人教版 (2019)选择性必修 第三册2 放射性元素的衰变习题

5.2放射性元素的衰变同步练习2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共15题）

1．在原子核经过一系列衰变和衰变，成为新原子核的过程中，原子核发生衰变的次数为（　　）

A．8 B．6 C．4 D．2

2．下表给出了四种放射性同位素的辐射线和半衰期．

在医疗技术中，常用放射线治疗肿瘤，其放射线必须满足：①具有较强的穿透能力，以辐射到体内的肿瘤处；②在较长时间内具有相对稳定的辐射强度．为此所选择的放射源应为(       )

A．钋210 B．锝99 C．钴60 D．锶90

3．关于天然放射现象，下列说法正确的是（　　）

A．α射线是由氦原子核衰变产生

B．β射线是由原子核外电子电离产生

C．通过化学反应不能改变物质的放射性

D．γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生

4．下列说法正确的是（　　）

A．衰变为要经过2次α衰变和1次β衰变

B．β射线与γ射线一样都是电磁波，但β射线的穿透本领远比γ射线弱

C．放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关

D．天然放射性现象使人类首次认识到原子核可分

5．在核反应方程中，X表示（　　）

A． B． C． D．

6．下列说法中正确的是     ．（填选项前的字母）

A．β衰变放出的电子来自组成原子核的电子

B．β衰变放出的电子来自原子核外的电子

C．α衰变说明原子核中含有α粒子

D．γ射线总是伴随其它衰变发生，它的本质是电磁波

7．实现核能电池的小型化、安全可控化一直是人们的目标。现在有一种“氚电池”，它的体积比一元硬币还要小，就是利用了氚核β衰变产生的能量，有的心脏起搏器就是使用 “氚电池”供电，使用寿命长达20年。该反应放出β射线外，还会放出不带电、质量基本为零的反中微子。氚核的半衰期为12.5年，下列说法正确的是（　　）

A．氚核β衰变后，新核平均核子质量会增加

B．氚核衰变放出的β射线是电子流，来源于核外电子

C．氚核β衰变后还会放出

D．经过12.5年后，反应后剩余物的质量变为初始质量的一半

8．约里奥-居里夫妇用a粒子轰击铝，产生了第一个人工放射性原子核X，其核反应方程为：，则原子核X的原子序数和质量数分别为（　　）

A．15、28

B．15、30

C．16、30

D．17、31

9．钴60（）是金属元素钴的放射性同位素之一，其半衰期为5.27年.它发生衰变变成镍60（）同时放出能量高达的高速电子和两束射线.钴60的应用非常广泛，几乎遍及各行各业.在农业上，常用于辐射育种、食品辐射保藏与保鲜等；在工业上，常用于无损探伤、辐射消毒、辐射加工、辐射处理废物以及自动控制等；在医学上，常用于人体肿瘤的放射治疗.关于钻60，下列说法正确的是（     ）

A．发生衰变的衰变方程为

B．将钴60放入高温高压环境中可以加快其衰变

C．钴60可以作为示踪原子研究人体对药物的吸收

D．10g钴60经过10.54年全部发生衰变

10．卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变，核反应方程为，下列说法中正确的是（        ）

A．通过此实验发现了质子

B．实验中利用了放射源放出的γ射线

C．实验中利用了放射源放出的射线

D．该原子核的人工转变过程中没有利用放射线

11．为了说明光的本性，牛顿提出了光的微粒说，惠更斯提出了光的波动说，如今人们对光的本性有了更进一步的认识，在下面四幅示意图所表示的实验中，属于探索光的波动性的(        )

A． B． C． D．

12．下列各种关于近代物理学的现象中，与原子核内部变化有关的是

A．紫外线照射锌板时，锌板向外发射光电子的现象

B．α粒子轰击金箔时，少数发生大角度偏转的现象

C．含铀的矿物质自发向外放出β射线（高速电子流）的现象

D．氢原子发光时，形成不连续的线状光谱的现象

13．放射性同位素衰变的快慢有一定的规律．氡222衰变为钋218的规律如图所示．纵坐标表示的是任意时刻氡222的质量m与t = 0时的质量m0的比值．下列说法正确的是

