2019高中物理 第四章 原子核 第二节 放射性元素的衰变同步练习1 粤教版选修3-5
物理粤教版选修3-5 第四章第二节走进原子核 放射性元素的衰变 课时作业 含解析
一、单项选择题1．最早发现天然放射现象的科学家为( )A．卢瑟福B．贝可勒尔C．爱因斯坦D．查德威克解析：选B.卢瑟福发现质子，查德威克发现中子，爱因斯坦发现了光电效应，贝可勒尔发现天然放射现象，故B正确，A、C、D不正确．2．关于原子核，下列说法正确的是( )A．原子核是组成原子的最小微粒B．原子核的质量数并不是原子核的质量C．中子的质量与质子的质量严格相等D．质子与中子分别带等量异种电荷，整体呈中性解析：选B.原子核由质子和中子组成，并不是原子的最小微粒；原子核的质量数等于质子个数与中子个数之和，并不是原子核的质量；中子质量几乎与质子质量相等，但并不是严格相等；中子不带电，质子带正电．3．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中的电子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．γ射线一定是由α、β衰变产生的解析：选C.半衰期由放射性元素原子核的内部因素所决定，跟元素的化学状态、温度、压强等因素无关，A 错；原子核是由质子和中子组成的，原子核中无电子，B 错；根据三种射线的物理性质，C 对；处于高能态的原子核在向低能态发生跃迁时，也会放出γ射线，因此γ射线不一定是由α、β衰变产生的，D 错．4．原子序数大于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 ．原子核每放出一个β粒子，原子序数增加1解析：选D.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，原子序数增加1.5．某放射性元素经过11.4天有7/8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天解析：选D.根据半衰期的定义，剩余原子个数N ＝N 总×⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫12t τ，t 是经历的天数，τ是半衰期，故11.4＝3τ，τ＝3.8 天，D 项正确．6．朝鲜的“核危机”曾引起全球的瞩目，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239(239 94Pu)，这种239 94Pu 可由铀239(239 92U)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：239 92U ―→239 94Pu ＋n 0－1e ，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．二、双项选择题7．下列说法中正确的是( )A ．原子中含有带负电的电子，所以原子带负电B ．原子核中的质子数，一定跟核外电子数相等C ．用α粒子轰击氮、氟、钠、铝等元素的原子核都可以打出质子，因此人们断定质子是原子核的组成部分D ．绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于核电荷跟质子电荷之比，因而原子核内还存在一种不带电的中性粒子解析：选CD.原子中除了带负电的电子外，还有带正电的质子，故A 错误．对于中性原子来说原子核中的质子数才跟核外电子数相等，故B 错误．正是用α粒子轰击原子核的实验才发现了质子，故C 正确．因为绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于核电荷跟质子电荷之比，才确定原子核内必定还有别的中性粒子，故D 正确．8．关于放射性元素的半衰期，下列说法中正确的是( )A ．半衰期是原子核质量减少一半所需的时间B ．半衰期是原子核有半数发生衰变所需的时间C ．半衰期与外界压强和温度有关，与原子的化学状态无关D ．半衰期可以用于测定地质年代、生物年代等。
2019-2020年高中物理(SWSJ)粤教版选修3-5教学案：第四章 第二节 放射性元素的衰变(含答案)
2019-2020年高中物理（SWSJ）粤教版选修3-5教学案：第四章第二节放射性元素的衰变(含答案)(对应学生用书页码P48) 1．α射线实际上就是高速运动的α粒子流，速度可达到光速的1/10，其电离能力强，穿透能力较差，在空气中只能前进几厘米。
2．β射线是高速运动的电子流，它速度很大，可达光速的90%，它的穿透能力较强，电离能力较弱。
3．γ射线呈电中性，是能量很高的电磁波，波长很短，在10－10 m以下，它的电离作用更小，但穿透能力更强，甚至能穿透几厘米厚的铅板。
4．原子核放出一个α粒子后，核的质量数减少4，电荷数减少2。
5．半衰期越大，说明放射性元素衰变得越慢，放射性元素的半衰期是由核本身的因素决定的，与原子所处的物理状态或化学状态无关。
(对应学生用书页码P48)1.2．三种射线的分离(1)用匀强电场分离时，带正电的α射线沿电场方向偏转，带负电的β射线沿电场的反方向偏转，且α射线偏转小，β射线偏转大，而γ射线不偏转。
如图4－2－1所示。
(2)用匀强磁场分离时，α射线和β射线沿相反的方向做匀速圆周运动，且在同样的条件下α射线的轨道半径大，β射线的轨道半径小；γ射线不偏转。
如图4－2－2所示。
图4－2－21．一放射源放射出某种或多种射线，当用一张薄纸放在放射源前面时，射线的强度减为原来的13，而当用1 cm 厚的铝板放在放射源前面时，射线的强度减小到几乎为零。
由此可知，该放射源所放射出的( )A ．仅是α射线B ．仅是β射线C ．是α射线和β射线D ．是α射线和γ射线解析：三种射线中，γ射线贯穿本领最强，能穿透几厘米厚的铅板。
本题中用1 cm 厚的铝片即能挡住射线，说明射线中不含γ射线，用薄纸便可挡住部分射线，说明射线中含有贯穿本领较小的α射线，同时有大部分射线穿过薄纸，说明含有β射线。
故选项C 对。
答案：C1.定义图4－2－1一种元素经放射过程变成另一种元素的现象，称为原子核的衰变。
2．衰变规律原子核衰变时，电荷数和质量数都守恒。
高中物理 4.2 放射性元素的衰变知能演练 粤教版选修35
第二节 放射性元素的衰变基础达标1．一放射源放射出某种或多种射线，当用一张薄纸放在放射源的前面时，强度减为原来的13，而当用1 cm 厚的铝片放在放射源前时，射线的强度减小到几乎为零．由此可知，该放射源所射出的( )A ．仅是α射线B ．仅是β射线C ．是α射线和β射线D ．是α射线和γ射线解析：三种射线中，γ射线贯穿本领最强，能穿透几厘米厚的铅板，题中用1 cm 厚的铝片即能挡住射线，说明射线中不含γ射线，用薄纸便可挡住部分射线，说明射线中含有贯穿本领较小的α射线，同时有大部分射线穿过薄纸，说明含有β射线． 答案：C2．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解析：α射线是原子核同时放出两个质子和两个中子产生的，选项A错；β射线是原子核内中子转化为质子和电子而放出的，选项B错；γ射线是衰变后的原子核从高能级向低能级跃迁产生的，选项C错；放射性是原子核的固有属性，选项D正确．答案：D3．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239(239 94Pu)，这种239 94Pu 可由铀239(239 92U)经过n次β衰变而产生，则n为( )A．2 B．239C．145 D．92解析：其衰变方程为239 92U→239 94Pu＋n0－1e，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．答案：A4．关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的是( )A．半衰期是原子核质量减少一半所需的时间B．半衰期与外界压强和温度有关，与原子的化学状态无关C．氡的半衰期为3.8天，若有四个氡原子核，经过7.6天就只剩下一个氡原子核D．氡的半衰期为3.8天，4 g氡原子核，经过7.6天就只剩下1 g氡原子核解析：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，而并非原子核质量减少一半，故A错．原子核的衰变快慢是由原子核内部因素决定的，与外界环境或化学状态无关，故B错．半衰期是一个统计规律，是对大量原子核而言的，对一个或几个原子核来说，半衰期是没有意义的，某一个或某几个具有放射性的原子核，经过多长时间发生衰变是偶然的，故C错．由半衰期公式可知D对．答案：D5．(双选)在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些材料都不同程度地含有放射性元素，有些含有铀、钍的花岗岩会释放出α、β、γ射线，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是( )A．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，核内质量数减少2B ．发生β衰变时，生成核与原来的原子核相比，核内中子数减少1C ．β射线是原子的核外电子电离后形成的电子流D ．在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱解析：根据衰变规律，发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，核内电荷数减少2，质量数减少4，故选项A 错误；发生β衰变时，生成核与原来的原子核相比，核内电荷数增加1，中子数减少1，故选项B 正确；β衰变的实质在于原子核内的一个中子转化成了一个质子和一个电子，β射线不是原子的核外电子电离后形成的电子流，故选项C 错误；选项D 说法正确．答案：BD能力提升6．(2012·全国理综) U 经过m 次α衰变和n 次β衰变，变成Pb ，则( )A ．m ＝7，n ＝3B ．m ＝7，n ＝4C ．m ＝14，n ＝9D ．m ＝14，n ＝18解析：质量数减少为：4m ＝235－207＝28，m ＝7.核电荷数减少为：2m －n ＝92－82＝10，n ＝4.答案：B7．钫23887Fr 的β衰变半衰期是21 min ，则原来16 g 钫经衰变后剩下1 g 所需要的时间是( )A ．315 minB ．336 minC ．84 minD ．5.25 min解析：半衰期T 12＝21 min ，根据衰变公式，经时间t 后剩下的质量数为即m ＝m 0＝116 m 0. 所以t T 12＝4，t ＝4T 12＝84 min. 答案：C8．原子核与氘核反应生成一个α粒子和一个质子，由此可知( )A ．A ＝2，Z ＝1B ．A ＝2，Z ＝2C ．A ＝3，Z ＝3D ．A ＝3，Z ＝2解析：由核反应过程中质量数和电荷数守恒可得：A ＋2＝4＋1，Z ＋1＝2＋1，两式联立解得A ＝3、Z ＝2，故选项D 对．答案：D9．(双选)天然放射性元素经过一系列α衰变和β衰变之后，变成，下列论断中正确的是( )A ．铅核比钍核少24个中子B ．衰变过程中共有4次α衰变和8次β衰变C ．铅核比钍核少8个质子D ．衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变解析：铅核中子数208－82＝126，钍核中子数232－90＝142，故铅核比钍核少142－126＝16个中子，铅核比钍核少90－82＝8个质子，选项A 错，C 对．α衰变的次数为n ＝232－208＝6次，α衰变后减少的电荷数为12，而现在只减少了90－82＝8个，故β衰变4的次数为4次，选项B错，D对．答案：CD10.238 92U核经一系列的衰变后变为206 82Pb核，问：(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＋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)因为原子核的电荷数等于质子数，因此质子数减少92－82＝10个．原子核的质量数为质子数与中子数的和．故中子数减少量为：(238－92)－(206－82)＝22个．(3)此核反应方程为238 92U→206 82Pb＋842He＋60－1e.答案：(1)8 6 (2)10 22(3)238 92U→206 82Pb＋842He＋60－1e核反应核反应是指入射粒子(或原子核)与原子核(称靶核)碰撞导致原子核状态发生变化或形成新核的过程．反应前后的能量、动量、角动量、质量、电荷都必须守恒．核反应是宇宙中早已普遍存在的极为重要的自然现象．现今存在的化学元素除氢以外都是通过天然核反应合成的，在恒星上发生的核反应是恒星辐射出巨大能量的源泉．在核反应中，用于轰击原子核的粒子称为入射粒子或轰击粒子，被轰击的原子核称为靶核，核反应发射的粒子称为出射粒子，反应生成的原子核称为剩余核或产物核．入射粒子a 轰击靶核A，发射出射粒子b并生成剩余核B的核反应可用以下方程式表示：A＋a→B＋b或简写为：A(a，b)B若a、b为同种粒子，则为散射，并根据剩余核处于基态还是激发态而分为弹性散射和非弹性散射，用A(a，a)A和A(a，a′)A*表示，给定的入射粒子和靶核能发生的核反应往往不止一种．每一种核反应称为一个反应道．反应道由入射道和出射道构成．入射粒子和靶核组成入射道，出射粒子和剩余核组成出射道．同一入射道可以有若干出射道，同一出射道也可以有若干入射道．发生某种核反应的几率用核反应截面来表征．只有满足质量数、电荷、能量、动量、角动量和宇称等守恒条件，核反应才能发生，相应的反应道称开道，反之为闭道．核反应过程总是伴随着能量的吸收或释放，前者称为吸能反应，反者称为放能反应．反应能常用Q表示，等于反应后与反应前体系动能之差，可标明在核反应方程式中，例如：3H＋2H→4He＋n＋Q Q＝17.6 MeV对于吸能反应，仅当入射粒子的动能高于阈能(Eth)时才能引起核反应．核反应按其本质来说是质的变化，但它和一般化学反应有所不同．化学反应只是原子或离子的重新排列组合，而原子核不变．因此，在化学反应里，一种原子不能变成另一种原子．核反应乃是原子核间质点的转移，致使一种原子转化为其他种原子，原子发生了质变．核反应的能量效应要比化学反应的大得多．核反应能常以兆电子伏计量，而化学反应能一般只有几个电子伏．例如：核反应不是通过一般化学方法所能实现的，而是用到很多近代物理学的实验技术和理论．首先要用人工方法产生高能量的核“炮弹”，如氦原子核、氢原子核、氘原子核等，利用这些“炮弹”猛烈撞击别的原子核，从而引起核反应．各种各样的加速器，都是为了人工产生带电的高能粒子用做核“炮弹”来进行核反应的．当1932年人们发现中子后，不但对原子核的结构有了正确的认识，而且发现中子是一种新型的核“炮弹”．由于中子不带电荷，它和原子核之间不存在电排斥力，因而用它来产生核反应时，比用带电的其他高能粒子效果好得多．一些工厂有核反应堆．核反应通常分为四类：衰变、粒子轰击、裂变和聚变．前者为自发发生的核转变，而后三种为人工核反应(即用人工方法进行的非自发核反应)．。
