高中物理第三章原子核第2节放射性衰变练习(含解析)教科版选修35
高中物理第三章2放射性衰变练习含解析教科版选修3_5
2 放射性衰变1. (多选)如图所示，P为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场的作用下分成a、b、c三束,以下判断正确的是( )A. a为a射线,b为B射线B. a为B射线,b为丫射线C. b为丫射线,c为a射线D. b为a射线,c为丫射线解析：丫射线不带电,在电场中不会偏转，a射线带正电,向负极板偏转,B射线带负电,向正极板偏转. 故正确选项为B、 C.答案:BC2. 原子核发生B 衰变时, B 粒子是( )A. 原子核外的最外层电子B .原子核外的电子跃迁时放出的光子C. 原子核内存在着的电子D. 原子核内的一个中子转化为一个质子时，放射出一个电子解析: 不论是a 衰变还是B 衰变, 它们都是原子核发生转变, 因此a 粒子和B 粒子的来源一定跟原子核内部结构有关，而与原子核外的电子无关.因此,A、B两选项就可排除.由于原子核带正电荷所以核内不可能有带负电荷的电子存在，这样也就排除C选项.最终可以确定出D选项.答案:D3. 如图所示，x为未知的放射源丄为薄铝片，若在放射源和计数器之间加上L后,计数器的计数率大幅度减小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则x可能是() A. a 和B 的混合放射源B. 纯a放射源C. a和丫的混合放射源D. 纯丫放射源解析:此题考查运用三种射线的性质分析问题的能力. 在放射源和计数器之间加上铝片后,计数器的计数率大幅度减小,说明射线中有穿透力很弱的粒子,即a 粒子;在铝片和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，说明穿过铝片的粒子中无带电粒子，故只有丫射线.因此,放射源可能是a和丫的混合放射源.故正确选项为C.答案:C4. （多选）天然放射性物质的放射线包括三种成分，下列说法正确的是（）A. 一张厚的黑纸能挡住a射线,但不能挡住B射线和丫射线B. 某原子核在放出丫射线后会变成另一种元素的原子核C. 三种射线中丫射线的穿透能力最强D. 3粒子是电子，但不是原来绕核旋转的核外电子解析：由三种射线的本质和特点可知，a射线穿透本领最弱，一张黑纸都能挡住，而挡不住3射线和丫射线，故A正确；丫射线是一种波长很短的光子，不会使原核变成新核，三种射线中丫射线的穿透能力最强，故C正确，B错误；3粒子是电子，来源于原子核，故D正确.答案：ACD5. 本题中用大写字母代表原子核，E经a衰变成为F，再经3衰变成为G，再经a衰变成为H上述系列衰变可记为下式：EFGH另一系列衰变如下：PQRS，已知P和F是同位素，则（）A. Q 和G 是同位素，R 和H 是同位素B. R和E是同位素，S和F是同位素C. R和G是同位素，S和H是同位素D. Q和E是同位素，R和F是同位素解析:本题考查的是a与3衰变的规律，关键要弄清楚各核的质子数与中子数.由于P和F是同位素，设它们的质子数为n，则其他各原子核的质子数可分别表示如下：n+2EFGHn PQRS由此可以看出R和E是同位素，S和F、P是同位素，Q和G是同位素.故正确选项为B.答案:B6. 铀239 U）经过衰变可产生钚239 Pu）.关于铀239的衰变,下列说法正确的是（）A. Pu与U的核内具有相同的中子数和不同的核子数B.放射性物质U发生3衰变时所释放的电子来源于核外电子C U经过2次3衰变产生PuD.温度升高U的半衰期减小解析：U的质量数A'=239,核电荷数Z'= 92,则中子数n'=239-92=147 Pu的质量数A=239, 核电荷数Z=94,则中子数n=A-Z=239-94=145,故核子数相同，但中子数不同，故A错误.3衰变是原子核的衰变，与核外电子无关，3衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子同时释放出来的，故B错误L R _ Pu,显然反应物的质量数为239,而生成物的质量数为239,故质量数守恒;而反应物的核电荷数为92,故核电荷数守恒，反应能够发生，故C正确.半衰期与物体的温度、状态均无关，而是由核内部自身因素决定的，故D错误.答案:C7. 一置于铅盒中的放射源发射出的a、3和丫射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔，铝箔后的空间有一匀强电场，进入电场后，射线变为a, b两束，射线a沿原来的方向前进，射线b发生了偏转,如图所示，则图中射线a为_______________ 射线,射线b为 __________ 射线.解析：由于a在电场中不发生偏转，a是丫射线，射线b能穿过铝箔，且在电场中能偏转，故b带电, 而且是3射线.答案：丫38. 约里奥•居里夫妇因发现人工放射性而获得了1935年的诺贝尔化学奖.他们发现的放射性元素P衰变成Si的同时放出另一种粒子，这种粒子是_______________ P是P的同位素，被广泛应用于生物示踪技术.1 mg P随时间衰变的关系如图所示,请估算4 mg的P经多少天的衰变后还剩0.25 mg?解析：由核反应过程中电荷数和质量数守恒可写出核反应方程：T Si e,可知这种粒子是正电子•由图像可知P的半衰期为14天,4mg的P衰变后还剩0.25mg的P,经历了4个半衰期，所以为56天.答案:正电子56天9. 某些建筑材料可产生放射性气体一一氡，氡可以发生a衰变.如果人长期生活在氡浓度过高的环境中,氡通过人的呼吸沉积在肺部，并大量放出射线,从而危害人体健康，原来静止的氡核Rn)发生一次a衰变生成新核钋Po).已知放出的a粒子速度为V.(1) 写出衰变方程.(2) 求衰变生成的钋核的速度大小.解析:(1)由质量数和电荷数守恒，可得衰变方程为Rr r Po He.⑵由于衰变过程中满足动量守恒，则m o v'+m a v=0故v'= --- =---- V= ----- V.答案：(1 Rk Po He (2) —v10. 在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出了一个a粒子,结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图所示),今测得两个相切圆半径之比r1 :「2=44 : 1.求：(1)这个原子核原来所含的质子数是多少？⑵图中哪一个圆是a粒子的径迹?(说明理由)解析:(1)设衰变后新生核的电荷量为q1, a粒子的电荷量为q2=2e,它们的质量分别为m和m,衰变后的速度分别为V1和V2,所以,原来原子核的电荷量q=qi+q2.根据轨道半径公式有新核匚一又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，则mv1=mv2,得新核 - - —以上二式联立解得q=90e.即这个原子核原来所含的质子数为90.(2)由于qvB=则r=,而动量大小相等,因此轨道半径与粒子的电荷量成反比.所以圆轨道1是a粒子的径迹，圆轨道2是新生核的径迹，两者电性相同，运动方向相反.答案：(1)90 (2)圆轨道1理由见解析。
第3章 2.放射性 衰变 能级 知识点讲解汇总附练习 高中物理选修3-5 Word版含答案
2.放射性 衰变[先填空]1．天然放射现象的发现(1)天然放射现象：物质能自发地放出射线的现象． (2)放射性：物质放出射线的性质，叫做放射性． (3)放射性元素：具有放射性的元素，叫做放射性元素．(4)天然放射现象的发现：1896年，法国物理学家贝克勒尔发现了天然放射现象． 2．三种射线图321如图321所示，让放射线通过强磁场，在磁场的作用下，放射线能分成3束，这表明有3种射线，且它们电性不同．带正电的射线向左偏转，为α射线；带负电的射线向右偏转，为β射线；不发生偏转的射线不带电，为γ射线．3．放射性衰变(1)定义：放射性元素自发地蜕变为另一种元素，同时放出射线，这种现象叫做放射性衰变．(2)衰变形式：常见的衰变有两种，放出α粒子的衰变为α衰变，放出β粒子的衰变为β衰变，而γ射线是伴随α射线或β射线产生的．(3)衰变规律①α衰变：A Z X→42He＋A－4Z－2Y.②β衰变：A Z X→0－1e＋A Z＋1Y.在衰变过程中，电荷数和质量数都守恒．[再判断]1．放射性元素的放射性都是自发的现象．(√)2．α射线是由高速运动的氦核组成的，其运行速度接近光速．(×)3．原子核发生α衰变时，核的质子数减少2，而质量数减少4.(√)4．原子核发生β衰变时，原子核的质量不变．(×)5．原子核发生衰变时，质量数和电荷数都守恒．(√)[后思考]如图322是放射性物质放出的射线垂直经过磁场的情形，射线为什么会分成三束？图322【提示】三种射线的带电情况各不相同，它们在磁场中所受洛伦兹力情况不同，故可分成三束．1．α、β、γ射线性质、特征比较(1)在匀强磁场中，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径较小，γ射线不偏转，如图323所示．图323(2)在匀强电场中，α射线偏离较小，β射线偏离较大，γ射线不偏离，如图所示． 3．衰变 (1)衰变方程①α衰变：A Z X ―→A －4Z －2Y ＋42He ②β衰变：A Z X ―→ A Z ＋1Y ＋0－1e (2)α衰变和β衰变的实质 ①α衰变：210n ＋211H ―→42He ②β衰变：10n ―→11H ＋0－1e (3)衰变次数的计算方法设放射性元素AZ X 经过n 次α衰变和m 次β衰变后，变成稳定的新元素A ′Z ′Y ，则衰变方程为A ZX ―→A ′Z ′Y ＋n 42He ＋m 0－1e根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程A ＝A ′＋4n ，Z ＝Z ′＋2n －m .以上两式联立解得n ＝A －A ′4，m ＝A －A ′2＋Z ′－Z .1．(多选)天然放射性物质的放射线包括三种成分，下列说法正确的是 ( ) A ．一张厚的黑纸能挡住α射线，但不能挡住β射线和γ射线 B ．某原子核在放出γ射线后会变成另一种元素的原子核 C ．三种射线中γ射线的穿透能力最强D ．β粒子是电子，但不是原来绕核旋转的核外电子【解析】 由三种射线的本质和特点可知，α射线穿透本领最弱，一张黑纸都能挡住，而挡不住β射线和γ射线，故A 正确；γ射线是一种波长很短的光子，不会使原核变成新核，三种射线中γ射线的穿透能力最强，故C 正确，B 错误；β粒子是电子，来源于原子核，故D 正确．【答案】 ACD2．如图324所示，放射性元素镭释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，其中________是α射线，________是β射线，________是γ射线.【导学号：22482037】图324【解析】由放射现象中α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电，结合在电场与磁场中的偏转可知②⑤是γ射线，③④是α射线．【答案】③④、①⑥、②⑤3．一置于铅盒中的放射源发射出的α、β和γ射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔，铝箔后的空间有一匀强电场．进入电场后，射线变为a、b两束，射线a沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图325所示，则图中的射线a为________射线，射线b 为________射线．图325【解析】在三种射线中，α射线带正电，穿透能力最弱，γ射线不带电，穿透能力最强，β射线带负电，穿透能力一般，综上所述，结合题意可知，a射线应为γ射线，b 射线应为β射线．【答案】γβ4．(多选)原子核23892U经放射性衰变①变为原子核234 90Th，继而经放射性衰变②变为原子核234 91Pa，再经放射性衰变③变为原子核234 92U.下列选项正确的是( )A．①是α衰变B．②是β衰变C．③是β衰变D．③是γ衰变【解析】23892U①→234 90Th，质量数少4，电荷数少2，说明①为α衰变. 234 90Th②→234 91Pa，质子数加1，质量数不变，说明②为β衰变，中子转化成质子. 234 91Pa③→234 92U，质子数加1，质量数不变，说明③为β衰变，中子转化成质子．【答案】ABC5．原子序数大于或等于83的所有元素，都能自发地放出射线．这些射线共有三种：α射线、β射线和γ射线．下列说法中正确的是( )A．原子核每放出一个α粒子，原子序数减少4B．原子核每放出一个α粒子，原子序数增加4C．原子核每放出一个β粒子，原子序数减少1D．原子核放出γ射线时，原子序数不变【解析】发生一次α衰变，核电荷数减少2，质量数减少4，原子序数减少2；发生一次β衰变，核电荷数、原子序数增加1，γ射线是光子．【答案】 D6.238 92U核经一系列的衰变后变为206 82Pb核，问：【导学号：22482038】(1)一共经过几次α衰变和几次β衰变？(2)206 82Pb与238 92U相比，质子数和中子数各少了多少？(3)综合写出这一衰变过程的方程．【解析】(1)设238 92U衰变为206 82Pb经过x次α衰变和y次β衰变．由质量数守恒和电荷数守恒可得238＝206＋4x ①92＝82＋2x－y ②联立①②解得x＝8，y＝6即一共经过8次α衰变和6次β衰变．(2)由于每发生一次α衰变质子数和中子数均减少2，每发生一次β衰变中子数减少1，而质子数增加1，故206 82Pb较238 92U质子数少10，中子数少22.(3)衰变方程为238 92U→206 82Pb＋842He＋6 0－1e【答案】(1)8次α衰变和6次β衰变(2)10 22(3)238 92U→206 82Pb＋842He＋6 0－1e1．三种射线的比较方法(1)知道三种射线带电的性质，α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电．α、β是实物粒子，而γ射线是光子流，属于电磁波的一种．(2)在电场或磁场中，通过其受力及运动轨迹半径的大小来判断α和β射线，由于γ射线不带电，故运动轨迹仍为直线．(3)α射线穿透能力较弱，β射线穿透能力较强，γ射线穿透能力最强．2．衰变次数的判断方法(1)衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒．(2)每发生一次α衰变质子数、中子数均减少2.(3)每发生一次β衰变中子数减少1，质子数增加1.[先填空] 1．定义放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间． 2．决定因素放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系．不同的放射性元素，半衰期不同．3．应用利用半衰期非常稳定这一特点，可以测量其衰变程度、推断时间． [再判断]1．半衰期可以表示放射性元素衰变的快慢．(√)2．半衰期是放射性元素的大量原子核衰变的统计规律．(√) 3．对放射性元素加热时，其半衰期缩短．(×) [后思考]放射性元素衰变有一定的速率．镭226衰变为氡222的半衰期为1 620年，有人说：10 g 镭226经过1 620年有一半发生衰变，镭226还有5 g ，再经过1 620年另一半镭226也发生了衰变，镭226就没有了．这种说法对吗？为什么？【提示】 不对．