高二物理原子核的天然衰变试题

高二物理原子核的天然衰变试题
1.如图所示为α粒子穿过充满氮气的云室时拍摄的照片，在许多α粒子的径迹中有一条发生了分叉，分叉后有一条细而长的径迹和一条粗而短的径迹，则
A．细而长的是α粒子的径迹
B．粗而短的是氧核的径迹
C．细而长的是氧核的径迹
D．粗而短的是质子的径迹
【答案】B
【解析】根据电荷数守恒质量数守恒，α粒子与氮核发生核反应，产生氧核和质子，则粗而短的是氧核的径迹，细而长的是质子的径迹．故B正确，A、C、D错误．故选B．
【考点】本题考查了核反应方程、几种射线的特点。

2.关于天然放射现象，以下叙述正确的是()
A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小
B．β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
C．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强
D．铀核()衰变为铅核()的过程中，要经过8次α衰变和10次β衰变
【答案】BC
【解析】原子核衰变的半衰期只和原子核本身有关，与外界（温度）无关，A错；根据天然放射产生原因，B正确；根据三种射线特性，知C正确，α衰变次数，经过8次α衰变后
原子序数变为（）因此还需6次β衰变，D错。

【考点】天然放射现象
3.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
A．1:2B．2:1．C．30:3D．31:30
【答案】A
【解析】相同质量的A和B，经过20天后，即A经过5个半衰期，B经过4个半衰期，剩下的质量分别是、，所以答案为A
【考点】半衰期
点评：本题考查了原子核半衰期的理解和计算，基础且简单，容易掌握。

4.一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，最终生成物为铅。

已知铀的半衰期为T，那么下列说法中正确的有（）
A．经过两个半衰期后这块矿石中基本不再含有铀了
B．经过两个半衰期后原来所含的铀元素的原子核有m/4发生了衰变
C．经过三个半衰期后，其中铀元素的质量还剩m/8
D．经过一个半衰期后该矿石的质量剩下M/2
【答案】C
【解析】解答本题的关键是熟练掌握有关半衰期的运算，弄清总质量、衰变质量、衰变时间，半
、衰变时间，半衰期之间关系为：，n为半衰衰期之间关系．总质量m、衰变质量m
1
为半衰期，t为衰变时间，所以在本题中有：经过2T剩余为：
期次数，即，t
，发生衰变的为故AB错误；故C正确；经过时间T后该矿石的质量为：
，故D错误．
故选C．
【考点】原子核衰变及半衰期、衰变速度．
点评：本题考查了半衰期的有关运算，对于半衰期的物理意义以及有关运算要熟练掌握．
5.原子核经放射性衰变①变为原子核，继而经放射性衰变②变为原子核，再经放射性衰变③变为原子核。

放射性衰变①、②和③依次为（）
A．α衰变、β衰变和β衰变B．β衰变、β衰变和α衰变
C．β衰变、α衰变和β衰变D．α衰变、β衰变和α衰变
【答案】A
【解析】该题考察了α、β衰变特点，只要写出衰变方程即可求解．
解：根据α、β衰变特点可知：经过一次α衰变变为，经过1次β衰变变为，再经过一次β衰变变为，故BCD错误，A正确．
故选A．
【考点】原子核衰变．
点评：本意很简单，直接考察了α、β衰变特点，注意衰变过程中满足质量数、电荷数守恒．6.放射性元素A的半衰期为3天，B的半衰期为6天，有16克A元素和4克B元素，问B经
过个半衰期才能使它们的质量相等，这时质量为。

【答案】2、1克
【解析】根据半衰期的定义可得，代入数据解得t=12天，所以B经过2个半衰期才能使它们的质量相等，此时。

【考点】半衰期
点评：半衰期公式为，其中为衰变前的质量，m为衰变后的质量，T为半衰期，t为衰变时间。

7.关于、、三种射线，下列说法中正确的是
A．射线是原子核自发放射出的氦核，它的穿透能力最强
B．射线是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．射线一般们随着或射线产生，它的穿透能力最强
D．射线是电磁波，它的穿透能力最弱
【答案】C
【解析】射线是原子核受激发而产生的，A错；射线是原子核内部一个中子分裂成一个质子和电子生成的，B错；射线是电磁波，它的穿透能力最强，D错；
8.放射性元素每秒有一个原子核发生衰变时，其放射性活度即为1贝可勒尔。