粤教版高中物理选修(3-5)4-1、2《走进原子核 放射性元素的衰变》word规范训练
第四章原子核第一节走进原子核第二节放射性元素的衰变(时间：60分钟)知识点一原子核的组成及同位素1．若用x代表一个中性原子中核外的电子数，y代表此原子的原子核内的质子Th的原子来说()．数，z代表此原子的原子核内的中子数，则对23490A．x＝90y＝90z＝234B．x＝90y＝90z＝144C．x＝144y＝144z＝90D．x＝234y＝234z＝324解析质量数＝质子数＋中子数，中性原子中：质子数＝核外电子数，所以选B项．答案 B2．同位素是指()．A．质子数相同而核子数不同的原子B．核子数相同而中子数不同的原子C．核子数相同而质子数不同的原子D．中子数相同而核子数不同的原子解析原子序数相同(即核电荷数、质子数相同)而质量数不同(即核子数不同)的元素互为同位素．答案 A3．(双选)下列说法正确的是()．A.n m X与n m－1Y互为同位素B.n m X与n－1m Y互为同位素Y中子数相同C.n m X与n－2m－2D.23592 U核内有92个质子，235个中子解析A选项中，X核与Y核的质子数不同，不是互为同位素．B选项中n m X 核与n－1m Y核质子数都为m，而质量数不同，所以互为同位素．C选项中n m X核内中子数为n－m，n－2Y核内中子数为(n－2)－(m－2)＝n－m，所以中m－2子数相同．D选项中23592 U核内有143个中子，而不是235个中子．答案BC知识点二天然放射现象及三种射线的性质4．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原子核衰变的半衰期D．原子核经过衰变生成新核，则新核的质量总等于原核的质量解析α、β、γ三种射线都是由原子核内发射出来的，α射线是氦核流，β射线是高速电子流，γ射线是高频光子流，因此，A、B两项错，原子核衰变有质量亏损．答案 C5．如图4－1、2－5为查德威克实验示意图，用天然放射性元素钋(Po)放射的α射线轰击铍时会产生粒子流A，用粒子流A轰击石蜡时，会打出粒子流B，经研究知道()．图4－1、2－5A．A为中子，B为质子B．A为质子，B为中子C．A为γ射线，B为中子D．A为中子，B为γ射线解析不可见射线A，轰击石蜡时打出的应该是质子，因为质子就是氢核，而石蜡中含有大量氢原子，轰击石蜡的不可见射线应该是中子．答案 A6．一置于铅盒中的放射源发射的α、β和γ射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔，铝箔后面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沿原来的方向行进，射线b发生了偏转，如图4－1、2－6所示，则图中的射线a为________射线，射线b为________射线．图4－1、2－6解析放射源可以放射出α、β、γ三种射线，α射线的穿透能力弱，不能穿透铝箔，β射线和γ射线的穿透能力强，可以穿透铝箔．由于β射线带负电，经过电场时受到电场力的作用而发生偏转，γ射线不带电，经过电场时不发生偏转，所以图中射线a是γ射线，射线b是β射线．答案γβ知识点三衰变及半衰期7．(2011·北京)下列表示放射性元素碘131(13153I)β衰变的方程是()．A.131 53I―→127 51Sb＋42HeB.13153 I―→131 54Xe＋0－1eC.13153I―→13053I＋10nD.13153I―→13052Te＋11H解析β衰变是原子核自发地释放一个β粒子(即电子)产生新核的过程，原子核衰变时质量数与电荷数都守恒，结合选项分析可知，选项B正确．答案 B8．下列有关半衰期的说法正确的是()．A．放射性元素的半衰期越短，表明有半数原子核发生衰变所需的时间越短，衰变速度越快B．放射性元素的样品不断衰变，随着剩下未衰变的原子核的减少，元素半衰期也变长C．把放射性元素放在密封的容器中，可以减慢放射性元素的衰变速度D．降低温度或增大压强，让该元素与其他物质形成化合物，均可减小衰变速度解析放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核半数发生衰变所需的时间，它反映了放射性元素衰变速度的快慢，半衰期越短，则衰变越快；某种元素的半衰期长短由其本身因素决定，与它所处的物理、化学状态无关，故A正确，B、C、D错误．答案 A9．(2011·重庆)核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137.碘131的半衰期约为8天，会释放β射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射γ射线．下列说法正确的是()．A．碘131释放的β射线由氦核组成B．铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量C．与铯137相比，碘131衰变更慢D．铯133和铯137含有相同的质子数解析β射线是高速电子流，是原子核内的中子转化成一个质子和一个电子时放出电子产生的，选项A错误；γ光子的频率高于可见光的频率，由光子能量E＝hν知选项B错误；由于铯137的半衰期比碘131的半衰期长，所以碘131比铯137衰变更快，选项C错误；同位素具有相同质子数和不同中子数，选项D正确．答案 D10．铀裂变的产物之一氪90(9036Kr)是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90(9040Zr)，这些衰变是()．A．1次α衰变，6次β衰变B．4次β衰变C．2次α衰变D．2次α衰变，2次β衰变解析 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．法一 α衰变的次数为n ＝90－904＝0(次)， β衰变的次数为m ＝90－902＋40－36＝4(次)． 法二 设氪90(9036Kr)经过x 次α衰变，y 次β衰变后变成锆90(9040Zr)，由衰变前后的质量数、电荷数守恒得4x ＋90＝90，2x －y ＋40＝36，解得x ＝0，y ＝4.答案B11．近段时间，朝鲜的“核危机”引起了全球的瞩目，其焦点问题是朝鲜核电站采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239(239 94 Pu)，这种239 94 Pu 可由铀239(239 92 U)经过n 次β衰变而产生，则n 为( )．A ．2B ．239C ．145D ．92 解析 由于239 92U 和239 94Pu 的质量数相等，而核电荷数增加2，因此，239 92U经2次β衰变，变为239 94Pu ，故A 正确．答案 A12．计数器是一种探测射线的仪器，如图4－1、2－7所示，X 为未知放射源，它向右方发射放射线．放射线首先通过一块薄铝箔P (厚度约为1 mm)，并经过一个强磁场区域后到达计数器，计数器上单位时间内记录到的射线粒子是一定的．现将强磁场移开，计数器单位时间内所记录的射线粒子基本保持不变，然后将薄铝箔P 移开，则计数器单位时间内记录的射线粒子明显上升．据此可以判定X 为( )．A ．纯β放射源B ．纯γ放射源C ．α和β的混合放射源D ．α和γ的混合放射源 图4－1、2－7解析 将强磁场移开，计数器单位时间内所记录的射线粒子基本保持不变，即磁场对射线粒子没有影响，则可以断定计数器接收到的是不带电的γ射线，以后将薄铝箔P (厚度约为1 mm)移开，则计数器单位时间内记录的射线粒子明显上升．这说明计数器除了接收到了γ射线之外，还接收到了一种原来被厚度约为1 mm 的薄铝箔P 挡住的射线，而厚度约为1 mm 的薄铝箔只能将α射线挡住，所以X 为能放射α射线和γ射线的混合放射源，故D 项正确． 答案 D13．(2012·朝阳区高二检测)天然放射性铀(238 92 U)发生衰变后产生钍(234 90 Th)和另一个原子核．(1)请写出衰变方程；(2)若衰变前铀(238 92 U)核的速度为v ，衰变产生的钍(234 90Th)核速度为v 2，且与铀核速度方向相同，求产生的另一种新核的速度．解析 (1)238 92U ―→234 90Th ＋42He(2)设另一新核的速度为v ′，铀核质量为238m ，由动量守恒定律得：238m v＝234m v 2＋4m v ′得：v ′＝1214v 答案 (1)见解析 (2)1214v。
广东省中山市高中物理 第四章 原子核 第二节 放射性元素的衰变同步练习1 粤教版选修3-5
4.2 放射性元素的衰变练习1姓名：__________ 学号：__________ 成绩：__________ 1、（单项) 下列四个方程中，表示α衰变的是：（ ）A ． +→Th U 2349023892He 42 B ． e Ng Na 0124122411-+→C ． 31415692361023592++→+Ba Kr n U n 10 D ． n He H H 10423121+→+2、（单项) 关于天然放射现象，叙述正确的是（ ） A ．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减少 B ．β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的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（23892U ）衰变为铅核（20682U ）的过程中，要经过8次α衰变和10次β衰变3、（单项) 天然放射性元素Th 23290（钍）经过一系列核衰变之后，变成Pb 20882（铅）,下列论断中正确的是：（ ）A ．铅核比钍核少23个中子；B ．衰变过程中共有4次α衰变和8次β衰变；C ．铅核比钍核少24个质子；D ．衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变。
4、（单项)23892U 放射性衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变 成21083Bi ，而21083Bi 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81b Ti ，210a X 和81bTi 最后都变成20682Pb ，衰变路径如图所示，则图中( )A ．a =82， b = 211B ．①是β衰变，②是α衰变C ．①是α衰变，②是β衰变D ．81b Ti 经过一次α衰变变成20682Pb 5、（双项) 钍核Th 23490，具有放射性，它放出一个电子衰变成镤核()Pa 23491，伴随该过程放出γ光子，下列说法中正确的 ( ) A ．该电子就是钍原子核外的电子B ．γ光子是衰变过程中原子核放出的C ．给钍元素加热，钍元素的半衰期将变短D ．原子核的天然放射现象说明原子核是可分的6、写出下列两个核反应的反应方程27Al(铝核)俘获一个α粒子后放出一个中子。
高中物理第四章原子核4.2核衰变与核反应方程同步试题粤教版选修
核衰变与核反应方程1.（2009·上海高考）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 【解析】由于三种射线的能量不同，所以贯穿能力最强的是γ射线，β射线次之，α射线最弱，故正确答案是B.【答案】B2.（2009·广东高考）科学家发现在月球上含有丰富的He 32（氦3），它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为He 32+He 32→2H 11+He 42.关于He 32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.目前核电站都采用He 32聚变反应发电4.（2009·福建理综）随着现代科学的发展，大量的科学发现促进了人们对原子、原子核的认识，下列有关原子、原子核的叙述正确的是 .（填选项前的编号）（1）卢瑟福α粒子散射实验说明原子核内部具有复杂的结构（2）天然放射现象表明原子核内部有电子（3）轻核聚变反应方程有：H 21+H 31→He 42+n 1（4）氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级和从n=2能级跃迁到n=1能级，前者跃迁辐射出的光子波长比后者的长【解析】（1）选项错误，卢瑟福的α粒子散射实验提出原子核式结构，天然放射现象说明原子核内部具有复杂的结构.天然放射现象表明原子核会发生衰变，（2）错.氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级放出的光子能量比从n=2能级跃迁到n=1能级大，由公式E= ch 可知，前者跃迁辐射出的光子波长比后者的短，（4）错.正确选项为（3）.【答案】（3） 5.（2009·山东理综）历史上第一次利用加速器实现的核反应，是用加速后动能为 0.5 MeV 的质子H 11轰击静止的X A Z ,生成两个动能均为8.9 MeV 的He 42.（1 MeV=1.6× 10-13 J ）（1）上述核反应方程为 .（2）质量亏损为 kg.。