放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫做这种元素的半衰期．经过第二个1 620年后镭226还剩2.5 g.1．对半衰期的理解：半衰期表示放射性元素衰变的快慢．2．半衰期公式：N 余＝N 原⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ，m 余＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12tτ式中N 原、m 0表示衰变前的原子数和质量，N 余、m 余表示衰变后的尚未发生衰变的原子数和质量，t 表示衰变时间，τ表示半衰期．3．适用条件：半衰期是一个统计概念，是对大量的原子核衰变规律的总结，对于一个特定的原子核，无法确定其何时发生衰变，半衰期只适用于大量的原子核．7．(多选)14C 发生放射性衰变成为14N ，半衰期约5 700年．已知植物存活期间，其体内14C 与12C 的比例不变；生命活动结束后，14C 的比例持续减少．现通过测量得知，某古木样品中14C 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一．下列说法正确的是( )A ．该古木的年代距今约5 700年 B. 12C 、13C 、14C 具有相同的中子数 C ．12C 、13C 、14C 具有相同的质子数 D. 14C 衰变为14N 的过程中放出β射线【解析】 古木样品中14C 的比例是现代植物所制样品的二分之一，根据半衰期的定义知该古木的年代距今约5 700年，选项A 正确．同位素具有相同的质子数，不同的中子数，选项B 错误，C 正确.14C 的衰变方程为146C→147N ＋ 0－1e ，所以此衰变过程放出β射线，选项D 正确．【答案】 ACD8．若元素A 的半衰期为4天，元素B 的半衰期为5天，则相同质量的A 和B ，经过20天后，剩下的质量之比m A ∶m B 为________．【解析】 元素A 的半衰期为4天，经过20天后剩余原来的⎝ ⎛⎭⎪⎫125，元素B 的半衰期为5天，经过20天后剩余原来的⎝ ⎛⎭⎪⎫124，剩下的质量之比m A ∶m B ＝1∶2. 【答案】 1∶29．碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰变期为8天． (1)碘131核的衰变方程：131 53I→________(衰变后的元素用X 表示)． (2)经过________天75%的碘131核发生了衰变． 【解析】 (1)13153I→13154X ＋ 0－1e(2)75%的碘发生了衰变，即25%的未衰变．即m m 0＝25%＝14＝⎝ ⎛⎭⎪⎫122共经历了两个半衰期即16天． 【答案】 (1)13153I→13154X ＋ 0－1e (2)16有关半衰期的两点提醒(1)半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间而不是样本质量减少一半的时间．(2)经过n 个半衰期，剩余核N 剩＝12n N 总．3.光的波粒二象性[先填空]1．光的散射：光在介质中与物体微粒的相互作用，使光的传播方向发生偏转，这种现象叫光的散射．蔚蓝的天空、殷红的晚霞是大气层对阳光散射形成的，夜晚探照灯或激光的光柱，是空气中微粒对光散射形成的．2．康普顿效应康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除原波长外，还发现了波长随散射角的增大而增大的谱线．X射线经物质散射后波长变长的现象，称为康普顿效应．3．康普顿的理论当光子与电子相互作用时，既遵守能量守恒定律，又遵守动量守恒定律．在碰撞中光子将能量hν的一部分传递给了电子，光子能量减少，波长变长．4．康普顿效应的意义康普顿效应表明光子除了具有能量之外，还具有动量，深入揭示了光的粒子性的一面，为光子说提供了又一例证．[再判断]1．康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也具有动量．(√)2．康普顿效应进一步说明光具有粒子性．(√)3．光子发生散射时，其动量大小发生变化，但光子的频率不发生变化．(×)4．光子发生散射后，其波长变大．(√)[后思考]1．太阳光从小孔射入室内时，我们从侧面可以看到这束光；白天的天空各处都是亮的；宇航员在太空中尽管太阳光耀眼刺目，其他方向的天空却是黑的．为什么？【提示】地球上存在着大气，太阳光经大气中的微粒散射后传向各个方向；而在太空中的真空环境下，光不再散射，只向前传播．2．光电效应与康普顿效应研究问题的角度有何不同？【提示】光电效应应用于电子吸收光子的问题，而康普顿效应应用于讨论光子与电子碰撞且没有被电子吸收的问题．1．对康普顿效应的理解(1)实验现象X射线管发出波长为λ0的X射线，通过小孔投射到散射物石墨上．X射线在石墨上被散射，部分散射光的波长变长，波长改变的多少与散射角有关．(2)康普顿效应与经典物理理论的矛盾按照经典物理理论，入射光引起物质内部带电粒子的受迫振动，振动着的带电粒子从入射光吸收能量，并向四周辐射，这就是散射光．散射光的频率应该等于粒子受迫振动的频率(即入射光的频率)．因此散射光的波长与入射光的波长应该相同，不应该出现波长变长的散射光．另外，经典物理理论无法解释波长改变与散射角的关系．(3)光子说对康普顿效应的解释假定X射线光子与电子发生弹性碰撞．①光子和电子相碰撞时，光子有一部分能量传给电子，散射光子的能量减少，于是散射光的波长大于入射光的波长．②因为碰撞中交换的能量与碰撞的角度有关，所以波长的改变与散射角有关．2．康普顿的散射理论进一步证实了爱因斯坦的光量子理论，也有力证明了光具有波粒二象性．1．(多选)美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应．关于康普顿效应，以下说法正确的是 ( )A．康普顿效应说明光子具动量B．康普顿效应现象说明光具有波动性C．康普顿效应现象说明光具有粒子性D．当光子与晶体中的电子碰撞后，其能量增加【解析】康普顿效应说明光具有粒子性，B项错误，A、C项正确；光子与晶体中的电子碰撞时满足动量守恒和能量守恒，故二者碰撞后，光子要把部分能量转移给电子，光子的能量会减少，D项错误．【答案】AC2．康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量．如图431给出了光子与静止电子碰撞后电子的运动方向，则碰后光子可能沿__________方向运动，并且波长________(选填“不变”“变短”或“变长”)．图431【解析】因光子与电子在碰撞过程中动量守恒，所以碰撞之后光子和电子的总动量的方向与光子碰前动量的方向一致，可见碰后光子运动的方向可能沿1方向，不可能沿2或3方向；通过碰撞，光子将一部分能量转移给电子，能量减少，由ε＝hν知，频率变小，再根据c＝λν知，波长变长．【答案】 1 变长动量守恒定律不但适用于宏观物体，也适用于微观粒子间的作用；康普顿效应进一步揭示了光的粒子性，也再次证明了爱因斯坦光子说的正确性.[先填空]1．光的波粒二象性(1)光既具有波动性又具有粒子性，既光具有波粒二象性．光的波动性是指光的运动形态具有各种波动的共同特征，如干涉、衍射和色散等都有波动的表现．光的粒子性是指光与其他物质相互作用时所交换的能量和动量具有不连续性，如光电效应、康普顿效应等．(2)光子的能量和动量①能量：ε＝hν.②动量：p＝hλ.(3)意义能量ε和动量p是描述物质的粒子性的重要物理量；波长λ和频率ν是描述物质的波动性的典型物理量．因此ε＝h ν和p ＝hλ揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系．2．光是一种概率波光波在某处的强度代表着光子在该处出现概率的大小，所以光是一种概率波． [再判断]1．光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性．(√) 2．光子数量越大，其粒子性越明显．(×)3．光具有粒子性，但光子又不同于宏观观念的粒子．(√) 4．光子通过狭缝后落在屏上明纹处的概率大些．(√) [后思考]1．由公式E ＝h ν和λ＝hp，能看出波动性和粒子性的联系吗？【提示】 从光子的能量和动量的表达式可以看出，是h 架起了粒子性与波动性之间的桥梁．2．在光的单缝衍射实验中，在光屏上放上照相底片，并设法控制光的强度，尽可能使光子一个一个地通过狭缝，曝光时间短时，可看到胶片上出现一些无规则分布的点；曝光时间足够长时，有大量光子通过狭缝，底片上出现一些平行条纹，中央条纹最亮最宽．请思考下列问题：(1)曝光时间短时，说明什么问题？【提示】 少量光子表现出光的粒子性，但其运动规律与宏观粒子不同，其位置是不确定的．(2)曝光时间足够长时，说明什么问题？【提示】 大量光子表现出光的波动性，光波强的地方是光子到达的机会多的地方． (3)暗条纹处一定没有光子到达吗？【提示】 暗条纹处也有光子到达，只是光子到达的几率特别小，很难呈现出亮度．1．对光的认识的几种学说在双缝干涉实验中，光子通过双缝后，对某一个光子而言，不能肯定它落在哪一点，但屏上各处明暗条纹的不同亮度，说明光子落在各处的可能性即概率是不相同的．光子落在明条纹处的概率大，落在暗条纹处的概率小．这就是说光子在空间出现的概率可以通过波动的规律来确定，因此说光是一种概率波．3．关于光的波粒二象性，下列说法中正确的是( )【导学号：22482062】A ．光的频率越高，衍射现象越容易看到B ．光的频率越高，粒子性越显著C ．大量光子产生的效果往往显示粒子性D ．光的波粒二象性否定了光的电磁说【解析】 光具有波粒二象性，波粒二象性并不否定光的电磁说，只是说某些情况下粒子性明显，某些情况下波动性明显，故D 错误．光的频率越高，波长越短，粒子性越明显，波动性越不明显，越不易看到其衍射现象，故B 正确、A 错误．大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性，故C 错误．【答案】 B4．(多选)在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上．假设现在只让一个光子能通过单缝，那么该光子( )A．一定落在中央亮纹处B．一定落在亮纹处C．可能落在亮纹处D．可能落在暗纹处【解析】根据光的概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不可确定的，但概率最大的是落在中央亮纹处，可达95%以上．当然也可能落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，只不过落在暗处的概率很小而已，故只有C、D正确．【答案】CD对光的波粒二象性的两点提醒1．光的干涉和衍射及偏振说明光具有波动性，而光电效应和康普顿效应是光具有粒子性的例证．2．波动性和粒子性都是光的本质属性，只是在不同条件下的表现不同．当光与其他物质发生作用时，表现出粒子的性质；少量或个别光子易显示出光的粒子性；频率高波长短的光，粒子性显著．大量光子在传播时表现为波动性；频率低波长长的光，波动性显著．对光子落点的理解1．光具有波动性，光的波动性是统计规律的结果，对某个光子我们无法判断它落到哪个位置，我们只能判断大量光子的落点区域．2．在暗条纹处，也有光子达到，只是光子数很少．3．对于通过单缝的大量光子而言，绝大多数光子落在中央亮纹处，只有少数光子落在其他亮纹处及暗纹处．。
2021高中物理 第三章 原子核 章末检测卷(教科版选修3-5)
章末检测卷(三)(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分)1．(2022·新课标Ⅱ·35(1)改编)在人类对微观世界进行探究的过程中，科学试验起到了格外重要的作用．下列说法符合历史事实的是________．A．密立根通过油滴试验测出了基本电荷的数值B．贝克勒尔通过对自然放射现象的争辩，发觉了原子中存在原子核C．居里夫妇从沥青铀矿中分别出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素D．卢瑟福通过α粒子散射试验证明白在原子核内部存在质子E．汤姆逊通过阴极射线在电场和磁场中偏转的试验，发觉了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷答案ACE解析密立根通过油滴试验，验证了物体所带的电荷量都是某一值的整数倍，测出了基本电荷的数值，选项A 正确．贝克勒尔通过对自然放射现象的争辩，明确了原子核具有简洁结构，选项B错误．居里夫妇通过对含铀物质的争辩发觉了钋(Po)和镭(Ra)，选项C正确．卢瑟福通过α粒子散射试验证明白原子的核式结构，选项D错误．汤姆逊通过阴极射线在电场和磁场中偏转的试验，说明白阴极射线是带负电的粒子，并测出了粒子的比荷，选项E正确．2．(2022·新课标Ⅰ·35(1))关于自然放射性，下列说法正确的是________．A．全部元素都可能发生衰变B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透力气最强E．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线答案BCD解析自然界中绝大部分元素没有放射现象，选项A错误；放射性元素的半衰期只与原子核结构有关，与其他因素无关，选项B、C正确；α、β和γ三种射线电离力气依次减弱，穿透力气依次增加，选项D正确；原子核发生衰变时，不能同时发生α和β衰变，γ射线伴随这两种衰变产生，故选项E错误．3．能源是社会进展的基础，进展核能是解决能源问题的途径之一，下列释放核能的反应方程，表述正确的有() A.31H＋21H→42He＋10n是核聚变反应B.31H＋21H→42He＋10n是β衰变C.235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n是核裂变反应D.235 92U＋10n→140 54Xe＋9438Sr＋210n是α衰变答案AC解析β衰变时释放出电子(0－1e)，α衰变时释放出氦原子核(42He)，可知选项B、D错误；选项A中一个氚核和一个氘核结合成一个氦核并释放出一个中子是典型的核聚变反应；选项C中一个U235原子核吸取一个中子，生成一个Ba原子核和一个Kr原子核并释放出三个中子是典型的核裂变反应．4．原子核A Z X与氘核21H反应生成一个α粒子和一个质子．由此可知()A．A＝2，Z＝1 B．A＝2，Z＝2C．A＝3，Z＝3 D．A＝3，Z＝2答案 D解析本题考查核反应方程．由题意可知核反应方程为A Z X＋21H→42He＋11H，反应过程中遵循质量数守恒和电荷数守恒，由此可推断A＝3，Z＝2，选项D正确．5．科学家发觉在月球上含有丰富的32He(氦3)．它是一种高效、清洁、平安的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为32He＋32He―→211H＋42He.关于32He聚变下列表述正确的是()A．聚变反应不会释放能量B．聚变反应产生了新的原子核C．聚变反应没有质量亏损D．目前核电站都接受32He聚变反应发电答案 B解析该聚变反应释放了能量，是由于发生了质量亏损，A、C错；该聚变反应产生了新原子核11H，B对；目前核电站都是用重核裂变发电而不是用轻核聚变，D错．6．原子核聚变可望给人类将来供应丰富的洁净能源．当氘等离子体被加热到适当高温时，氘核参与的几种聚变反应可能发生，放出热量．这几种反应的总效果可以表示为621H―→k42He＋d11H＋210n＋43.15 MeV由平衡条件可知()A．k＝1，d＝4 B．k＝2，d＝2C．k＝1，d＝6 D．k＝2，d＝3答案 B解析依据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒得。