是核电站中核反应的副产物，它可以衰变成，半衰期为8天。

福岛核电站泄漏出的放射性物质中就含有
，当地政府在某次检测中发现空气样品的放射性活度为本国安全标准值的4倍。

则一个核中有_______个中子,至少经过_______天，该空气样品中的放射性活度才会达到本国安
全标准值。

【答案】78、16
【解析】中子数目为131-53="78" .经过两次衰变就和本国安全标准值相等了，所以需要16天。

9.某放射性元素经过11.4天有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．5. 7天D．3.8天
【答案】D
【解析】本题考查的是半衰期的计算。

由公式代入数据可得其半衰期为3.8天。

10.放射性原子核发生一次a衰变后：
A．核的电荷数少1，质量数少1B．核的电荷数多1，质量数多1
C．核的电荷数少2，质量数少4D．核的电荷数少2，质量数少2
【答案】C
【解析】分析：根据a衰変的特点以及衰变过程中质量数和电荷数守恒即可正确解答本题．
解答：解：a衰变实质上是原子核内的两个质子和两个中子变为一个氦核，即a粒子，因此发生
一次a衰变，核的电荷数少2，质量数少4，故ABD错误，C正确．
故选C．
点评：本题属于基础简单题目，考查了a衰变的特点，对于基础知识，平时不能放松，要加强基
础知识的理解和应用．
11.正电子（PET）发射计算机断层显像，它的基本原理是：将放射性同位素15O注入人体，参
与人体的代谢过程，15O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象。

根据PET原理，回答下列问题：
（1）写出15O的衰变和正负电子湮灭的方程式：_____________________________
（2）将放射性同位素15O注入人体，15O的主要用途_____________(填字母)
A．利用它的射线B．作为示踪原子
C．参与人体的代谢过程D．有氧呼吸
（3）设电子质量为m，电量为q，光速为c，普朗克常数为h，则探测到的正负电子湮灭后生成
的光子的波长= 。

（4）PET中所选的放射性同位素的半衰期应。

（填“长”或“短”或“长短均可”）
【答案】（1）O N+e，e+e2（2分）
（2）B （1分）
（3）=h/mc （1分）
（4）短（1分）
【解析】（1）15O在人体内衰变放出正电子，故衰变为β衰变，β衰变是原子核内的中子转化为
质子，并产生一个电子的过程，即发生β衰变时衰变前后质量数不变，电荷数增加．写出衰变方
程即可．
（2）找出15O的作用，进行判断即可．
（3）湮灭放出能量，由hf=mc2得求解出频率f，由波长公式计算即可．
（4）在受检体内存留时间要短，这样才安全．
解：（1）15O在人体内衰变放出正电子，故衰变为β衰变，所以衰变方程为：
815O→
7
15N+
1
0e
（2）将放射性同位素15O注入人体，15O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，所以它的作用是为了被探测到的，即它的用途是作为示踪原子，故选：B
（3）湮灭放出的能量为：mc2
由：hf=mc2得：频率：f=，又：λ=cT=c=
（4）在受检体内存留时间要短，这样才安全．故填：短
故答案为：（1）
815O→
7
15N+
1
0e
（2）B；（3）；（4）短
12.一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，最终生成物为铅。

