高中物理專題16放射性元素的衰變練習(xí)（含解析）

課時(shí)16放射性元素的衰變1．β粒子的符號是（）A．01n B．-10e【答案】B【解析】01n是中子；-10e是β粒子；112．如圖為天然放射性元素放出的α、β、γ三種射線貫穿物體情況的示意圖，其中（）A．①是α射線B．②是γ射線C．③是β射線D．③是α射線【答案】A【解析】三種射線中，α射線的穿透本領(lǐng)很弱，用一張薄紙就能擋??；β射線貫穿本領(lǐng)較強(qiáng)，可以穿透幾厘米的鋁板；γ射線貫穿本領(lǐng)最強(qiáng)，能穿透幾厘米的鉛板。結(jié)合圖可知：①是α射線，②是β射線，③是γ射線，故選A3．在微觀世界，我們常見的粒子有：質(zhì)子、中子、α粒子、β粒子，下列對四種粒子的符號書寫全都正確的是：（）A．11H、01n、42He、10C．11H、01n、24He、-1【答案】B【解析】質(zhì)子是11H，中子是01n4．以下核反應(yīng)方程中屬于a衰變的是（）A．24HC．90234T【答案】D【解析】α衰變是指原子核分裂并只放射出氦原子核的反應(yīng)過程，根據(jù)這一特定即可判斷。核反應(yīng)方程24He+49Be→01n+612C，是人工核反應(yīng)方程，故A錯誤；核反應(yīng)方程5．下面列出的是一些核反應(yīng)方程：1530P→1430Si＋X，49Be＋12H→510B＋Y，2A．X是質(zhì)子，Y是中子，Z是正電子B．X是正電子，Y是中子，Z是質(zhì)子C．X是中子，Y是正電子，Z是質(zhì)子D．X是正電子，Y是質(zhì)子，Z是中子【答案】B【解析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，X的質(zhì)量數(shù)為零，電荷數(shù)為1，是正電子；Y的質(zhì)量數(shù)為1，電荷數(shù)為0，是中子；Z的質(zhì)量數(shù)為1，電荷數(shù)為1，是質(zhì)子，故選B.6．衰變成先后釋放了兩個粒子，這兩個粒子依次為（）A．粒子，粒子B．粒子，光子C．粒子，光子D．粒子，中子【答案】C【解析】根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒?？芍l(fā)生了衰變，，釋放出的是粒子和光子，故C正確。7．14C是一種半衰期是5730年的放射性同位素，若考古工作者探測到某古水中14C的含量為原來的1A．22920年B．11460年C．5730年D．17190年【答案】D【解析】根據(jù)m=m012n，探測到某古木中14C8．14C是碳元素的一種具有放射性的同位素，半衰期約為5700年。在某次研究中，測得考古樣品中14C的含量大約是鮮活生命體中14C含量的18A．11400年前B．17100年前C．22800年前D．45600年前【答案】B【解析】根據(jù)mm0=9．在勻強(qiáng)磁場中有一個靜止的氡原子核（86222RnA．.B．.C．.D．.【答案】B【解析】試題分析：原子核的衰變過程滿足動量守恒，可得兩帶電粒子動量大小相等，方向相反，就動量大小而言有：m1v1=m2v2；由帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中圓周運(yùn)動的半徑公式可得：r=mvqB，所以，動量守恒定律；帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動原子核的衰變過程類比于爆炸過程，滿足動量守恒，而帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中圓周運(yùn)動的半徑公式中的分子恰好是動量的表達(dá)式，要巧妙應(yīng)用。10．現(xiàn)有三個核反應(yīng)：①；②；③．判斷下列說法正確的是（）A．①是裂變，②是β衰變，③是聚變B．①是聚變，②是裂變，③是β衰變C．①是β衰變，②是裂變，③是聚變D．①是β衰變，②是聚變，③是裂變【答案】C【解析】試題分析：①具有放射性的物質(zhì)的原子核不穩(wěn)定，有時(shí)它的一個中子能夠轉(zhuǎn)化為一個質(zhì)子同時(shí)釋放出一個高速電子10e，原子核轉(zhuǎn)變成一個新的原子核即發(fā)生β衰變．故①是β衰變．②中核裂變是質(zhì)量較大的原子核分裂成兩個質(zhì)量差別不是太大的中等質(zhì)量的原子核的現(xiàn)象，并放出301n，故②是裂變．