高中鲁科版 (2019)第2节 原子核衰变及半衰期课时训练

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．关于天然放射现象，以下叙述正确的是（　　）

A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将变大

B．衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的

C．在这三种射线中，射线都是带正电的高速粒子，射线是一种电磁波

D．铀核衰变为铅核的过程中，要经过8次衰变和6次衰变

2．一静止的铝原子核俘获一速度大小为的氢原子核后，变为稳定的硅原子核，下列说法正确的是（　　）

A．该核反应方程为

B．若无其他粒子产生，则反应后的速度大小约为

C．核反应后的电荷数比核反应前的电荷数小

D．核反应后的质量数比核反应前的质量数大

3．某放射性元素X的衰变过程为，其中X经过衰变变成Y，Y经过衰变变成Z。关于它们的质量数，电子数和质子数，以下说法中正确的是（　　）

A．是发生衰变时放出正电子，X与W是同位素

B．

C．

D．

4．2021年三星堆考古又有了新发现。考古学家用碳14年代检测方法发现出土文物属于商代晚期。用中子轰击氮14可以产生碳14，核反应方程为，碳14具有放射性，放出一种射线又产生氮14，核反应方程为，则下列判断正确的是（　　）

A．x为β粒子 B．x为质子 C．y为α粒子 D．y为中子

5．如图所示，静止的核发生 衰变后生成反冲核，两个产物都在垂直于它们的速度方向的匀强磁场中做匀速圆周运动，下列说法错误的是：(　 　)

A．衰变方程可表示为

B．Th核和粒子的圆周轨道半径之比为1:45

C．Th核和粒子的动能之比为1:45

D．Th核和粒子在匀强磁场中旋转的方向相同

6．关于天然放射现象，下列说法正确的是（　　）

A．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

B．放射性元素的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出射线

C．当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时， 将发生衰变

D．放射性物质放出的射线中， 粒子动能很大，因此贯穿物质的本领很强

7．下列说法正确的是（　　）

A．玻尔建立了量子理论，成功解释了各种原子发光现象

B．德布罗意首先提出了物质波的猜想，而电子衍射实验证实了他的猜想

C．普朗克通过对黑体辐射的研究，第一次提出了光子的概念，发现了光电效应

D．卢瑟福通过α粒子轰击氮核实验的研究，发现了中子

8．下列关于原子物理知识的叙述错误的是（       ）

A．β衰变的实质是核内的中子转化为一个质子和一个电子

B．结合能越大，原子核内核子结合得越牢固，原子核越稳定

C．两个轻核结合成一个中等质量的核，存在质量亏损

D．对于一个特定的氡原子，即使知道了半衰期，也不能准确的预言它在何时衰变

9．在匀强磁场中有一个原来静止的碳14原子核，它放射出的粒子与反冲核的径迹是两个内切的圆，两圆的直径之比为7：1，如图所示，那么碳14的衰变方程为（     ）

A．

B．

C．

D．

10．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

11．根据所给图片结合课本相关知识，下列说法正确的是（　　）

A．图甲是电子束穿过铝箔后的衍射图样，证明电子具有粒子性

B．图乙是“光电效应”实验装置，锌板表面逸出的粒子是光子

C．图丙是粒子散射实验装置，原子核式结构模型很好的解释了本实验现象

D．图丁是工业上用射线检测金属板厚度的装置，使用的射线是射线

12．实验观察到静止在匀强磁场中A点的原子核发生α衰变，衰变方程为，两个新核的运动轨迹如图所示。则下列说法正确的是（　　）

A．钍核与α粒子半径之比是1∶45 B．钍核与α粒子半径之比是45∶1

C．钍核与α粒子半径之比是1∶46 D．两原子核的运动轨迹应是两圆内切

13．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，比如，有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放射出、、射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是（　　）

