鲁科版 (2019)选择性必修 第三册第2节 原子核衰变及半衰期精练

5.2原子核衰变及半衰期同步练习2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共15题）

1．是一种半衰期是5 730年的放射性同位素，若考古工作者探测到某古树中的含量为原来的，则该古树死亡的时间距今大约

A．22 920年 B．11 460年

C．5 730年 D．17 190年

2．下列说法正确的是

A．汤姆孙通过粒子散射实验建立了原子核式结构模型

B．β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的

C．爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说

D．对于任何一种金属都存在一个“极限波长”，入射光的波长必须大于这个波长，才能产生光电效应

3．家庭装修中释放的甲醛和射线是白血病的重要诱因。家庭装修中的射线来源往往是不合格的瓷砖、洁具等，瓷砖、洁具释放的氡气（）具有放射性，氡222衰变为钋218（）的半衰期为3.8天，则氡222衰变释放出的粒子和密闭房间中氡气浓度减小87.5%需要的时间分别为（　　）

A．中子，11.4天 B．粒子，7.6天 C．中子，19天 D．粒子，11.4天

4．某放射性元素经过11.4天有的原子核发生了衰变，若的氧化物表示为，与能发生如下反应，则的半衰期为（       ）

A．11.4天 B．7.6天 C．5.7天 D．3.8天

5．物理学是一门以实验为基础的科学，任何学说和理论的建立都离不开实验。关于下面几个重要的物理实验，说法正确的是（　　）

A．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子核是由质子和中子组成的

B．电子的发现揭示了原子核可以再分

C．光电效应实验表明光具有粒子性

D．通过实验发现中子的科学家是德布罗意

6．关于放射性元素的衰变，下列说法错误的是（　　）

A．为铀核的衰变方程

B．放射性元素可以通过改变它的温度来改变它的半衰期

C．原子核的衰变过程会释放出能量

D．衰变产生的射线是高速运动的电子流

7．美国医生使用对布什总统诊断，使其很快恢复健康。可知的特性是（       ）

A．半衰期长，并可迅速从体内消除

B．半衰期长，并可缓慢从体内消除

C．半衰期短，并可迅速从体内消除

D．半衰期短，并可缓慢从体内消除

8．烟雾探测器使用了一种半衰期为432年的放射性元素镅来探测烟雾。当正常空气分子穿过探测器时，镅衰变所释放的射线会将它们电离，从而产生电流。一旦有烟雾进入探测腔内，烟雾中的微粒会吸附部分射线，导致电流减小，从而触发警报。则（ ）

A．镅放出的是X射线

B．镅放出的是γ射线

C．1mg的镅经864年将有0.75mg发生衰变

D．发生火灾时，烟雾探测器中的镅因温度升高而半衰期变短

9．2021年4月13日，日本政府单方面做出将福岛核废水排入大海的决定，引起日本国内民众及周边国家的强烈反对。福岛核电站冷却堆芯的核废水虽然经过“多核素去除设备” (ALPS)处理，但核废水中的氚很难被分离清除，这种放射性物质会通过食物链在人体内累积，对人的伤害将不可估量．氚衰变后转变成稳定的氦，半衰期为12.5年，下列说法正确的是（　　）

A．发生的是β衰变，放出的电子来源于核外电子

B．在食物链传递过程中，其半衰期会逐渐缩短

C．新产生的单位体积核废水经过25年，与的摩尔数之比为1:3

D．衰变的本质是由强相互作用引起的中子转变为质子的过程

10．A、B是两种放射性元素的原子核，原来都静止在同一匀强磁场，真中一个放出α粒子，另一个放出β粒子，运动方向都与磁场方向垂直。图中a、b与c、d分别表示各粒子的运动轨迹，下列说法中正确的是（　　）

A．A放出的是α粒子，B放出的是β粒子 B．a为α粒子运动轨迹，d为β粒子运动轨迹

C．α轨迹中的粒子比b轨迹中的粒子动量小 D．磁场方向一定垂直纸面向外

11．关于近代物理的基本知识，下列说法错误的是(　　)

A．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征

B．发生光电效应时光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关

C．氢原子由高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量

D．衰变成 要经过6次β衰变和8次α衰变

12．以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中正确的是(　　)

A．密立根发现电子揭示了原子不是构成物质的最小微粒

B．汤姆孙利用电场力和重力平衡的方法，推测出了带电体的最小带电荷量

C．α粒子散射实验是原子核式结构理论的实验基础

D．卢瑟福发现了中子，在原子结构的研究方面做出了卓越贡献

13．在匀强磁场中，有一个原来静止的 146C原子核，它放出的粒子与反冲核的径迹是两个相内切的圆，圆的直径之比为7∶1，那么碳14的衰变方程为(　　)

