核19.2放射性元素的衰变同步训练含解析新人教版选修3_50902233

19.2放射性元素的衰变一、选择题1、关于天然放射性，下列说法不正确的是（）A、所有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，γ射线的穿透力最强2、铀核可以发生衰变和裂变，铀核的（）A、衰变和裂变都能自发发生B、衰变和裂变都不能自发发生C、衰变能自发发生而裂变不能自发发生D、衰变不能自发发生而裂变能自发发生3、下列说法正确的是（）A、温度越高，放射性元素的半衰期越长B、天然放射现象说明原子核内部是有结构的C、汤姆生通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构D、重核的裂变和轻核的聚变过程都有质量亏损，都向外界吸收核能4、下列说法正确的是（）A、放射性元素的半衰期是针对大量原子核的统计规律B、α、β、γ射线比较，α射线的电离作用最弱C、光的波长越短，光子的能量越大，光的波动性越明显D、原子的全部正电荷和全部质量都集中在原子核里5、下列关于原子物理学的说法中不正确的是（）A、β衰变现象说明电子是原子核的组成部分B、仔细观察氢原子的光谱，发现它只有几条分离的不连续的亮线，其原因是氢原子辐射的光子的能量是不连续的，所以对应的光的频率也是不连续的C、放射性元素的半衰期随温度的升高而不变；比结合能越小表示原子核中的核子结合得越不牢固D、光电效应的实验结论是：对于某种金属无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应；超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大6、下列说法不正确的是（）A、普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一B、玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了各种原子光谱的实验规律C、放射性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γ射线，γ射线是一种波长很短的电磁波，在电场和磁场中都不会发生偏转D、德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的猜想，而电子的衍射实验证实了他的猜想7、有关原子及原子核方面的知识，下列说法正确的是（）A、放射性物质衰变时放出来的γ光子，是原子从高能级向低能级跃迁时产生的B、若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小C、β衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时所产生的D、轻核聚变要在很高的温度下才能发生8、下列说法不正确的是（）A、核反应堆内发生的是轻核聚变反应B、核反应堆内发生的是重核裂变反应C、放射性同位素的半衰期由原子核内部因素决定，与外部条件及其变化无关D、核反应过程中释放的γ射线是波长很短的电磁波，它具有很强的穿透本领9、下列说法中正确的是（）A、α射线与γ射线都是电磁波B、β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流C、用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能改变放射性元素原子核衰变的半衰期D、原子核经过衰变生成新核，新核的质量一定等于原核的质量，不可能出现质量亏损10、下列说法正确的是（）A、电子的衍射现象说明实物粒子具有波动性B、235U的半衰期约为7亿年，随地球环境的变化，半衰期可能变短C、原子核内部某个质子转变为中子时，放出β射线D、在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最弱11、下列有关说法中正确的是（）A、α散射实验说明了原子内部绝大部分空间是空的B、核力只存在于质子与质子之间，中子与中子之间没有核力作用C、因为α粒子的速度比β粒子的速度小，所以α粒子的电离本领也小D、某放射性物质经过一个半衰期该放射性元素的含量减少了N ．若经过两个半衰期，该放射性元素的含量减少2N12、下列说法中正确的是（）A、α粒子散射实验发现极少数α粒子发生了较大角度偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围B、按照玻尔理论，氢原子核外电子向高能级跃迁后动能增加C、对放射性物质施加压力，其半衰期将减小D、天然放射现象中发出的三种射线是从原子核外放出的13、下列说法正确的是（）A、α粒子散射实验说明原子核内部有复杂的结构B、质量为m的铀238经过2个半衰期的时间，铀238衰变了的质量为mC、β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的D、比较α、β、γ三种射线，α射线电离能力最弱、穿透能力最强14、下列说法正确的是（）A、放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关B、β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子时所产生的C、结合能越大，原子中核子结合的越牢固，原子核越稳定D、大量处于N=4激发态的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生4种不同频率的光子15、我国已建成的秦山、大亚湾等十几座核电站，有效的解决了工农业生产中的电力需求问题．