高中物理第7章 原子核与核能7.2 原子核的衰变习题

7.2原子核的衰变基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共15题）

1．下列说法错误的是（　　）

A．原子核发生β衰变中放出的电子来自原子核外的内层电子

B．α衰变实质是核内的两个质子和两个中子转化成了一个氦原子核

C．放射性同位素和它的非放射性同位素化学性质相同，可以作为示踪原子

D．利用γ射线可以为金属探伤或者治疗肺癌、食道癌等疾病，还可以照射种子使其基因变异，培育优良品种

2．放射性元素衰变时放出三种射线，按电离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

3．关于衰变方程，下列说法正确的是（　　）

A．X是质子

B．衰变前后总质量保持不变

C．X的穿透能力比α粒子强

D．100个经过一个半衰期还剩下50个

4．1934年，约里奥－居里夫妇用α粒子轰击铝核Al，产生了第一个人工放射性元素X：α＋Al→10n＋X。X的原子序数和质量数分别为（　　）

A．15和28 B．15和30

C．16和30 D．17和31

5．下列说法中正确的是（　　）

A．电子的发现说明原子是可分的

B．贝克勒尔发现天然放射现象，其中射线来自原子最外层的电子

C．根据玻尔理论，氢原子辐射出一个光子后能量减小，核外电子运动的速度减小

D．维系原子核稳定的力是核力，原子核内任何两个核子之间都存在核力

6．正电子发射计算机断层显像(PET)的基本原理是将放射性同位素注入人体，参与人体的代谢过程，在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像，则根据PET原理判断下列表述正确的是(     )

A．在人体内衰变方程是

B．正、负电子湮灭方程是

C．在PET中，主要用途是参与人体的新陈代谢

D．计算机断层显像技术在医学检查时对人的辐射危害较大

7．一个放射性原子核发生一次β衰变，则它的(   )

A．质子数减少一个，中子数不变

B．质子数增加一个，中子数不变

C．质子数增加一个，中子数减少一个

D．质子数减少一个，中子数增加一个

8．下列说法正确的是

A．光电效应现象表明光具有波粒二象性

B．天然放射现象中产生的三种粒子都是实物粒子

C．粒子散射实验的重要发现是原子核具有一定结构

D．气体导电时发光的机理是气体原子从高能级向低能级跃迁

9．下列说法正确的是（　　）

A．一束光照射到某种金属上没有发生光电效应，是因为该束光的波长太短

B．在粒子散射实验中，少数粒子大角度偏转，绝大多数粒子仍沿原来方向前进

C．在衰变方程 中，X原子核的质量数是234

D．动能相等的质子和电子，它们的物质波波长也相等

10．关于射线和衰变的规律，有如下几个观点：①在、、这三种射线中，射线的穿透能力最强，射线的电离能力最强；②衰变所释放的电子是原子核外的电子发射出来而形成的③半衰期是放射性元素有半数核子发生衰变所需要的时间④8个氡原子经过两个半衰期的时间后，剩余2个氡原子；其中正确的观点有（　　）

A．1个 B．2个 C．3个 D．4个

11．下列叙述中符合物理学史实的是（　　）

A．伽利略通过理想斜面实验，得出力是维持物体运动原因的结论

B．贝可勒尔通过对天然放射性的研究，发现原子核是由质子和中子组成的

C．卢瑟福预言了中子的存在，查德威克通过原子核人工转变实验发现了中子

D．牛顿通过实验求出了万有引力恒量，验证了万有引力定律

12．下列说法正确的是

A．β射线也可能是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力

B．按照电离能力来看，放射性元素放出的三种射线由弱到强的排列顺序是α射线、β射线、γ射线

C．按照玻尔的氢原子理论，当电子从高能级向低能级跃迁时，氢原子系统的电势能减少量可能大于电子动能的增加量

D．在微观物理学中，不确定关系告诉我们不可能准确地知道单个粒子的运动情况，但是可以准确地知道大量粒子运动时的统计规律

13．月球车休眠时可用同位素电池为其供电。可用吸收一个中子得到。衰变时放出射线，半衰期为88年。下列说法正确的是（　　）

A．转变成的核反应方程为

B．衰变是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子

C．射线可以穿透几厘米厚的铅板

D．在月球环境下的半衰期可能会变化

14．一个静止的放射性原子核处于垂直纸面向里的匀强磁场中,由于发生衰变而形成如图所示的两个圆形径迹，则 (   )

