高中人教版物理选修1-2 第三章第三节 放射性衰变 同步测试

高中人教版物理选修1-2 第三章
第三节放射性衰变同步测试
一、单选题（共8题；共16分）
1.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m
C. 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
2.100g的Bi经过10天后衰变了75g，则Bi的半衰期是（）
A. 2.5天
B. 5天
C. 7.5天
D. 10天
3.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
4.放射性衰变有多种途径，其中一种途径是先衰变成，而可以经一次衰变变成（X
代表某种元素），也可以经一次衰变变成，和最后都衰变变成，衰变路径如图所示，则可知图中（）
A. 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
B. 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
C. 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
D. 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
5.某放射性元素经过11.4天有的原子核发生了衰变，该元素的半衰期是（）
A. 3.8天
B. 5.7天
C. 7.6天
D. 11.4天
6.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
7.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，剩下元素A 和元素B的质量之比m A：m B是（）
A. 30：31
B. 31：30
C. 1：2
D. 2：1
8.P随时间衰变的关系如图所示，有2mg的P经衮变后还剩0.5mg，估算所需要的时间，在下列说法中正确的是（）
A. 约14天
B. 约28天
C. 约42天
D. 约56天
二、多选题（共3题；共9分）
9.目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等材料，这些岩石都不同程度的含有放射性元素，如有些含有铀、钍的花岗岩会释放出放射性气体氡，氡会发生放射性衰变，放出α、β、γ射线：已知氡的半衰期为3.8天，则下列说法正确的是（）
A. 发生α衰变时，生成的核和原来相比，中子数少2
B. 发生β衰变时，释放出电子，说明原子核内有电子存在
C. γ射线一般伴随着α和β射线产生，其中γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱
D. 若只有4个氡核，经过7.6天一定只剩下一个氡核
10.核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，但安全是核电站面临的非常严峻的问题．核泄漏中的钚（Pu）是一种具有放射性的超铀元素，钚的危险性在于它对人体的毒性，与其他放射性元素相比钚在这方面更强，一旦侵入人体，就会潜伏在人体肺部、骨骼等组织细胞中，破坏细胞基因，提高罹患癌症的风险．已
知钚的一种同位素Pu的半衰期为24 100年，其衰变方程Pu→X+ He+γ，下列有关说法正确的是（）
A. X原子核中含有143个中子
B. 100个Pu经过24 100年后一定还剩余50个
C. 由于衰变时释放巨大能量，根据E=mc2，衰变过程中总质量增加
D. 衰变发出的γ放射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力
11.关于原子核的衰变下列说法正确的是（）
A. 对于一个特定的衰变原子，我们只知道它发生衰变的概率，而不知道它将何时发生衰变
B. 放射性元素A经过2次α衰变和1次β衰变后生成一新元素B，则元素B在元素周期表中的位置较元素A的位置向前移动了2位
C. β衰变的实质在于核内的质子转化成了一个中子和一个电子
D. 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
大约还有
三、填空题（共3题；共7分）
12.天然放射性元素Pu经过________次α衰变和________次β衰变，最后变成铅的同位素________。

（填入铅的三种同位素Pb、Pb、Pb中的一种）
13.一个原子核中含有的中子个数是________；具有放射性，现有元素16g，经15天，该元素还剩2g，则该元素的半衰期为________天。

14.镭核（Ra）经过一系列α衰变和β衰变，变成铅核（Pb），其中经过α衰变的次数是________，
镭核（Ra）衰变成铅核（Pb）的过程中损失了________个中子．
四、综合题（共1题；共15分）
15.238U的半衰期是4.5×109年，假设一块矿石中含有2kg238U ．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、单选题
1.【答案】C
【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．
2.【答案】B
【解析】【解答】解：设铋210的半衰期是T天，经过10天后，100g的Bi衰变了75g，则剩余为25g，
即剩余为，根据剩余质量与半衰期次数的关系，得：m= ，
则：．
代入数据得：T=5天．故B正确，ACD错误．
故选：B
【分析】经过1个半衰期，有半数发生衰变，求出半衰期的次数，从而得出半衰期．
3.【答案】C
【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．
4.【答案】A
【解析】【解答】解：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，质量数数少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．所以选项A正确．
故选：A
【分析】根据α衰变和β衰变的实质原子核经过一次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．分析即可．
5.【答案】A
【解析】【解答】解：根据半衰期与质量变化的公式：可得：有的原子核发生了衰变，
剩下，所以有，t=3T=11.4天，T=3.8天，即半衰期为3.8天
故A符合题意，BCD不符合题意．
故答案为：A．
【分析】本题考察了有关半衰期的运算，学生要明确剩余质量和衰变前的质量关系并会进行有关运算，即公式应用，明确半衰期的含义.
6.【答案】A
【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=hγ﹣W0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=hγ﹣W0．判断．
7.【答案】C
【解析】【解答】解：根据衰变公式：知，m A：m B=
故选：C
【分析】根据半衰期公式，求出半衰期的次数，从而得出剩余质量之比．
8.【答案】B
【解析】【解答】解：由图象知P的半衰期为14天，由公式m= 知，半衰期的次数为2次，可知经历的时间t=2×14=28天，B符合题意，A、C、D不符合题意．故答案为：B．
【分析】根据质量数和电荷数守恒判断粒子的属性，从图象看出半衰期，由半衰期公式计算所需天数．
二、多选题
9.【答案】A,C
【解析】【解答】解：A、发生α衰变时，生成的核和原来相比，电荷数少2，质量数少4，则中子数少2，A符合题意．
B、β衰变释放的电子是原子核中的中子转变为质子和电子时产生，原子核内没有电子存在，B不符合题意．
C、γ射线一般伴随着α和β射线产生，其中γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱，C不符合题意．
D、半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，D不符合题意．
故答案为：AC．
【分析】解决本题的关键知道衰变的实质，知道在衰变的过程中电荷数守恒、质量数守恒。