目前这些正在工作中的核电站利用的是（）A、放射性元素衰变放出的能量B、人工放射性同位素衰变放出的能量C、重核裂变放出的能量D、轻核聚变放出的能量二、填空题16、碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为m的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还剩________．17、如图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________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两个轧辊间的距离调节得________些（“远”或“近”）．18、自然界里一些放射性重元素往往会发生一系列连续的衰变，形成放射系．如图是锕系图的一部分，纵坐标N表示中子数，则图中U衰变成Po ，经历了________次α衰变，________次β衰变．19、一个密封的罐子里有100克碘131，放置24天后，这个罐子里只剩下12.5克碘131．则碘131半衰期是________天．20、钍232经过6次α衰变和4次β衰变后变成一种稳定的元素，这种元素的原子量为________，核电荷数为________．三、解答题21、在匀强磁场中的A 点有一个静止的原子核发生衰变且衰变后形成如右图所示的两个内切圆，求：(1)该核发生的是何种衰变？(2)图中轨迹1、2分别是什么粒子形成的？(3)如果已知，r 2：r 1=44：1，则该放射性元素的原子序数为多少？22、某放射性元素质量为M ， 测得每分钟放出1.2×104个β粒子，21天后再测，发现每分钟放出1.5×103个β粒子，该放射性元素的半衰期是多少？23、已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226．试问：(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？24、我国某市考古队在一次考古中发现了一古生物骸骨，考古专家根据骸骨中614C 的含量推断出该生物死亡的年代．已知此骸骨中614C 的含量为活体生物中614C 的 ，614C 的半衰期为5700年，请问：该生物死亡时距今约多少年？25、238U 的半衰期是4.5×109年，假设一块矿石中含有2kg 238U ． 求：(1)经过45亿年后，还剩多少238U ？(2)假设发生衰变的铀都变成了206Pb ，矿石中含有多少铅？(3)这时铀、铅的质量之比是多少？答案解析部分一、选择题1、【答案】 A【考点】原子核的衰变、半衰期【解析】【解答】A 、有些原子核不稳定，可以自发地衰变，但不是所有元素都可能发生衰变，故A 错误；B 、放射性元素的半衰期由原子核决定，与外界的温度无关，故B 正确；C 、放射性元素的放射性与核外电子无关，故放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性，故C 正确；D 、α、β和γ三种射线，γ射线的穿透力最强，电离能力最弱，故D 正确；故选：A ．【分析】自然界中有些原子核是不稳定的，可以自发地发生衰变，衰变的快慢用半衰期表示，与元素的物理、化学状态无关．2、【答案】 C【考点】原子核的衰变、半衰期【解析】【解答】衰变能自发发生．铀235发生裂变的条件是有慢速中子轰击．故C 正确，ABD 错误． 故选：C【分析】衰变能自发发生．铀235发生裂变的条件是有慢速中子轰击，重核裂变时用中子轰击重核，产生多个中子，中子又会撞击重核，产生更多的中子，使裂变不断进行下去，这就是链式反应，产生链式反应的条件是中子再生率大于1．3、【答案】 B【考点】原子核的衰变、半衰期【解析】【解答】A 、半衰期与外界因素无关，A 错误；B 、天然放射现象说明原子核内部是有结构的，B 正确；C 、卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构，C 错误；D 、重核的裂变和轻核的聚变过程都有质量亏损，都向外界放出核能，D 不正确；故选B【分析】半衰期与外界因素无关，天然放射现象说明原子核内部是有结构的，卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构．4、【答案】 A【考点】原子核的衰变、半衰期【解析】【解答】A 、放射性元素的半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用．故A 正确．