A．反冲核沿大圆做逆时针方向的运动

B．沿大圆和小圆运动的粒子周期相同

C．该原子核发生了α衰变

D．该原子核发生了β衰变

15．如图所示，两个相切的圆表示一个静止的原子核发生某种衰变后，释放出来的粒子和反冲核在磁场中运动的轨迹，可以判断（　　）

A．原子核发生α衰变

B．原子核可能发生β衰变，也可能发生α衰变

C．因为新核的质量大，所以其动能较大

D．小圆是新核的运动轨迹，大圆是释放粒子的运动轨迹

二、填空题（共4题）

16．放射性原子核A经一系列α和β衰变变为原子核B．若B核内质子数比A核少8，中子数比A核少16．则发生β衰变的次数为_____次．

17．很多人都听过“点石成金”的故事，现在科学家在实验室里，用中子轰击的方法可以得到金、只是用这种方式制造金的费用高昂，只能在实验室里进行，请据此完成方程式：_

18．放射性元素经过_______次α衰变和_____次β衰变变成了稳定元素衰变同时往往会伴随_______辐射．

19．钍232（Th）经过________次衰变和________次衰变，最后成为铅208（Pb）某原子核的中子数为138，经过5次α衰变和4次β衰变后，中子数变为_________。

三、综合题（共4题）

20．静止的Li核俘获一个速度v1=7.7×104 m/s的中子而发生核反应，生成两个新核。已知生成物中He的速度v2=2.0×104 m/s，其方向与反应前中子速度方向相同。

(1)写出上述反应方程。

(2)求另一生成物的速度。

21．匀强磁场中有一静止的原子核X，它自发地射出一个α粒子，α粒子的速度方向与磁感线垂直，若它在磁场中做圆周运动的半径为R，则反冲核的轨迹半径多大？

22．如图为一装放射源氡的盒子，静止的氡核经过一次α衰变成钋Po，新核Po的速率约为2×105m/s．衰变后的α粒子从小孔P进入正交的电磁场区域Ⅰ，且恰好可沿中心线匀速通过，磁感应强度B=0.1T．之后经过A孔进入电场加速区域Ⅱ，加速电压U=3×106V．从区域Ⅱ射出的α粒子随后又进入半径为r=m的圆形匀强磁场区域Ⅲ，该区域磁感应强度B0=0.4T、方向垂直纸面向里．圆形磁场右边有一竖直荧光屏与之相切，荧光屏的中心点M和圆形磁场的圆心O、电磁场区域Ⅰ的中线在同一条直线上，α粒子的比荷为=5×107C/kg．

(1)请写出衰变方程，并求出α粒子的速率(保留一位有效数字)；

(2)求电磁场区域Ⅰ的电场强度大小；

(3)粒子在圆形磁场区域Ⅲ的运动时间多长？

(4)求出粒子打在荧光屏上的位置．

23．如图所示，在某一足够大的真空室中，虚线PH的右侧是一磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，左侧是一场强为E、方向水平向左的匀强电场．在虚线PH上的点O处有一镭核（Ra)．某时刻原来静止的镭核水平向右放出一个质量为m、电荷量为q的粒子而衰变为质量为M、电荷量为Q氡核(Rn)，设粒子与氡核分离后它们之间的作用力及重力忽略不计，涉及动量问题时，亏损的质量可不计．

(1)写出镭核衰变为氡核的核反应方程；

(2)经过一段时间粒子刚好到达虚线PH上的A点，测得= L．求此时刻氡核的速度为多大．

参考答案：

1．A

2．A

3．C

4．B

5．A

6．A

7．C

8．D

9．B

10．A

11．C

12．D

13．A

14．D

15．D

16．4

17．

18．     6     4     γ

19．     6     4     124

20．(1)；(2)1×103 m/s；运动方向与氦核相反

21．

22．（1）     1×107 m/s

（2）1×106V/m

（3）×10－7s

（4）打在荧光屏上的M点上方1 m处

23．（1）；（2）