高中物理專題16放射性元素的衰變練習（含解析）

課時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射線的穿透本領很弱，用一張薄紙就能擋住；β射線貫穿本領較強，可以穿透幾厘米的鋁板；γ射線貫穿本領最強，能穿透幾厘米的鉛板。結合圖可知：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】質子是11H，中子是01n4．以下核反應方程中屬于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過程，根據(jù)這一特定即可判斷。核反應方程24He+49Be→01n+612C，是人工核反應方程，故A錯誤；核反應方程5．下面列出的是一些核反應方程：1530P→1430Si＋X，49Be＋12H→510B＋Y，2A．X是質子，Y是中子，Z是正電子B．X是正電子，Y是中子，Z是質子C．X是中子，Y是正電子，Z是質子D．X是正電子，Y是質子，Z是中子【答案】B【解析】根據(jù)質量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，X的質量數(shù)為零，電荷數(shù)為1，是正電子；Y的質量數(shù)為1，電荷數(shù)為0，是中子；Z的質量數(shù)為1，電荷數(shù)為1，是質子，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；由帶電粒子在勻強磁場中圓周運動的半徑公式可得：r=mvqB，所以，動量守恒定律；帶電粒子在勻強磁場中的運動原子核的衰變過程類比于爆炸過程，滿足動量守恒，而帶電粒子在勻強磁場中圓周運動的半徑公式中的分子恰好是動量的表達式，要巧妙應用。10．現(xiàn)有三個核反應：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具有放射性的物質的原子核不穩(wěn)定，有時它的一個中子能夠轉化為一個質子同時釋放出一個高速電子10e，原子核轉變成一個新的原子核即發(fā)生β衰變．故①是β衰變．②中核裂變是質量較大的原子核分裂成兩個質量差別不是太大的中等質量的原子核的現(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合成一個質量較大的原子核，同時釋放出大量能量的現(xiàn)象，故③是核聚變．反應中放出01n故C正確。本題考查核反應的分類和定義，要知道核反應的四種類型：人工轉變方程；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知識的學習。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）和強磁場中的β衰變實驗結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，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構的序幕.如圖7中P為放在勻強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）構成A射線的粒子是______；構成B射線的粒子是______；構成C射線的粒子是______．（2）三種射線中，穿透能力最強，經(jīng)常用來對金屬探傷的是______射線；電離作用最強，動量最大，經(jīng)常用來轟擊原子核的是______射線；當原子核中的一個核子由中子轉化為質子時將放出一個______粒子．（3）請完成以下與上述粒子有關的兩個核反應方程：?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以及帶電粒子在電場中受力特點可正確解答．在這三種射線中，γ射線的穿透能力最強，電離能力最弱；根據(jù)電荷數(shù)守恒、質量數(shù)守恒寫出衰變方程，通過一次α衰變電荷數(shù)少2，質量數(shù)少4，一次β衰變電荷數(shù)多1，質量數(shù)不變．（1）α射線為氦核，帶正電，β射線為電子流，帶負電，γ射線為高頻電磁波，故根據(jù)電荷所受電場力特點可知：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，經(jīng)常用來對金屬探傷的是γ射線；電離作用最強，動量最大，經(jīng)常用來轟擊原子核的是α射線；當原子核中的一個核子由中子轉化為質子時將放出一個β粒子．（3）根據(jù)質量數(shù)和電荷數(shù)守恒定律，則有：?90?熟練掌握α、β兩種衰變實質以及衰變方程的書寫，同時明確α、β、γ三種射線性質及應用，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的中子轉化成質子而產生的C．γ射線的穿透能力最強，α射線的電離能力最強【答案】BC【解析】試題分析：半衰期的大小由原子核內部因素決定，與原子所處的化學狀態(tài)無關，與外界因素無關．故A錯誤；β衰變所釋放的電子是原子核內的中子轉化成質子和電子所產生的，故B正確；γ射線一般伴隨α或β射線產生，三種射線中，γ射線的穿透能力最強，電離能力最弱．α射線的電離能力最強，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生，它的穿透能力最強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，選項B錯誤；γ射線一般伴隨著α或β射線產生，它的穿透能力最強，選項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狀態(tài)和外部條件有關B．牛頓提出了萬有引力定律，通過實驗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能夠發(fā)生光電效應，若增大紫外線的照射強度，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：放射性元素的半衰期是由核內自身的因素決定的，與原子所處的化學狀態(tài)無關，故A錯誤；B項：牛頓提出了萬有引力定律，卡文迪許通過實驗測出了萬有引力常量，故B錯誤；C項：測得一古生物遺骸中的614C含量只有活體中的D項：根據(jù)光電效應方程：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磁場，其中一個放出α粒子，另一個放出β粒子，運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為α粒子運動軌跡，d為β粒子運動軌跡D．a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，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，兩個粒子的軌跡應為外切圓；而放射性元素放出β粒子時，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，兩個粒子的軌跡應為內切圓。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，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粒子的運動軌跡，c為β粒子的運動軌跡，故CD錯誤；5．在勻強磁場中，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，兩粒子都沿順時針方向做圓周運動，故AD錯誤；核反應過程系統(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核和粒子在勻強磁場中旋轉的方向相同【答案】C【解析】由電荷守恒及質量守恒可知，衰變方程可表示為92238U→90234Th+24此題類似反沖問題，結合動量守恒定律和軌道半徑公式討論；寫衰變方程時要注意電荷、質量都要守恒即反應前后各粒子的質子數(shù)總和不變，相對原子質量總數(shù)不變，但前后結合能一般發(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衰變時所釋放的電子是原子核內的中子轉化為質子時產生的D．β射線與γ射線一樣是電磁波，但穿透本領遠比γ射線弱【答案】ABD【解析】試題分析：因為β衰變的質量數(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衰變時釋放的電子是原子核外電子電離產生產生的高速電子D．放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性【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狀態(tài)有關，它是一個統(tǒng)計規(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衰變時所釋放的電子是原子核內的中子轉變?yōu)橘|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，故放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性，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．下面關于核輻射說法正確的是（）A．核泄漏中放射性物質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，故D錯誤；故選BC．放射性污染和防護正確解答本題需要掌握：放射性的應用和防護；正確理解半衰期的含義；α、β、γ三種射線性質和應用．11．一個速度為1.64×107m/s的α