B 、α、β、γ射线比较，α射线的电离作用最强，穿透能力最弱．故B 错误．C 、光的波长越短，光的频率越大，根据E=hv ，知光子能量越大，波长越长，粒子性越明显．故C 不正确．D 、原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，因为电子也有质量．故D 错误．故选：A ．【分析】放射性元素的半衰期具有统计规律；α、β、γ射线电离能力逐渐减弱，穿透能力逐渐增强；波长越短，粒子性越明显，波长越短，频率越大，能量越大；原子核中集中了全部正电荷和几乎全部质量．5、【答案】 A【考点】原子核的衰变、半衰期【解析】【解答】A 、β衰变的电子是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，故电子不是原子核的组成部分，故A 错误；B 、根据玻尔理论得知，氢原子的能量不连续的，辐射的光子的能量是不连续的，则辐射的光子频率满足 hv=E m ﹣E N ， 则辐射的光子频率不连续，故B 正确；C 、半衰期由原子核内部因素决定，与温度无关，比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固，故C 正确；D 、根据光电效应方程：E k =h γ﹣W 0对于某种金属无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应；超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大，D 正确．题目要求选不正确的，故选：A ．【分析】β衰变的电子来自原子核，不是核外电子；玻尔引入了量子理论，氢原子的能量是量子化，辐射时产生的光子频率是量子化；半衰期由原子核内部因素决定，与所处的物理环境和化学状态无关；根据光电效应方程：E k =h γ﹣W 0 ． 判断．6、【答案】 B【考点】原子核的衰变、半衰期【解析】【解答】A 、普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，A 正确B 、玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律，B 错误；C 、放射性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γ射线，γ射线是一种波长很短的电磁波，在电场和磁场中都不会发生偏转，C 正确；D 、德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的猜想，而电子的衍射实验证实了他的猜想，D 正确； 故选：B【分析】普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，玻尔原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律，发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率．7、【答案】 D【考点】原子核的衰变、半衰期【解析】【解答】A 、放射性物质衰变时放出来的γ光子，来自原子核；故A 错误．B 、放射性物质的半衰期由原子核内部因素决定，与温度以及化学状态等无关．故B 错误．C 、β衰变所释放的电子来自原子核，是原子核内的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来．故C 错误．D 、轻核聚变需在很高的温度下发生，会释放出更高的能量，所以轻核聚变又称为热核反应．故D 正确． 故选D ．【分析】放射性物质衰变时放出来的γ光子，来自原子核；放射性物质的半衰期与温度无关；β衰变所释放的电子来自原子核，是原子核内的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来；轻核聚变要在很高的温度下才能发生．8、【答案】 A【考点】原子核的衰变、半衰期【解析】【解答】A 、核电站是利用重核的裂变来发电的，重核的裂变形成的链式反应是可在人工控制下进行的．而轻核的聚变现在是无法人工控制的，核反应堆发生的是重核裂变反应，故B 正确、A 错误．C 、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，故C 正确、．D 、根据α、β、γ三种射线特点可知，γ射线穿透能力最强，电离能力最弱，α射线电离能量最强，穿透能力最弱，故D 正确；故选：A ．【分析】要求我们要熟练的掌握裂变、聚变、和衰变的定义，半衰期的物理意义；α、β、γ三种射线的特点以及应用．9、【答案】 C【考点】原子核的衰变、半衰期【解析】【解答】A、α射线是氦原子的原子核，并非电磁波，故A错误；B、β射线即电子是由核内的中子变为质子同时放出电子产生的，而非核外电子电离后形成的电子流，故B 错误；C、半衰期只与元素本身有关，与所处的物理、化学状态以及周围环境、温度等无关，故C正确；D、在衰变过程中伴随着质量亏损，因此新核质量一定小于原核质量，故D错误．故选：C．