高中物理第三章本章测评含解析教科版选修3_5
本章测评( 时间:60 分钟满分:100 分)一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分.每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一个选项正确,第6~10题有多个选项正确,全部选对的得5分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分)1. 关于天然放射现象, 下列说法正确的是( )A. 放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就是半衰期B. 放射性物质放出的射线中，a粒子动能很大，因此贯穿物质的本领很强C. 当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发生3衰变D. 放射性元素的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出丫射线解析：半衰期是原子核有半数发生变化所需的时间，选项A错误；放射性物质放出的射线中，a射线贯穿物质的本领较弱，选项B错误；3衰变是核内中子转化为质子时放出的，选项C错误；选项D正确.答案：D2. 下列说法正确的是( )A. 丫射线在电场和磁场中都不会发生偏转B. 3 射线比a 射线更容易使气体电离C. 太阳辐射的能量主要来源于重核裂变D. 核反应堆产生的能量来自轻核聚变解析：丫射线中的丫光子不带电，故在电场与磁场中都不会发生偏转，选项A正确；a射线的特点是电离能力很强，选项B错误；太阳辐射的能量主要来源于轻核聚变，选项C错误；核反应堆产生的能量是来自重核裂变，选项D错误.答案：A3. 现有三个核反应：①Na Mg - e②Ba Kr+ n③He n下列说法正确的是( )A. ①是裂变，②是3衰变,③是聚变B. ①是聚变，②是裂变，③是3衰变C. ①是3衰变,②是裂变,③是聚变D. ①是3衰变,②是聚变,③是裂变解析：原子核自发地放出某种粒子成为新的原子核，这种变化叫衰变，①为衰变；原子序数较大的重核分裂成原子序数较小的原子核，叫重核裂变，②为裂变；原子序数较小的原子核聚合成原子序数较大的原子核，叫轻核聚变，③为聚变•故选项C正确.答案:C4. 下列关于原子和原子核的说法正确的是()A. 3衰变现象说明电子是原子核的组成部分B. 玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化C. 放射性元素的半衰期随温度的升高而变短D. 比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固解析：3衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的，选项A错误；玻尔的基本假设是轨道、能量都是量子化的，选项B正确；半衰期由原子核的内部因素决定,跟元素的化学状态、温度、压强等因素无关，选项C错误;比结合能越大表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，选项D错误•答案:B5. 一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个丫光子•已知质子、中子、氘核的质量分别为m、m、m,普朗克常量为h,真空中的光速为c.下列说法正确的是()A. 核反应方程是H+丫B. 聚变反应中的质量亏损△ m=n+m-m3C. 辐射出的丫光子的能量E=(n3-m i-m2)c2D. Y光子的波长入= -------------解析：核反应方程是H+Y ,质量亏损△ m=m+R2Hm3,根据质能方程，辐射出的丫光子的能量E=( m+m~m3)c2, 丫光子的波长入= ----- .故选项B正确.答案:B6. 某原子核的衰变过程是ABC,符号表示放出一个3粒子,表示放出一个a粒子.下列说法正确的是()A. 核C比核B的中子数少2B. 核C比核A的质量数少5C. 原子核为A的中性原子的电子数比原子核为B的中性原子的电子数多1D. 核C比核A的质子数少1解析:设原子核A的质量数为x,电荷数为y,则原子核的衰变过程为-BC,由此可知选项BC错误,D正确；核B的中子数为x-(y+1)=x-y- 1,核C的中子数为x- 4-(y-1)=x-y- 3,选项A正确. 答案:AD 7. 正电子发射型计算机断层显像(PET)的基本原理是将放射性同位素0注入人体0在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇湮灭转化为一对丫光子，被探测器采集后，经计算机处理生成清晰图像.则根据PET原理判断下列表述正确的是()A. O在人体内衰变方程是B. 正、负电子湮灭方程是_ e 2 丫C. 在PET中O主要用途是作为示踪原子D. 在PET中O主要用途是参与人体的新陈代谢解析：由题意知,A、B正确；显像的原理是采集丫光子，即注入人体内的O衰变放出正电子和人体内的负电子湮灭转化为丫光子，因此O主要用途是作为示踪原子，故C正确，D错误.答案:ABC8. 下列说法正确的是( )A .卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为He HB. 铀核裂变的核反应是Ba Kr+ nC. 已知质子、中子、a粒子的质量分别为m、m、na那么,2个质子和2个中子结合成一个a粒子，释放的能量是(2m1+2m2-m3)c2D. 铀U)经过多次a、B衰变形成稳定的铅Pb)的过程中，有4个中子转变成质子解析:根据物理学史知选项A正确;铀核裂变必须吸收慢中子，B错误；根据爱因斯坦质能方程，知C正确Pb+ He+ - e，有6个中子转变成电子，故D错误.答案:AC9. 关于核反应方程Th Pa+X+A E( △ E为释放的核能,X为新生成的粒子),已知Th的半衰期为 1.2 min，则下列说法正确的是( )A. 此反应为3衰变B Pa核和Th核具有相同的质量数C Th衰变过程中总质量减小D.64 g Th经过6 min还有1 g Th尚未衰变解析：根据电荷数守恒、质量数守恒知,X的电荷数为-1,质量数为0,该反应为3衰变,所以A选项是正确的Pa核和Th核具有相同的质量数，故B正确；此反应中释放出能量，由爱因斯坦质能方程知，此反应过程伴随着质量亏损，则总质量减小，故C正确；6min经过了5个半衰期，则未衰变的质量m=m- =m - —x 64g=2g，故D 错误.答案:ABC10. 如图所示，国际原子能机构2007年2月15日公布核辐射警示新标志，新标志为黑框红底三角，内有一个辐射波标记、一个骷髅头标记和一个逃跑的人形.核辐射会向外释放三种射线：a射线带正电，3射线带负电，丫射线不带电.现有甲、乙两个原子核原来都静止在同一匀强磁场中，其中一个核放出一个a粒子,另一个核放出一个3粒子,得出如图所示的四条径迹，则（）A. 甲核放出的是a粒子，乙核放出的是3粒子B. a为a粒子的径迹C. b为a粒子的径迹D. C为3粒子的径迹解析:衰变过程中满足动量守恒，释放粒子与新核的动量大小相等、方向相反，根据带电粒子在磁场中的运动不难分析：若轨迹为外切圆，则为a衰变;若轨迹为内切圆，则为3衰变•又由只=知半径与电荷量成反比，可知答案为A C D项.答案：ACD二、填空题（共2小题,每小题6分,共12分）11. 用丫光子轰击氘核，使之产生质子和中子，已知氘核的质量为 2.013 5 u,质子的质量为1.0072 u,中子的质量为1.008 7 u,1 u=1.660 6 x 10-27 kg,普朗克常量h=6. 63x 10-34 J • s,贝U 丫光子的波长应为______________ m.解析：△ m=1. 0072u+1.0087u-2.0135u=0.0024u=4.0 X 10-30kg, △ E=A mc=,则 入=_=5. 6X 10-13m615 t 四氯乙烯（C 2CI 4）溶液的巨桶.电子中微子可以将 个氯核转变为一个氩核，其核反应方程式为V T CI已知 CI 核的质量为 36.956 58 u Ar 核的质量为 36.956 91 u _ e 的质量为0.000 55 u,1 u 质量对应的能量为 931.5 MeV.根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量 为 __________ .解析:核反应过程中，反应前的能量应大于或等于反应后的能量 .质量关系为 m T+R CI > m r +m,得m T> .00088u .则电子中微子的最小能量应为 0. 00088 X 931. 5MeV =0.82MeV. 答案:0.82 MeV三、计算题（共3小题,13、14题每题12分,15题14分，共38分.解答应写出必要的文字说明、方 程式和重要的演算步骤，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位 ）13. 如下一系列核反应是在恒星内部发生的pNC+e +VpN p O+N+e + vpC + a其中p 为质子，a 为a 粒子,e 为正电子，V 为一种中微子.已知质子的质量为 m=1.672 X 10 27 kg, a 粒子的质量为 m =6. 644 929 X 10- kg,正电子的质量为 m=9. 11X 10- kg,中微子质量可忽8 ..答案:5.6X 10-1312. 雷蒙德•戴维斯因研究来自太阳的电子中微子（V T ）而获得了 2002年度诺贝尔物理学奖.他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮存 e .略不计，真空中的光速c=3. 00X 10 m/s .试计算这一系列核反应完成后释放的能量解析：为求出系列反应后释放的能量，可以将题中所给的诸核反应方程左右两侧分别相加，消去两侧相同的项,系列反应最终等效为4p a +2e++2 v ,设反应后释放的能量为Q根据质能关系和能量守恒得：4m a c2=rn c2+n e c2+Q代入数值可得Q=3. 71 x 10-12J.答案:3.7l x 10-12 J14. 在核反应堆中，常用减速剂使快中子减速.假设减速剂的原子核质量是中子的k倍,中子与原子核的每次碰撞都可看成是弹性正碰.设每次碰撞前原子核可认为是静止的，求N次碰撞后中子速率与原速率之比.解析:设中子和作减速剂的物质的原子核A的质量分别为m和m,碰撞前中子速度为v n,碰撞后中子和原子核A的速度分别为V n'和V A'.碰撞前后的总动量和总能量守恒，有mv n=mv n'+m A V A‘ ①-m _mvJ 2+_mv A'2②又m=km③由①②③式得,经1次碰撞后中子速率与原速率之比为—二④经N次碰撞后，中子速率与原速率之比为-.答案：-15. 1996年清华大学和香港大学的学生合作研制了太阳能汽车，该车是以太阳能电池将所接收的太阳光能转化为电能而提供给电动机来驱动的.已知车上太阳能电池接收太阳光能的板面面积为8 m2,正对太阳能产生120 V的电压，并对车上的电动机提供10 A的电流，电动机的直流电阻为 4 Q ,而太阳光照射到地面处时单位面积上的辐射功率为103 W/m2.(1)太阳光的能量实际上是由质子所参与的一系列反应所产生的，即在太阳内部持续不断地进行着热核反应,4个质子聚变为1个氦核He),写出核反应方程；⑵该车的太阳能电池转化太阳光能的效率n 1是多少？⑶若质子、氦核、正电子的静止质量分别为m=1.672 6 X 10-27 kg、m =6.642 5 X 10-27 kg、n e=0. 000 9 X10-27 kg,则m= kg的质子发生上述热核反应所释放的能量完全转化为驱动该车的输出机械功，能够维持该车行驶的时间是多少？⑷已知太阳每秒释放的能量为3.8 X 1026 J,则太阳每秒减少的质量为多少千克？若太阳质量减少万分之三，热核反应不能继续进行，计算太阳还能存在多少年?(太阳的质量为2X 1030 kg,结果保留一位有效数字)解析：(1)核反应方程为He+ e.⑵效率是n 1=-=15%(3) 由于△ E=(4m-m“-2m e)c2=4. 15X 10-12J2—=(UI-I 2R)t解得t=1.3X 1011s.⑷太阳每秒释放的能量为3. 8X 1026J,则太阳每秒减少的质量为△ m二=0. 4X 1010kg太阳的质量为2 X 1030kg,太阳还能存在的时间为t=— -------------- s=1.5 X 1017s=5X 109年.11答案：(1) He+ e (2)15% (3)1.3 X 10 s(4) 0 .4X 1010 kg 5X 109年。
高中物理 第3章 原子核与放射性 第2节 原子核衰变及半衰期学业分层测评 鲁科版选修35
第2节 原子核衰变及半衰期(建议用时：45分钟)[学业达标]1．关于天然放射现象和对放射性的研究，下列说法正确的是( )A ．α射线和β射线在电场或磁场中偏转说明它们是带电粒子B ．原子核不是单一的粒子C ．γ射线一定伴随α射线或β射线而产生D ．任何放射性元素都能同时发出三种射线E ．γ射线往往伴随α射线或β射线而产生【解析】 带电粒子以一定的初速度垂直进入电场或磁场能发生偏转，α射线和β射线能在电场或磁场中偏转说明它们是带电粒子，故A 正确；放射现象说明原子核的可变性，即原子核不是单一粒子，具有复杂的结构，故选项B 正确；γ射线是原子核在发射α射线或β射线时多余的能量以γ射线的形式产生的辐射，因此γ射线是伴随(不是一定伴随)α射线或β射线而放出的，故选项E 正确，C 、D 均错误．【答案】 ABE2．关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的是( )A ．是放射源质量减少一半所需的时间B ．是原子核半数发生衰变所需的时间C ．与外界压强和温度有关D ．可以用于测定地质年代、生物年代等E ．与原子的化学状态无关【解析】 原子核的衰变是由原子核的内部因素决定的，与外界环境无关．原子核的衰变有一定的速率，每隔一定的时间即半衰期，原子核就衰变掉总数的一半．不同种类的原子核，其半衰期也不同，若开始时原子核数目为N 0，经时间t 剩下的原子核数目为N ，半衰期为T 1/2，则N ＝N 0(12)t T 1/2.若能测出N 与N 0的比值，就可求出t ，依此公式可测定地质年代、生物年代等．故正确答案为B 、D 、E.【答案】 BDE3．日本福岛核电站泄漏事故中释放出大量的碘131，碘131是放射性同位素，衰变时会发出β射线与γ射线，碘131被人摄入后，会危害身体健康，由此引起了全世界的关注．下面关于核辐射的相关知识，说法正确的是( )A ．人类无法通过改变外部环境来改变碘131衰变的快慢B ．碘131的半衰期为8.3天，则4个碘原子核经16.6天后就一定剩下一个原子核C ．β射线与γ射线都是电磁波，但γ射线穿透本领比β射线强D．碘131发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的E．