5.2放射性元素的衰變同步練習2021—2022學年高中物理人教版（2019）選擇性必修第三冊一、選擇題（共15題）1．某種元素具有多種同位素，反映這些同位素的質量數(shù)A與中子數(shù)N關系的是圖（ ）A． B．C． D．2．下列說法正確的是（       ）A．均勻變化的電場可以產生電磁波B．β射線是核外電子掙脫核的束縛后形成的C．經過8次α衰變，6次β衰變后變成D．盧瑟福用α粒子轟擊氮核的實驗發(fā)現(xiàn)了質子，從而證明了原子的核式結構3．關于、、三種射線，下列說法正確的是（　　）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，它的穿透能力強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4．如圖是歷史上發(fā)現(xiàn)中子的實驗示意圖（　?。?/span>A．是質子，是電子 B．是粒子，是中子C．是質子，是中子 D．是光子，是質子5．目前，在居家裝修中，經常用到花崗巖、大理石等裝修材料，這些巖石都不同程度地含有放射性元素，比如有些含有鈾、釷的花崗巖等巖石都會釋放出放射性惰性氣體氡，而氡會發(fā)生放射性衰變，放出射線，這些起射線會導致細胞發(fā)生癌變及呼吸道方面的疾病，根據(jù)有關放射性知識可知，下列說法正確的是(       )A．鈾核()衰變?yōu)殂U核()的過程中，要經過8次衰變和10次衰變B．射線一般伴隨著或射線產生，在這三種射線中，射線的穿透能力最強，電離能力最弱C．已知氡的半衰期為3.8天，若取1g氡放在天平上左盤上，砝碼放于右盤，左右兩邊恰好平衡，則7.6天后，需取走0.75g砝碼天平才能再次平衡D．射線是由原子核外的電子電離后形成的高速電子流6．在勻強磁場中有一個靜止的鐳核()發(fā)生了α衰變，產生新核氧()．放射出的α粒子在與磁場垂直的平面內做勻速圓周運動．下列說法正確的是A．衰變過程電荷量和質量均守恒B．衰變后氧核的動量大小與α粒子的動量大小相等C．氡核做勻速圓周運動的軌道與α粒子做勻速圖周運動的軌道內切D．氡核做勻速圓周運動的軌道半徑與α粒子做勻速圓周運動的軌道半徑相等7．2017年12月29日，中國首個快堆核電示范工程在福建霞浦開工建設．“快堆”核反應進程依次為：，下列說法正確的是(        )A．和是同位素，其原子核內中子數(shù)相同B．變?yōu)?/span>發(fā)生了α衰變C．變?yōu)?/span>發(fā)生了β衰變D．1g 經過一個半衰期，原子核數(shù)目變?yōu)樵瓉淼囊话?/span>8．關于天然放射現(xiàn)象，下列說法正確的是（　?。?/span>A．、、三種射線在磁場中均能發(fā)生偏轉B．射線是高速電子流C．射線的穿透能力最強，是能量很高的電磁波D．環(huán)境溫度升高，放射性元素的半衰期將變小9．地光是在地震前夕出現(xiàn)在天邊的一種奇特的發(fā)光現(xiàn)象，它是放射性元素氡因衰變釋放大量的帶電粒子，通過巖石裂隙向大氣中集中釋放而形成的。已知氡的半衰期為天，經衰變最后變成穩(wěn)定的，在這一過程中（　?。?/span>A．要經過4次衰變和6次衰變B．要經過4次衰變和4次衰變C．氡核的中子數(shù)為86，質子數(shù)為136D．標號為a、b、c、d的4個氡核經天后一定剩下2個核未衰變10．靜止在勻強磁場（未畫出）中的原子核，某時刻衰變放射出某種粒子與反沖核，其初速度方向均與磁場方向垂直，粒子與反沖核在磁場中做勻速圓周運動，軌跡如圖所示。下列說法正確的是（　?。?/span>A．