【分析】解答本题要掌握：α、β、γ三种射线的区别，衰变过程遵循规律以及半衰期的物理意义，并根据质量亏损与质能方程，即可一一求解．10、【答案】 A【考点】原子核的衰变、半衰期【解析】【解答】A、电子的衍射现象说明实物粒子具有波动性，故A正确；B、随地球环境的变化，半衰期仍不变，故B错误；C、中子转变为质子时，放出β射线，故C错误；D、α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强，故D错误；故选：A．【分析】电子是实物粒子，而衍射说明具有波动性；半衰期不随着环境变化而变化；中子转变为质子时，放出β射线；γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强．11、【答案】A【考点】原子核的衰变、半衰期【解析】【解答】A、α散射实验说明了原子内部绝大部分空间是空的，故A正确；B、核力只存在于质子与质子之间，中子与中子之间没有核力作用，故B错误；C、因为α粒子的速度比β粒子的速度小，所以α粒子的电离本领也小，故C错误；D、经过一个半衰期该放射性元素的含量减少了N ．若经过两个半衰期，第二次含量减小了0.5N ，该放射性元素的含量减少了1.5N ，故D错误；故选：A．【分析】α散射实验中绝大多数不偏转，说明绝大部分空间是空的；核力存在于相邻质子间、中子间、质子与中子间的；α粒子的电离本领最大；经过一个半衰期有半数发生衰变．12、【答案】 A【考点】原子核的衰变、半衰期【解析】【解答】A、α粒子散射实验中少数α粒子发生较大角度偏转是由于原子所有正电荷和几乎全部质量都集中在很小空间范围内，故A正确；B、按照玻尔理论，氢原子核外电子向高能级跃迁后，动能减少，故B错误；C、原子核的半衰期与物质所受压力无关，故C错误；D、天然放射现象中发出的三种射线均是从原子核内放出的，故D不正确；故选：A【分析】少数α粒子发生了较大偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围，α、β、γ三种射线分别是氦核、电子、电磁波，都是从原子核内放出的，半衰期是有半数发生衰变所需的时间，由原子核内部因素决定，与所加的压力、温度、化学性质无关；比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定．13、【答案】 C【考点】原子核的衰变、半衰期【解析】【解答】A、卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子的核式结构，故A错误；B、经过两个半衰期后剩余的质量m′=m× = m ．故B错误；C、β衰变的电子是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，不是来自核外电子，故C正确；D、γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱，故D错误；故选：C．【分析】经过一个半衰期有半数发生衰变，根据求出未衰变原子核的质量；β衰变的电子来自原子核，不是核外电子；γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱；α粒子散射实验揭示了原子的核式结构，从而即可求解．14、【答案】B【考点】原子核的衰变、半衰期【解析】【解答】A、放射性元素的半衰期是由核内自身的因素决定的，与原子所处的化学状态无关．故A 错误．B、β射线为原子核内的中子转化为质子同时生成的电子．故B正确．C、比结合能越大，将核子分解需要的能量越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故C错误；D、大量处于N=4激发态的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生6种不同频率的光子；故D错误；故选：B【分析】放射性元素的半衰期是由核内自身的因素决定的，β射线为原子核内的中子转化为质子同时生成的电子，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定15、【答案】 C【考点】原子核的衰变、半衰期【解析】【解答】ABC、核电站采用的是核裂变来释放原子核能；故AB错误，C正确；D、目前的核电站均采用核裂变；聚变的应用尚在试验阶段；故D错误；故选：C．【分析】本题比较简单，根据裂变和聚变的特点分析即可．同时明确目前的核电站均采用核裂变；聚变的应用尚在试验阶段．二、填空题16、【答案】【考点】原子核的衰变、半衰期【解析】【解答】碘131的半衰期约为8天，经过32天后，碘131的剩余质量为：=m/16故答案为：m/16【分析】半衰期是放射性原子核剩下一半需要的时间，根据公式求解剩余原子核的质量17、【答案】β；远【考点】原子核的衰变、半衰期【解析】【解答】α、β、γ三种射线的穿透能力不同，α射线不能穿过3mm厚的铝板，γ射线又很容易穿过3mm厚的铝板，厚度的微小变化不会使穿过铝板的γ射线的强度发生较明显变化，所以基本不受铝板厚度的影响．而β射线刚好能穿透几毫米厚的铝板，因此厚度的微小变化会使穿过铝板的β射线的强度发生较明显变化，即是β射线对控制厚度起主要作用．