2017-2018学年高中物理粤教版选修3-5习题：第四章 第
第四章原子核第二节放射性元素的衰变A级抓基础1．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射线解析：首先，放射源放出的是α射线、β射线、γ射线，无X射线，A项错误；另外α射线穿透本领最弱，一张纸就能挡住，而β射线穿透本领较强能穿透几毫米厚的铝板，γ射线穿透本领最强，可以穿透几厘米厚的铅板，而要穿过钢板只能是γ射线，因此D项正确.答案：D2．(多选)关于原子核的衰变，下列说法中正确的是( )A．α粒子来自于原子核，说明原子核里含有α粒子B．β粒子来自于原子中的电子，正如光电效应一样C．某些原子核发生衰变说明它们是不稳定的D．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解析：发生β衰变时，原子核内的中子转化为质子和电子，B错误，D正确；原子核由质子和中子组成，并不含有α粒子，A错误；某些原子核的核子间结合不太牢固、不稳定，会放出α粒子，C正确．答案：CD3．关于天然放射性，下列说法中正确的是( )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有关C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线解析：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；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错误；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；一个原子核在一次衰变中不可能同时放出α、β和γ三种射线，故D错误．答案：C4．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． 解析：(1)根据质量数、电荷数守恒，13153I →13154X ＋ 0－1e.(2)根据m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12t T 1/2得，0.25m 0＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12t8，解得t ＝16天． 答案：(1)13153I →13154X ＋ 0－1e (2)16 5．完成衰变方程．(1)β衰变：24483Bi →________＋0－1e ，21084Po →21085At ＋________， 234 90Th →23491Pa ＋________，(2)α衰变：23490Th →________＋42He ，238 92U →23490Th ＋________，6629Cu →6227Co ＋________．(3)23490Th 衰变成23491Pa 的半衰期为1.2 min ，则64 g 23490Th 经过6 min 还有________g 未衰变．解析：(1)24483Bi →24484Po ＋ 0－1e ，210 84Po →210 85At ＋ 0－1e ，234 90Th →234 91Pa ＋ 0－1e.(2)23490Th →23088Ra ＋42He ， 238 92U →234 90Th ＋42He ，6629Cu →6227Co ＋42He.(3)由半衰期公式m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12tT 1/2 得m ＝64×⎝ ⎛⎭⎪⎫1261.2g ＝2 g.答案：(1)(2)见解析 (3)2B 级 提能力6．如图所示，一天然放射性物质发出三种射线，经过方向如图所示的匀强磁场、匀强电场共存的区域时，射线的轨迹只出现图示的两条(其中有两种射线的轨迹重合)下列判断中正确的是()A ．射到b 处的一定是α射线B ．射到b 处的一定是β射线C ．射到b 处的可能是γ射线D ．射到b 处的可能是α射线解析：因为γ射线不带电，所以射到b 点的一定不是γ射线，α、β射线在电磁场中受到电场力和洛伦兹力：若电场力大于洛伦兹力，说明射线是α，若洛伦兹力大于电场力说明是β射线．故D 正确，A 、B 、C 错误．答案：D7．(多选)下列说法正确的是( )A.22688Ra 衰变为22286Rn 要经过1次α衰变和1次β衰变 B.23892U 衰变为23491Pa 要经过1次α衰变和1次β衰变 C.23290Th 衰变为20882Pb 要经过6次α衰变和4次β衰变 D.23892U 衰变为22286Rn 要经过4次α衰变和4次β衰变解析：原子核经1次α衰变和1次β衰变后质量数减4，核电荷数减1(先减2再加1)，故A 错误；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 ＋91＝92，4x ＋234＝238，解得x ＝1，y ＝1，故衰变过程为1次α衰变和1次β衰变，故B 正确；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 ＋82＝90，4x ＋208＝232，解得x ＝6，y ＝4，故衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变，故C 正确； 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，故D 错误．答案：BC8．下列说法正确的是( )A ．根据天然放射现象，卢瑟福提出了原子的核式结构B ．放射性元素的半衰期会随着压力、温度、化合物种类变化而变化C ．铀(23892U)经过多次α、β衰变形成稳定的铅(20682Pb)的过程中，有6个中子转变成质子 D ．一个氡核22286Rn 衰变成钋核21884Po 并放出一个粒子，其半衰期为3.8天，则2 g 氡经过7.6天衰变，剩余氡的质量是1 g解析：由α粒子散射实验的实验现象卢瑟福提出了原子核式结构模型，故选项A 错误；放射性元素的半衰期与物理因素无关，故选项B 错误；衰变方程23892U →20682Pb ＋842He ＋60－1e ，故有6个中子变为质子，选项C 正确；剩余的质量为2×⎝ ⎛⎭⎪⎫122g ＝0.5 g ，故选项D 错误．答案：C9．放射性在技术上有很多应用，不同的放射源可用于不同目的．下表列出了一些放射性元素的半衰期和可供利用的射线.当的放射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀．可利用的元素是( ) A．钋210 B．氡222 C．锶90 D．铀238解析：要测定聚乙烯薄膜的厚度，则要求射线可以穿透薄膜，因此α射线不合适；另外，射线穿透作用还要受薄膜厚度影响，γ射线穿透作用最强，薄膜厚度不会影响γ射线穿透，所以只能选用β射线，而氡222半衰期太小，铀238半衰期太长，所以只有锶90较合适．答案：C10.238 92U核经一系列的衰变后变为206 82Pb核，问：(1)206 82Pb与238 92U相比，质子数和中子数各少了多少？(2)综合写出这一衰变过程的方程．解析：(1)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.(2)核反应方程为238 92U→206 82Pb＋842He＋60－1e.答案：(1)10个22个(2)238 92U→206 82Pb＋842He＋60－1e。
粤教版高中物理选修35第四章原子核单元测试
2019-2019 学年粤教版高中物理选修 3-5 第四章原子核单元测试一、单项选择题1.铀裂变的产物之一氪90()是不稳固的，它经过一系列衰变最后成为稳固的锆 90()，这些衰变是 ( )A. 1 次α衰变， 6 次β衰变B. 4 次β衰变C. 2 次α衰变 D. 2 次α衰变， 2 次β衰变2.当前，在居室装饰中常常用到的花岗岩、大理石等装饰资料，都不一样程度地含有放射性元素，装饰污染已经被列为“危害民众最大的五种环境污染”之一．相关放射性元素的以下说法正确的选项是（）A. 氡的半衰期为 3.8 天，若取 4 个氡核，经过 7.6 天就只剩下一个氡原子核了B. 发生 a 衰变时，生成核与本来的原子核对比，中子数减少了 4 个C.β衰变所开释的电子是原子核中的中子转变为质子所产生的D.γ射线一般陪伴着 a 或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力也最强3.对于宇宙，以下说法中正确的选项是（）A.银河系是一种旋涡星系，太阳处在此中的一个旋臂上B.恒星的寿命取决于亮度C.太阳能够发光、放热，主假如因为太阳内部不停发生化学反响D.地球是宇宙中独一有卫星的星球4.对于聚变，以下说法正确的选项是（）A.两个轻原子核聚变为一个质量较大的原子核放出的能量比一个重核分裂成B.必定质量的聚变物质聚变时放出的能量比相同质量的裂变物质裂变时开释的能量小好多C.聚变发生的条件是聚变物质的体积大于临界体积D.发生聚变反响时，原子核一定有足够大的动能5.在日本本州岛邻近海疆发生里氏9.0 级激烈地震，地震和海啸引起福岛第一核电站放射性物质泄露，此中放射性物质碘131 的衰变方程为I →Xe+Y．根据相关放射性知识，以下说法正确的选项是（）A. 生成的Xe 处于激发态，放射γ射线．γ射线的穿透能力最强，电离能力也最强B. 若I 的半衰期大概是8 天，取 4 个碘原子核，经16 天就只剩下 1 个碘原子核了C. Y 粒子为β粒子D.I 中有 53 个质子和 132 个核子6.以下说法正确的选项是（）A. 用γ射线治疗肿瘤时必定要严格控制剂量，免得对人体正常组织造成太大的损害B.两个质子间，不论距离怎样，总有核力存在，且核力老是大于库仑力C.放射性元素的半衰期与原子所处的物理状态或化学状态相关D.核子联合成原子核必定有质量损失，开释出能量7.如下图，中子内有一个电荷量为＋ e 的上夸克和两个电荷量为－ e 的下夸克，有一简单模型是三个夸克都在半径为r 的同一圆周上，如下图给出的四幅图中，能正确表示出夸克所受静电作使劲的是（）A. B. C. D.8.在以下四个核反响方程中，符号“X”表示中子的是（）A. A+ n→Mg+XB. Na→Mg+XC. Be+ He→C+XD. U→Np+X二、多项选择题9.对于放射性元素发出的三种射线，以下说法正确的选项是（）A. α粒子就是氢原子核，它的穿透本事很强B. β射线是电子流，其速度靠近光速C. γ射线是一种频次很高的电磁波，它能够穿过几厘米厚的铅板D. 三种射线中，α射线的电离本事最弱，γ射线的电离本事最强10.以下说法中正确的选项是（）A.铀核裂变的核反响是B. 已知质子、中子、粒子的质量分别为，那么质子和中子联合成一个粒子，开释的能量是C. 铀（）经过多次、β衰变形成稳固的铅（）的过程中，有 6 个中子转变为质子D. 一个处于 n=5 能级态的氢原子，自觉向低能级跃迁的过程中能辐射10 种不同频次的电磁波11.能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的门路之一，以下开释核能的反响方程，表述正确的有（）A. H+ H→He+ n 是核聚变反响B. H+ H→He+n 是β衰变C. U+ n→Ba+ Kr+3 n 是核裂变反响D. U+ n→X+ Sr+2 n 是α衰变三、填空题12.下边列出一些医疗器材的名称和这些器材运用的物理现象．请将相应的字母填写在运用这类现象的医疗器材后边的空格上．①X光机 ________；②紫外线灯 ________；③理疗医用“神灯”照耀伤口，可使伤口愈合得较好．这里的“神灯”是利用了________．A ．紫外线的波长很短B．紫外线拥有很强的荧光作用；C．紫外线拥有杀菌消毒作用；D．X 射线的很强的贯串力；E．红外线拥有明显的热作用．13.如下图是查得威克发现中子的实验装置表示图，图中粒子X 代表的是________粒子，粒子 X 轰击铍核的核反响方程是________.14.原子核 A 经过若干次衰变后变为原子核B，已知B核的质子数比A核少8，B 核的中子数比 A 核少 16，则此衰变过程中共有 ________次α衰变，________次β衰变．四、解答题15.我国纪念抗曰战争和世界反法西斯战争成功70 周年． 1945 年 7 月，为了加速日本军国主义的消亡，促进日本早日无条件投诚，美国在日本的广岛、长崎投下了两枚原子弹．落在日本广岛的原子弹，其爆炸力相当于2×l04tTNT 爆炸的能量（约 8.4 ×1013J），由此可知该原子弹中铀235 的质量是多少千克？（已知裂变的核反响方程U+ n→Ba+ Kr+3n+201MeV ．阿伏加德罗常数N A=6.02 ×1023）五、综合题16.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？几此中子？（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？答案分析部分一、单项选择题1.【答案】 B【分析】【解答】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，电荷数增添1，质量数不变．方法一α衰变的次数为n＝＝0(次)，β衰变的次数为 m＝＋40－36＝4(次)．方法二设氪90()经过 x 次α衰变， y 次β衰变后变为锆 90()，由衰变前后的质量数、电荷数守恒得4x＋90＝90,2x－y＋40＝36，解得 x＝0，y＝4.【剖析】衰变方程知足质量数和电荷数守恒。
物理(粤教)选修35课件：第四章第二节放射性元素的衰变
t
2．衰变规律表达式：m＝m012T1/2.m0 表示放射性元 素衰变前的质量，m 是经时间 t 后剩余的放射性元素的质 量．
3．半衰期与平均寿命之间的关系：T1/2＝0.693τ.