A．氡222的半衰期是7.6天

B．氡222的半衰期是3.8天

C．若升高温度，氡222的半衰期将变长

D．若升高温度，氡222的半衰期将变短

14．目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素．下列有关放射性知识的说法中，正确的是

A．β射线与γ射线一样是电磁波，但穿透本领远比γ射线弱

B．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的

C．氡的半衰期为3.8天，若有4个氡原子核，则经3.8天后就一定只剩下2个氡原子核

D．衰变成要经过4次β衰变和8次α衰变

15．如图甲是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图,图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部的伤痕的示意图,请问图乙中的检查是利用了哪种射线(　　)

A．α射线

B．β射线

C．γ射线

D．三种射线都可以

二、填空题（共3题）

16．放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入如图所示的匀强电场和匀强磁场中，请根据图像分析射线类型：

（1）_______（请填写射线序号）是α射线

（2）_______（请填写射线序号）是β射线

（3）_______（请填写射线序号）是γ射线

17．碘131核 不稳定，会发生β衰变，其半衰变期为8天．经过________天 75%的碘131核发生了衰变．

18．自然界里放射性核素并非一次衰变就达到稳定，而是发生一系列连续的衰变，直到稳定的核素而终止，这就是级联衰变．某个钍系的级联衰变过程如图(N轴表示中子数，Z轴表示质子数)，图中Pb→Bi的衰变是_________衰变，从到共发生_________次α衰变．

三、综合题（共3题）

19．如图所示，一个有界的匀强磁场，磁感应强度B=0.50T，磁场方向 垂直于纸面向里，MN是磁场的左边界．在距磁场左边 界MN为1.0m处有一个放射源A，内装放射物质Ra (镭)，发生衰变生成新核 (氡)．放在MN左 侧的粒子接收器接收到垂直于边界MN方向射出的质量较小的粒子，此时接收器位置距直线OA的距离为1.0m．求：

（1）试写出Ra的衰变方程；

（2）求衰变后α粒子的速率；

（3） 求一个静止镭核衰变释放的能量．(设核能全部转化为动能．取1u=1.6×10-27kg，电子电量e=1.6×10-19C)

20．运动的合成与分解告诉我们一个复杂合运动可看成几个简单分运动同时进行，比如平抛运动：如果我们想直接得到它的轨迹方程就比较困难，为方便处理，我们将合运动分解成一个匀速直线运动和一个匀变速直线运动同时进行。这种思想方法得到了广泛的应用。如图所示，一人工转变核反应的反应区A，内有α粒子以速率v′轰击静止的铍核（），单位时间发射大量α粒子，发生核反应生成碳核（碳12）和另一个核子，三者速度在同一直线上，且碳核速度与α粒子入射速度同向。反应区A的大小忽略不计，碳核仅在如图所示的竖直平面内，从反应区A限定角度内可以沿各个方向按平面机会均等地射出，其速率为（θ为碳核与水平方向的夹角，θ最大为75°）。整个空间处于一个向右的场强为B的匀强磁场中，距离反应区右侧d位置处有一个圆屏，圆心O与反应区A的连线垂直于圆屏。（不考虑粒子重力作用及生成物间的相互作用）。已知电子电荷量大小为e，中子和质子质量均为m，于是各粒子的质量和电荷量均可表示，求：

（1）写出核反应方程式，书写时请推断出核反应生成的另一核子，并计算θ=0时另一核子的速率；

（2）若单位时间内数量的碳核打到圆屏上，求圆屏的半径；

（3）若已知圆屏的半径为R，求单位时间内打到圆屏上碳核的数目占总生成碳核的百分比。

21．如右上图所示，铅盒内放有少量放射源，该放射源能放出α射线、β射线以及γ射线三种射线，在铅盒外部放置两块很大的平行带电金属板，能分离出三种射线．试画出分离后的三种射线的大致轨迹（标明射线的名称）．

参考答案：

1．A

2．C

3．C

4．D

5．A

6．D

7．C

8．B

9．A

10．A

11．B

12．C

13．B

14．B

15．C

16．     ①④/④①     ③⑥/⑥③     ②⑤/⑤②

17．16

18．     β     6

19．（1）   （2）       (3)

20．（1），；（2）；

（3）综上分析，圆屏的半径为R，碳核的数目占总生成碳核的百分比为k，当θ最大为75°时，碳核打到圆屏上的位置距离圆心

a.当时，向右射出的碳核粒子能够全部打到圆屏上，k=50%；

b.当时，碳核做圆周运动的半径

则

及

21．