③中核聚變是指兩個較輕的原子核結(jié)合成一個質(zhì)量較大的原子核，同時(shí)釋放出大量能量的現(xiàn)象，故③是核聚變．反應(yīng)中放出01n故C正確。本題考查核反應(yīng)的分類和定義，要知道核反應(yīng)的四種類型：人工轉(zhuǎn)變方程；裂變方程；聚變方程；衰變方程；這類題目比較簡單，只要熟悉了概念，就能順利解答，所以一定要注意基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)。11．1956年，李政道和楊振寧提出在弱相互作用中宇稱不守恒，1957年吳健雄用鈷原子核（60Co）在極低溫（0.01K）和強(qiáng)磁場中的β衰變實(shí)驗(yàn)結(jié)果給出了令人信服的證明．2760C【答案】等于【解析】半衰期由原子核本身決定，與外界條件無關(guān)，所以半衰期不變。12．貝可勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象，揭開了人類研究原子核結(jié)構(gòu)的序幕.如圖7中P為放在勻強(qiáng)電場中的天然放射源，其放出的射線在電場中分成A、B、C三束．（1）構(gòu)成A射線的粒子是______；構(gòu)成B射線的粒子是______；構(gòu)成C射線的粒子是______．（2）三種射線中，穿透能力最強(qiáng)，經(jīng)常用來對金屬探傷的是______射線；電離作用最強(qiáng)，動量最大，經(jīng)常用來轟擊原子核的是______射線；當(dāng)原子核中的一個核子由中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)將放出一個______粒子．（3）請完成以下與上述粒子有關(guān)的兩個核反應(yīng)方程：?90______+【答案】β射線γ射線α射線γαβ【解析】根據(jù)α、β、γ三種射線的帶電性質(zhì)以及帶電粒子在電場中受力特點(diǎn)可正確解答．在這三種射線中，γ射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力最弱；根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒寫出衰變方程，通過一次α衰變電荷數(shù)少2，質(zhì)量數(shù)少4，一次β衰變電荷數(shù)多1，質(zhì)量數(shù)不變．（1）α射線為氦核，帶正電，β射線為電子流，帶負(fù)電，γ射線為高頻電磁波，故根據(jù)電荷所受電場力特點(diǎn)可知：a為β射線、b為γ射線、C為α射線，（2）三種射線中，穿透能力最強(qiáng)，經(jīng)常用來對金屬探傷的是γ射線；電離作用最強(qiáng)，動量最大，經(jīng)常用來轟擊原子核的是α射線；當(dāng)原子核中的一個核子由中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)將放出一個β粒子．（3）根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒定律，則有：?90?熟練掌握α、β兩種衰變實(shí)質(zhì)以及衰變方程的書寫，同時(shí)明確α、β、γ三種射線性質(zhì)及應(yīng)用，注意三種射線的聯(lián)系與區(qū)別．能力提高之百尺竿頭能力提高之百尺竿頭1．有些含有鈾、釷的花崗巖等巖石會釋放出放射性氣體氡，而氡會發(fā)生放射性衰變，放出α、β、γ射線，下列說法正確的是（）A．采用物理或化學(xué)方法可以有效地改變放射性元素的半衰期B．β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子而產(chǎn)生的C．γ射線的穿透能力最強(qiáng)，α射線的電離能力最強(qiáng)【答案】BC【解析】試題分析：半衰期的大小由原子核內(nèi)部因素決定，與原子所處的化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，與外界因素?zé)o關(guān)．故A錯誤；β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子和電子所產(chǎn)生的，故B正確；γ射線一般伴隨α或β射線產(chǎn)生，三種射線中，γ射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力最弱．