4．特点：放射性元素衰变的速率由核本身的因素决 定，与原子所处的物理状态或化学状态无关．
判断正误
(1) 半 衰 期 与 原 子 所 处 的 化 学 状 态 和 外 部 条 件 都 无 关．(√)
【典例 2】 放射性同位素钍29302Th 经一系列α、β
衰变后生成氡22806Rn，以下说法正确的是( ) A．每经过一次α衰变原子核的质量数会减少 2 个 B．每经过一次β衰变原子核的质子数会增加 1 个 C．放射性元素钍23920Th 的原子核比氡28260Rn 原子核的
中子数少 4 个 D．钍23920Th 衰变成氡22806Rn 一共经过 2 次α衰变和 3
(3)γ 射线不带电，是能量很高的电磁波，波长很短， 在 10－10 m 以下，它的电离作用最小，贯穿本领却最强， 甚至能穿透几厘米厚的铅板．
2．原子核的衰变． (1)衰变：原子核放出 α 粒子或 β 粒子后，会变成新 的原子核．我们把一种元素经放射过程变成另一种元素 的现象，称为原子核的衰变． (2)衰变有 α 衰变和 β 衰变．放出 α 粒子的衰变叫 α 衰变，放出 β 粒子的衰变叫 β 衰变．γ 射线是伴随 α 射线 和 β 射线而产生的光辐射，γ 射线的本质是能量，由于原 子核衰变成的新核往往处于高能级，它要向低能级跃迁， 并辐射 γ 光子．
知识点一 原子核的衰变
提炼知识 1．三种射线及其本质特征． (1)α 射线是高速运动的 α 粒子流，实际上就是氦原 子核，速度可达到光速的110，其电离作用强，贯穿能力较 差，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住.
19学年高中物理： 第四章 原子核 第二节 放射性元素的衰变分层训练 粤教版选修3-5(含答案).doc
第二节放射性元素的衰变A级抓基础1．关于三种天然放射线，下列说法正确的是( )A．α射线是高速运动的氦原子B．穿透能力最强的是β射线C．天然放射线的发现说明原子核具有复杂结构D．α射线是三种天然放射线中的一种，常利用它的穿透本领做医学检查解析：α射线是高速运动的氦原子核，故A错误；穿透能力最强的是γ射线，故B错误；天然放射线的发现说明原子核具有复杂结构，故C正确；γ射线是三种天然放射线中的一种，常利用它的穿透本领做医学检查，故D错误．答案：C2．(多选)关于原子核的衰变，下列说法中正确的是( )A．α粒子来自于原子核，说明原子核里含有α粒子B．β粒子来自于原子中的电子，正如光电效应一样C．某些原子核发生衰变说明它们是不稳定的D．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解析：发生β衰变时，原子核内的中子转化为质子和电子，B 错误，D正确；原子核由质子和中子组成，并不含有α粒子，A 错误；某些原子核的核子间结合不太牢固、不稳定，会放出α粒子，C正确．答案：CD3．关于天然放射性，下列说法中正确的是( )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有关C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线解析：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；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 错误；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；一个原子核在一次衰变中不可能同时放出α、β和γ三种射线，故D 错误．答案：C4．在花岗岩、大理石等装饰材料中，都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性元素的说法中正确的是( )A ．α射线是发生α衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4个B ．氡的半衰期为3.8天，16个氡原子核经过7.6天后就一定只剩下2个氡原子核C.238 92U 衰变成206 82Pb 要经过6次β衰变和8次α衰变D ．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的质子转化为中子时产生的解析：发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，核内质量数减少4，但中子数减少2个，故A 错误；半衰期的对大量原子核的衰变的统计规律，对于单个是不成立的，故B错误；根据质量数和电荷数守恒可知：发生α衰变放出42He，导致质子数减小2个，质量数减小4，故中子数减小2；发生β衰变时，生成核与原来的原子核相比，电荷数多1，质量数不变，所以发生α衰变的次数是：238－2064＝8次，发生β衰变的次数是：2×8－(92－82)＝6次，故C正确；根据β衰变的特点可知，放射性元素发生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，故D错误．答案：CB级提能力5．如图所示，一天然放射性物质发出三种射线，经过方向如图所示的匀强磁场、匀强电场共存的区域时，射线的轨迹只出现图示的两条(其中有两种射线的轨迹重合)下列判断中正确的是( )A ．射到b 处的一定是α射线B ．射到b 处的一定是β射线C ．射到b 处的可能是γ射线D ．射到b 处的可能是α射线解析：因为γ射线不带电，所以射到b 点的一定不是γ射线，α、β射线在电磁场中受到电场力和洛伦兹力：若电场力大于洛伦兹力，说明射线是α，若洛伦兹力大于电场力说明是β射线．故D 正确，A 、B 、C 错误．答案：D6．(多选)下列说法正确的是( )A.226 88Ra 衰变为222 86Rn 要经过1次α衰变和1次β衰变B.238 92U 衰变为234 91Pa 要经过1次α衰变和1次β衰变C.232 90Th 衰变为208 82Pb 要经过6次α衰变和4次β衰变D.238 92U 衰变为222 86Rn 要经过4次α衰变和4次β衰变解析：原子核经1次α衰变和1次β衰变后质量数减4，核电He，发生荷数减1(先减2再加1)，故A错误；发生α衰变是放出42e，设发生了x次α衰变和y次β衰变，则根据β衰变是放出电子0－1质量数和电荷数守恒有：2x－y＋91＝92，4x＋234＝238，解得x ＝1，y＝1，故衰变过程为1次α衰变和1次β衰变，故B正确；He，发生β衰变是放出电子0－1e，设发生了x次发生α衰变是放出42α衰变和y次β衰变，则根据质量数和电荷数守恒有：2x－y＋82＝90，4x＋208＝232，解得x＝6，y＝4，故衰变过程中共有6次He，发生βα衰变和4次β衰变，故C正确；发生α衰变是放出42衰变是放出电子0e，设发生了x次α衰变和y次β衰变，则根据质－1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，故D错误．答案：BCNp的半衰期很短，所以在自然界一直7．由于放射性元素23793未被发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现. 已知237Np93Bi，下列论断中正确的是经过一系列α衰变和β衰变后变成霉20983( )A ．衰变过程中原子核的质量和电荷量守恒B.209 83Bi 的原子核比得237 93Np 的原子核少28个中子C ．衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变D ．经过两个半衰期后含有237 93Np 的矿石的质量将变为原来的四分之一解析：209 83Bi 的原子核比237 93Np 的原子核质量数少28，电荷数少10，所以衰变过程中原子核的质量和电荷量不守恒，故A 错误； 209 83Bi 的原子核比237 93Np 的原子核质量数少28，电荷数少10，故中子少18个，故B 错误； 设237 93Np 变为209 83Bi 需要经过x 次α衰变和y 次β衰变，根据质量数和电荷数守恒则有：93－83＝2x －y ，4x ＝237－209，解得：x ＝7，y ＝4，故C 正确； 经过两个半衰期后237 93Np 的原子核个数变为原来的四分之一，但含有237 93Np的矿石质量大于原来的四分之一，故D 错误．答案：C8．放射性在技术上有很多应用，不同的放射源可用于不同目的．下表列出了一些放射性元素的半衰期和可供利用的射线.元素射线半衰期钋210α138天氡222β 3.8天锶90β28年铀238α、β、γ4.5×109年某塑料公司生产聚乙烯薄膜，方法是让厚的聚乙烯膜通过轧辊把聚乙烯膜轧薄，利用适当的放射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀．可利用的元素是( )A．钋210 B．氡222 C．锶90 D．铀238解析：要测定聚乙烯薄膜的厚度，则要求射线可以穿透薄膜，因此α射线不合适；另外，射线穿透作用还要受薄膜厚度影响，γ射线穿透作用最强，薄膜厚度不会影响γ射线穿透，所以只能选用β射线，而氡222半衰期太小，铀238半衰期太长，所以只有锶90较合适．答案：C9．一个静止在磁场中的226 88Ra(镭核)，发生α衰变后转变为氡核(元素符号为Rn)．已知衰变中释放出的α粒子的速度方向跟匀强磁场的磁感线方向垂直. 设镭核、氡核和α粒子的质量分别是m 1、m 2、m 3，衰变的核能都转化为氡核和α粒子的动能. 求：(1)写出衰变方程．(2)α粒子和氡核在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径之比．解析：(1)衰变方程为： 226 88Ra →222 86Rn ＋42He(2)根据qvB ＝m v 2r 得， r ＝mv qB发生α衰变后产生的α粒子和氡核动量等大，由半径公式r ＝mv qB ∝1q ，得r 1r 2＝862＝431答案：(1)226 88Ra →222 86Rn ＋42He (2)43∶1。
2019高中物理 第四章 原子核 第二节 放射性元素的衰变同步练习2 粤教版选修3-5
4.2 放射性元素的衰变练习2姓名：__________ 学号：__________ 成绩：__________1、（单项) .某原子核A 经过一次β衰变变成B 核，B 核再发生一次α衰变变成C 核，则：A ．核A 的中子数减核C 的中子数等于2B ．核A 的质量数减核C 的质量数等于5C ．原子核为A 的中性原子中的电子数比原子核为B 的中性原子中的电子数多1D ．核C 的质子数比核A 的质子数减少12、（单项)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 /8D ．经过一个半衰期后该矿石的质量剩下M /23、（双项) A 、B 为原来都静止在同一匀强磁场中的两个放射性元素原子核的变化示意图，其中一个放出一α粒子，另一个放出一β粒子，运动方向都与磁场方向垂直.下图中a 、b 与c 、d 分别表示各粒子的运动轨迹，下列说法中正确的是：A ．磁场方向一定为垂直纸面向里B ．磁场方向一定为水平方向C ．A 放出的是α粒子，B 放出的是β粒子D ．b 为α粒子的运动轨迹，c 为β粒子的运动轨迹4、（双项) 如图所示，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，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，则下列说法中正确的有：A ．打在图中a 、b 、c 三点的依次是α射线、γ射线和β射线B ．α射线和β射线的轨迹是抛物线C ．α射线和β射线的轨迹是圆弧D ．如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下b5、完成下列核反应方程，并指出其中哪个是发现质子的核反应方程，哪个是发现中子的核反应方程。
⑴147N+10n →146C+_____ ⑵ 147N+42He →178O+_____⑶ 105B+10n →_____+42He ⑷94Be+42He →_____+10n⑸5626Fe+21H →5727Co+_____6、地表处C 126和C 146存在一定的比例，植物吸收后C 126和C 146也含有一定的比例，植物死后，不再吸收碳.已知C146具有β放射性，则其衰变方程是 .若其半衰期为5600年，现测得某被伐古树C 146是活树的22，则该古树是 年前被伐的。
高中物理第四章原子核第二节放射性元素的衰变自我小测粤教版选修3_5word版本