該原子核發(fā)生了衰變B．磁場方向垂直紙面向里C．1是反沖核的軌跡D．壓力、溫度或與其他元素的化合等因素，都可能影響放射性元素衰變的快慢11．放射性在技術上有很多應用，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線。某塑料公司生產聚乙烯薄膜，方法是讓厚的聚乙烯膜通過軋輥把聚乙烯膜軋薄，利用適當?shù)姆派渚€來測定通過軋輥后的薄膜厚度是否均勻，可利用的元素是（　?。?/span>元素射線半衰期釙210α138天氡222β3.8天鍶90β28天鈾238α、β、γ4.5×109年A．釙210 B．氡222 C．鍶90 D．鈾23812．在勻強磁場里有一個原來靜止的放射性碳14，它所放射的粒子與反沖核X的徑跡是兩個相切的圓．圓的直徑比為7∶1，碳14的衰變方程是(　　)A． B．C． D．13．下列說法正確的是（　?。?/span>A．射線的穿透能力比射線強B．天然放射現(xiàn)象說明原子具有復雜的結構C．宏觀物體的物質波波長非常小，極易觀察到它的波動性D．半衰期跟放射性元素以單質或化合物形式存在無關14．靜止的核發(fā)生α衰變后生成反沖Th核，兩個產物都在垂直于它們的速度方向的勻強磁場中做勻速圓周運動，下列說法錯誤的是（　?。?/span>A．衰變方程可表示為 B．Th核和粒子的圓周軌道半徑之比為C．Th核和α粒子的動能之比為D．Th核和α粒子在勻強磁場中旋轉的方向相同15．碘131的半衰期約為8天，若某藥物含有質量為m的碘131，經過24天后，該藥物中碘131的含量大約還有（　?。?/span>A．二分之一 B．四分之一 C．八分之一 D．十六分之一二、填空題（共4題）16．原子核C在β衰變中常伴有一種稱為“中微子”的粒子放出．中微子的性質十分特殊，因此在實驗中很難探測．1953年，萊尼斯和柯文建造了一個由大水槽和探測器組成的實驗系統(tǒng)，利用中微子與水中的核反應，間接地證實了中微子的存在．（1）中微子與水中的核發(fā)生反應，產生中子（）和正電子（），即：中微子+→ + ，可以判定，中微子的質量數(shù)為____，電荷數(shù)為____；（2）在上述過程中產生的正電子與水中的電子相遇，形成幾乎靜止的整體，然后轉變?yōu)閮蓚€光子（γ）釋放出來，即+→2γ，這一過程叫做正負電子湮滅．正電子與電子相遇不可能只轉化為一個光子，原因是_______________________________________．17．1919年盧瑟福通過如圖所示的實驗裝置，第一次完成了原子核的人工轉變，并由此發(fā)現(xiàn)什么__________？圖中A為放射源發(fā)出的什么粒子__________？B為什么氣_______？完成該實驗的下列核反應方程?______________18．放射源中有三種不同的粒子，其中一種不帶電，另兩種分別帶正負電荷，置于磁場中，相成如圖三條軌跡，則帶正電的粒子的軌跡是______，不帶電的粒子的軌跡是______．19．自然界里放射性核素并非一次衰變就達到穩(wěn)定，而是發(fā)生一系列連續(xù)的衰變，直到穩(wěn)定的核素而終止，這就是級聯(lián)衰變．某個釷系的級聯(lián)衰變過程如圖(N軸表示中子數(shù)，Z軸表示質子數(shù))，圖中Pb→Bi的衰變是_________衰變，從到共發(fā)生_________次α衰變．三、綜合題（共4題）20．如圖所示，有界勻強磁場的磁感應強度為B，區(qū)域足夠大，方向垂直于紙面向里，直角坐標系xoy的y軸為磁場的左邊界，A為固定在x軸上的一個放射源，內裝鐳核（Ra）沿著與+ x成θ角方向釋放一個α粒子后衰變成氡核（Rn）。