 3 1 3 1 H 的衰变方程为 H � 23 He+ -10 e 故 A 正确； B．由 A 可知 3 1 H 发生的衰变是 β 衰变，而在 β 衰变中生成的电子是一个中子转化为一个质 子同时生成一个电子，故 B 错误； C．半衰期由原子核内部因素决定，与原子核所处的物理环境和化学状态无关，故 C 错误； D．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 D 错误。 故选 A。 5．C 【详解】 AB．原子核衰变过程动量守恒，由动量守恒定律可知，由于衰变放射出两粒子的动量方向 相反，粒子的速度方向相反，由左手定则可知，若生成的两粒子电性相反，则在磁场中的 轨迹为内切圆，若生成的两粒子电性相同，则在磁场中的轨迹为外切圆，所以为电性相同 的粒子，可能发生 α 衰变，但不是 β 衰变，该原子核衰变后发射的粒子可能带正电，不可 能带负电，AB 错误； CD．原子核衰变过程动量守恒，原子核原来静止，初动量是零，由动量守恒定律可知，由 于衰变