放射性元素的衰变1原子核X 经β衰变(一次)变成原子核Y ，原子核Y 再经一次α衰变变成原子核Z ，则下列说法中不正确的是( )A ．核X 的中子数减核Z 的中子数等于2B ．核X 的质子数减核Z 的质子数等于5C ．核Z 的质子数比核X 的质子数少1D ．原子核X 的中性原子的电子数比原子核Y 的中性原子的电子数少12一放射源放射出某种或多种射线，当用一张薄纸放在放射源的前面时，强度减为原来的13，而当用1 cm 厚的铝片放在放射源前时，射线的强度减小到几乎为零．由此可知，该放射源所射出的( )A ．仅是α射线B ．仅是β射线C ．是α射线和β射线D ．是α射线和γ射线3关于α射线、β射线、γ射线的本质和主要作用，以下说法正确的是( )A ．α射线是高速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，是核外电子激射出来形成的，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到激发后产生的 4放射性元素发生β衰变放出一个电子，这个电子是 … ( )A ．核外电子向内层轨道跃迁时放出来的B ．核内有电子受激发后由核内射出来的C ．核内有一个质子分裂时放出的D ．核内中子转化为质子时放出来的5矿石中含有A 、B 两种放射性元素，已知A 元素的半衰期为10天，B 元素的半衰期为30天，经过60天后，两种放射性元素的质量恰好相等，则矿石中A 、B 两种元素原来的质量之比是( )A ．16∶1B ．8∶1C ．4∶1D ．3∶16在匀强磁场中，一个原来静止的原子核发生衰变，得到两条如图4－2－3中所示的径迹，图中箭头表示衰变后粒子的运动方向．不计放出光子的能量，则下述说法中正确的是( )图4－2－3A．发生的是β衰变，b为β粒子的径迹B．发生的是α衰变，b为α粒子的径迹C．磁场方向垂直纸面向外D．磁场方向垂直纸面向内7K－介子衰变的方程为K－→π－＋π0，其中K－介子和π－介子带负的元电荷，π0介子不带电．一个K－介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧AP，衰变后产生的π－介子的轨迹为圆弧PB，两轨迹在P点相切，它们的半径R K－与Rπ－之比为2∶1.π0介子的轨迹未画出，如图4－2－4所示，由此可知π－的动量大小与π0的动量大小之比为…( )图4－2－4A．1∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．1∶68如图4－2－5所示，x为未知的放射源，L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；再在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 ( )图4－2－5A ．α和β的混合放射源B ．纯α放射源C ．α和γ的混合放射源D ．纯γ放射源9一个原子核a b X 进行一次α衰变后成为原子核c d Y ，然后又进行一次β衰变，成为原子核f g Z ：a b X ――→αc d Y ――→βf g Z它们的质量数a 、c 、f 及电荷数b 、d 、g 之间应有的关系是( )A ．a ＝f ＋4B ．c ＝fC ．d ＝g －1D ．b ＝g ＋110本题中用大写字母代表原子核，E 经α衰变成为F ，再经β衰变成为G ，再经α衰变成为H ，上述系列衰变可记为下式：E ――→αF ――→βG ――→αH ；另一系列衰变如下：P ――→βQ ――→βR ――→αS.已知P 是F 的同位素，则( )A ．Q 是G 的同位素，R 是H 的同位素B ．R 是E 的同位素，S 是F 的同位素C ．R 是G 的同位素，S 是H 的同位素D ．Q 是E 的同位素，R 是F 的同位素11一小瓶含有放射性同位素的液体，它每分钟衰变6 000次．若将它注射到一位病人的血管中，15 h 后从该病人身上抽取10 mL 血液，测得此血样每分钟衰变2次．已知这种同位素的半衰期为5 h ，则此病人全身血液总量为______ L.12静止状态的镭原子核228 88Ra 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E 1，求反冲核动能E 2及镭核衰变时放出的总能量E.参考答案1解析：根据衰变规律，发生一次α衰变减少两个质子和两个中子，发生一次β衰变减少了一个中子而增加一个质子．中性原子的电子数等于质子数．答案：CD2解析：三种射线中，γ射线贯穿本领最强，能穿透几厘米厚的铅板，本题中用1 cm 厚的铝片即能挡住射线，说明射线中不含γ射线，用薄纸便可挡住部分射线，说明射线中含有贯穿本领较小的α射线，同时有大部分射线穿过薄纸，说明含有β射线．从三种射线的贯穿能力大小方面分析问题．答案：C3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 选项错误．β射线是高速电子流，是原子核衰变时产生的一种射线，这种射线来源于原子核内部，而不是核外电子激射形成的，实际上是原子核内部的一个中子10n 转变成质子1H 时产生的10n →1H ＋ 0－1e ，β射线的电离作用较弱，但贯穿本领较强，很容易穿透黑纸，甚至能穿透几毫米厚的铝板，故B 选项错误．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射线原子核受到激发后产生的，并不是由核外电子受到激发后产生的，故C 选项正确，D 选项错误．要正确掌握三种射线的来源、穿透能力和电离能力．答案：C4解析：放射性元素发生β衰变放出一个电子，核内一个中子转化为一个质子和一个电子，质子留在核内，而电子放射出来就是β粒子.10n →1H ＋ 0－1e ，故选项D 正确．答案：D5解析：由公式m ＝m 0(12)n (其中m 0是原来的质量，m 是经n 次衰变后剩余质量)得：m A (12)＝m B (12)即mA mB＝24＝16 故选项A 正确．答案：A6解析：从轨迹可以看出两粒子的运动方向不同，但受力方向相同，说明电流方向相同，即发生了β衰变，在磁场中受力方向上，由左手定则可判断出磁场方向垂直纸面向内，A 、D 选项正确．答案：AD7解析：本题涉及核衰变、电荷在匀强磁场中的运动规律及动量守恒定律，同时，本题较贴近现代科技前沿，情景较新颖，能较好地考查解决问题的能力，其知识含量和思维含量较大，解决此类问题注意以下几个方面．(1)核反应总遵循质量数守恒和电荷数守恒．(2)动量是矢量，列动量守恒方程时须注意各动量的矢量性．(3)微观带电粒子在匀强磁场中运动时，都不计其重力作用，且有Bqv ＝m v2r. K －介子衰变过程中动量守恒，且π－介子在磁场中做匀速圆周运动．圆弧AP 和PB 在P 处相切，说明衰变前K －介子的速度方向与衰变后π－介子的速度方向相反，设衰变前K －介子的动量大小为p 0，衰变后π－介子和π0介子的动量大小分别为p 1和p 2，根据动量守恒定律可得：p 0＝p 1＋p 2，K －介子和π－介子在磁场中分别做匀速圆周运动，其轨道半径为：R K －＝p0BqK －；R π－＝p1Bq π－，又由题意知R K －＝2R π－，q K －＝q π－，解以上联立方程组可得：p 1∶p 2＝1∶3.答案：C8解析：此题考查运用三种射线的性质分析问题的能力．正确理解计数器的计数率的含义，是解决本题的关键．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α粒子；在铝片和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器计数率不变，说明穿过铝片的粒子中无带电粒子，故此时只有γ射线，因此放射源可能是α和γ的混合放射源，正确选项是C.答案：C9解析：由质量数与核电荷数守恒知：a ＝f ＋4 c ＝f d ＝g －1 b ＝g ＋1故A 、B 、C 、D 皆正确．答案：ABCD10解析：(1)互称同位素的原子核电荷数相同而质量数不同．(2)任何核反应都遵循电荷数守恒和质量数守恒．(3)α衰变和β衰变的核反应方程表达式分别为：A Z X →A 4Z －2Y ＋42He(α衰变)，A Z X → A Z ＋1Y ＋ 0－1e(β衰变)．P 和F 是同位素，设电荷数均为Z ，则衰变过程可记为：Z ＋2E ――→αZ F ――→βZ ＋1G ――→αZ －1HZ P ――→βZ ＋1Q ――→βZ ＋2R ――→αZ S显然，E 和R 的电荷数均为Z ＋2，G 和Q 的电荷数均为Z ＋1，F 、P 和S 的电荷数均为Z ，故B 项正确．答案：B11解析：设衰变前原子核的个数为N 0,15 h 后剩余的原子核的个数为N ，则N ＝N 0·(12)，即N N0＝(12)＝18① 设人血液的总体积为V ，衰变的次数跟原子核的个数成正比，即N N0＝2×V 106 000＝V 30 000② 由①②得V 30 000＝18，所以V ＝3 750 mL ＝3.75 L. 原子核的个数越多，衰变的次数越多，两者成正比关系．答案：3.7512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 2v22＝12m 2(m1v1m2)2＝E 1·m1m2＝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和能量守恒． 答案：(1)228 88Ra →224 86Rn ＋42He(2)E 2＝156E 1，E ＝5756E 1。
第四章第二节走进原子核 放射性元素的衰变 课堂练习含试卷分析详解高中物理粤教版
第1页 共1页1．(单选)以下实验能说明原子核内有复杂结构的是( )A ．光电效应实验B ．原子发光产生明线光谱C ．α粒子散射实验D ．天然放射性现象解析：选 D.光电效应实验是光子说的实验依据；原子发光产生明线光谱说明原子只能处于一系列不连续的能量状态中；α粒子散射实验说明原子具有核式结构；天然放射现象中放射出的粒子是从原子核中放出的，说明原子核内有复杂结构．2．(单选)下列关于2412X 的说法中，不．正确的是( ) A ．它表示一个原子B ．它表示一个原子核C ．它表示原子核中有12个质子D ．它表示原子核中有12个中子解析：选A.X 表示元素名称符号，24表示质量数，12表示质子数，中子数为质量数减去质子数，也为12.3.(单选)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射线解析：选D.放射源发出的只有α、β、γ三种射线，故选项A 错误．在α、β、γ三种射线中，只有γ射线能穿透钢板，故选项B 、C 错误，D 正确．4．(单选)表示放射性元素碘131(131 53I)α衰变的方程是( )A.131 53I →127 51Sb ＋42HeB.131 53I →131 54Xe ＋ 0－1e C.131 53I →130 53I ＋10n D.131 53I →130 52Te ＋11H解析：选A.α衰变是由原子核自发地释放一个α粒子(即氦核)产生新核的过程，衰变过程遵守质量数与电荷数守恒，A 项正确．5．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：131 53I →________(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．解析：(1)根据衰变过程电荷数守恒与质量数守恒可得衰变方程：131 53I →131 54X ＋ 0－1e.(2)每经1个半衰期，有半数原子核发生衰变，经2个半衰期将剩余14，即有75%发生衰变，即经过的时间为16天．答案：(1)131 54X ＋ 0－1e (2)16。
2019-2020学年粤教版物理选修3-5新素养学案：第四章第一节走进原子核第二节放射性元素的衰变 Word版含答案