β射线是高速运动的电子流，是从碘131原子核内释放出来的【解析】衰变的快慢由放射性元素本身决定，与外部环境无关，A正确；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数几个原子核无意义，B错误；β射线是高速电子流，γ射线是电磁波，故C错误，E正确；β衰变的实质是10n→11H＋0－1e，D正确．【答案】ADE4．某一放射性元素放出的射线通过电场后分成三束，如图325所示，下列说法正确的是( )图325A．射线3的电离作用在三种射线中最强B．射线2贯穿本领最弱，用一张白纸就可以将它挡住C．一个原子核放出一个射线3的粒子后，质子数和中子数都比原来少2个D．一个原子核放出一个射线1的粒子后，形成的新核比原来的电荷数少1个E．一个原子核放出一个射线1的粒子后，形成的新核与原来的核的核子数相同【解析】根据三束射线的偏转方向，可以断定射线1带负电，是β射线；射线2不带电，是γ射线；射线3是α射线．α射线的电离作用最强，选项A正确．γ射线贯穿本领最强，用一张白纸可以挡住的是α射线，选项B错误．每发生一次α衰变，原子核里面的2个中子和2个质子结合成一个氦核而释放出来，选项C正确．每发生一次β衰变，原子核里面的一个中子变成一个质子，因此核电荷数增加1，但核子数不变，故选项D错误，E正确．【答案】ACE5．有一种新型镍铜长效电池，它是采用半衰期长达100年的放射性同位素镍63(6328Ni)和铜两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍63发生β衰变时释放电子给铜片，把镍63和铜片作电池两极，外接负载为负载提供电能．下面有关该电池的说法正确的是( )【导学号：18850043】A．镍63的衰变方程是6328Ni→6329Cu＋0－1eB．镍63的衰变方程是6328Ni→6327Cu＋01eC．外接负载时镍63的电势比铜片高D．该电池内电流方向是从镍片到铜片E．该电池的正极是镍片【解析】镍63的衰变方程为6328Ni→0－1e＋6329Cu，选项A对，B错．电流方向为正电荷定向移动方向，在电池内部电流从铜片到镍片，镍片电势高，为电池的正极，选项C、E对，D 错．【答案】ACE6．原子核232 90Th具有天然放射性，它经过若干次α衰变和β衰变后会变成新的原子核．下列原子核中，有三种是232 90Th衰变过程中可以产生的，它们是( )A.208 82PbB.211 82PbC.216 84PoD.228 88RaE.226 88Ra【解析】发生1次α衰变时核子的质量数减4，电荷数减2；发生1次β衰变时，质量数不变，电荷数加1.先从质量数的变化分析，易得A、C、D正确．【答案】ACD7．在横线上填上粒子符号和衰变类型．(1)238 92U→234 90Th＋________，属于________衰变(2)234 90Th→234 91Pa＋________，属于________衰变(3)210 84Po→210 85At＋________，属于________衰变(4)6629Cu→6227Co＋________，属于________衰变【解析】根据质量数守恒和电荷数守恒可以判断，(1)中生成的粒子为42He，属于α衰变；(2)中生成的粒子为0－1e，属于β衰变；(3)中生成的粒子为0－1e，属于β衰变；(4)中生成的粒子为42He，属于α衰变．【答案】(1)42He α(2)0－1e β(3)0－1e β(4)42He α8.238 92U经一系列的衰变后变为206 82Pb.(1)求一共经过几次α衰变和几次β衰变？(2)206 82Pb与238 92U相比，求质子数和中子数各少多少？(3)写出这一衰变过程的方程．【解析】(1)设238 92U衰变为206 82Pb经过x次α衰变和y次β衰变．由质量数和电荷数守恒可得238＝206＋4x①92＝82＋2x－y②联立①②解得x＝8，y＝6，即一共经过8次α衰变和6次β衰变．(2)由于每发生一次α衰变质子数和中子数均减少2，每发生一次β衰变中子数减少1，而质子数增加1，故206 82Pb较238 92U质子数少10，中子数少22.(3)核反应方程为238 92U→206 82Pb＋842He＋60－1e.【答案】(1)8 6(2)10 22(3)238 92U→206 82Pb ＋842He ＋6 0－1e[能力提升]9．14C 发生放射性衰变成为14N ，半衰期约5 700年．已知植物存活期间，其体内14C 与12C 的比例不变；生命活动结束后，14C 的比例持续减少．现通过测量得知，某古木样品中14C 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一．下列说法正确的是( )A ．该古木的年代距今约5 700年B ．12C 、13C 、14C 具有相同的中子数C ．14C 衰变为14N 的过程中放出β射线D ．增加样品测量环境的压强将加速14C 的衰变E ．14C 比12C 多2个中子【解析】 剩余的碳14占12，表明经过了一个半衰期，A 正确；碳14、13、12的质子数相同，质量数不同，中子数不同，碳14比碳12多两个中子，故B 错误，E 正确；碳14变为氮14，质量数未变，放出的是电子流，即β射线，C 正确；半衰期不受外界环境影响，D 错误．【答案】 ACE10．回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用，有力地推动了现代科学技术的发展．当今医学影像诊断设备PET/CT 堪称“现代医学高科技之冠”，它在医疗诊断中，常利用能放射正电子的同位素碳11作示踪原子．碳11是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氮14获得，同时还产生另一粒子，试写出核反应方程．若碳11的半衰期τ为20 min ，经2.0 h 剩余碳11的质量占原来的百分之几？(结果取2位有效数字)【解析】 核反应方程为147N ＋11H→11 6C ＋42He ① 设碳11原有质量为m 0，经过t 1＝2.0 h 剩余的质量为m r ，根据半衰期定义有m r m 0＝(12)t 1τ＝(12)12020≈1.6%.② 【答案】 147N ＋11H→11 6C ＋42He 1.6% 11．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个α粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图326所示)，今测得两个相切圆半径之比r 1∶r 2＝1∶44，求：【导学号：18850044】图326(1)图中哪一个圆是α粒子的径迹？(说明理由)(2)这个原子核原来所含的质子数是多少？【解析】(1)因为动量相等，所以轨道半径与粒子的电荷量成反比，所以圆轨道2是α粒子的径迹，圆轨道1是新生核的径迹．(2)设衰变后新生核的电荷量为q1，α粒子的电荷量为q2＝2e，它们的质量分别为m1和m2，衰变后的速度分别是v1和v2，所以原来原子核的电荷量q＝q1＋q2.根据轨道半径公式有r1 r2＝m1v1Bq1m2v2Bq2＝m1v1q2m2v2q1又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，则m1v1＝m2v2以上三式联立解得q＝90e即这个原子核原来所含的质子数为90.【答案】(1)见解析(2)90。
高中物理 第三章 原子核 第2节 放射性 衰变练习教科教科高二物理试题
点囤市安抚阳光实验学校放射性衰变[A组素养达标]1．下列说法正确的是( )A．任何元素都具有放射性B．同一元素，单质具有放射性，化合物可能没有C．元素的放射性与温度无关D．放射性就是该元素的化学性质解析：原子序数大于83的所有元素都有放射性，小于于83的元素不一有放射性，所以A错；放射性是由原子核内部因素决的，与该元素的物理、化学状态无关，所以C对，B、D错．答案：C2．下列关于放射性元素的半衰期的几种说法，正确的是( )A．同种放射性元素，在化合物中的半衰期比单质中长B．把放射性元素放在低温处，可以减缓放射性元素的衰变C．放射性元素的半衰期与元素所处的物理和化学状态无关，它是一个统计规律，只对大量的原子核才适用D．氡的半衰期是3.8天，若有4个氡原子核，则经过7.6天后就只剩下一个解析：放射性元素的半衰期与其是单质还是化合物无关，与所处的物理、化学状态无关，只取决于原子核的内部因素，故A、B错；半衰期是一个统计规律，对于少量的原子核不适用，故C对，D错．答案：C3．关于碳14的衰变方程14 6C→A Z X＋0－1e，下面说法正确的是( )A．A于13，Z于5 B．A于14，Z于7C．A于14，Z于5 D．A于13，Z于6解析：根据质量数和电荷数守恒可知14＝A,6＝Z＋(－1)，解得Z＝7，故选B.答案：B4．放射性元素经过11.4天有1516的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为( ) A．11.4天B．7.6天C．3.8天D．2.85天解析：有1516的原子核发生了衰变，则剩余的质量为原来的116，即m＝116M，根据半衰期公式可得t＝4T＝11.4天，T＝2.85天．故A、B、C错误，D 正确．答案：D5．下列说法正确的是( )A．温度升高时放射性元素的半衰期变长B．β衰变所释放的电子是原子核外的最外层电子C．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强D．某放射性元素的原子核有80个，经过2个半衰期后一只剩20个解析：放射性元素的半衰期与外界因素无关，选项A错误；β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时放出的电子，选项B错误；α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强，选项C正确；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量原子核的衰变不适用，选项D错误．答案：C6．如图所示，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强磁场和匀强电场中，下列说法正确的是( )A．①④表示α射线，其射出速度最慢但电离能力最弱B．②⑤表示γ射线，其穿透能力和电离能力都很强C．②⑤表示γ射线，是由原子核内释放出来的高频电磁波D．③⑥表示β射线，是高速电子流，可以穿透几毫米厚的铝板解析：α射线是高速运动的氦核流，带正电，垂直进入匀强电场后，受电场力作用向右偏转，垂直进入磁场后，受洛伦兹力的作用，向右偏转，α射线其射出速度最慢但电离能力最强，故A错误．γ射线不带电，在电场中不偏转，在磁场中不偏转，其穿透能力最强但电离能力最弱，γ射线是由原子核内释放出来的高频电磁波，故B错误，C正确．β射线是高速电子流，可以穿透几毫米厚的铝板，在电场中受电场力向左偏转，在磁场中受洛伦兹力向左偏转，故D 错误．答案：C7.(多选)烟雾探测器使用了一种半衰期为432年的放射性元素镅241 95Am来探测烟雾．当正常空气分子穿过探测器时，镅241 95 Am会释放出射线将它们电离，从而产生电流．烟尘一旦进入探测腔内，烟尘中的微粒会吸附射线，导致电流减小，从而触发警报．则下列说法不正确的是( )A．镅241 95Am发出的是α射线B．镅241 95Am发出的是β射线C．镅241 95Am发出的是γ射线D．0.2 mg的镅241 95Am经864年将衰变掉0.15 mg解析：镅241 95Am会释放出射线将它们电离，从而产生电流，而三种射线中，α射线能使空气电离，故A正确，B、C错误；半衰期为432年，当经864年，发生两次衰变，0.2 mg的镅将衰变掉0.15 mg，还剩下0.05 mg没有衰变，故D正确．此题选择不正确的选项，故选B、C.答案：BC8．(多选)下列关于原子核衰变的说法中正确的是( )A．放射性元素发生β衰变时所释放出的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的B．有6个放射性元素的原子核，当有3个发生衰变所需的时间就是该元素的半衰期C．Th钍发生一次α衰变时，核与原来的原子核相比，中子数减少了4D．铀核(238 92U)衰变为铅核(206 82Pb)的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变解析：放射性元素发生β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的，A正确；半衰期是大量原子的统计规律，对少数原子不适用，B错误；Th 核发生一次α衰变时，核与原来的原子核相比，质量数减少了4，中子数减少2，故C错误；根据238－206＝4×8，知发生了8次α衰变，92－82＝2×8－6，知发生了6次β衰变，D正确．答案：AD9．恒星向外辐射的能量来自其内部发生的各种热核反，在当温度达到103K时，可以发生“氦燃烧”．(1)完成“氦燃烧”的核反方程：42He＋________→84Be＋γ.(2)84Be是一种不稳的粒子，其半衰期为2.6×10－16 s．一质量的84Be经7.8×10－16 s后所剩84Be占开始时的________．解析：(1)根据电荷数守恒、质量数守恒，知未知粒子的电荷数为2，质量数为4，为42He.(2)经7.8×10－16 s，知经历了3个半衰期，所剩84Be占开始时的(12)3＝18.答案：(1)42He (2)18[B组素养提升]10.238 92U的衰变有多种途径，其中一种途径是先衰变成210 83Bi，然后可以经一次衰变变成210a X(X代表某种元素)，也可以经一次衰变变成b81Ti，最后都衰变变成206 82Pb，衰变路径如图所示，下列说法中正确的是( ) A．过程①是β衰变，过程③是α衰变；过程②是β衰变，过程④是α衰变B．过程①是β衰变，过程③是α衰变；过程②是α衰变，过程④是β衰变C．过程①是α衰变，过程③是β衰变；过程②是β衰变，过程④是α衰变D．过程①是α衰变，过程③是β衰变；过程②是α衰变，过程④是β衰变解析：Bi经过①变化为X，质量数没有发生变化，为β衰变；经过③变化为Pb，质量数减少4，为α衰变；过程②变化为Ti，电荷数少2，为α衰变；过程④的电荷数增加1，为β衰变．故A、C、D错误，B正确．故选B.答案：B11.(多选)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，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别为r1、r2.下列说法正确的是( )A ．原子核可能发生的是α衰变，也可能发生的是β衰变B ．径迹2可能是衰变后核的径迹C ．若衰变方程是23892U→23490Th ＋42He ，则r 1∶r 2＝1∶45 D ．若是α衰变，则1和2的径迹均是顺时针方向解析：原子核衰变过程系统动量守恒，由动量守恒律可知，衰变生成的两粒子动量方向相反，粒子速度方向相反，由左手则知，若生成的两粒子电性相反则在磁场中的轨迹为内切圆，若电性相同则在磁场中的轨迹为外切圆，所以衰变生成两电性相同的粒子，可能发生的是α衰变，但不是β衰变，故A 错误；核反过程系统动量守恒，原子核原来静止，初动量为零，由动量守恒律可知，原子核衰变后生成的两核动量p 大小相、方向相反，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二律得qvB ＝m v 2r ，解得r ＝mv qB ＝pBq，由于p 、B 都相同，则粒子电荷量q 越大，其轨道半径r 越小，由于核的电荷量大于粒子的电荷量，则核的轨道半径小于粒子的轨道半径，则半径为r 1的圆为放出核的运动轨迹，半径为r 2的圆为粒子的运动轨迹，故B 错误；由B 选项的分析知r 1∶r 2＝2∶90＝1∶45，故C 正确；若是α衰变，生成的两粒子电性相同，图示由左手则可知，两粒子都沿顺时针方向做圆周运动，故D 正确． 答案：CD12．一静止的23892U 核经α衰变成为234 90Th 核，释放出的总动能为4.27 MeV.此衰变后23490Th 核的动能为多少？(保留一位有效数字) 解析：据题意知，此α衰变的衰变方程为238 92U→234 90Th ＋42He根据动量守恒律得m αv α＝m Th v Th ①式中，m α和m Th 分别为α粒子和Th 核的质量，v α和v Th 分别为α粒子和Th 核的速度，由题设条件知 12m αv 2α＋12m Th v 2Th ＝E k ② m αm Th ＝4234③ 式中E k ＝4.27 MeV 是α粒子与Th 核的总动能． 由①②③式得12m Th v 2Th ＝m αm α＋m Th E k ＝0.07 MeV.答案：0.07 MeV [C 组 学冲刺]13．天然放射性铀(23892U)发生衰变后产生钍(23490Th)和另一个原子核．(1)请写出衰变方程； (2)若衰变前铀(238 92U)核的速度为v ，衰变产生的钍(234 90Th)核的速度为v2，且与铀核速度方向相同，试计算产生的另一种核的速度．解析：(1)原子核衰变时电荷数和质量数都守恒，有238 92U→234 90Th ＋42He.(2)由(1)知核为氦核，设一个核子的质量为m ，则氦核的质量为4m 、铀核的质量为238m 、钍核的质量为234m ，氦核的速度为v ′， 由动量守恒律得238mv ＝234m ·v2＋4mv ′，解得v ′＝1214v ，方向与铀核速度方向相同．答案：(1)23892U→23490Th ＋42He(2)1214v ，方向与铀核速度方向相同。