α粒子在y軸上的N點沿方向飛離磁場，N點到O點的距離為L，已知OA間距離為，α粒子質量為m，電荷量為q，氡核的質量為 m0（1）寫出鐳核的衰變方程；（2）如果鐳核衰變時釋放的能量全部變?yōu)?/span>α粒子和氡核的動能，求一個原來靜止的鐳核衰變時放出的能量。21．如圖為一裝放射源氡（)的盒子，靜止的氡核經過一次α衰變成釙（)，產生的α粒子速率v0=1.0×107m/s，α粒子從小孔P射出后，經過A孔進入電場加速區(qū)域I，加速電壓U=8×106V．從區(qū)域I射出的α粒子隨后又從M點進入半徑為r=m的圓形勻強磁場區(qū)域II，MN為圓形勻強磁場的一條直徑，該區(qū)域磁感應強度為B=0.2T，方向垂直紙面向里．圓形磁場右邊有一豎直熒光屏與之相切于N點，粒子重力不計，比荷為=5×107C/kg．(1)請寫出氡核衰變的核反應方程；(2)求出α粒子經過圓形磁場后偏轉的角度；(3)求出α粒子打在熒光屏上的位置離N點的距離．22．運動的合成與分解告訴我們一個復雜合運動可看成幾個簡單分運動同時進行，比如平拋運動：如果我們想直接得到它的軌跡方程就比較困難，為方便處理，我們將合運動分解成一個勻速直線運動和一個勻變速直線運動同時進行。這種思想方法得到了廣泛的應用。如圖所示，一人工轉變核反應的反應區(qū)A，內有α粒子以速率v′轟擊靜止的鈹核（），單位時間發(fā)射大量α粒子，發(fā)生核反應生成碳核（碳12）和另一個核子，三者速度在同一直線上，且碳核速度與α粒子入射速度同向。反應區(qū)A的大小忽略不計，碳核僅在如圖所示的豎直平面內，從反應區(qū)A限定角度內可以沿各個方向按平面機會均等地射出，其速率為（θ為碳核與水平方向的夾角，θ最大為75°）。整個空間處于一個向右的場強為B的勻強磁場中，距離反應區(qū)右側d位置處有一個圓屏，圓心O與反應區(qū)A的連線垂直于圓屏。（不考慮粒子重力作用及生成物間的相互作用）。已知電子電荷量大小為e，中子和質子質量均為m，于是各粒子的質量和電荷量均可表示，求：（1）寫出核反應方程式，書寫時請推斷出核反應生成的另一核子，并計算θ=0時另一核子的速率；（2）若單位時間內數(shù)量的碳核打到圓屏上，求圓屏的半徑；（3）若已知圓屏的半徑為R，求單位時間內打到圓屏上碳核的數(shù)目占總生成碳核的百分比。23．如右上圖所示，鉛盒內放有少量放射源，該放射源能放出α射線、β射線以及γ射線三種射線，在鉛盒外部放置兩塊很大的平行帶電金屬板，能分離出三種射線．試畫出分離后的三種射線的大致軌跡（標明射線的名稱）．
參考答案：1．B2．C3．C4．B5．B6．B7．D8．C9．B10．A11．C12．C13．D14．C15．C16．     0     0     若只釋放一個光子不遵守動量守恒定律17．     質子     α     氮     18．     ③     ②19．     β     620．（1）；（2）21．（1）       （2）60°       （3）N點上方3m處22．（1），；（2）；（3）圓屏的半徑為R，碳核的數(shù)目占總生成碳核的百分比為k，當θ最大為75°時，碳核打到圓屏上的位置距離圓心a.當時，向右射出的碳核粒子能夠全部打到圓屏上，k=50%；b.當時，碳核做圓周運動的半徑則及23． 

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2 放射性元素的衰變

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