第一节走进原子核第二节放射性元素的衰变1.知道天然放射现象，了解放射性及放射性元素的概念．2.了解质子、中子的发现过程，知道原子核的组成．3.知道三种射线的本质和特点．4.理解原子核的衰变及核反应规律．5.知道半衰期的概念，会应用半衰期解决有关问题．一、放射性的发现1．放射性：物质放射出射线的性质叫做放射性．具有放射性的元素叫放射性元素．研究发现，原子序数大于83的所有元素，都有放射性．原子序数小于等于83的元素，有的也具有放射性．这些能自发地放出射线的元素叫做天然放射性元素．2．意义：放射性的发现揭示了原子核结构的复杂性，促进了人类对微观结构更为深入的认识．二、原子核的组成原子核是由中子和质子组成的，中子和质子统称为核子，它们的质量几乎相等．中子不带电，质子带一个单位的正电荷．由于原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数叫做原子核的质量数，原子核的质量数就是核内的核子数．质子用符号p表示，其质量为m p＝1.672 6×10－27kg，中子用符号n表示，其质量为m n＝1.674 9×10－27kg.1．(1)质子和中子都不带电，是原子核的组成成分，统称为核子．()(2)原子核的电荷数就是核内的质子数，也就是这种元素的原子序数．()提示：(1)×(2)√三、原子核的衰变1．三种射线的本质特征α射线：它是α粒子流，速度约为光速的110，贯穿本领很弱，电离作用比较强．β射线：它是电子流，速度接近光速的99%，贯穿本领很强，电离作用较弱．γ射线：它是频率极高的电磁波，贯穿本领最强，电离作用最小．2．衰变：原子核由于放出α粒子或β粒子而转变为新的原子核，把一种元素经放射过程变成另一种元素的现象，称为原子核的衰变．3．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粒子的衰变叫β衰变，而γ射线是伴随α射线或β射线产生的．4．衰变规律：原子核衰变时，电荷数和质量数总是守恒的．2．(1)原子核发生衰变，变成了一种新的原子核．()(2)原子核衰变时质量是守恒的．()(3)β衰变时放出的电子就是核外电子．()提示：(1)√(2)×(3)×四、半衰期1．概念：原子核数目因衰变减少到原来的一半所经过的时间，叫做半衰期，记为T1/2，半衰期越大，表明放射性元素衰变得越慢．2．衰变规律表达式：m＝m0⎝⎛⎭⎫12tT1/2m0表示放射性元素衰变前的质量，m是经时间t后剩余的质量，T1/2表示半衰期．3．半衰期与平均寿命之间的关系：T1/2＝0.693τ.4．特点：放射性元素衰变的速率由核本身的因素决定，与原子所处的物理状态或化学状态无关．3．(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．()提示：(1)√(2)√(3)×原子核的组成1．原子核(符号A Z X)原子核⎩⎪⎨⎪⎧大小：很小，半径为10－15～10－14 m组成⎩⎪⎨⎪⎧质子：电量e＝＋1.6×10－19 C质量m p＝1.672 623 1×10－27 kg中子：电量e＝0质量m n＝1.674 928 6×10－27 kg2．基本关系：核电荷数＝质子数(Z)＝元素的原子序数＝核外电子数．质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数．3．对核子数、电荷数、质量数的理解(1)核子数：质子和中子质量差别非常微小，二者统称为核子，质子数和中子数之和叫核子数．(2)电荷数(Z)：原子核所带的电荷总是质子电荷的整数倍，通常用这个倍数表示原子核的电荷量，叫做原子核的电荷数．(3)质量数(A)：原子核的质量等于核内质子和中子的质量的总和，而质子与中子质量几乎相等，所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数叫做原子核的质量数．原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数称为原子核的质量数．因此，质量数就是核子的个数，是一个纯数字，它与质量是不同的．如质子和中子的质量数相同均为1，但它们的质量不同，中子的质量比质子的质量约大一千八百分之一．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？[解题探究] (1)原子核的核电荷数、质子数、核外电子数具有什么关系？(2)质量数和核子数具有什么关系？[解析](1)镭核中的质子数等于其原子序数，故质子数为88，中子数N等于原子核的质量数A与质子数Z之差，即N＝A－Z＝226－88＝138.(2)镭核所带电荷量：Q＝Z e＝88×1.6×10－19 C≈1.41×10－17 C.(3)核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88.[答案](1)88138(2)1.41×10－17C(3)88明确核子数、质子数、核外电子数及中子数的相互关系，是正确解答此类问题的关键．(多选)铀235的原子核符号常写成235 92U，由此可知()A．铀235的原子核中有质子92个B．铀235的原子核中有电子92个C．铀235的原子核中有中子235个D．铀235的原子核中有中子143个解析：选AD.原子核符号A Z X中X为元素符号，A为原子核的质量数，Z为核电荷数．核电荷数等于质子数，中子数等于质量数减去质子数，质子数等于核外电子数．因而，A、D 正确．三种射线的比较1．α、β、γ三种射线的性质、特征比较α射线β射线γ射线组成高速氦核流高速电子流光子流(高频电磁波)带电荷量2e －e 0质量4m p(m p＝1.67×10－27 kg)m p1 836静止质量为零速率0.1c 0.99c c贯穿本领最弱，用一张纸就能挡住较强，能穿透几毫米厚的铅板最强，能穿透几厘米厚的铅板电离作用很强较弱很弱(1)在匀强电场中，α射线偏转较小，β射线偏转较大，γ射线不偏转，如图甲．甲乙(2)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，如图乙．3．研究放射性的意义：如果一种元素具有放射性，那么不论它是以单质的形式存在，还是以某种化合物的形式存在，放射性都不受影响．也就是说，放射性与元素存在的状态无关，放射性仅与原子核有关．因此，原子核不是组成物质的最小微粒，原子核也存在着一定结构．α、β、γ射线中的电子是从原子核中放出的，并不是从原子核外面的电子放出的．(多选)将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，下图表示射线偏转情况中正确的是()[解析] 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，其半径为r ＝m vBq ，将其数据代入，则α粒子与β粒子的半径之比为rαr β＝m αm β·v αv β·q βq α＝411 836×0.1c 0.99c ×12≈370.91由此可见，A 项正确，B 项错误．带电粒子垂直进入匀强电场，设初速度为v 0，垂直电场线方向位移为x ，沿电场线方向位移为y ，则有x ＝v 0t ，y ＝12·qE m t 2，消去t 可得y ＝qEx 22m v 20对某一确定的x 值，α、β粒子沿电场线偏转距离之比为y αy β＝q αq β·m βm α·v 2βv 2α＝21×11 8364×（0.99c ）2（0.1c ）2≈137.5 由此可见，C 项错误，D 项正确． [答案] AD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射线偏转方向，由于γ射线不带电，故运动轨迹仍为直线．(3)α粒子穿透能力较弱，β粒子穿透能力较强，γ射线穿透能力最强，而电离作用相反．原子核的衰变1．衰变过程(1)α衰变：A Z X ―→A －4Z －2Y ＋42He(2)β衰变：A Z X ―→ A Z ＋1Y ＋ 0－1e 2．α衰变和β衰变的实质(1)α衰变：210n ＋211H ―→42He(2)β衰变：10n ―→11H ＋ 0－1e 3．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以上两式联立解得：n ＝A －A ′4，m ＝A －A ′2＋Z ′－Z.(1)为了确定衰变次数，一般是由质量数的改变先确定α衰变的次数，这是因为β衰变的次数的多少对质量数没有影响．(2)再根据衰变规律确定β衰变的次数． 命题视角1 原子核衰变的应用235 92U 经过m 次α衰变和n 次β衰变，变成20782Pb ，则( ) A ．m ＝7，n ＝3 B ．m ＝7，n ＝4 C ．m ＝14，n ＝9 D ．m ＝14，n ＝18[思路点拨] 设初核A Z X 经p 次α衰变和q 次β衰变形成新核 A ′ Z ′Y ，其衰变方程为A Z X →A ′Z ′Y ＋p 42He ＋q0－1e ，根据质量数和电荷数守恒有A ＝A ′＋4p 、Z ＝Z ′＋2p －q ，由此可得p 、q . [解析] 衰变过程满足质量数守恒和电荷数守恒．写出核反应方程：235 92U →207 82Pb ＋m 42He ＋n 0－1e根据质量数守恒和电荷数守恒列出方程 235＝207＋4m 92＝82＋2m －n解得m ＝7，n ＝4，故选项B 正确，选项A 、C 、D 错误． [答案] B命题视角2 原子核在磁场中衰变的运动分析(多选)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粒子和反冲核轨道半径之比为44∶1，如图所示，则( )A ．α粒子与反冲粒子的动量大小相等，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90D ．α粒子和反冲粒子的速度之比为1∶88[解析] 微粒之间相互作用的过程中遵守动量守恒，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Bq v ＝m v 2R 得R ＝m vBq.若原来放射性元素的核电荷数为Q ，则对α粒子R 1＝p 1B ·2e对反冲核：R 2＝p 2B （Q －2）e由于p 1＝p 2，又R 1∶R 2＝44∶1，得Q ＝90.它们的速度大小与质量成反比，故D 错误，上述选项正确的为A 、B. [答案] AB原来静止的放射性同位素的原子核发生衰变而发射出粒子后，由于发生反冲运动，新生成的核也要运动．衰变过程中满足动量守恒，它们的动量大小相等，方向相反；当它们在匀强磁场中速度垂直磁场时，产生的粒子和反冲核都要做匀速圆周运动；由公式q v B ＝m v 2r ，得到r ＝m vqB ，由于它们动量大小相等，故电荷量小的粒子半径大，电荷量大的新核半径小，且半径之比等于电荷量的反比；又由于它们在同向的磁场中，速度方向相反，当轨迹内切时，受洛伦兹力同向，应带异种电荷，为β衰变；当轨迹外切时，受洛伦兹力反向，应带同种电荷，为α衰变．其轨迹如图甲和乙．在一个23892U 原子核衰变为一个206 82Pb 原子核的过程中，发生β衰变的次数为( )A ．6次B ．10次C ．22次D ．32次解析：选A.设原子核衰变过程中发生了n 次α衰变，m 次β衰变，由核衰变规律及衰变前后质量数守恒与电荷数守恒得4n ＝238－206，2n －m ＝92－82，解得n ＝8，m ＝6，故A 正确．对半衰期的理解和计算1．对半衰期的理解：半衰期是表示放射性元素衰变快慢的物理量，同一放射性元素具有的衰变速率一定，不同元素的半衰期不同，有的差别很大．2．半衰期公式N 余＝N 原⎝⎛⎭⎫12t T1/2，m 余＝m 0⎝⎛⎭⎫12tT 1/2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，T 1/2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，但可以确定各个时刻发生衰变的概率，即某时衰变的可能性，因此，半衰期只适用于大量的原子核．元素的半衰期反映的是原子核内部的性质，与原子所处的化学状态和外部条件无关．一种元素的半衰期与这种元素是以单质形式存在还是以化合物形式存在无关，对它加压或增温也不会改变该元素的半衰期．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( )A ．m4B ．m 8C ．m 16D ．m 32[解析] 经过n 个半衰期剩余碘131的含量m ′＝m ⎝⎛⎭⎫12n.因32天为碘131的4个半衰期，故剩余碘131含量：m ′＝m ⎝⎛⎭⎫124＝m 16，选项C 正确．[答案] C分析有关放射性元素的衰变数量和时间问题时，正确理解半衰期的概念，灵活运用有关公式进行分析和计算是解决问题的关键．放射性元素氡(22286Rn)经α衰变成为钋(218 84Po)，半衰期约为3.8天；但勘测表明，经过漫长的地质年代后，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素22286Rn的矿石，其原因是()A．目前地壳中的22286Rn主要来自于其他放射性元素的衰变B．在地球形成的初期，地壳中元素22286Rn的含量足够高C．当衰变产物218 84Po积累到一定量以后，218 84Po的增加会减慢22286Rn的衰变进程D．22286Rn主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力改变了它的半衰期解析：选A.从衰变及半衰期角度分析，各种不同元素的衰变不断发生，而22286Rn的半衰期较短，衰变速度较快，因此目前地壳中的22286Rn不是因为原来含量高而是由其他元素衰变生成的，选项A正确，选项B错误；放射性元素的半衰期只由原子核本身决定，与其他因素无关，选项C、D错误．[随堂检测]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．原子核还可以再分D．原子核由质子和中子组成解析：选C.汤姆孙发现了电子说明原子也可再分；卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构；贝克勒尔发现了天然放射现象，说明了原子核也是有着复杂的结构的．天然放射现象的发现揭示了原子核还可再分．卢瑟福用α粒子轰击氮核，发现了质子，查德威克用α粒子轰击铍核打出了中子，使人们认识到原子核是由质子和中子组成的．所以选项C 正确．2．一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方程为238 92U→234 90Th＋42He.下列说法正确的是()A．衰变后钍核的动能等于α粒子的动能B．衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小C．铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间D．衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量解析：选B.