5.2 放射性元素的衰变同步练习 2021—2022 学年高中物理粤教版 （2019）选择性必修第三册 一、选择题（共 15 题） 1．以下是物理学史上 3 个著名的核反应方程 x＋ Li―→2y y＋ 7N―→x＋ 8O y＋ Be―→z＋ 6 C x、y 和 z 是 3 种不同的粒子，其中 z 是（ ） A．α 粒子 B．质子 C．中子 D．电子 2．物理学家的科学研究推动了人类文明的进程，关于原子核内部的信息，最早来自天然放射现象。人们 从破解天然放射现象入手，逐步揭开了原子核的秘密。下列说法正确的是（　　） A．贝克勒尔发现天然放射现象揭开原子核内部信息，认为原子核是可分的，从原子核内部释放的射线有 α 射线、β 射线、X 射线、γ 射线 B．德国物理学家伦琴首次发现铀和含铀的矿物能够发出 α 射线 C．卢瑟福预言了中子的存在，查德威克通过实验发现了中子 9 D．汤姆孙通过 α 粒子轰击铍核（ 4 Be 12 ）获得碳核（ 6 C ）的实验发现了中子 3．2021 年 1 月 3 日消息，诺贝尔官方称居里夫人“笔记”仍具放射性，还将持续 1500 年。关于放射性元素、 衰变和半衰期，下列说法正确的是（　　） A． 238 92 U 衰变成 222 86 Rn 要经过 4 次  衰变和 3 次  衰变 B．放射性元素的半衰期不仅与核内部身因素有关，还与质量有关 C．一个放射性原子核，发生一次 β 衰变，则它质子数减少一个，中子数增加一个 D．原子核衰变时满足电荷数和质量数守恒 4．卢瑟福发现质子首次实现原子核人工转变的核反应方程是（　　） A． B． C． 9 4 Be+ 42 He �12 6 C+___ 27 13 30 Al+ 42 He �15 P+____ 14 7 N  42 He �17 8 O  ___ D． 14 7 N+42 He �17 9 F+____ 5．氡气有天然放射性，其衰变产生的粒子可对人的呼吸系统造成辐射损伤．氡衰变方程为 222 86 Rn � 218 84 Po  X ， 衰变过程中同时产生  射线，半衰期为 3.8 天，以下说法正确的是（） A．该衰变过程为  衰变 B．对一个特定的氡核，在 3.8 天内一定会衰变 218  84 Po C． 射线是由处于高能级的 核向低能级跃迁时产生的 D．衰变后， 218 84 Po 核与 X 粒子的质量之和等于衰变前 222 86 Rn 核的质量 6．如图所示，是利用放射线自动控制铝板厚度的装置。假如放射源能放射出 α、β、γ 三种射线，而根据设 计，该生产线压制的是 3mm 厚的铝板，那么是三种射线中的何种射线对控制厚度起主要作用．当探测接 收器单位时间内接收到的放射性粒子的个数超过标准值时，将会通过自动装置将 M、N 两个轧辊间的距离 如何调节（ ） A．α；大些 B．β；大些 7．下列说法正确的是( C．γ；大些 )． A．用加温或加压的方法不能改变原子核衰变的半衰期 B．某原子核经过一次 α 衰变后，核内质子数减少 4 个 C． 239 94 Pu 与 239 92 U 的核内具有相同的中子数和不同的核子数 D．放射性物质发生 β 衰变时所释放的电子来源于核外电子 8．关于下列四幅图的说法正确的是 （ 　　） D．α；小些 A．A 图中 A 处能观察到大量的闪光点，B 处能看到较多的闪光点，C 处观察不到闪光点 B．B 图中用弧光灯照射原来就带电的锌板时，发现验电器的张角变大，说明锌板原来带负电 C．C 图中处于基态的氢原子能吸收能量为 10.4eV 的光子而发生跃迁 D．D 图中 1 为 α 射线，它的电离作用很强 9．2021 年 4 月 13 日，日本政府召开内阁会议，正式决定，福岛第一核电站核污水经过过滤并稀释后将排 入大海。该污水中含有大量的碘 131 和铯 137、氚等放射性物质。下列有关说法正确的是（　　） A．可以加热排出的废水，加快放射性元素衰变 B．可以通过化学反应，加快放射性元素衰变 C．天然放射现象中产生的 β 射线的速度与光速相当，穿透能力介于 α 射线和 γ 射线之间 D．铯 134 和铯 137 都是放射性元素，已知铯 137 的中子数是 85，则 134 的质子数是 49 10． 234 90 Th 原子核静止在匀强磁场中的 a 点，某一时刻发生衰变，产生如图所示的 1 和 2 两个圆轨迹，由此 可以判断（　　） A．发生的是  衰变 B．衰变后新核的运动方向向右 C．轨迹 1 是衰变后新核的轨迹 D．两圆轨迹半径之比为 R1：R2=90：1 11．下列说法正确的是（　　） A．按照玻尔理论，氢原子从高能级向低能级发生辐射跃迁时，核外电子动能增加，电势能减小。 B．β 衰变中产生的 β 射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的 C．对于任何一种金属都存在一个“极限波长”，入射光的波长必须大于这个波长才能产生光电效应 D． 238 92 U 衰变为 234 91 Pa 要经过 2 次 α 衰变和 1 次 β 衰变 12．