高中物理选修 3-5 原子核与放射性测试(含答案)
原子核与放射性一、单项选择题（每小题只有一个选项符合题意） 1.下列现象中，涉及原子核内部变化的是（ ） A ．α粒子的散射 B ．天然放射现象 C ．光电效应现象D ．原子发出现象2．天然放射现象的发现揭示了（ ）A ．原子还可再分B ．原子的核式结构C ．原子核还可再分D ．原子核由原子和中子组成3．α粒子击中氮14核后放出一个质子，转变为氧17核（O 178）.在这个氧原子核中有（ ） A ．8个正电子 B ．17个电子 C ．17个中子D ．8个质子4．关于α、β、γ三种射线，下列说法中正确的是（ ）A ．α射线是放射性的原子核中自发放射出的氦核流，它的穿透能力最强B ．β射线是放射性的原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力C ．γ射线经常是伴随α射线和β射线产生的，它的穿透能力最强D ．放射性的原子核在发生α衰变、β衰变时，产生的新核处于高能级，它向低能级跃迁时能量以X 射线的形式释放出来5．一个静止的放射性原子核处于垂直纸面向里的匀强磁场中，由于发生衰变而形成了如图所示的两个圆形轨迹，两圆半径之比为1∶16，下列说法中正确的是（ ）A ．该原子核发生了α衰变B ．反冲核沿大圆做逆时针方向的圆周运动C ．原来静止的原子核的序数为15D ．沿大圆和沿小圆运动的木立 子周期相同6．科学家利用回旋加速器，通过（钙48）轰击（铜249）发生核反应，成功合成了第118 号元素，实验表明，该元素的原子核先放出3个相同的粒子x ，再连续经过3次α衰变后，变成质量为282的第112号元素的原子核，则上述过程中的粒子x 是（ ）A ．中子B ．质子C ．电子D ．α粒子7．光子的能量为hv ，动量的大小为chv如果一个静止的放射性元素的原子核在发生衰变时，只发出一个光子，则衰变后的原子核（ ）A ．仍然静止B ．沿着与光子运动相同的方向运动C ．沿着与光子运动方向相反的方向运动D ．可能向任何方向运动8．一块含铀的矿石质量为M ，其中铀元素的质量为m. 铀发生一系列衰变，最终生成物只铅.已知轴的半衰期为T ，那么下列说法中正确的是（ ） A ．经过一个半衰期后该矿石的质量剩下2MB ．经过两个半衰期后原来所含的铀元素的原子核有4m发生了衰变 C ．经过三个半衰期后，其中铀元素的质量还剩8mD ．若取8个铀原子核，经过两个半衰期后就一定剩下两个轴原子核9．关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的有（ ）A ．放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到消除有害静电的目的B ．利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视C ．用放射线照射农作物种子能使其DNA 发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种D ．用γ射线治疗肿瘤时一定要业格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的危害 二、多项选择题（每小题有多个选项符合题意）10．天然放射性元素23290Th （钍）经过一系形α衰变和β衰变之后，变成20882Pb （铅）.下列论断中正确的是（ ）A ．铅核比钍核少24个中子B ．铅核比钍核少8个质子C ．衰变过程中共有4次α衰变和8次β衰变D ．衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变11．钍核（23490Th ）具有放射性，它放出一个电子衰变成镤核（Pa 23491），伴随该过程会放出β光子，下列说法中正确的是（ ）A ．因为衰变过程中原子核的质量数守恒，所以不会出现质量亏损B．γ光子是镤核（23491Pa）从高能级向低能级跃迁时释放出来C．给钍加热，钍的半衰期将变短D．电子是钍核内中子转化质子而释放的三、计算或论述题12．完成下列核反应方程（1）147N+42He→178O+（）（2）94Be+42He→126C+（）（3）23490Th→23491Pa+（）（4）23892U→23490Th+（）（5）2713Al+42He→3015P+（）（6）3015P→3014Si+（）13．云室处的磁感应强度为B的匀强磁场中，一静止质量为M的原子核在云室中发生一次α衰变，α粒子的质量为m，电荷量为q，其运动轨迹在与磁场垂直的平面内，现测得α粒子运动的轨道半径为R，试求在衰变过程中释放出来的能量.14．放射性同位素146C被考古学家称为“碳钟”，它可以用来断定古生物体死亡至今的年代.此项研究成果获得1960年诺贝尔化学奖. （1）宇宙射线中高能量中子碰撞空气中的氮原子后，就会形成146C，写出它的核反应方程式；（2）146C很不稳定，容易发生衰变，其半衰期为5 730年，写出它发生衰变的方程；（3）146C的生成和衰变通常是平衡的，即空气中生物活体的146C含量是不变的.当机体死亡后，机体内的146C含量将会不断减少.若测得一具古生物遗骸中146C含量只有活体中的12.5%，则这具遗骸死亡至今应有多少年？15、静止的氮核（147N）被速度为v0的中子（1n）击中，生成甲、乙两核，甲、乙两核的速度方向与撞击的中子速度方向一致.测得甲、乙两核动量之比为1∶1，动能之比为1∶4，当它们垂直进入匀强磁场做匀速圆周运动，其半径之比为1∶6，试分析判断，甲、乙分别是什么核？写出核反应方程式，并求出甲、乙两核速度.1．B 2.C3.D 解析 O 178原子核中有8个质子，9个中子，计17个核子 4．C5．A 解析 由衰变过程中动量守恒得：0=mv+Mv ′,α粒子和反冲核均带正电，衰变时所受的洛伦兹力方向相反，做圆周运动的轨迹外切，由qBmv R R v m qvB ==得2，可知电荷量与半径成反比，由qBmT π2=，得周期不同 6．A 7.C8.C 解析 经过两个半衰期后矿石中剩余的铀应该还有4m ，经过三个半衰期后还剩8m，因为衰变产物大部分仍然留在该矿石中，所以矿石质量没有太大的改变.9．D 解析 利用放射线消除有害静电是利用放射线的电离性，使空气分子电离成为导体，将静电泄出，γ射线对人体细胞伤害太大，不能用来进行人体透视.作物种子发生的DNA 突变不一定都是有益的，还要经过筛选才能培育出优秀品种.用γ射线治疗肿瘤对人体肯定有副作用，因此要科学地严格控制剂量. 10．BD 11.BD12．（1）e n He e H H11042011011)6()5()4()3()2(-13．该衰变放出的α粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，其轨道半径R 与运动速度v 的关系，由洛伦兹力和牛顿定律可得Rv m qvB 2=由衰变过程动量守恒得（衰变过程亏损质量很小，可忽略不计）；0=v m M mv '-+)( 又衰变过程中，能量守恒，则粒子和剩余核的动能都来自于亏损质量 即222)(2121v m M mv E '-+=∆ 由以上各式解得：)(2)(2m M m qBR M E -=∆14．生物体活着时因新陈代谢不断进行，14C 含量不变，生物体死亡后，14C 要按一定的半衰期衰变，而含量减少；根据半衰期的公式rN N 1021⎪⎭⎫⎝⎛=，求出半衰期，测定含量的方法，通常用放射计数器记录每分钟射出电子的个数，两种样品的这个数量之比往往就是14C 的含量比.（1）H C n N 1114610147+→+ （2）e N C 01147146-+→ （3）17190年15．设甲质量为m 1速度v 1，乙质量为m 2速度v 2，甲乙电荷量为q 1和q 2，因为211222221121421;v m v m v m v m ⨯== 可得1:4:,4:1:2121==m m v v 则， 解得：,315)114(,1245)114(21u um u u m =⨯+==⨯+=由6:1:,2221112==Bq vm B q v m r mv qvB 得则e q q q q 7,1:6:2121=+=得,,621e q e q ==所以甲为H C 31126,乙为.核反应方程.,31126H C 乙为核反应方程 22110v m v m v m n += 得020161,24v v v v ==。
2016-2017学年高中物理 第3章 原子核 2 放射性 衰变自我小测 教科版选修3-5
放射性衰变1关于天然放射现象和对放射性的研究，下列说法正确的是( )A．是居里夫妇首先发现的B．说明了原子核不是单一的粒子C．γ射线伴随α射线或β射线而产生D．任何放射性元素都能同时发出三种射线2最早发现天然放射现象的科学家是( )A．卢瑟福B．贝克勒尔C．爱因斯坦D．查德威克3(2009上海单科，1)放射性元素衰变时放出的三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是( )A．α射线，β射线，γ射线B．γ射线，β射线，α射线C．γ射线，α射线，β射线D．β射线，α射线，γ射线4原子序数大于或等于83的所有元素，都能自发地放出射线．这些射线共有三种：α射线、β射线和γ射线．下列说法正确的是( )A．原子核每放出一个α粒子，原子序数减少4B．原子核每放出一个α粒子，原子序数增加4C．原子核每放出一个β粒子，原子序数减少1D．原子核每放出一个β粒子，原子序数增加15最近几年，研究原子核的科学家在超重元素的探测方面取得了重大进展，1996年科学家在研究某两个重离子结合成超重元素的反应时，发现生成的超重元素的核A Z X经过6次α衰变后的产物是253100Fm，由此可以判断生成的超重元素的原子序数和质量数分别为( ) A．124,259 B．124,265C．112,165 D．112,2776原子核发生β衰变时，产生的β粒子是( )A．原子核外的最外层电子B．原子核外的电子跃迁时放出的光子C．原子核内存在着的电子D．原子核内的一个中子变成一个质子时，放出的一个电子7由原子核的衰变规律可知( )A．放射性元素发生一次衰变可同时产生α射线和β射线B．放射性元素发生β衰变时，新核的化学性质不变C．放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制D．放射性元素发生正电子衰变时，新核质量不变，核电荷数增加18关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的是( )A．是原子核质量减少一半所需的时间B．是原子核半数发生衰变所需的时间C．与外界压强和温度有关，与原子的化学状态无关D．可以用于测定地质年代、生物年代等9关于放射性同位素，下列说法中正确的是…()A．放射性同位素和放射性元素一样，都有一定的半衰期，衰变规律一样B．放射性同位素衰变可以生成另一种新元素C．放射性同位素只能是天然衰变时产生，不能用人工方法D．以上说法都不对10地球的年龄到底有多大，科学家利用天然放射性元素的衰变规律，通过对目前发现的最古老的岩石中铀和铅含量的测定，推算出该岩石中含有的铀是岩石形成初期时的一半．铀238衰变后形成铅206，铀238的相对含量随时间变化规律如图3－2－3所示，图中N为铀238的原子数，N0为铀和铅的总原子数．由此可以判断出( )图3－2－3A．铀238的半衰期为90亿年B．地球的年龄大致为45亿年C．被测定的古老岩石样品在90亿年时的铀、铅比例约为1∶4D．被测定的古老岩石样品在90亿年时铀、铅比例约为1∶311测得某矿石中铀、铅质量比为1.17∶1，假设开始时矿石只含有铀238，发生衰变的铀238都变成了铅206.已知铀238的半衰期T1/2＝4.5×109年，求矿石的年龄．12静止状态的镭原子核22888Ra经一次α衰变后变成一个新核．(1)写出核衰变方程．(2)若测得放出的α粒子的动能为E1，求反冲核的动能E2及镭核衰变时放出的总能量E.1323892U核经一系列的衰变后变为20682Pb核，问：(1)一共经过几次α衰变和几次β衰变？(2)20682Pb与23892U相比，质子数和中子数各少多少？(3)综合写出这一衰变过程的方程．参考答案1解析：首先发现天然放射现象的是法国的贝克勒尔，A错．放射现象的研究揭示了原子核不是单一粒子，原子核也有复杂结构，B正确．在原子核放射α粒子或β粒子时，多余的能量会以γ射线放出，若没有多余能量，也可以不辐射γ射线，并且γ射线不能单独在衰变中产生，C正确、D错．答案：BC2答案：B3解析：γ射线是高频电磁波，β射线是速度为光速十分之九的电子流，α射线是速度为光速十分之一的、质量较大的氦原子核，它们的穿透能力依次减弱．答案：B4解析：发生一次α衰变，核电荷数减少2，质量数减少4，原子序数减少2；发生一次β衰变，核电荷数增加1，质量数不变，原子序数增加1.答案：D5解析：由质量数守恒和电荷数守恒得：X 质量数等于253＋4×6＝277，原子序数等于100＋2×6＝112，所以选D.答案：D6解析：因为原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成的，原子核内不含有电子，所以在一定条件下一个中子可以转化成一个质子和一个负电子，一个质子可以转化成一个中子和一个正电子，其转化可用下式表示：10n→11H ＋ 0－1e ，11H→10n ＋01e.由此式可看出β粒子(负电子)是由原子核内的中子转化而来的，正电子是由原子核内的质子转化而来的，故D 正确．