5.2 放射性元素的衰变同步练习 2021—2022 学年高中物理人教版 （2019）选择性必修第三册 一、选择题（共 15 题） 1．决定放射性元素衰变快慢的是 A．环境温度的高低 B．容器内压强的大小 C．放射源质量的多少 D．核内部自身的因素 2．下列说法正确的是(　　) A．玛丽·居里首先提出了原子的核式结构模型 B．卢瑟福在 α 粒子散射实验中发现了电子 C．查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子 D．玻尔为解释光电效应的实验规律提出了光子说 3．下列说法正确的是（　　） A．大量氢原子从 n  4 激发态跃迁到基态最多能发出 6 种不同频率的光 B．通过加压或降温的方法，可以改变放射性元素的半衰期 C．根据波尔理论可知，电子可以绕原子核沿任意轨道做匀速圆周运动 234 D． 90 Th 的半衰期是 24 天， 32 个 234 90 Th 核经过 72 天后一定剩下 4 个 234 90 Th 核 4．幽门螺杆菌可产生高活性的尿素酶，当病人服用碳 14 标记的尿素后，胃中的尿素酶可将尿素分解为氨 和碳 14 标记的 CO2，通过分析呼气中标记的 CO2 的含量即可判断患者胃中幽门螺杆菌的存在。 是 5730 年，而且大部分是 β 衰变，其衰变方程为 A．X 比 14 6 C 多一个质子 B．β 粒子来自于原子核 X C．含 14 6 C 的化合物比单质 D．2000 个 14 6 C 14 6 C 衰变得可能慢些 经过 5730 年会有 1000 个发生衰变 14 6 C�X 。则下列说法正确的是（　　） 14 6 C 半衰期 5．有关量子理论及相关现象，下列说法中正确的是（　　） A．能量量子化的观点是爱因斯坦首先提出的 B．在光电效应现象中，入射光的频率越大遏止电压越大 C．一群处于 n  5 激发态的氢原子向基态跃迁时，最多能辐射出 4 种频率的光子 D． α 射线、 β 线、 γ 射线都是波长极短的电磁波 6．PET（正电子发射型计算机断层显像）的基本原理是：将放射性同位素 过程， 15 8 O 15 8 O 注入人体，参与人体的代谢 在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经 计算机处理后产生清晰的图像。根据 PET 原理，下列说法不正确的是（　　） 15 A． 8 O 衰变的方程式为 B．将放射性同位素 15 8 O 15 8 O → 15 7 N+10 e 注入人体，其作用为示踪原子 C．一对正负电子湮灭后也可能只生成一个光子 D．PET 所选的放射性同位素的半衰期应小于人体的代谢周期 7．以下有关近代物理内容的若干叙述，正确的是（　　） A．汤姆孙发现了电子，说明原子具有核式结构模型 B．有 10 个放射性元素的原子核，当有 5 个原子核发生衰变所需的时间就是该放射性元素的半衰期 C．为了解释黑体辐射规律，爱因斯坦提出了电磁辐射的能量是量子化的 D．德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，认为实物粒子也具有波动性 8．下列说法正确的是 A．根据天然放射现象，卢瑟福提出了原子的核式结构 B．放射性元素的半衰期会随着压力、温度、化合物种类变化而变化 )经过多次 α、β 衰变形成稳定的铅( C．铀( D．一个氡核 衰变成钋核 )的过程中，有 6 个中子转变成质子 并放出一个粒子，其半衰期为 3.8 天，则 2g 氡经过 7.6 天衰变，剩余 氡的质量是 1g 40 9．钾氩定年法是分析岩石矿物形成年代的方法之一。若某密闭容器中有 3.35g 的 40 Ar 和 20g 的  K ，已知 40  K 40 发生衰变时大约有 11%衰变为 Ar 40 ，有 89%衰变为 Ca 40 ，  K 的半衰期为 1.25 �109 40 年， Ar 40 和 Ca 稳 40 40 定，经历 n 年后，容器中的 Ar 和  K 质量相等，则 n 为（　　） 8 B．1.25 �10 9 D． 2.5 �10 A． 6.25 �10 C． 1.75 �10 10．下列说法正确的是（ 9 9 ） A．均匀变化的电场可以产生电磁波 B．β 射线是核外电子挣脱核的束缚后形成的 C． 206 U� 82 Pb 经过 8 次 α 衰变，6 次 β 衰变后变成 238 92 D．卢瑟福用 α 粒子轰击氮核的实验发现了质子，从而证明了原子的核式结构 11．下列说法中正确的是（　　） A．天然放射现象中产生的 α 射线速度与光速相当，穿透能力很强 B．玻尔原子模型引入了量子理论，能很好地解释各种原子光谱的实验规律 C．高速 α 粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，核反应方程为 14 7 1 Al+ 24 He �16 8 O+0 n D．德布罗意提出了实物粒子具有波粒二象性，且物质波的波长与动量有关 12．一个原子核经过 6 次  衰变和 4 次  衰变，最后变成稳定的某种原子核，衰变后，原子核中的中子共 减少 ( 　　 ) A．