静止的铀核在衰变过程中遵循动量守恒，由于系统的总动量为零，因此衰变后产生的钍核和α粒子的动量等大反向，即p Th ＝p α，B 项正确；因此有2m Th E kTh ＝2m αE k α，由于钍核和α粒子的质量不等，因此衰变后钍核和α粒子的动能不等，A 项错误；半衰期是有半数铀核衰变所用的时间，并不是一个铀核衰变所用的时间，C 项错误；由于衰变过程释放能量，根据爱因斯坦质能方程可知，衰变过程有质量亏损，因此D 项错误． 3．如图，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是( )A ．①表示γ射线，③表示α射线B ．②表示β射线，③表示α射线C ．④表示α射线，⑤表示γ射线D ．⑤表示β射线，⑥表示α射线解析：选C.γ射线为电磁波，在电场、磁场中均不偏转，故②和⑤表示γ射线，A 、B 、D 项错；α射线中的α粒子为氦的原子核，带正电，在匀强电场中，沿电场方向偏转，故③表示α射线，由左手定则可知在匀强磁场中α射线向左偏，故④表示α射线，C 项对．4．表示放射性元素碘131(131 53I)α衰变的方程是( )A ．131 53I →127 51Sb ＋42HeB ．131 53I →13154Xe ＋ 0－1eC ．131 53I →130 53I ＋10nD ．131 53I →130 52Te ＋11H解析：选A.α衰变是由原子核自发地释放一个α粒子(即氦核)产生新核的过程，衰变过程遵守质量数与电荷数守恒，A 项正确．5．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：131 53I →____________ (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．解析：(1)根据衰变过程电荷数守恒与质量数守恒可得衰变方程：131 53I →131 54X ＋－1e.(2)每经1个半衰期，有半数原子核发生衰变，经2个半衰期将剩余14，即有75%发生衰变，即经过的时间为16天．答案：(1)131 54X ＋－1e (2)16[课时作业]一、单项选择题1．在天然放射性物质附近放置一带电体，带电体所带的电荷很快消失的根本原因是()A．γ射线的贯穿作用B．α射线的电离作用C．β射线的贯穿作用D．β射线的中和作用解析：选B.由于α粒子电离作用较强，能使空气分子电离，电离产生的电荷与带电体的电荷中和．故正确选项为B.2．关于原子核，下列说法正确的是()A．原子核是组成原子的最小微粒B．原子核的质量数并不是原子核的质量C．中子的质量与质子的质量严格相等D．质子与中子分别带等量异种电荷，整体呈中性解析：选B.原子核由质子和中子组成，并不是组成原子的最小微粒；原子核的质量数等于质子个数与中子个数之和，并不是原子核的质量；中子质量几乎与质子质量相等，但并不是严格相等；中子不带电，质子带正电．3．如图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里．以下判断可能正确的是()A．a、b为β粒子的径迹B．a、b为γ粒子的径迹C．c、d为α粒子的径迹D．c、d为β粒子的径迹解析：选D.由于α粒子带正电，β粒子带负电，γ粒子不带电，据左手定则可判断a、b 可能为α粒子的径迹，c、d可能为β粒子的径迹，选项D正确．4．如图为查德威克实验示意图，由天然放射性元素钋(Po)放射的α射线轰击铍时会产生粒子流A，用粒子流A轰击石蜡时，会打出粒子流B，经研究知道()A．A为中子，B为质子B．A为质子，B为中子C．A为γ射线，B为中子D．A为中子，B为γ射线解析：选A.不可见射线A轰击石蜡时打出的应该是质子，因为质子就是氢核，而石蜡中含有大量氢原子，轰击石蜡的不可见射线应该是中子．5．原子序数大于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．原子核每放出一个β粒子，原子序数增加1解析：选D.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，原子序数增加1.6．朝鲜的“核危机”曾引起全球的瞩目，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239(239 94Pu)，这种239 94Pu 可由铀239(239 92U)经过n次β衰变而产生，则n为()A．2 B．239C．145 D．92解析：选A.其衰变方程为：239 92U―→239 94Pu＋n0－1e，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．二、多项选择题7．天然放射物质的射线包含三种成分，下列说法中正确的是()A．α射线的本质是高速氦核流B．β射线是不带电的光子流C．三种射线中电离作用最强的是γ射线D．一张厚的黑纸可以挡住α射线，但挡不住β射线和γ射线解析：选AD.α射线的本质是高速氦核流；A正确；β射线是高速电子流，B错误；三种射线中电离作用最强的是α射线，C错误；一张厚的黑纸可以挡住α射线，但挡不住β射线和γ射线，D正确．8．关于放射性元素的半衰期，下列说法中正确的是()A．半衰期是原子核质量减少一半所需的时间B．半衰期是原子核有半数发生衰变所需的时间C．半衰期与外界压强和温度无关，与原子的化学状态无关D．半衰期可以用于测定地质年代、生物年代等解析：选BCD.原子核的衰变是由原子核内部因素决定的，与外界环境无关，C正确；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，A 错误，B正确；利用铀238可测定地质年代，利用碳14可测定生物年代，D正确．9．如图所示，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，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，则以下说法中正确的有( )A ．打在图中a 、b 、c 三点的依次是α射线、γ射线和β射线B ．α射线和β射线的轨迹是抛物线C ．α射线和β射线的轨迹是圆弧D ．如果在铅盒和荧光屏间再加一个竖直向下的场强适当的匀强电场，可能使屏上的亮斑只剩下b解析：选AC.由左手定则可知粒子向右射出后，在匀强磁场中α粒子受的洛伦兹力向上，β粒子受的洛伦兹力向下，轨迹都是圆弧．由于α粒子速度约是光速的110，而β粒子速度接近光速，所以在同样的混合场中不可能都做直线运动．本题应选A 、C.10．一个原子核a b X 进行一次α衰变后成为原子核c d Y ，然后又进行一次β衰变，成为原子核f g Z ，即a b X ――→α c d Y ――→βf g Z ，它们的质量数a 、c 、f 及电荷数b 、d 、g 之间应有的关系是( )A ．a ＝f ＋4B ．c ＝fC ．d ＝g ＋1D ．b ＝g －1解析：选AB.经一次α衰变质量数减4，经β衰变，质量数不变，A 、B 正确；经一次α衰变电荷数减2，经一次β衰变，电荷数增加1，C 、D 不正确．三、非选择题11．氡222是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤．它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一．其衰变方程是222 86Rn →218 84Po ＋________．已知222 86Rn 的半衰期约为 3.8 天，则约经过________天，16 g 的222 86Rn 衰变后还剩 1 g. 解析：根据质量数、电荷数守恒得衰变方程为222 86Rn →218 84Po ＋42He.根据衰变规律及半衰期公式可得m ＝m 0⎝⎛⎭⎫12tT 1/2，代入数值解得t ＝15.2 天． 答案：42He 15.212.238 92U 核经一系列的衰变后变为206 82Pb 核，问： (1)206 82Pb 与238 92U 相比，质子数和中子数各少了多少？ (2)综合写出这一衰变过程的方程．解析：(1)因为原子核的电荷数等于质子数，因此质子数减少92－82＝10个．原子核的质量数为质子数与中子数的和，故中子数减少量为(238－92)－(206－82)＝22个．(2)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＋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．此核反应方程为238 92U→206 82Pb＋842He＋60－1e.答案：(1)1022(2)238 92U→206 82Pb＋842He＋60－1e。
高中物理第四章原子核4.2核衰变与核反应方程同步试题粤教版选修3_5
核衰变与核反应方程1.（2009·上海高考）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 【解析】由于三种射线的能量不同，所以贯穿能力最强的是γ射线，β射线次之，α射线最弱，故正确答案是B.【答案】B2.（2009·广东高考）科学家发现在月球上含有丰富的He 32（氦3），它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为He 32+He 32→2H 11+He 42.关于He 32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.目前核电站都采用He 32聚变反应发电4.（2009·福建理综）随着现代科学的发展，大量的科学发现促进了人们对原子、原子核的认识，下列有关原子、原子核的叙述正确的是 .（填选项前的编号）（1）卢瑟福α粒子散射实验说明原子核内部具有复杂的结构（2）天然放射现象表明原子核内部有电子（3）轻核聚变反应方程有：H 21+H 31→He 42+n 1（4）氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级和从n=2能级跃迁到n=1能级，前者跃迁辐射出的光子波长比后者的长【解析】（1）选项错误，卢瑟福的α粒子散射实验提出原子核式结构，天然放射现象说明原子核内部具有复杂的结构.天然放射现象表明原子核会发生衰变，（2）错.氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级放出的光子能量比从n=2能级跃迁到n=1能级大，由公式E= ch 可知，前者跃迁辐射出的光子波长比后者的短，（4）错.正确选项为（3）.【答案】（3） 5.（2009·山东理综）历史上第一次利用加速器实现的核反应，是用加速后动能为 0.5 MeV 的质子H 11轰击静止的X A Z ,生成两个动能均为8.9 MeV 的He 42.（1 MeV=1.6× 10-13 J ）（1）上述核反应方程为 .（2）质量亏损为 kg.。
高中物理 第4章 原子核 第2节 放射性元素的衰变学业分
放射性元素的衰变(建议用时：45分钟)[学业达标]1．对天然放射现象，下列说法中正确的是( )A．α粒子带正电，所以α射线一定是从原子核中射出的B．β粒子带负电，所以β射线有可能是核外电子C．γ粒子是光子，所以γ射线有可能是由原子发光产生的D．α射线、β射线、γ射线都是从原子核内部释放出来的E．γ射线是伴随α衰变和β衰变而产生的【解析】α衰变的实质是原子核中的两个质子和两个中子结合成一个氦核放出的，β衰变的实质是一个中子变成一个质子和一个电子，然后释放出电子，γ射线是在α衰变和β衰变中产生的．所以这三种射线都是从原子核内部释放出来的．【答案】ADE2．一个原子核发生衰变时，下列说法中正确的是( )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；由动量守恒的条件知D 正确．【答案】ABD3．下列说法中正确的是( )A．β衰变放出的电子来自组成原子核的电子B．β衰变实质是核内的中子转化成了一个质子和一个电子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，它的本质是电磁波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衰变中放出的电子是原子核内的中子转化为质子而释放的电子，故A错误；B正确．α射线是具有放射性的元素的原子核在发生衰变时两个中子和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，它的本质是电磁波，故D、E正确．【答案】BDE4．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.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E ．③是α衰变【解析】 ，质量数少4，电荷数少2，说明①为α衰变.，质子数加1，质量数不变，说明②为β衰变，中子转化成质子.，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．