α射線的電離能力最強(qiáng)，故C正確；半衰期對大量的原子核適用，對幾個原子核不適用．故D錯誤；考查原子核衰變及半衰期、衰變速度；X射線、α射線、β射線、γ射線及其特性．2．關(guān)于、、三種射線，下列說法中正確的是（）A．射線是原子核自發(fā)放射出的氦核，它的穿透能力最強(qiáng)B．射線是原子核外電子電離形成的電子流，它具有中等的穿透能力C．射線一般伴隨著或射線產(chǎn)生，它的穿透能力最強(qiáng)D．射線是電磁波，它的穿透能力最弱【答案】C【解析】試題分析：α射線的穿透能力最弱，故選項(xiàng)A錯誤；β射線是原子核外電子電離形成的電子流，它的穿透能力不是最強(qiáng)，選項(xiàng)B錯誤；γ射線一般伴隨著α或β射線產(chǎn)生，它的穿透能力最強(qiáng)，選項(xiàng)C正確；D錯誤。原子核的衰變，α、β或γ射線。3．下列說法正確的是（）A．放射性元素的半衰期與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件有關(guān)B．牛頓提出了萬有引力定律，通過實(shí)驗(yàn)測出了萬有引力常量C．碳14的半衰期為5730年，若測得一古生物遺骸中碳14含量只有活體中的1/8，此遺骸距今約有17190年D．紫外線照射到金屬鋅板表面時(shí)能夠發(fā)生光電效應(yīng)，若增大紫外線的照射強(qiáng)度，從鋅板表面逸出的光電子的最大初動能也隨之增大【答案】C【解析】A項(xiàng)：放射性元素的半衰期是由核內(nèi)自身的因素決定的，與原子所處的化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，故A錯誤；B項(xiàng)：牛頓提出了萬有引力定律，卡文迪許通過實(shí)驗(yàn)測出了萬有引力常量，故B錯誤；C項(xiàng)：測得一古生物遺骸中的614C含量只有活體中的D項(xiàng)：根據(jù)光電效應(yīng)方程：Ekm4．A、B是兩種放射性元素的原子核，原來都靜止在同一勻強(qiáng)磁場，其中一個放出α粒子，另一個放出β粒子，運(yùn)動方向都與磁場方向垂直。圖中a、b與c、d分別表示各粒子的運(yùn)動軌跡，下列說法中正確的是（）A．磁場方向一定垂直紙面向里B．A放出的是α粒子，B放出的是β粒子C．a(chǎn)為α粒子運(yùn)動軌跡，d為β粒子運(yùn)動軌跡D．a(chǎn)軌跡中粒子比b軌跡中的粒子動量大【答案】B【解析】A、粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，由于α粒子和β粒子的速度方向未知，不能判斷磁場的方向。故A錯誤；B、放射性元素放出α粒子時(shí)，α粒子與反沖核的速度相反，而電性相同，則兩個粒子受到的洛倫茲力方向相反，兩個粒子的軌跡應(yīng)為外切圓；而放射性元素放出β粒子時(shí)，β粒子與反沖核的速度相反，而電性相反，則兩個粒子受到的洛倫茲力方向相同，兩個粒子的軌跡應(yīng)為內(nèi)切圓。故A放出的是α粒子，B放出的是β粒子，故B正確。CD、放射性元素放出粒子時(shí)，兩帶電粒子的動量守恒，故a軌跡中粒子比b軌跡中的粒子動量大小相等，方向相反。由半徑公式可得軌跡半徑與動量成正比，與電量成反比，而α粒子和β粒子的電量比反沖核的電量小，則α粒子和β粒子的半徑比反沖核的半徑都大，故b為α粒子的運(yùn)動軌跡，c為β粒子的運(yùn)動軌跡，故CD錯誤；5．在勻強(qiáng)磁場中，一個原來靜止的原子核，由于衰變放射出某種粒子，結(jié)果得到一張兩個相切圓1和2的徑跡照片如圖所示，己知兩個相切圓半徑分別為r1、rA．原子核可能發(fā)生的是α衰變，也可能發(fā)生的是β衰變B．徑跡2可能是衰變后新核的徑跡C．若是α衰變，則1和2的徑跡均是逆時(shí)針方向D．若衰變方程是92238U→90234【答案】D【解析】原子核衰變過程系統(tǒng)動量守恒，由動量守恒定律可知，衰變生成的兩粒子動量方向相反，粒子速度方向相反，由左手定則知：若生成的兩粒子電性相反則在磁場中的軌跡為內(nèi)切圓，若電性相同則在磁場中的軌跡為外切圓，所以為電性相同的粒子，可能發(fā)生的是α衰變，但不是β衰變；若是α衰變，生成的兩粒子電性相同，圖示由左手定則可知，兩粒子都沿順時(shí)針方向做圓周運(yùn)動，故AD錯誤；核反應(yīng)過程系統(tǒng)動量守恒，原子核原來靜止，初動量為零，由動量守恒定律可知，原子核衰變后生成的兩核動量P大小相等、方向相反，粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律得：qvB=mv2r，解得：r=mvqB=PBq，由于P、B都相同，則粒子電荷量q越大，其軌道半徑r越小，由于新核的電荷量大于粒子的電荷量，則新核的軌道半徑小于粒子的軌道半徑，則半徑為r1的圓為放出新核的運(yùn)動軌跡，半徑為r6．