10.【答案】A,D
【解析】【解答】解：A、根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为92，质量数为235，则中子数为143．故A正确．
B、半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用．故B错误．
C、由于衰变时释放巨大能量，根据E=mC2，衰变过程总质量减小．故C错误．
D、衰变发出的γ放射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力．故D正确．
故选：AD．
【分析】根据电荷数守恒、质量数守恒守恒求出X的电荷数和质量数，抓住质量数等于质子数和中子数之和求出中子数．半衰期具有统计规律，对于大量的原子核适用．
11.【答案】A,C
【解析】【解答】解：A、对于一个特定的衰变原子，我们只知道它发生衰变的概率，并不知道它将何时发生衰变，发生多少衰变．故A正确；
B、原子核经过一次α衰变，电荷数减小2，所以经过2次α衰变后电荷数减小4；同时，经过一次β衰变，电荷数增加1；所以元素A经过2次α衰变和1次β衰变后电荷数减小3，则生成的新元素在元素周期表中的位置向前移3位，故B错误；
C、β射线的本质是原子核内部一个中子变成一个质子和电子产生的，故C正确；
D、碘131的半衰期约为8天，经过32天后，碘131的剩余质量为：m′=m•（）= ，故D错误．故选：AC．
【分析】知道β射线的本质是原子核内部一个中子变成一个质子和电子产生的．根据原子核经过一次α衰变，电荷数减小2，质量数减小4；经过一次β衰变，电荷数增加1，质量数不变；
半衰期是放射性原子核剩下一半需要的时间，根据公式m=m0•（）求解剩余原子核的质量，分析求解即可．
三、填空题
12.【答案】8；4；Pb
【解析】【解答】设发生了x次α衰变和y次β衰变，设生成的铅的同位素质量数为m ，则有：
2x-y+82=94，239=m+4x，根据题意m可能为206、207、208，而x，y为整数，由数学知识可知，m=207，x=8，y=4．
【分析】根据衰变过程中质量数和电荷数守恒可以判断发生α和β衰变的次数，然后即可进一步确定是那种同位素
13.【答案】127；5
【解析】【解答】原子核中质子数为83个，质子与中子的总和共有210个，因此中子数为210-83=127
个；共16g，经过一个半衰期还剩8g，经过2个半衰期还剩4g，经过3个半衰期还剩2g，这样15天恰好等于3个半衰期，因此半衰期为5天
【分析】根据质量数=电荷数+中子数．经过一个半衰期有半数发生衰变，根据m′=m（）n求出未衰变原子核的质量
14.【答案】5；16
【解析】【解答】解：镭核（Ra）变成铅核（Pb），质量数减少20，而每次α衰变质量数减少4，故要经过5次α衰变；经过5次α衰变后，核电荷数应减少10，而实际减少数为4，故必须经过6次β衰变．由于每次α衰变损失2个中子和两个质子，每次β衰变损失一个中子，故损失中子总数为：5×2+6=16 【分析】正确解答本题需要掌握：电荷数、质子数以及质量数之间的关系；能正确根据质量数和电荷数守恒判断发生α和β衰变的次数，每次α衰变损失2个中子和两个质子，每次β衰变损失一个中子
四、综合题
15.【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m0=2kg，T0=45亿年，t=45亿年，代人解得：m=m0/2=1kg
故还剩余1kg238U．
（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所以已经衰变
的1kg铀中含有，铅为： =0.866kg
（3）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．
【解析】【解答】（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m0=2kg ，T0=45亿年，t=45亿年，代人解得：m=m0/2=1kg
故还剩余1kg238U ．（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所以已经衰变的1kg铀中含有，铅为：=0.866kg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．
【分析】（1）根据总质量（m0）、衰变质量（m）、衰变时间（t），半衰期（T）之间关系式，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．。