答案：D7解析：一次衰变不可能同时产生α射线和β射线，只可能同时产生α射线和γ射线或β射线和γ射线；原子核发生β衰变后，新核的核电荷数发生了变化，故新核(新的物质)的化学性质应发生改变；原子核发生正电子衰变后，新核的质量数不变，核电荷数减少1.答案：C8解析：原子核的衰变是由原子核的内部因素决定的，与外界环境无关．原子核的衰变有一定的速率，每隔一定的时间即半衰期，原子核就衰变掉总数的一半．不同种类的原子核，其半衰期也不同，可用于测定地质年代、生物年代等．故B 、D 正确．答案：BD9解析：放射性同位素和放射性元素性质一样，都有一定的半衰期，衰变规律一样，A 对；放射性同位素衰变可以生成另一种新元素，B 对；人类已经用人工方法得到了很多放射性同位素，C 错．答案：AB10解析：由图像得该元素半衰期为45亿年，再由公式(12)n ＝12，n ＝1，为一个半衰期，所以选项B 正确；由图像可知，在90亿年时铀的相对含量为0.25，所以D 选项正确．答案：BD11解析：设矿石的年龄为t ，开始矿石中有m 0(千克)的铀238，经n 个半衰期后，剩余铀m(千克)，则m ＝m 0(12)n ，n ＝t T 1/2，衰变掉的铀m 0－m ＝m 0[1－(12)n ]，一个铀核衰变成一个铅核，设生成铅x(千克)，则m 0[1－12n ]x ＝238206，x ＝206238m 0[1－(12)n ]， 根据题意有m x ＝1.171，即m 012n206238m 0[1－12n ]＝1.171 解得n≈1，即t ＝T 1/2＝4.5×109年．答案：4.5×109年12解析：(1)228 88Ra→224 86Rn ＋42He. (2)由动量守恒定律得m 1v 1－m 2v 2＝0，式中m 1、m 2、v 1、v 2分别为α粒子及新核的质量和速度，则反冲核的动能为：E 2＝12m 2v 22＝12m 2(m 1v 1m 2)2＝E 1·m 1m 2＝156E 1， 则衰变放出的总能量为E ＝E 1＋E 2＝5756E 1，发生α衰变时遵循动量守恒定律和能量守恒． 答案：(1)228 88Ra→224 86Rn ＋42He (2)156E 1 5756E 1 13解析：(1)设238 92U 衰变为20682Pb 经过x 次α衰变和y 次β衰变．由质量数守恒和电荷数守恒可得：238＝206＋4x,92＝82＋2x －y两式联立得：x ＝8，y ＝6.即一共经过8次α衰变和6次β衰变．(2)由于每发生一次α衰变质子数和中子数均减少2，每发生一次β衰变中子数减少1，而质子数增加1，故206 82Pb 较238 92U 质子数少10，中子数少22.(3)核反应方程为：238 92U→206 82Pb ＋842He ＋6 0－1 e.答案：(1)8,6 (2)10,22 (3)238 92U→206 82Pb ＋842He ＋6 0－1 e.。
高中物理鲁科版选修3-5 第3章 原子核与放射--练习及答案
第三章 原子核与放射性第1节 原子核结构一、质子和中子的发现(1)质子的发现：①实验：为探测原子核的结构，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子．②结论：质子是原子核的组成部分．(2)中子的发现①卢瑟福的预想：卢瑟福发现质子后，预想核内还有一种不带电的中性粒子，并给这种“粒子”起名为中子．②中子的发现是许多科学家研究的结晶．A ．1930年，用钋发出的α射线轰击铍时，会产生一种不受电场和磁场影响、穿透能力很强的射线．B ．1932年，约里奥·居里夫妇用这种射线轰击石蜡，能从石蜡中打出质子．C ．1932年，查德威克对云室中这种射线进行研究，发现这种射线是一种不带电、质量接近质子的粒子流，即为中子．二、原子核的组成(1)原子核的组成：由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电，质子、中子统称为核子，原子核常用符号A Z X 表示．X 表示元素符号，A 表示质量数，Z 表示核电荷数． 基本关系：核电荷数＝质子数＝原子序数； 质量数＝质子数＋中子数＝核子数(2)同位素 具有相同质子数、不同中子数的原子，如氢的三种同位素11H 、21H 、31H.(3)核反应方程①核反应：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程．②意义：能够用人工方法改变原子核． ③书写核反应方程遵循的原则：核反应满足反应前、后电荷数和质量数都守恒．④确定未知核或粒子的方法：由反应前、后的已知核和粒子，依据守恒原则写出方程，判断未知核或粒子．1919年卢瑟福通过如图所示的实验装置，第一次完成了原子核的人工转变，并由此发现了质子．图中A 为放射源发出的α粒子，B 为氮气．该实验的核反应方程：42He ＋14 7N →17 8O ＋11H.1．如图为卢瑟福发现质子的实验装置，M 是显微镜，S 是荧光屏，窗口F 处装铝箔，氮气从阀门T 充入，A 是放射源．在观察由质子引起的闪烁之前需进行的必要调整是( )A ．充入氮气后，调整铝箔厚度，使S 上有α粒子引起的闪烁B ．充入氮气后，调整铝箔厚度，使S 上见不到质子引起的闪烁C ．充入氮气前，调整铝箔厚度，使S 上能见到质子引起的闪烁D ．充入氮气前，调整铝箔厚度，使S 上见不到α粒子引起的闪烁2．二十世纪初，为了研究物质的内部结构，物理学家做了大量的实验，揭示了原子内部的结构，发现了电子、质子．如图所示，此装置是( )A ．卢瑟福的α粒子散射实验装置B ．卢瑟福发现质子的实验装置C ．汤姆孙发现电子的实验装置D ．查德威克发现质子的实验装置3．(多选)已知22888Ra是22688R a的一种同位素，则下列说法正确的是()A．它们具有相同的质子数和不同的质量数B．它们具有相同的中子数和不同的原子序数C．它们具有相同的核电荷数和不同的中子数D．它们具有相同的核外电子数和不同的化学性质4．以下几个原子核反应式中，X代表α粒子的反应式是()A.42He＋94Be―→126C＋XB.21H＋31H―→10n＋XC.23490Th―→23491Pa＋XD.3015P―→3014Si＋X5．在下列4个核反应方程中，X表示质子的是()A.3015P→3014Si＋XB.23892U→23490Th＋XC.2713Al＋10n→2712Mg＋XD.2713Al＋42He→3015P＋X6．(多选)三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个氦(42He)，则下面说法正确的是()A．X核比Z核多一个质子B．X核比Z核少一个中子C．X核的质量数比Z核的质量数大3D．X核与Z核的总电荷是Y核电荷的2倍7．完成下列各核反应方程，并指出首次发现质子的核反应是________，首次发现中子的核反应是________．A.105B＋42He―→137N＋()B.94Be＋()→126C＋10nC.2713Al＋()→2712Mg＋11HD.147N＋42He―→178O＋()E.23892U→23490Th＋()F.2311Na＋()→2411Na＋11H【答案】10n 42He 10n 11H 42He 21H B式D式8．已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226.(1)镭核中有几个质子？几个中子？(2)镭核所带的电荷量是多少？(3)呈中性的镭原子，核外有几个电子？【答案】(1)88138(2)1.41×10－17 C(3)88第2节原子核衰变及半衰期一、放射线放射线的本质：①α射线是高速运动的氮原子核，速度约为光速的0.1倍，电离作用强，穿透能力很弱．②β射线是高速运动的电子流，速度约为光速的0.9倍，电离作用较弱，穿透本领较强．③γ射线是波长很短的电磁波，它的电离作用很弱，但穿透能力很强．二、原子核的衰变(1)衰变：原子核由于放出α射线或β射线而转变为新核的变化．(2)衰变形式：常见的衰变有两种，放出α粒子的衰变为α衰变，放出β粒子的衰变为β衰变，而γ射线是伴随α射线或β射线产生的．(3)衰变规律Y.①α衰变：A Z X→42He＋A－4Z－2②β衰变：A Z X→0－1e＋A Z＋1Y.在衰变过程中，电荷数和质量数都守恒．(4)衰变的快慢——半衰期 ①放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间叫做半衰期． ②元素半衰期的长短由原子核自身因素决定，与原子所处的物理、化学状态以及周围环境、温度无关．三、放射性元素的衰变（1）衰变次数的计算方法设放射性元素A Z X 经过n 次α衰变和m 次β衰变后，变成稳定的新元素A ′Z ′Y ，则衰变方程为A Z X →A ′Z ′Y ＋n 42He ＋m 0－1e根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：A ＝A ′＋4n ，Z ＝Z ′＋2n －m ，n ＝A －A ′4，m ＝A －A ′2＋Z ′－Z . （2）半衰期公式用T τ表示某放射性元素的半衰期，衰变时间用t 表示，如果原来的质量为M ，剩余的质量为m ，经过t T τ个半衰期，该元素的剩余质量变为m ＝M (12)t Tτ 若用N 和n 分别表示衰变前后的原子数，衰变公式又可写成n ＝N (12)t Tτ 1．天然放射现象的发现揭示了( )A ．原子不可再分B ．原子的核式结构C ．原子核还可再分D ．原子核由质子和中子组成2．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3．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 ．α射线C ．β射线D ．γ射线4．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5．(多选)关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的是( )A ．是放射源质量减少一半所需的时间B ．是原子核半数发生衰变所需的时间C ．与外界压强和温度有关，与原子的化学状态无关D ．可以用于测定地质年代、生物年代等6．一个222 86Rn 衰变成218 84Po 并放出一个粒子，其半衰期为3.8天.1 g 222 84Rn 经过7.6天衰变掉222Rn的质量，以及22286Rn衰变成21884Po的过程放出的粒子是()86A．0.25 g，α粒子B．0.75 g，α粒子C．0.25 g，β粒子D．0.75 g，β粒子7．23892U衰变为22286Rn要经过m次α衰变和n次β衰变，则m、n分别为()A．2,4 B．4,2 C．4,6 D．16,68．放射性同位素14C可用来推算文物的“年龄”.14C的含量每减少一半要经过约5 730年．某考古小组挖掘到一块动物骨骼，经测定14C还剩余1/8，推测该动物生存年代距今约为()A．5 730×3年B．5 730×4年C．5 730×6年D．5 730×8年9．有甲、乙两种放射性元素，它们的半衰期分别是τ甲＝15天，τ乙＝30天，它们的质量分别为M甲、M乙，经过60天这两种元素的质量相等，则它们原来的质量之比M甲∶M乙是()A．1∶4B．4∶1 C．2∶1D．1∶210．（多选）将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，图中表示的射线偏转情况正确的是()AD11．钋210经α衰变成为稳定的铅，其半衰期为138天．质量为64 g的钋210经过276天后，还剩多少克钋？生成了多少克铅？写出核反应方程．【答案】16 g47.09 g21084Po―→20682Pb＋42He12．23892U经一系列的衰变后变为20682Pb.(1)求一共经过几次α衰变和几次β衰变？(2)20682Pb与23892U相比，求质子数和中子数各少多少？(3)写出这一衰变过程的方程．【答案】(1)8 6 (2)1022 (3)23892U→20682Pb＋842He＋60－1e.第3节放射性的应用与防护一、放射性的应用(1)利用放射线使细胞变异或损害的特点，辐射育种、食品辐射保存、放射性治疗等．(2)放射性同位素电池：把放射性同位素衰变时释放的能量转换成电能的装置．(3)γ射线探伤：利用了γ射线穿透能力强的特点．(4)作为示踪原子对有关生物大分子结构及其功能进行研究．二、放射性污染和防护(1)放射性污染的主要来源：①核爆炸；②核泄漏；③医疗照射．(2)为了防止放射线的破坏，人们主要采取以下措施：①密封防护；②距离防护；③时间防护；④屏蔽防护．1．下列关于放射性同位素的一些应用的说法中不正确的是()A．利用放射性消除静电是利用射线的穿透作用B．利用射线探测机器部件内部的砂眼或裂纹是利用射线的穿透作用C．利用射线改良品种是因为射线可使DNA发生变异D．在研究农作物合理施肥中是以放射性同位素作为示踪原子2．在放射性同位素的应用中，下列做法正确的是()A．应该用α射线探测物体的厚度B．应该用α粒子放射源制成“烟雾报警器”C．医院在利用放射线诊断疾病时用半衰期较长的放射性同位素D．作为示踪原子能研究农作物在各季节吸收肥料成分的规律3．在放射性同位素的应用中，下列做法正确的是()A．应该用α射线探测物体的厚度B．应该用γ粒子放射源制成烟雾报警器C．医院在利用放射线诊断疾病时用半衰期较长的放射性同位素D．放射育种中利用γ射线照射种子使遗传基因发生变异4．联合国环境公署对科索沃地区的调查表明，北约对南联盟进行的轰炸中，大量使用了贫铀炸弹．贫铀是从金属中提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238，贫铀炸弹贯穿力是常规炸弹的9倍，杀伤力极大，而且残留物可长期危害环境．下列关于其残留物长期危害环境的理由正确的是()①由于爆炸后的弹片存在放射性，对环境产生长期危害②爆炸后的弹片不会对人体产生危害③铀238的衰变速率很快④铀的半衰期很长A．①②B．③C．①④D．②④5．对放射性的应用和防护，下列说法正确的是()A．放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，对人体的正常细胞不会有伤害作用B．核工业废料要放在厚厚的重金属箱内，沉于海底C．γ射线探伤仪中的放射源必须存放在特制的容器里，而不能随意放置D．对可能有放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的6．（多选）防止放射性污染的防护措施有()A．将废弃的放射性物质进行深埋B．将废弃的放射性物质倒在下水道里C．接触放射性物质的人员穿上铅防护服D．严格和准确控制放射性物质的放射剂量7．近年来，γ刀已成为治疗脑肿瘤的最佳仪器，令人感叹的是，用γ刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半小时内完成任务，无需住院，因而γ刀被誉为“神刀”．据报道，我国自己研制的螺旋式γ刀性能更好，即将进入各大医院为患者服务．则γ刀治疗脑肿瘤主要是利用了()A．γ射线具有很强的贯穿本领B．γ射线具有很强的电离本领C．γ射线具有很高的能量D．γ射线可以很容易地绕过阻碍物到达目的地8．2011年3月11日，日本东北部宫城县发生里氏9.0级强烈地震，地震导致福岛核电站发生泄漏，酿成了核泄漏事故，核泄漏事故会造成严重后果，其原因是()A．铀、钚等物质有放射性B．铀、钚等物质半衰期很长C．铀、钚等重金属有剧毒D．铀、钚等物质会造成爆炸。
人教版(选修3-5)第2节 放射性元素的衰变(基本概念、课堂例题、课后作业)