若超过标准值，说明铝板太薄了，应该将两个轧辊间的距离调大些．故答案为：β，远【分析】根据三种射线的特点：α射线穿透本领太弱，γ射线穿透能力又太强，而β射线穿透能力β居中解答即可．18、【答案】 5；2【考点】原子核的衰变、半衰期【解析】【解答】因为在衰变的过程中，横坐标不是多1，就是少2，知横坐标为电荷数，即质子数．纵坐标少2或少1，知纵坐标表示中子数．从U→Po ，质子数少92﹣84=8，中子数少12，则质量数少20，设经过N次α衰变，m次β衰变，有4N=20，2N﹣m=8，解得N=5，m=2．故答案为：5，2．【分析】根据α衰变的过程中电荷数少2，质量数少4，β衰变的过程中电荷数多1，质量数不变，进行判断．19、【答案】 8【考点】原子核的衰变、半衰期【解析】【解答】一个密封的罐子里有100克碘131，放置24天后，这个罐子里只剩下12.5克碘131．由公式知24/T=3，所以T=8天故答案为：8【分析】根据半衰期公式，求出半衰期的次数，从而得出半衰期．20、【答案】 208；82【考点】原子核的衰变、半衰期【解析】【解答】设衰变后的元素为M ，质量数为y ，核电荷数为X衰变方程为：90232Th→XyM+6α+4β则：质量数：232=y+6×4，解得：y=208核电荷数：90=X+2×6﹣4，解得：X=82故答案为：208，82【分析】写出衰变方程，根据原子核经过一次α衰变，电荷数减小2，质量数减小4，一次β衰变后电荷数增加1，质量数不变，分析求解．三、解答题21、【答案】（1）由运动轨迹可知，衰变产生的新粒子与新核所受洛伦兹力方向相同，而两者运动方向相反，故小粒子应该带负电，故发生了β衰变，（2）静止原子核发生β衰变时，根据动量守恒定律得知，β粒子与反冲核的动量大小相等、方向相反，由半径公式r= 可知，两粒子作圆周运动的半径与电荷量成反比，β粒子的电荷量较小，则其半径较大，即轨迹2是β粒子的径迹，轨迹1是反冲核的径迹．（3）两圆半径之比为44：1，由半径公式r= 得，β粒子与反冲核的电荷量之比为：1：44， 所以该放射性元素的原子序数是：N=44﹣1=43．【考点】原子核的衰变、半衰期【解析】【分析】静止的放射性原子核发生了衰变放出粒子后，新核的速度与粒子速度方向相反，由图看出，放出的粒子与新核所受的洛伦兹力方向相同，根据左手定则判断粒子与新核的电性关系，即可判断发生了哪种衰变．衰变前后，动量守恒，衰变后的粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力可得半径公式，结合轨迹图分析解答即可22、【答案】 解答：由 知，21天经历了3次衰变，所以半衰期为7天．答：该放射性元素的半衰期是7天【考点】原子核的衰变、半衰期【解析】【分析】由两次放出β粒子个数的比值来判断发生衰变的次数．23、【答案】 （1）已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226．镭核中质子数Z=88，中子数N=226﹣88=138（2）镭核所带的电荷量是1.41×10﹣17C（3）呈中性的镭原子核外电子数为88【考点】原子核的衰变、半衰期【解析】【解答】（1）已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226．镭核中质子数Z=88，中子数N=226﹣88=138；（2）镭核所带的电荷量Q=Ze=1.41×10﹣17C ，（3）呈中性的镭原子，核外电子数等于核电荷数，即核外电子数为88，答：（1）镭核中有88个质子，138个中子；（2）镭核所带的电荷量是1.41×10﹣17C （3）呈中性的镭原子核外电子数为88．【分析】根据原子中质子数和中子数以及质量数存在关系解答：中子数+质子数=质量数，质子数=原子序数=核外电子数．24、【答案】 解答：设原来614C 的质量为M 0 ， 衰变后剩余质量为M 则有： ，其中N 为发生半衰期的次数，由题意可知剩余质量为原来的 ，故N=2，所以死亡时间为：2×5700=11400年，【考点】原子核的衰变、半衰期【解析】【分析】根据半衰期的物理意义以及剩余质量和总质量之间的关系可正确求解．25、【答案】 （1）总质量（m0）、衰变质量（m ）、衰变时间（T ），半衰期（T ）之间关系为：将m 0=2kg ， T 0=45亿年，T=45亿年，代人解得：m=m 0/2=1kg故还剩余1kg 238U ．（2）根据质量数守恒可知，矿石含有的铅为：生成的铅和其它粒子的质量之比为：206：32）0.866kg所以已经衰变的1kg铀中含有，铅为：m、=m（故答案为：0.866kg（3）根据（1）（2）所求可知，此时剩余的铀为1kg ，产生的铅为0.866kg ，这时铀、铅的质量之比是1：0.866．故这时铀、铅的质量之比是1：0.866【考点】原子核的衰变、半衰期）、衰变质量（m）、衰变时间（T），半衰期（T）之间关系式，【解析】【分析】（1）根据总质量（m代入数据可正确解答．（2）减小的238U ，并非全部变为206Pb，还有其它粒子产生，根据238U和206Pb质量数之间的关系可正确解答．（3）根据前两问计算结果可直接回答．11。