《原子核衰变及半衰期》同步练习2

《原子核衰变及半衰期》同步练习
1．(2013·西安一中检测)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.23892U衰变为20682Pb的过程中，要经过8次α衰变和10次β衰变
【解析】半衰期与物理条件无关，A选项错误；一个中子衰变成一个质子，放出一个β粒子，α粒子电离本领最强，γ射线穿透本领最强，B、C选项正确；23892 U衰变为20682Pb要经过8次α衰变和6次β衰变，D错误．
【答案】BC
2．原子核中能放出α、β、γ射线，关于原子核的组成，下列说法正确的是(
)
A．原子核中有质子、中子、还有α粒子
B．原子核中有质子、中子，还有β粒子
C．原子核中有质子、中子，还有γ粒子
D．原子核中只有质子和中子
【解析】在放射性元素的原子核中，2个质子和2个中子结合得较紧密，有时作为一个整体放出，这就是α粒子的来源，不能据此认为α粒子是原子核的组成部分．原子核里是没有电子的，但中子可以转化成质子，并向核外释放一个电子，这就是β粒子．原子核发出射线后处于高能级，在回到低能级时多余的能量以γ光子的形成辐射出来，形成γ射线，故原子核里也没有γ粒子，故D正确．【答案】 D
3．下面说法正确的是()
①β射线的粒子和电子是两种不同的粒子
②红外线的波长比X射线的波长长
③α粒子不同于氦原子核
④γ射线的贯穿本领比α粒子的强
A．①②B．①③C．②④D．①④
【解析】19世纪末20世纪初，人们发现了X、α、β、γ射线，经研究知道X、
γ射线均为电磁波，只是波长不同．可见光、红外线也是电磁波，由电磁波谱知红外线的波长比X 射线波长要长．另外，β射线是电子流，α粒子是氦核，就α、β、γ三者的穿透本领而言，γ射线最强，α粒子最弱，故C 对．
【答案】 C
4．(2013·青岛二中检测)某放射性原子核A ，经一次α衰变成为B ，再经一次β衰变成为C ，则( )
A ．原子核C 的中子数比A 少2
B ．原子核
C 的质子数比A 少1
C ．原子核C 的中子数比B 少2
D ．原子核C 的质子数比B 少1
【解析】 写出核反应方程如下：X Y A →42He ＋X －4Y －2B ，X －4Y －2B → 0－1e ＋X －4Y －1C.A 的中
子数为X －Y ，B 的中子数为(X －4)－(Y －2)＝X －Y －2，C 的中子数为(X －4)－(Y －1)＝X －Y －3.故C 比A 中子数少3.C 比B 中子数少1，A 、C 均错．A 、B 、C 的质子数分别为Y 、Y －2、Y －1，故C 比A 质子数少1，C 比B 质子数多1，B 对D 错．
【答案】 B
5．原子核发生β衰变时，此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 ．原子核外存在着的电子
D ．原子核内的一个中子变成一个质子时，放射出的一个电子
【解析】 β衰变是原子核内的一个中子衰变成一个质子时形成的，D 选项正确．
【答案】 D
6．(2013·海口检测)关于放射性的知识，下列说法正确的是( )
A ．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下一个氡原子核了
B ．β衰变所释放的电子是原子核中的中子转化成质子和电子所产生的
C ．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
D ．发生α衰变时，生成核与原来的核相比，中子数减少了4个
【解析】半衰期是大量原子核变时的统计规律，对少数原子核毫无意义，A错；发生α衰变时，中子数减少2个，D错．
【答案】BC
7．14C是一种半衰期为5 730年的放射性同位素．若考古工作者探测到某古
木中14C的含量为原来的1
4，则该古树死亡时间距今大约()
A．22 920年B．11 460年C．5 730年D．2 865年
【解析】剩下物质的质量计算公式：m＝(1
2)n M，由题目所给条件得
M
4＝(
1
2)
n M，n＝2，所以该古树死亡的时间应为2个14C的半衰期，即：t＝2T
1/2
＝5 730×2年＝11 460年．故正确答案为B.
【答案】 B
8．(2012·大纲全国高考)23592U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
【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：23592U →20782Pb＋m42He＋n0－1e
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．
【答案】 B
9．一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3－2－3所示．则图中的射线a 为________射线，射线b为________射线．
图3－2－3
【解析】 三种射线中α射线穿透能力最弱，不能穿透铝箔，β射线是高速电子流，带负电，在磁场中能发生偏转，而γ射线是一种电磁波，在磁场中不发生偏转．所以a 为γ射线，b 为β射线．
【答案】 γ β
10．(2011·海南高考)2011年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站严重的核泄漏事故．在泄漏的污染物中含有131I 和137Cs 两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射．在下列四个式子中，有两个能分别反映131I 和137Cs 的衰变过程，它们分别是________和________(填入正确选项前的字母).131I 和137Cs 原子核中的中子数分别是________和________．
A ．X 1→137 56Ba ＋10n
B ．X 2→131 54Xe ＋ 0－1e
C ．X 3→137 56Ba ＋ 0－1e
D ．X 4→131 54Xe ＋11p
【解析】 衰变的种类有α衰变和β衰变两类，衰变中放出的粒子是氦核或电子而不会是质子或中子，故A 、D 错误，或从质量数守恒可知X 1、X 4的质量数分别是138、132，故他们不会是131I 和137Cs 的衰变．
由质量数守恒和电荷数守恒可知X 2、X 3分别是131 53I 、137 55Cs ，而中子数等于质
量数与核电荷数的差值，故他们的中子数分别为78、82.
【答案】 B C 78 82
11．(2011·天津高考)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P ET/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
14 7N ＋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】 14 7N ＋11H →11 6C ＋42He 1.6%
12．钍核230 90Th 发生衰变生成镭核226 88Ra 并放出一个粒子，设
图3－2－4
该粒子的质量为m ，电荷量为q ，它将要进入电势差为U 的带窄缝的平行平板电极S 1和S 2之间的电场时，其速度为v 0，经电场加速后，沿Ox 方向进入磁感应强度为B 、方向垂直纸面向外的有界匀强磁场，Ox 垂直平板电极S 2，当粒子从P 点离开磁
场时，其速度方向与Ox 方向的夹角θ＝60°，如图3－2－4所示，整个装置处于真空中．
(1)写出钍核衰变方程；
(2)求粒子在磁场中沿圆弧运动的轨道半径R ；
(3)求粒子在磁场中运动所用的时间t .
【解析】 (1)钍核衰变方程：230 90Th ―→42He ＋226 88Ra.
(2)设粒子离开电场时的速度为v ，
由动能定理得：qU ＝12m v 2－12m v 20，
粒子在磁场中做匀速圆周运动，由q v B ＝m v 2R 得轨道半径R ＝m v qB ，
所以R ＝m qB 2qU m ＋v 20.
(3)粒子做圆周运动的周期T ＝2πm qB ，t ＝16T ＝πm 3qB .
【答案】 (1)230 90Th ―→42He ＋226 88Ra
(2)m qB
2qU m ＋v 20 (3)πm 3qB。