A．氡的半衰期为天，若取4个氡原子核，经天后就一定剩下一个氡原子核了

B．原子核发生一次衰变，该原子外层就失去一个电子

C．天然放射现象中发出的三种射线是从原子核内放出的看不见的射线

D．发生衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4

14．下列说法正确的是（　　）

A．用加温或加压的方法不能改变原子核衰变的半衰期

B．某原子核经过一次衰变后，核内质子数减少4个

C．与的核内具有相同的中子数和不同的核子数

D．放射性物质发生β衰变时所释放的电子来源于核外电子

15．在威耳逊云室中，关于放射产生的射线径迹，下列说法中正确的是

A．由于射线的能量大，更容易显示其径迹

B．由于粒子的速度大，其径迹粗而且长

C．由于粒子的速度小，更不易显示其径迹

D．由于粒子的电离作用强，其径迹直而粗

二、填空题（共4题）

16．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”）．

17．已知氡222的半衰期为3.8天。那么4g放射性物质氡222经过7.6天，还剩下没有发生衰变的质量为______g。

18．核反应

（1）定义：原子核在其他粒子的轰击下产生_____或者发生状态变化的过程。

（2）原子核的人工转变：卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，核反应方程N＋He→______。

（3）遵循规律：______守恒，电荷数守恒。

19．1956年李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，吴健雄用对此进行了实验验证。次年，李、杨两人为此获得诺贝尔物理学奖，的衰变方程是：，其中是反电子中微子，它的电荷为零，静止质量被认为是零。

（1）在上述衰变方程中，衰变产生的的核子数A是______，核电荷数Z是_______。

（2）在衰变前是静止的，根据云室照片可以看出，衰变产物和的运动径迹不在同一条直线上，如果认为衰变产物只有和，那么衰变过程将违反_______守恒定律。

三、综合题（共4题）

20．放射性同位素经α、β衰变会生成，其衰变方程为，求x和y的值。

21．约里奥—居里夫妇因发现人工放射性而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素衰变成的同时会放出另一种粒子，这种粒子是何种粒子？是的同位素，被广泛应用于生物示踪技术，1mg随时间衰变的关系如图所示，估算4mg经多少天的衰变会剩下0.25mg？

22．原子核的衰变过程遵守一系列的守恒定律，如电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒和能量守恒等，利用磁场研究原子核衰变是一种常用的方法，可以研究各种基本粒子的性质。现有一个在匀强磁场中原来速度几乎为0的放射性原子核W衰变为两个粒子A和B，衰变后粒子A和B运动速度方向和磁场方向垂直，粒子A和B分别做匀速圆周运动。已知粒子A和B的电荷数之比与质量数之比分别为qA：qB＝1：45，mA：mB＝2：117。已知该衰变过程中的质量亏损为△m，光速为c，设该衰变过程释放的核能都转化为粒子的动能。求：

(1)首先请判断该衰变为α衰变还是β衰变，然后定性画出衰变后两个粒子形成的运动轨迹；

(2)粒子A和B做匀速圆周运动的半径之比；

(3)粒子A的动能EkA。

23．为确定爱因斯坦质能方程的正确性，设计了如下实验：用动能为的质子轰击静止的锂核，生成两个粒子，测得两个粒子的动能之和为，已知质子、粒子、锂粒子的质量分别取、、，求：

（1）写出核反应方程．

（2）通过计算说明正确．（相当于）

参考答案：

1．D

2．B

3．B

4．B

5．C

6．B

7．B

8．B

9．D

10．D

11．C

12．A

13．C

14．A

15．D

16．          人工转变          衰变

17．1

18．     新原子核     O＋H     质量数

19．     60     28     动量

20．x=3，y=2

21．正电子；56天

22．(1) α衰变，；(2) 45：1；(3) △mc2

23．（1）（2）核反应的质量亏损：，由质能方程可得与质量亏损相当的能量：，而系统增加的能量：，这些能量来自核反应中，在误差允许的范围内可认为相等，所以正确．