12 个 B．4 个 C．10 个 D．16 个 13．在足够大的匀强磁场中，静止的钠的同位素 24 11 Na 发生衰变，沿与磁场垂直的方向释放出一个粒子后， 变为一个新核，新核与放出的粒子在磁场中运动的轨迹为内切圆，如图所示，下列说法正确的是（　　） 24 11 A． Na 发生的是 α 衰变 B．轨迹 1 是新核的径迹 C．新核的中子数为 13 D．新核沿逆时针方向旋转 14．天然放射性元素衰变时放出的 γ 射线是（　　） A．质子流 B．电子流 1 15．中微子与水中的 1 H C．氦核流 发生核反应，产生中子( 1 0 n D．电磁波 0 1 1 e H n 0e )和正电子( 1 )，即 中微子＋ 1 → 0 ＋ 1 ，可以判定， 中微子的质量数和电荷数分别是 A．0 和 0 B．0 和 1 二、填空题（共 4 题） 16．完成下列各核反应方程； (1) (2) (3) (4) (5) 10 5 9 4 ＋ Be Al 14 7 N 23 11 Na 27 Al P 4 2 He ―→ 13 7 ＋(      )―→ 27 13 (6) 13 30 15 B ＋(      )―→ ＋ 4 2 He ―→ N 12 6 4 2 30 ―→ 14 He Si ―→ 1 0 ＋(      ) 1 0 n 1 ＋1 H ＋(      ) 24 11 n ＋ Mg O ＋(      )―→ ＋ C 27 12 17 8 ＋(      ) Na 1 ＋1 H ＋(      )； C．1 和 0 D．1 和 1 并指出哪个核反应是首次发现质子、中子和正电子的(      )． 17．自然界里放射性核素并非一次衰变就达到稳定，而是发生一系列连续的衰变，直到稳定的核素而终止， 这就是级联衰变．某个钍系的级联衰变过程如图(N 轴表示中子数，Z 轴表示质子数)，图中 Pb→Bi 的衰变 232 90 是_________衰变，从 Th 208 到 Pb 共发生_________次 α 衰变． 18．核反应 （1）定义：原子核在其他粒子的轰击下产生_____或者发生状态变化的过程。 14 7 4 2 （2）原子核的人工转变：卢瑟福用 α 粒子轰击氮原子核，核反应方程 N＋ He→______。 （3）遵循规律：______守恒，电荷数守恒。 19．衰变类型 （1）α 衰变： 原子核放出 α 粒子的衰变。进行 α 衰变时，质量数______，电荷数______， 238 92 U 的 α 衰变方程： 238 92 U→ 234 90 Th＋______. （2）β 衰变： 原子核放出 β 粒子的衰变。进行 β 衰变时，质量数______，电荷数______， 234 91 234 90 Th 的 β 衰变方程： 234 90 Th→  Pa＋______. 三、综合题（共 4 题） 20．放射性同位素 诺贝尔化学奖。 14 6 C 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 (1)宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后，会形成 14 6 C ， 14 6 C 很不稳定，易发生衰变，其半衰期为 5720 年，放出 β 射线，试写出有关核反应方程。 (2)若测得一古生物体遗骸中 6 21．静止在匀强磁场中 3 y x X ，若已知 4 2 He 的速度 Li 14 6 C 含量只有活体中的 12.5%，则此遗骸的年代约有多少年？ 俘获一个速度 v2  2.0 �104 m / s v0 =7.7 �104 的中子而发生核反应，生成一个 4 2 He 和一个未知粒子 ，其方向与反应前中子的方向相同，试求： ① 写出核反应方程式并求 X 粒子元素符号和 x,y; ② 求出未知粒子 y x X 的速度大小和方向. 22．一个静止的铀核 232 92 U α 放出一个 粒子后衰变成钍核 Th (1)写出铀核的衰变反应方程； (2)图中的轨迹哪个是 α 粒子和哪个是钍核 Th，并求出它们半径的比值； α α (3)若释放的核能全部转化为 粒子和新核的动能，已知 粒子的动能为 E0 ，则在此衰变过程中释放的能量 为多少 ？ 23．如右上图所示，铅盒内放有少量放射源，该放射源能放出 α 射线、β 射线以及 γ 射线三种射线，在铅 盒外部放置两块很大的平行带电金属板，能分离出三种射线．试画出分离后的三种射线的大致轨迹（标明 射线的名称）． 参考答案： 1．D 2．C 3．A 4．A 5．B 6．C 7．D 8．C 9．D 10．C 11．D 12．D 13．D 14．D 15．A 16． 1 0 n 4 2 1 0 He n 1 1 H 2 1 H 30 15 P 0 1 e 程式，（6）为发现正电子的方程式． 17． β     6 18． 新原子核 19． 2 减少 4     减少 2      He     不变 17 8 1 O＋ 1 H     质量数 4 0 -1 增加 1      e. （4）为发现质子的方程式，（1）为发现中子的方