19.2 反射性元素的衰变【重点知识】1．原子核衰变时电荷数和质量数都守恒。
2．α衰变：238 92U→234 90Th ＋42He3．β衰变：234 90Th→234 91Pa ＋ 0－1e4．放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫做这种元素的半衰期。
【基本知识】一、原子核的衰变1．定义原子核放出 或 ，则核电荷数变了，变成另一种 ，这种变化称为原子核的衰变。
2．衰变分类(1)α衰变：放出α粒子的衰变。
(2)β衰变：放出β粒子的衰变。
3．衰变方程23892U→23490Th ＋ 23490Th→234 91Pa ＋ 。
4．衰变规律(1)原子核衰变时 和 都守恒。
(2)当放射性物质连续衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随着γ辐射。
这时，放射性物质发出的射线中就会同时具有α、β和γ三种射线。
二、半衰期1．定义放射性元素的原子核有 发生衰变所需的时间。
2．决定因素放射性元素衰变的快慢是由 的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。
不同的放射性元素，半衰期 。
3．应用利用半衰期非常稳定这一特点，可以测量其衰变程度、推断时间。
【课堂例题】例1、原子核238 92U经放射性衰变①变为原子核234 90Th，继而经放射性衰变②变为原子核234 91Pa，再经放射性衰变③变为原子核234 92U。
放射性衰变①②③依次为 ( )A．α衰变、β衰变和β衰变B．β衰变、α衰变和β衰变C．β衰变、β衰变和α衰变D．α衰变、β衰变和α衰变例2、(多选)14C发生放射性衰变成为14N，半衰期约5 700年。
已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减小。
现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。
下列说法正确的是 ( ) A．该古木的年代距今约5 700年B．12C、13C、14C具有相同的中子数C．14C衰变为14N的过程中放出β射线D．增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变例3、 (多选)静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核放出一个α粒子，其速度方向与磁场方向垂直。
【文库精品】高中物理 课时提升作业九 第三章 原子核 3.2 放射性 衰变 教科版选修3-5
课时提升作业九放射性衰变(30分钟50分)一、选择题(本大题共6小题,每小题5分,共30分)1.(多选)有关α、β、γ三种射线,下列说法中正确的是( )A.α射线是原子核里放射出的氦核,它的电离能力最强B.β射线是原子核外电子电离形成的电子流,它具有较强的穿透能力C.β射线是高速电子流,它是由原子核里的质子转变而来D.γ射线是波长很短的电磁波,它的穿透能力最强【解析】选A、D。
α射线是原子核中2个中子和2个质子结合而成的氦核,A正确;β射线是原子核中中子转化成一个质子时放出的,B、C均错;γ射线是光子,且穿透能力最强,D正确。
2.下面对某原子核衰变的描述中错误的是( )A.放出一个β粒子后,原子核的中子数减少1,原子序数减少1B.放出一个β粒子后,原子核的质量数不变,中子数减少1,质子数增加1C.放出一个α粒子后,原子核的质量数减少4,电荷数减少2D.γ射线是处于较高能级的原子核向低能级跃迁时释放的【解析】选A。
因β粒子的质量数为零,电荷数为-1,故放出一个β粒子后质量数不变,原子序数增加1,中子数减少1,A错,B正确。
因α粒子为He,故放出一个α粒子后原子核的质量数减少4,电荷数减少2,C正确。
γ射线是原子核从高能级向低能级跃迁时辐射出的。
D正确。
3.朝鲜的“核危机”引起了全球的瞩目,其焦点问题就是朝鲜的核电站用轻水堆还是重水堆。
重水堆核电站在发电的同时还可以生产出可供研制核武器的钚239Pu),这种Pu可由铀239U)经过n次β衰变而产生,则n为( )A.2B.239C.145D.92【解析】选A。
其衰变方程为U Pu+e,发生β衰变时质量数不变,由电荷数守恒可以判断出发生β衰变的次数为2次。
【总结提升】巧解核衰变反应类问题的基本方法历年高考各类物理试题中都会有涉及核衰变反应类的试题出现,基本上都是基础性的题目,解答这类问题可按以下两个步骤进行分析。
(1)依据题意写出核衰变或核反应方程。
(2)由原子核的衰变或核反应方程,应用质量数与电荷数守恒的规律判断未知粒子的质量数和核电荷数,从而确定是哪种粒子。
高中物理(教科版选修3-5)第3章 2.放射性 衰变 能级 含答案
2.放射性衰变[先填空]1．天然放射现象的发现(1)天然放射现象：物质能自发地放出射线的现象．(2)放射性：物质放出射线的性质，叫做放射性．(3)放射性元素：具有放射性的元素，叫做放射性元素．(4)天然放射现象的发现：1896年，法国物理学家贝克勒尔发现了天然放射现象．2．三种射线图321如图321所示，让放射线通过强磁场，在磁场的作用下，放射线能分成3束，这表明有3种射线，且它们电性不同．带正电的射线向左偏转，为α射线；带负电的射线向右偏转，为β射线；不发生偏转的射线不带电，为γ射线．3．放射性衰变(1)定义：放射性元素自发地蜕变为另一种元素，同时放出射线，这种现象叫做放射性衰变．(2)衰变形式：常见的衰变有两种，放出α粒子的衰变为α衰变，放出β粒子的衰变为β衰变，而γ射线是伴随α射线或β射线产生的．(3)衰变规律①α衰变：A Z X→42He＋A－4Y.Z－2②β衰变：A Z X→0－1e＋A Z＋1Y.在衰变过程中，电荷数和质量数都守恒．[再判断]1．放射性元素的放射性都是自发的现象．(√)2．α射线是由高速运动的氦核组成的，其运行速度接近光速．(×)3．原子核发生α衰变时，核的质子数减少2，而质量数减少4.(√)4．原子核发生β衰变时，原子核的质量不变．(×)5．原子核发生衰变时，质量数和电荷数都守恒．(√)[后思考]如图322是放射性物质放出的射线垂直经过磁场的情形，射线为什么会分成三束？图322【提示】三种射线的带电情况各不相同，它们在磁场中所受洛伦兹力情况不同，故可分成三束．1．α、β、γ射线性质、特征比较2.三种射线在电场、磁场中偏转情况的比较。
20162017学年高中物理第3章原子核2放射性衰变学业分层测评教科版选修35
放射性衰变(建议用时：45分钟)[学业达标]1．关于天然放射现象与对放射性研究，下列说法正确是( ) A．α射线与β射线在电场或磁场中偏转说明它们是带电粒子B．原子核不是单一粒子C．γ射线一定伴随α射线或β射线而产生D．任何放射性元素都能同时发出三种射线E．γ射线往往伴随α射线或β射线而产生【解析】带电粒子以一定初速度垂直进入电场或磁场能发生偏转，α射线与β射线能在电场或磁场中偏转说明它们是带电粒子，故A正确；放射现象说明原子核可变性，即原子核不是单一粒子，具有复杂结构，故选项B正确；γ射线是原子核在发射α射线或β射线时多余能量以γ射线形式产生辐射，因此γ射线是伴随(不是一定伴随)α射线或β射线而放出，故选项E正确，C、D均错误．【答案】ABE2．一个原子核发生衰变时，下列说法中正确是( )【导学号：11010039】A．总质量数保持不变B．核子数保持不变C．变化前后质子数保持不变D．总动量保持不变E．变化前后中子数不变【解析】衰变过程中质量数守恒，又质量数等于核子数，故衰变过程中核子数不变，A、B正确；发生β衰变时，质子数增加中子数减少，C、E错误；由动量守恒条件知D正确．【答案】ABD3．如图325所示，铅盒A中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔中水平向右射出，在小孔与荧光屏之间有垂直于纸面向里匀强磁场，则下列说法中正确有( )图325A．打在图中a、b、c三点依次是α射线、γ射线与β射线B．α射线与β射线轨迹是抛物线C．α射线与β射线轨迹是圆弧D．如果在铅盒与荧光屏间再加一竖直向下匀强电场，则屏上亮斑可能只剩下bE．如果在铅盒与荧光屏间再放一竖直向下匀强电场，则屏上可能出现两个亮斑【解析】由左手定则可知粒子向右射出后，在匀强磁场中α粒子受洛伦兹力向上，β粒子受洛伦兹力向下，轨迹都是圆弧．由于α粒子速度约是光速110，而β粒子速度接近光速，所以在同样混合场中不可能都做直线运动．故A、C、E正确，B、D错误．【答案】ACE4．在下列关于近代物理知识说法中，正确是( )A ．氢原子核外电子从半径较小轨道跃迁到半径较大轨道时，原子能量增大B ．β射线是原子核外电子电离后形成电子流C ．铀元素半衰期为T ，当温度发生变化时，铀元素半衰期也发生变化D ．查德威克发现了中子，其核反应方程为：94Be ＋42He→12 6C ＋10nE ．发生β衰变时其转化方程为10n→11H ＋ 0－1e【解析】 氢原子核外电子从半径较小轨道跃迁到半径较大轨道时，吸收了能量，所以原子能量增大，A 正确；β射线是从原子核辐射出来，不是原子外层电子电离出来，B 错；半衰期不随外界因素变化而变化，C 错，D 、E 符合物理学事实，正确．【答案】 ADE5．关于天然放射现象，以下叙述正确是( )A ．若使放射性物质温度升高，其半衰期将变大B ．β衰变所释放电子是原子核内质子转变为中子时产生C ．在α、β、γ这三种射线中，γ射线穿透能力最强，α射线电离能力最强D ．铀核()238 92U 衰变为铅核()206 82Pb 过程中，要经过8次α衰变与6次β衰变E ．放射性元素半衰期由核内部自身因素决定【解析】 半衰期与元素物理状态无关，若使某放射性物质温度升高，其半衰期将不变，故A错误，E正确；β衰变所释放电子是原子核内中子变成质子时释放出电子，故B 错误；在α、β、γ这三种射线中，γ射线穿透能力最强，α射线电离能力最强，故C正确；铀核(238 92U)衰变为铅核(206 82Pb)过程中，每经一次α衰变质子数少2，质量数少4；而每经一次β衰变质子数增1，中子数不变；由质量数与核电荷数守恒，要经过8次α衰变与6次β衰变，故D正确．【答案】CDE6．下列说法中正确是( )A．β衰变放出电子来自组成原子核电子B．β衰变实质是核内中子转化成了一个质子与一个电子C．α衰变说明原子核中含有α粒子D．γ射线总是伴随其他衰变发生，它本质是电磁波E．原子核每发生一次α衰变，其核电荷数减少2【解析】原子核发生β衰变中放出电子是原子核内中子转化为质子而释放电子，故A错误，B正确．α射线是具有放射性元素原子核在发生衰变时两个中子与两个质子结合在一起而从原子核中释放出来．γ射线总是伴随其他衰变发生，它本质是电磁波，故D、E正确．【答案】BDE7．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326所示．该装置中探测器接收到是________．图326【解析】 α射线穿透本领最弱，一张纸就能将其挡住，而β射线穿透本领较强，能穿透几毫米厚铝板，γ射线穿透本领最强，可以穿透几厘米厚铅板，故探测器接收到应该是γ射线．【答案】 γ射线8．铀裂变产物之一氪90(9036Kr)是不稳定，它经过一系列衰变最终成为稳定锆90(9040Zr)，这些衰变是经过了________次________衰变. 【导学号：11010040】【解析】 原子核每经过一次α衰变，质量数减少4，电荷数减少2；每经过一次β衰变，电荷数增加1，质量数不变．方法一 α衰变次数为n ＝90－904＝0(次) β衰变次数为m ＝90－902＋40－36＝4(次)． 方法二 设氪90(9036Kr)经过x 次α衰变，y 次β衰变后变成锆90(9040Zr)由衰变前后质量数、电荷数守恒得4x ＋90＝90,2x －y ＋40＝36解得x ＝0，y ＝4.【答案】 4 β[能力提升]9．元素X 是Y 同位素，分别进行下列衰变过程：X ――→αP ――→βQ ，Y ――→βR ――→αS.则下列说法正确是( )A ．Q 与S 是同位素B ．X 与R 原子序数相同C ．R 比S 中子数多2D ．R 质子数少于上述任何元素E ．R 比X 质子数多1【解析】上述变化过程为：M A X ――→αM －4A －2P ――→βM －4A －1Q ，N A Y ――→β N A ＋1R ――→αN －4A －1S ，由此可知，Q 与S 为同位素，R 比S 多两个中子比X 多一个质子，故A 、C 、E 正确，B 、D 错误．【答案】 ACE10．静止在匀强磁场中某放射性元素原子核，当它放出一个α粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得α粒子与反冲核轨道半径之比为44∶1，如图327所示，则( )图327A ．α粒子与反冲核动量大小相等、方向相反B ．原来放射性元素核电荷数为90C ．反冲核核电荷数为88D ．α粒子与反冲核速度之比为1∶88E ．反冲核电荷数为90【解析】 由于微粒之间相互作用过程中动量守恒，初始总动量为零，则最终总动量也为零，即α粒子与反冲核动量大小相等、方向相反，A 正确；由于释放α粒子与反冲核均在垂直于磁场平面内且在洛伦兹力作用下做圆周运动，由qvB ＝mv 2R 得R ＝mv qB，若原来放射性元素核电荷数为Q ，则对α粒子：R 1＝p 1B ·2e对反冲核：R 2＝p 2B Q －2e由p 1＝p 2，R 1∶R 2＝44∶1，得Q ＝90，B 、C 正确；它们速度大小与质量成反比，故D 、E 错误．【答案】 ABC11．天然放射性铀(238 92U)发生衰变后产生钍(234 90Th)与另一个原子核．(1)请写出衰变方程；(2)若衰变前铀(238 92U)核速度为v ，衰变产生钍(234 90Th)核速度为v 2，且与铀核速度方向相同，求产生另一种新核速度．【解析】 (1)238 92U→234 90Th ＋42He(2)设另一新核速度为v ′，铀核质量为238m ，由动量守恒定律得：238mv ＝234m v2＋4mv ′得：v ′＝1214v 【答案】 (1)见解析 (2)1214v12．茫茫宇宙空间存在大量宇宙射线，对宇航员构成了很大威胁．现有一束射线(含有α、β、γ三种射线)，(1)在不影响β与γ射线情况下，如何用最简单方法除去α射线？(2)余下这束β与γ射线经过如图328所示一个使它们分开磁场区域，请画出β与γ射线进入磁场区域后轨迹示意图．(画在图上)图328(3)用磁场可以区分β与γ射线，但不能把α射线从γ射线束中分离出来，为什么？(已知α粒子质量约是β粒子质量8 000倍，α射线速度约为光速十分之一，β射线速度约为光速)【解析】 (1)由于α射线贯穿能力很弱，用一张纸放在射线前即可除去α射线．(2)如图所示．(3)α粒子与电子在磁场中偏转，据R ＝mv Bq ， 对α射线有R α＝m αv αBq α， 对β射线有R e ＝m e v e Bq e， 故R αR e ＝m αv αq e m e v e q α＝400. α射线穿过此磁场时，半径很大，几乎不偏转，故与γ射线无法分离．【答案】 (1)用一张纸放在射线前即可除去α射线．(2)见解析图(3)α射线圆周运动半径很大，几乎不偏转，故与γ射线无法分离.。
物理高二教科版3-5课后训练：第3章2.放射性衰变