目前，在居家装修中，经常用到花岗岩、大理石等装修材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素， 比如有些含有铀钍的花岗岩等岩石都会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放出 α、β、γ 射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是 （　　） A．β 衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时产生并发射出来的 B．γ 射线是衰变后处于激发态的新核跃迁产生的，它具有很强的电离能力 C．已知氡的半衰期为 3.8 天，若取 1 g 氡放在天平左盘上，砝码放于右盘，左右两边恰好平衡，则 3.8 天 后，需取走 0.5 g 砝码天平才能再次平衡 D．发生 α 衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了 4 4 13．英国物理学家卢瑟福用 α 粒子（ 2 He ）轰击氮原子核（ 14 7 N ），产生一个质子（ 1 1 H 是人类第一次实现原子核人工转变。关于产生的新原子核，下列说法正确的是（　　） ）和一种新原子核， A．电荷数是 7 B．电荷数是 9 C．质量数是 16 14．下列关于原子物理知识的说法正确的是（　　） A．组成阴极射线的带电粒子是 α 粒子 B．天然放射现象说明了原子核具有复杂结构 C．放射性物质的温度降低，其半衰期减小 D． β 射线为原子的核外电子电离后形成的电子流 15．下列说法正确的是（　　） D．质量数是 17 9 A．发现中子的核反应方程是 4 B．20 个 238 92 U 1 Be  24 He �12 6 C 0 n 原子核经过一个半衰期后，还有 10 个未发生衰变 C．一群处于 n=4 能级的氢原子向低能级跃迁，最多可释放出 3 种频率的光子 D． 238 92 U � 23492Th  42 He 是核聚变反应方程 二、填空题（共 4 题） 16．铀 238 经过一次衰变形成钍 234，反应方程为： 238 U � 234 Th  x 92 90 ，则放出的粒子 x 的电荷数为_____， 该粒子的电离性比 γ 射线_____（填“强”，“弱”，“相似”）。 17．有一核反应，其反应式为 α+Be 核→n+ ，则 Be 核的质量数是_____． 18．若元素 A 的半衰期为 2 天，元素 B 的半衰期为 3 天，则相同质量的 A 和 B，经过 12 天后，剩下的质量 之比 mA∶mB=_____ 19．在中子、质子、电子、正电子、α 粒子中选出一个适当的粒子，分别填在下列核反应式的横线上。 （1） 238 92 9 234 90 U→ Th＋___________； 12 4 （2） 4 Be＋ 2 He→ 6 C＋___________； （3） 234 90 30 15 Th→ 234 91 Pa＋___________； 30 14 （4） P→ Si＋___________； 90 235 1 136 （5） 92 U＋___________→ 38 Sr＋ 54 Xe＋10 0 n； 14 4 17 （6） 7 N＋ 2 He→ 8 O＋___________。 三、综合题（共 4 题） 20．铋 210 的半衰期是 5 天，经过多少天后，20 g 铋还剩 1.25 g ？ 21．铀 238 衰变为镭 226 的过程如下： 238 92 234 234 234 230 226 U �90 Th �91 Pa �92 U �90 Th �88 Ra ，每次衰变放出的 粒子是什么？请标在箭头的下方 22．某静止放射性元素的原子核在磁感应强度 B＝2.5T 的匀强磁场中发生衰变，轨迹如图所示，测得两圆 的半径之比 R1:R2＝42:1，且 R1＝0.2m．已知 α 粒子质量 mα＝6.64×10－27kg，β 粒子质量 mβ＝9.1×10－31kg． (1)判断发生的是何种衰变； (2)判断衰变前原子核的种类； (3)求出放出粒子的速度大小． 23．一个钚的同位素 239 94 Pu 的原子核静止在匀强磁场中．某时刻该原子核垂直于磁场方向放射出一个 α 粒子， 变成铀的同位素，同时辐射出能量为 E＝0.09 MeV 的光子．已知钚原子核的质量 M0＝238.999655 u，α 粒 子的质量 m＝4.001509 u，反冲核的质量 M＝234.993470 u．取 1 u·c2＝931 MeV. (1)写出衰变的核反应方程． (2)α 粒子和反冲核的动能各是多少？ (3)画出 α 粒子和反冲核在垂直于纸面向里的匀强磁场中运动轨迹的示意图．参考答案： 1．C 2．C 3．D 4．C 5．C 6．B 7．A 8．D 9．C 10．B 11．A 12．A 13．D 14．B 15．A 16． 强 2 17．9 18．1：4 4 2 19． 1 0 He 0 1 n 0 1 e e 1 0 n 1 1 H 20．20 天 21． 4 2 He ， 0 1 e ， 22．(1) α 衰变 23．(1) 239 94 Pu→ 0 1 e ， 4 2 He 4 2 He (2) 氡核 (3) 2.4×107m/s 235 92 4 2 U＋ He＋E (2)4.19 MeV　0.07 MeV　 (3)如图所示．