在下列关于近代物理知识的说法中，正确的是( )【导学号：78220047】A ．氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子的能量增大B ．β射线是原子的核外电子电离后形成的电子流C ．铀元素的半衰期为T ，当温度发生变化时，铀元素的半衰期也发生变化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】 氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，吸收了能量，所以原子的能量增大，A 正确；β射线是从原子核辐射出来的，不是原子外层电子电离出来的，B 错；半衰期不随外界因素的变化而变化，C 错，D 、E 符合物理学事实，正确．【答案】 ADE6．新发现的一种放射性元素X ，它的氧化物X 2O 半衰期为8天，X 2O 与F 2能发生如下反应：2X 2O ＋2F 2＝4XF ＋O 2，XF 的半衰期为________天．【解析】 根据半衰期由原子核内部因素决定，而跟其所处的物理状态和化学状态无关，所以X 2O 、XF 、X 的半衰期相同，均为8天．【答案】 87．一放射源放射出某种或多种射线，当用一张薄纸放在放射源的前面时，强度减为原来的13，而当用1 cm 厚的铝片放在放射源前时，射线的强度减小为零．由此可知，该放射源所射出的是________.【导学号：78220048】【解析】 三种射线中，γ射线穿透本领最强，能穿透几厘米厚的铅板，本题中用1 cm 厚的铝片即能挡住射线，说明射线中不含γ射线，用薄纸便可挡住部分射线，说明射线中含有穿透本领较小的α射线，同时有一部分射线穿过薄纸，说明含有β射线．【答案】α射线和β射线8．在轧制钢板时需要动态地监测钢板的厚度，其检测装置由放射源、探测器等构成，如图424所示．该装置中探测器接收到的是________．图424【解析】α射线的穿透本领最弱，一张纸就能将其挡住，而β射线的穿透本领较强，能穿透几毫米厚的铝板，γ射线的穿透本领最强，可以穿透几厘米厚的铅板，故探测器接收到的应该是γ射线．【答案】γ射线[能力提升]9．如图425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，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，则下列说法中正确的有( )图425A．打在图中a、b、c三点的依次是α射线、γ射线和β射线B．α射线和β射线的轨迹是抛物线C．α射线和β射线的轨迹是圆弧D．如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下b E．如果在铅盒和荧光屏间加一竖直向下的匀强电场，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粒子受的洛伦兹力向上，β粒子受的洛伦兹力向下，轨迹都是圆弧．由于α粒子速度约是光速的110，而β粒子速度接近光速，所以在同样的混合场中不可能都做直线运动(如果一个打在b，则另一个必然打在b点下方)．故A、C、E正确，B、D错误．【答案】ACE10．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粒子和反冲核的轨道半径之比为44∶1，如图426所示，则( )图426A ．α粒子与反冲核的动量大小相等、方向相反B ．原来放射性元素的核电荷数为90C ．反冲核的核电荷数为88D ．α粒子和反冲核的速度之比大1∶88E ．反冲核的电荷数为90【解析】 由于微粒之间相互作用的过程中动量守恒，初始总动量为零，则最终总动量也为零，即α粒子和反冲核的动量大小相等、方向相反，A 正确；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qvB ＝mv 2R 得R ＝mv qB，若原来放射性元素的核电荷数为Q ，则对α粒子：R 1＝p 1B ·2e 对反冲核：R 2＝p 2B Q －e由p 1＝p 2，R 1∶R 2＝44∶1，得Q ＝90，B 、C 正确；它们的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)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，求产生的另一种新核的速度.【导学号：78220049】【解析】 (1)238 92U→234 90Th ＋42He(2)设另一新核的速度为v ′，铀核质量为238m ，由动量守恒定律得：238mv ＝234m v 2＋4mv ′得：v ′＝1214v . 【答案】 (1)见解析 (2)1214v 12．放射性元素14 6C 被考古学家称为“碳钟”，可用它来测定古生物的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖．(1)146C 不稳定，易发生衰变，放出β射线，其半衰期为5 730年，试写出有关的衰变方程．(2)若测得一古生物遗骸中14 6C 的含量只有活体中的12.5%，则此遗骸的年代距今约有多少年？【导学号：78220050】【解析】 (1)衰变方程为14 6C→14 7N ＋0－1e.(2)活体中14 6C 含量不变，生物死亡后，14 6C 开始衰变，设活体中14 6C 的含量为m 0，遗骸中为m ，则由半衰期的定义得m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ，即0.125＝⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ，解得t τ＝3，所以t ＝3τ＝17 190年．【答案】 (1)14 6C→14 7N ＋0－1e (2)17 190年。
粤教版高中物理 第四节 放射性同位素 课后练习、课时练习
一、单选题(选择题)1. 下列有关核反应的描述正确的是（）A．卢瑟福发现质子的核反应方程是B．贝克勒尔发现正电子的核反应方程是C．查德威克发现中子的核反应方程是D．约里奥·居里夫妇发现放射性同位素的核反应方程是2. 下列说法中正确的有________A．阴极射线是一种电磁辐射B．所有原子的发射光谱都是线状谱，不同原子的谱线一定不同C．β衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的D．古木的年代可以根据体内碳14放射性强度减小的情况进行推算3. 在实验室观察到如下的核反应。
处于静止状态的铝原子核，受到一个运动粒子撞击后，合在一起成为一个处于激发态的硅原子核。
对此核反应下列表述正确的是（）A．核反应方程为B．该核反应是核聚变反应C．新生成的与是同位素D．新生成的处于静止状态4. 关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是（）A．α射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到了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．用射线照射作物种子能使其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严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的伤害5. 物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展。
下列说法符合事实的是（）A．卢瑟福通过粒子散射实验，证实了原子核内存在质子和中子B．约里奥居里夫妇用粒子轰击发现了人工放射性同位素C．普朗克提出了光子说，成功地解释了光电效应现象D．密立根通过阴极射线在电场中和在磁场中的偏转实验发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出了该粒子的比荷6. 下面列举的事例中正确的是（）A．居里夫妇用粒子轰出铝箔时发现了正电子B．卢瑟福的原子结构学说成功地解释了氢原子的发光现象C．麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，赫兹用实验方法给予证实D．玻尔建立了量子理论，解释了各种原子发光现象7. 放射性同位素的应用非常广泛，几乎遍及各行各业。
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4.2 放射性元素的衰变练习1
姓名：__________ 学号：__________ 成绩：__________ 1、（单项) 下列四个方程中，表示α衰变的是：（ ）
A ． +→Th U 2349023892
He 4
2 B ． e Ng Na 0124122411-+→
C ． 314156923610235
92
++→+Ba Kr n U n
1
0 D ．
n
He H H 1042312
1+→+
2、（单项) 关于天然放射现象，叙述正确的是（ ） A ．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减少 B ．β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的
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（
238
92
U ）衰变为铅核（20682U ）的过程中，要经过8次α衰变和10次β衰变
3、（单项) 天然放射性元素Th
232
90
（钍）经过一系列核衰变之后，变成Pb
208
82
（铅）,下列论断中正确的是：（ ）
A ．铅核比钍核少23个中子；
B ．衰变过程中共有4次α衰变和8次β衰变；
C ．铅核比钍核少24个质子；
D ．衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变。
4、（单项)
238
92U 放射性衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变 成21083Bi ，而210
83Bi 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81b Ti ，210a X 和81b
Ti 最后都变成20682Pb ，衰变路径如图所示，则图中
( )
A ．a =82， b = 211
B ．①是β衰变，②是α衰变
C ．①是α衰变，②是β衰变
D ．81b Ti 经过一次α衰变变成20682
Pb 5、（双项) 钍核
Th 234
90
，具有放射性，它放出一个电子衰变成镤核
(
)
Pa 234
91
，伴随该过程放出γ
光子，下列说法中正确的 ( ) A ．该电子就是钍原子核外的电子
B ．γ光子是衰变过程中原子核放出的
C ．给钍元素加热，钍元素的半衰期将变短
D ．原子核的天然放射现象说明原子核是可分的
6、写出下列两个核反应的反应方程
27
Al(铝核)俘获一个α粒子后放出一个中子。
____________________________________
13
N(氮核)放出一个质子。
_____________________ __________ _____
α粒子轰击14
7
7、如图所示，质量M=0.040kg的靶盒A静止在光滑水平导轨上的O点，水平轻质弹簧一端栓在固定挡板P上，另一端与靶盒A连接。
Q处有一固定的发射器B，它可以瞄准靶盒发射一颗水平速度为v0=50m／s，质量m=0.010kg的弹丸，当弹丸打入靶盒A后，便留在盒内，碰撞时间极短。
不计空气阻力.求弹丸进入靶盒A后，弹簧的最大弹性势能为多少？
8、一群氢原子处于量子数n=4能级状态，氢原子的能级图如图所示，则：
（1）氢原子可能发射几种频率的光子？
（2）氢原子由量子数n=4的能级跃迁到n=2的能级时辐射光子的能量是多少电子伏？
（3）用（2）中的光子照射下表中几种金属，哪些金属能发生光电效应？发生光电效应时，发射光电子的最大初动能是多大？
几种金属的逸出功
参考答案：
1、C
2、CD
3、
4、
5、
6、27
13Al +42He 3015→P +1
0n （1分）
147N +42
He →
178O +1
1H （1
分）
7、【解析】（1）弹丸进入靶盒A 后，弹丸与靶盒A 的共同速度设为v ，由系统动量守恒得v M m mv )(0+= （6分）
靶盒A 的速度减为零时，弹簧的弹性势能最大，由系统机械能守恒得
2)(2
1
v M m E P +=
（8分） 解得 2
02)
(2v M m m E P +=
代入数值得 5.2=P E J （2分） 8、 （1）可发射6种频率的光子.
（2）由玻尔的跃迁规律可得光子的能量为24E E E -=，代入数据得E =2．55eV （3）E 只大于铯的逸出功，故光子只有照射铯金属上时才能发生光电效应． 根据爱因斯坦的光电效应方程可得光电子的最大初动能为W
E E km -=
代入数据得，65.0=km E eV （或1．0×10－19
J ）。