放射性 衰变练习一、选择题1．铀核23892U 衰变为钍核23491Pa 的过程中,要经过x 次α衰变和y 次β衰变，其中( ）．A ．x ＝6，y ＝8B ．x ＝1，y ＝1C ．x ＝16，y ＝22D ．x ＝22,y ＝16 2．（2011·上海单科,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 3．（2010·福建理综，29（1））14C 测年法是利用14C 衰变规律对古生物进行年代测定的方法．若以横坐标t 表示时间，纵坐标m 表示任意时刻14C 的质量，m 0为t ＝0时14C 的质量．下面四幅图中能正确反映14C 衰变规律的是（ ）．4．某放射性同位素样品,在21天里衰减掉78，它的半衰期是（ ）．A ．3天B ．5.25天C ．7天D ．10.5天5．下列关于放射性元素的半衰期的几种说法中正确的是( ）． A ．同种放射性元素，在化合物中的半衰期比在单质中的长B．把放射性元素放在低温处，可以减缓放射性元素的衰变C．放射性元素的半衰期与元素所处的物理和化学状态无关，它是一个统计规律，只对大量的原子核才适用D．氡的半衰期是3.8天，若有4个氡原子核,则经过7.6天后只剩下一个氡原子核6．关于α射线、β射线、γ射线的本领和主要作用，以下说法正确的是（）．A．α射线是高速的α粒子流，α粒子实际上是氦原子核，它的穿透能力很强B．β射线是高速电子流，是核外电子激发出来形成的，它的电离能力较强，同时穿透能力也较强C．γ射线是波长很短的电磁波，与X射线相比,γ射线的贯穿本领更大D．γ射线是波长很短的电磁波，它是由于原子的内层电子受激发后产生的7．静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它放出一个α粒子后,其速度方向与磁场方向垂直，测得α粒子与反冲核轨道半径之比为44∶1，如图所示,则（)．A．α粒子与反冲核的动量大小相等、方向相反B．原来放射性元素的原子核电荷数为90C．反冲核的核电荷数为88D．α粒子与反冲核的速度之比为1∶88二、非选择题8．(2011·山东理综，38（1))碘131核不稳定,会发生β衰变，其半衰期为8天．①碘131核的衰变方程：13153I→______（衰变后的元素用X表示）．②经过______天有75％的碘131核发生了衰变．9．为测定某水库的存水量，将一瓶放射性同位素溶液倒入水库中，已知这瓶溶液每分钟衰变8×107次，这种同位素半衰期为2天，10天以后从水库中取出1 m3的水，测得该同位素每分钟衰变10次，求水库的存水量为多少？参考答案1．答案：B2．答案：D 解析：放射性元素释放的三种射线分别是α射线、β射线和γ射线．其中α射线是氦核流，穿透能力最弱，一张普通的纸就能挡住，但其有很强的电离作用；β射线是高速电子流，电离作用较弱，穿透力较强，可以穿透几毫米厚的铝板；γ射线是电磁波,其电离作用很弱，但穿透力很强,能穿透几厘米厚的铅板．三种射线都来自于原子核内部．综上可知：①是α射线，②是β射线，③是γ射线，据此可知本题只有选项D 正确．3． 答案：C 解析:由于每经过一个半衰期τ，14C 的质量减少一半，所以012tm m τ⎛⎫= ⎪⎝⎭,选项C 正确．4．答案：C5． 答案:C 解析：放射性元素的半衰期与其是单质还是化合物无关,与所处的物理、化学状态无关，只取决于原子核的内部因素 ，故A 、B 错；半衰期是一个统计规律，对于少量的原子核不适用,故C 对，D 错．6．答案：C 解析:α射线是高速α粒子流,α粒子就是氦核42He ，具有较强的电离能力，但穿透能力很弱，在空气中能前进几厘米,一张普通的纸就能把它挡住，A 错误．β射线是高速电子流，是原子核衰变产生的一种射线，这种射线来源于原子核内部,而不是核外电子激发形成的,实际上是原子核内部的一个中子10n 转变成质子11H 时产生的，10n →11H ＋01e -，β射线的电离作用较弱，但贯穿本领较强，很容易穿透黑纸,但不能穿透几毫米厚的铝板，故B 错误．γ射线是波长很短的电磁波，具有很高的能量,其波长比X 射线更短，因而贯穿本领更强，γ射线是原子核受激发后产生的，并不是由核外电子受激发后产生的，故C 正确，D 错误．要正确掌握三种射线的来源、穿透能力和电离能力．7．答案：ABC 解析：粒子之间相互作用的过程遵守动量守恒，由于初始总动量为零，则末动量也为零,即α粒子和反冲核的动量大小相等、方向相反．由于释放的α粒子和反冲核均在垂直于磁场的平面内且在洛伦兹力作用下做圆周运动．由2mv Bqv R =得mvR Bq =若原来放射性元素的原子核电荷数为Z ，则对α粒子有:112p R B e =⋅，对反冲核：222p R B Z e =(-)由于p 1＝p 2，R 1∶R 2＝44∶1,得Z ＝90．它们的速度大小与质量成反比，选项D 错误，选项A 、B 、C 正确．8．答案：①13154X ＋01e - ②16解析：①衰变过程遵循核电荷数和质量数守恒，有13153I →13154X ＋01e - ②根据半衰期的定义可知,经2个半衰期的时间即16天，共有11132224+⨯=的碘发生了衰变．9．答案：2。
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高中物理第三章原子核第2节放射性衰变练习（含解析）教科版选修35放射性 衰变[A 组 素养达标]1．下列说法正确的是( )A ．任何元素都具有放射性B ．同一元素，单质具有放射性，化合物可能没有C ．元素的放射性与温度无关D ．放射性就是该元素的化学性质解析：原子序数大于83的所有元素都有放射性，小于等于83的元素不一定有放射性，所以A 错；放射性是由原子核内部因素决定的，与该元素的物理、化学状态无关，所以C 对，B 、D 错．答案：C2．下列关于放射性元素的半衰期的几种说法，正确的是( )A ．同种放射性元素，在化合物中的半衰期比单质中长B ．把放射性元素放在低温处，可以减缓放射性元素的衰变C ．放射性元素的半衰期与元素所处的物理和化学状态无关，它是一个统计规律，只对大量的原子核才适用D ．氡的半衰期是3.8天，若有4个氡原子核，则经过7.6天后就只剩下一个解析：放射性元素的半衰期与其是单质还是化合物无关，与所处的物理、化学状态无关，只取决于原子核的内部因素，故A 、B 错；半衰期是一个统计规律，对于少量的原子核不适用，故C 对，D 错．答案：C3．关于碳14的衰变方程14 6C→A Z X ＋ 0－1e ，下面说法正确的是( )A ．A 等于13，Z 等于5B ．A 等于14，Z 等于7C ．A 等于14，Z 等于5D ．A 等于13，Z 等于6 解析：根据质量数和电荷数守恒可知14＝A,6＝Z ＋(－1)，解得Z ＝7，故选B.答案：B4．放射性元素经过11.4天有1516的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为( ) A ．11.4天B ．7.6天C ．3.8天D ．2.85天解析：有1516的原子核发生了衰变，则剩余的质量为原来的116，即m＝116M，根据半衰期公式可得t＝4T＝11.4天，T＝2.85天．故A、B、C错误，D正确．答案：D5．下列说法正确的是( )A．温度升高时放射性元素的半衰期变长B．β衰变所释放的电子是原子核外的最外层电子C．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强D．某放射性元素的原子核有80个，经过2个半衰期后一定只剩20个解析：放射性元素的半衰期与外界因素无关，选项A错误；β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时放出的电子，选项B错误；α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强，选项C正确；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量原子核的衰变不适用，选项D错误．答案：C6．如图所示，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强磁场和匀强电场中，下列说法正确的是( )A．①④表示α射线，其射出速度最慢但电离能力最弱B．②⑤表示γ射线，其穿透能力和电离能力都很强C．②⑤表示γ射线，是由原子核内释放出来的高频电磁波D．③⑥表示β射线，是高速电子流，可以穿透几毫米厚的铝板解析：α射线是高速运动的氦核流，带正电，垂直进入匀强电场后，受电场力作用向右偏转，垂直进入磁场后，受洛伦兹力的作用，向右偏转，α射线其射出速度最慢但电离能力最强，故A错误．γ射线不带电，在电场中不偏转，在磁场中不偏转，其穿透能力最强但电离能力最弱，γ射线是由原子核内释放出来的高频电磁波，故B错误，C正确．β射线是高速电子流，可以穿透几毫米厚的铝板，在电场中受电场力向左偏转，在磁场中受洛伦兹力向左偏转，故D错误．答案：C7.(多选)烟雾探测器使用了一种半衰期为432年的放射性元素镅241 95Am来探测烟雾．当正常空气分子穿过探测器时，镅241 95Am 会释放出射线将它们电离，从而产生电流．烟尘一旦进入探测腔内，烟尘中的微粒会吸附部分射线，导致电流减小，从而触发警报．则下列说法不正确的是( )A ．镅241 95Am 发出的是α射线B ．镅241 95Am 发出的是β射线C ．镅241 95Am 发出的是γ射线D ．0.2 mg 的镅241 95Am 经864年将衰变掉0.15 mg解析：镅241 95Am 会释放出射线将它们电离，从而产生电流，而三种射线中，α射线能使空气电离，故A 正确，B 、C 错误；半衰期为432年，当经864年，发生两次衰变，0.2 mg 的镅将衰变掉0.15 mg ，还剩下0.05 mg 没有衰变，故D 正确．此题选择不正确的选项，故选B 、C. 答案：BC8．(多选)下列关于原子核衰变的说法中正确的是( )A ．放射性元素发生β衰变时所释放出的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的B ．有6个放射性元素的原子核，当有3个发生衰变所需的时间就是该元素的半衰期C ．Th 钍发生一次α衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了4D ．铀核(238 92U)衰变为铅核(206 82Pb)的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变解析：放射性元素发生β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的，A 正确；半衰期是大量原子的统计规律，对少数原子不适用，B 错误；Th 核发生一次α衰变时，新核与原来的原子核相比，质量数减少了4，中子数减少2，故C 错误；根据238－206＝4×8，知发生了8次α衰变，92－82＝2×8－6，知发生了6次β衰变，D 正确．答案：AD9．恒星向外辐射的能量来自其内部发生的各种热核反应，在当温度达到103 K 时，可以发生“氦燃烧”．(1)完成“氦燃烧”的核反应方程：42He ＋________→84Be ＋γ.(2)84Be 是一种不稳定的粒子，其半衰期为2.6×10－16 s ．一定质量的84Be 经7.8×10－16 s 后所剩84Be 占开始时的________．解析：(1)根据电荷数守恒、质量数守恒，知未知粒子的电荷数为2，质量数为4，为42He.(2)经7.8×10－16 s ，知经历了3个半衰期，所剩84Be 占开始时的(12)3＝18. 答案：(1)42He (2)18[B 组 素养提升]10.238 92U 的衰变有多种途径，其中一种途径是先衰变成21083Bi ，然后可以经一次衰变变成210a X(X 代表某种元素)，也可以经一次衰变变成 b 81Ti ，最后都衰变变成206 82Pb ，衰变路径如图所示，下列说法中正确的是( )A ．过程①是β衰变，过程③是α衰变；过程②是β衰变，过程④是α衰变B ．过程①是β衰变，过程③是α衰变；过程②是α衰变，过程④是β衰变C ．过程①是α衰变，过程③是β衰变；过程②是β衰变，过程④是α衰变D ．过程①是α衰变，过程③是β衰变；过程②是α衰变，过程④是β衰变解析：Bi 经过①变化为X ，质量数没有发生变化，为β衰变；经过③变化为Pb ，质量数减少4，为α衰变；过程②变化为Ti ，电荷数少2，为α衰变；过程④的电荷数增加1，为β衰变．故A 、C 、D 错误，B 正确．故选B.答案：B11.(多选)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，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别为r 1、r 2.下列说法正确的是( )A ．原子核可能发生的是α衰变，也可能发生的是β衰变B ．径迹2可能是衰变后新核的径迹C ．若衰变方程是238 92U→234 90Th ＋42He ，则r 1∶r 2＝1∶45D ．若是α衰变，则1和2的径迹均是顺时针方向解析：原子核衰变过程系统动量守恒，由动量守恒定律可知，衰变生成的两粒子动量方向相反，粒子速度方向相反，由左手定则知，若生成的两粒子电性相反则在磁场中的轨迹为内切圆，若电性相同则在磁场中的轨迹为外切圆，所以衰变生成两电性相同的粒子，可能发生的是α衰变，但不是β衰变，故A 错误；核反应过程系统动量守恒，原子核原来静止，初动量为零，由动量守恒定律可知，原子核衰变后生成的两核动量p 大小相等、方向相反，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得qvB ＝m v 2r ，解得r ＝mv qB＝p Bq，由于p 、B 都相同，则粒子电荷量q 越大，其轨道半径r 越小，由于新核的电荷量大于粒子的电荷量，则新核的轨道半径小于粒子的轨道半径，则半径为r 1的圆为放出新核的运动轨迹，半径为r 2的圆为粒子的运动轨迹，故B 错误；由B 选项的分析知r 1∶r 2＝2∶90＝1∶45，故C 正确；若是α衰变，生成的两粒子电性相同，图示由左手定则可知，两粒子都沿顺时针方向做圆周运动，故D 正确．答案：CD12．一静止的238 92U 核经α衰变成为234 90Th 核，释放出的总动能为4.27 MeV.此衰变后23490Th 核的动能为多少？(保留一位有效数字)解析：据题意知，此α衰变的衰变方程为23892U→234 90Th ＋42He 根据动量守恒定律得m αv α＝m Th v Th ①式中，m α和m Th 分别为α粒子和Th 核的质量，v α和v Th 分别为α粒子和Th 核的速度，由题设条件知12m αv 2α＋12m Th v 2Th ＝E k ② m αm Th ＝4234③ 式中E k ＝4.27 MeV 是α粒子与Th 核的总动能．由①②③式得12m Th v 2Th ＝m αm α＋m ThE k ＝0.07 MeV. 答案：0.07 MeV[C 组 学霸冲刺]13．天然放射性铀(238 92U)发生衰变后产生钍(234 90Th)和另一个原子核．(1)请写出衰变方程；(2)若衰变前铀(238 92U)核的速度为v ，衰变产生的钍(234 90Th)核的速度为v 2，且与铀核速度方向相同，试计算产生的另一种新核的速度．解析：(1)原子核衰变时电荷数和质量数都守恒，有23892U→234 90Th ＋42He. (2)由(1)知新核为氦核，设一个核子的质量为m ，则氦核的质量为4m 、铀核的质量为238m 、钍核的质量为234m ，氦核的速度为v ′，由动量守恒定律得238mv ＝234m ·v 2＋4mv ′， 解得v ′＝1214v ，方向与铀核速度方向相同． 答案：(1)238 92U→234 90Th ＋42He(2)1214v ，方向与铀核速度方向相同。