如圖所示，靜止的92238U核發(fā)生衰變后生成反沖ThA．衰變方程可表示為92B．Th核和粒子的圓周軌道半徑之比為1:45C．Th核和粒子的動能之比為1:45D．Th核和粒子在勻強(qiáng)磁場中旋轉(zhuǎn)的方向相同【答案】C【解析】由電荷守恒及質(zhì)量守恒可知，衰變方程可表示為92238U→90234Th+24此題類似反沖問題，結(jié)合動量守恒定律和軌道半徑公式討論；寫衰變方程時(shí)要注意電荷、質(zhì)量都要守恒即反應(yīng)前后各粒子的質(zhì)子數(shù)總和不變，相對原子質(zhì)量總數(shù)不變，但前后結(jié)合能一般發(fā)生改變。7．一個90232Th原子核具有天然放射性，它經(jīng)過若干次衰變，放出N1個α粒子和N2個β粒子后會變成一個84216A．?84216Po核比?90232ThC．N1=3，N2=4【答案】AD【解析】A、核子數(shù)等于質(zhì)量數(shù)，可知84216Po核比90B、84216Po核的中子數(shù)為132，90232Th核的中子數(shù)為142，可知84216CD、整個過程中，電荷數(shù)少6，質(zhì)量數(shù)少16，根據(jù)4N1=16，2N1-N2=6知，N1=4，N2=2，故C錯誤，D正確。8．目前，在居室裝修中經(jīng)常用到花崗巖、大理石等裝飾材料，這些巖石都不同程度地含有放射性元素．下列有關(guān)放射性知識的說法中，不正確的是（）A．92238U衰變成B．氡的半衰期為3．8天，若有4個氡原子核，則經(jīng)過3．8天后就一定只剩下2個氡原子核C．放射性元素發(fā)生β衰變時(shí)所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的D．β射線與γ射線一樣是電磁波，但穿透本領(lǐng)遠(yuǎn)比γ射線弱【答案】ABD【解析】試題分析：因?yàn)棣滤プ兊馁|(zhì)量數(shù)不變，所以α衰變的次數(shù)n=238-2064=89．目前，在居室裝修中經(jīng)常用到花崗巖、大理石等裝飾材料，這些巖石都不同程度地含有放射性元素，下列有關(guān)放射性知識的說法中正確的是（）C．放射性元素發(fā)生β衰變時(shí)釋放的電子是原子核外電子電離產(chǎn)生產(chǎn)生的高速電子D．放射性元素與別的元素形成化合物時(shí)仍具有放射性【答案】AD【解析】氡的半衰期是3.8天，若有4kg氡原子核，則經(jīng)過7.6天，即兩個半衰期，氡只剩下1kg，故A正確；放射性元素的半衰期與元素所處的物理和化學(xué)狀態(tài)有關(guān)，它是一個統(tǒng)計(jì)規(guī)律，只對大量的原子核才適用，故B錯誤；放射性元素發(fā)生β衰變時(shí)所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子和電子，電子釋放出來，故C錯誤；放射性元素的放射性與核外電子無關(guān)，故放射性元素與別的元素形成化合物時(shí)仍具有放射性，故D正確。10日本東部海域9．0級大地震所引發(fā)的福島核電站泄漏事故，讓全世界都陷入了恐慌．下面關(guān)于核輻射說法正確的是（）A．核泄漏中放射性物質(zhì)都是天然放射性元素B．放射性輻射對人類不一定都是有害的C．α、β、γ三種射線中只有γ射線是不帶電的D．可以通過改變放射性物質(zhì)的外部環(huán)境來改變放射性衰變的快慢【答案】BC【解析】試題分析：核泄漏中放射性物質(zhì)有的是人工合成的放射性同位素，并非都是天然放射性元素，故A錯誤；合理應(yīng)用放射性輻射可以造福人類，如示蹤原子、人工育種等，并非都是有害的，故B正確；α射線帶正電，β帶負(fù)電，γ是高頻電磁波不帶電，故C正確．放射性衰變的快慢即半衰期是由元素本身決定的，與外部環(huán)境無關(guān)，故D錯誤；故選BC．放射性污染和防護(hù)正確解答本題需要掌握：放射性的應(yīng)用和防護(hù)；正確理解半衰期的含義；α、β、γ三種射線性質(zhì)和應(yīng)用．11．一個速度為1.64×107m/s的α