A．614C→＋10e＋514B B．614C→24He＋410Be

C．614C→12H＋512B D．614C→－10e＋714N

14．下列说法正确的是（　　）

A．天然放射的三种射线，穿透能力最强的是α射线

B．电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性

C．红外体温计是依据体温计发射红外线来测体温的

D．半衰期跟放射性元素以单质或化合物形式存在有关

15．考古学家在考古发掘的过程中常用到14C断代法，生物体死亡时，14C的摄入停止，体内的14C与原有含量的比值P满足衰变规律P=，其中t的单位为年。现通过测量得知，某古生物样品中P约为0.125，则下面判断正确的是（　　）

A．14C衰变为14N的过程中放出射线

B．该古生物的年代距今10460年

C．伴随着14C衰变过程将向外释放能量

D．具体推测结果还需要考虑该古生物样品的发掘位置的气候、湿度、岩层等的影响

二、填空题（共4题）

16．、、三种射线的电离作用由强到弱的顺序是______；贯穿本领由大到小的顺序是______。

17．用中子轰击氮14，产生碳14，其核反应方程是________，属于________（选填“衰变”或“人工转变”）；而碳14又会放出一个粒子而变成一个新核，其核反应方程是________，属于________（选填“衰变”或“人工转变”）．

18．贝克勒尔发现天然放射现象揭开了人类研究原子核结构的序幕。如图为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场中分成、、三束。

(1)三种射线中，穿透能力最强，经常用来对金属探伤的是___________射线；电离作用最强，动量最大，经常用来轰击原子核的是___________射线；当原子核中的一个核子由中子转化为质子时将放出一个___________粒子。

(2)请完成以下与上述粒子有关的两个核反应方程：___________；___________。

19．1956年李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，并由吴健雄用Co的衰变来验证，其核反应方程是Co→Ni＋e＋。其中是反中微子，它的电荷量为零，静止质量可认为是零。

(1)在上述衰变方程中，衰变产物Ni的质量数A是________，核电荷数Z是________。

(2)在衰变前Co核静止，根据云室照片可以看出，衰变产物Ni和e的运动径迹不在一条直线上，如果认为衰变产物只有Ni和e，那么衰变过程将违背________守恒定律。

(3) Co是典型的γ放射源，可用于作物诱变育种。我国应用该方法培育出了许多农作物新品种，如棉花高产品种“鲁棉1号”，年种植面积曾达到3 000多万亩，在我国自己培育的棉花品种中栽培面积最大。γ射线处理作物后主要引起________，从而产生可遗传的变异。

三、综合题（共4题）

20．正电子发射计算机断层（PET）是分子水平上的人体功能显像的国际领先技术，它为临床诊断和治疗提供全新的手段。PET在心脏疾病诊疗中，需要使用放射正电子的同位素氮13作示踪剂。氮13是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氧16获得的。反应中同时还产生另一种粒子，试写出该反应方程。

21．设有钚的同位素离子Pu静止在匀强磁场中，该离子沿与磁场垂直的方向放出α粒子以后，变成铀的一个同位素离子，同时放出能量为E=0.09MeV的光子。（普朗克常量h=6.63×10－34J·s，1eV=1.6×10－19J，真空中光速c=3×108m/s）

（1）试写出这一过程的核衰变方程；

（2）求光子的波长；

（3）若不计光子的动量，求α粒子与铀核在该磁场中的回转半径之比Rα：RU。

22．一个静止的铀核放出一个粒子后衰变成钍核Th

(1)写出铀核的衰变反应方程；

(2)图中的轨迹哪个是粒子和哪个是钍核Th，并求出它们半径的比值；

(3)若释放的核能全部转化为粒子和新核的动能，已知粒子的动能为，则在此衰变过程中释放的能量为多少

23．静止的Li原子核,俘获一个速度为7.7×104 m/s的中子而发生核反应放出α粒子后变成一个新原子核,测得α粒子速度为2×104 m/s,方向与中子速度方向相同.

①写出核反应方程式.

②求生成的新核的速度大小.

参考答案：

1．D

2．C

3．D

4．D

5．C

6．B

7．C

8．C

9．C

10．A

11．C

12．C

13．D

14．B

15．C

16．     射线、射线、射线     射线、射线、射线

17．          人工转变          衰变

18．                        

19．     60     28     动量     基因突变

20．

21．（1）Pu→U＋He；（2）1.38×10－11m；（3）

22．(1) ；(2) 3是粒子，4是Th，；(3)

23．（1） ；（2）1.0×103 m/s