已知铀的半衰期为T，那么下列说法中正确的有（）
A．经过两个半衰期后这块矿石中基本不再含有铀了
B．经过两个半衰期后原来所含的铀元素的原子核有m/4发生了衰变
C．经过三个半衰期后，其中铀元素的质量还剩m/8
D．经过一个半衰期后该矿石的质量剩下M/2
【答案】C
【解析】半衰期指有半数原子衰变所需要的时间，剩余的原子数和质量分别为
，经过两个半衰期后这块矿石中剩余1/4的铀，AB错；C对，经过一个半衰期后，铀的质量剩下m/2，矿石中其他元素质量不变
13.正电子（PET）发射计算机断层显像：它的基本原理是：将放射性同位素15O注入人体，参与人体的代谢过程．15O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象．根据PET原理，回答下列问题：
（1）写出15O的衰变的方程式______________________．
（2）将放射性同位素15O注入人体，15O的主要用途（）
A．利用它的射线B．作为示踪原子
C．参与人体的代谢过程D．有氧呼吸
（3）设电子质量为m，电荷量为q，光速为c，普朗克常数为h，则探测到的正负电子湮灭后生成的光子的波长= ．
（4）PET中所选的放射性同位素的半衰期应．（填“长”或“短”或“长短均可”）
【答案】（1）
（2）B
（3）
（4）短
【解析】略
14.（8分）天然放射性铀（U）发生衰变后产生钍（Th）和另一种原子核。

（1）请写出衰变方程；
（2）若衰变前铀（U）核的速度为v，衰变产生的钍（Th）核速度为，且与铀核速度方向
相同，求产生的另一种新核的速度。

【答案】（1）
（2）
【解析】（1）（3分）
（2）设另一新核的速度为v′，原子单位质量为m，由动量守恒定律得：
（3分）
得：（2分）
15.据媒体报道，叛逃英国的俄罗斯前特工利特维年科在伦敦离奇身亡。

英国警方调查认为毒杀
利特维年科的是超级毒药——放射性元素（）。

的半衰期为138天，经过α衰变生成
稳定的铅（），经过276天，100g已衰变的质量为（）
A．25g B．50g C．75g D．100g
【答案】C
【解析】半衰期是指有一半发生衰变所需要的时间．经过第一个半衰期生成的Pb的质量为50g，剩余的Po的质量为50g，再经过第二个半衰期生成的Pb的质量为75g，
16.恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应，当温度达到108K时，可以发生“氦
燃烧”。

请完成“氦燃烧”的核反应方程：。

是一种不稳定的粒子，其半衰期为2.6×10-16s。

一定质量的，经7.8×10-16s后所剩下的占开始时的。

【答案】，
【解析】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，经，知经历了3个半衰期，所剩占开始时的．
【考点】考查了原子核衰变及半衰期、衰变速度．
17.某放射性元素的原子核发生两次α衰变和六次β衰变，关于它的原子核的变化，下列说法中
正确的是（）
A．中子数减小8；B．质子数减小2
C．质子数增加2；D．核子数减少10
【答案】C
【解析】一次α衰变质量数减小4，电荷数（质子数）减小2，则两次α衰变质量数减小8，电荷数（质子数）减小4；然后一次β衰变，电荷数增加1，故六次β衰变电荷数（质子数）增加6，故原子核发生两次α衰变和六次β衰变，质子数增加2；核子数减少8，中子数减小10；故选C.【考点】α衰变和β衰变.
18.碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰变期为8天。

经过________天 75%的碘131核发
生了衰变。

【答案】16
【解析】因为当75%的碘131核发生了衰变时，还剩25%的碘131核没有衰变，即经过了2个
半衰期，因为半衰期为8天，故经过的时间为16天。

【考点】半衰期。

19.下列核反应方程中属于β衰变的是（）
A．B．
C．D．
【答案】B
【解析】A是裂变方程；B是β衰变方程；C是原子核的人工转变方程；D是α衰变方程；故选B.
【考点】核反应方程.
222Rn（氡核），则α衰变的次数是，β衰20.（铀核）经过多次α衰变和β衰变后变为
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变的次数是．
【答案】4；2
【解析】发生α衰变是放出42He，发生β衰变是放出电子0-1e，设发生了x次α衰变和y次β衰变，则根据质量数和电荷数守恒有：2x-y+86=92，4x+222=238，解得x=4，y=2，故衰变过程中
共有4次α衰变和2次β衰变．
【考点】α衰变和β衰变。