专题原子核衰变

1、专题97 原子核衰变高考命题潜规则解密97：天然放射性衰变、放射线性质、半衰期规则验证：2012年上海物理第5题、2012年上海物理第9题、2011海南物理卷19题（1）、2010天津理综第2题、2010全国理综1第14题、2010福建理综第29题、2010上海物理第8题、2010北京理综第15题命题规律：天然放射性衰变、放射线性质、半衰期是高中物理重要的知识点，是高考考查的重点，高考命题经常与其他知识综合出题，一般为选择题或填空题，难度中等。命题分析考查方式一 考查天然放射性衰变【命题分析】天然放射性元素能够自发放出射线、射线、g射线，射线是高速运动的氦核，穿透能力最弱，电离能力最强；射线是

2、高速运动的电子，穿透能力较强，电离能力较弱；g射线是频率很高的电磁波，穿透能力最强，电离能力最小。衰变规律是质量数减少4，电荷数减少2；衰变规律是：电荷数增加1，质量数不变。高考对天然放射性衰变的考查难度中等。典例1（2012年上海物理第5题）在轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度，其检测装置由放射源、探测器等构成，如图所示。该装置中探测器接收到的是 （ ）（A）x射线 （B）射线（C）射线 （D）射线典例2 (2012·天津理综)下列说法正确的是A 采用物理和化学方法可以有效改变放射性元素的半衰期B 由波尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子C 从高空对地面进行遥感摄影是利用紫

3、外线良好的穿透能力D 原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量典例3. （2012·全国理综）U经过m次衰变和n次衰变Pb,则A.m=7，n=3 B.m=7，n=4 C.m=14，n=9 D.m=14，n=18典例4（2012·海南物理）一静止的U核经衰变成为Th核，释放出的总动能为4.27MeV。问此衰变后Th核的动能为多少MeV(保留1位有效数字)？【答案】0.07 MeV【解析】：根据题意知，此衰变的衰变方程为UTh+He。根据动量守恒定律得，mv= mThvTh，式中，m和mTh分别为粒子和Th核的质量，v和vTh分别为粒子和Th核的速度的大小。由题设条件

4、知，mv2+mThvTh2 =Ek，=式中Ek =4.27MeV，是粒子和Th核的总动能。联立解得：mThvTh2 =Ek。代入数据得，衰变后Th核的动能为mThvTh2 =0.07 MeV。【考点定位】此题考查动量守恒定律、衰变及其相关知识。典例5（2012·上海物理）Co发生一次衰变后变为Ni核，其衰变方程为_；在该衰变过程中还发出频率为1、2的两个光子，其总能量为_。典例6（2011海南物理卷19题（1）2011年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站的核泄漏事故。在泄露的污染物中含有131I和137Cs两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射。在下列四

5、个式子中，有两个能分别反映131I和137Cs衰变过程，它们分别是_和_（填入正确选项前的字母）。131I和137Cs原子核中的中子数分别是_和_.A.X1Ba+n B.X2Xe+e C.X3Ba+e D.X4Xe+p典例7（2010天津理综第2题）下列关于原子和原子核的说法正确的是 A衰变现象说明电子是原子核的组成部分 B. 玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化 C放射性元素的半衰期随温度的升高而变短 D.比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固典例8（2010全国理综1第14题）原子核经放射性衰变变为原子核，继而经放射性衰变变为原子核，再经放射性衰变变为原子核。放射性衰变 、和

6、依次为A衰变、衰变和衰变 B衰变、衰变和衰变C衰变、衰变和衰变 D衰变、衰变和衰变考查方式二、考查半衰期【命题分析】半衰期是反映原子核衰变快慢的物理量，放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫做这种元素的半衰期。放射性元素衰变的快慢与元素所处的物理化学状态无关。考查半衰期的试题有反映衰变规律的图象、衰变的计算等，难度中等。典例9（2010福建理综第29题）14C测年法是利用14C衰变规律对古生物进行年代测定的方法。若以横坐标t表示时间，纵坐标m表示任意时刻14C的质量，m0为t0时14C的质量。下面四幅图中能正确反映14C衰变规律的是 。（填选项前的字母）典例10. （2010上海物理第8

7、题）某放射性元素经过11.4天有7/8的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为A11.4天 B7.6天 C5. 7天 D3.8天典例11（2010广东理综第18题）关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有A. UTh+He是衰变B. N+HeO+H是衰变 C. H+HHe+n是轻核聚变D. SeKr+He+2e是重核裂变【解析】：核反应UTh+He发出了粒子，是衰变，选项A正确；N+HeO+H是粒子轰击氮核产生质子的反应，属于原子核的人工转变，选项B错误；H+HHe+n是氘氚聚合成氦核的聚变反应，选项C正确；SeKr+He+2e是Se释放出氦核和电子的衰变反应，选项D错误。【答案】AC【点评】此

8、题考查对核衰变和核反应的类型判断，要根据各种核反应的特征进行判断。【2012模拟题精选训练题】1（2012广西南宁第一次适应性考试）如图所示装置处于真空中，S为能放出、和三种射线的放射源，虚线框内是方向垂直纸面的匀强磁场，L是1mm厚的纸板，M是荧光屏，实验时发现在荧光屏上O、P处有亮斑。则以下判断正确的是（ ）A如果磁场方向垂直纸面向里，则O点和P点分别为和射线形成的亮斑B如果磁场方向垂直纸面向外，则O点和P点分别为和射线形成的亮斑C如果磁场方向垂直纸面向里，则O点和P点分别为和射线形成的亮斑D如果磁场方向垂直纸面向外，则O点和P点分别为和射线形成的亮斑3.(2012云南部分名校联考)下列说

9、法正确的是 A原子核内部某个中子转变为质子和电子，产生的电子从原子核中发射出来，这就是衰变 B比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时一定吸收核能C根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大，核外电子的运动速度减小。D德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的概念，认为一切物体都具有波粒二象性。4.（6分）（2012河北唐山）下列说方法正确的是（ ） A人类关于原子核内部的信息，最早来自天然放射现象 B在、三种射线中射线电离作用最强 C放射性元素的半衰期会随着温度的升高而缩短 D较重的核分裂成中等质量大小的核或较轻的核合并成中等质量大小的核，核子的比结合能都会增

10、加5.（2012河南许昌四校联考）在匀强磁场里有一个原来静止的放射性碳14，它所放射的粒子与反冲核的径迹是两个相切的圆。圆的直径比为71，碳14的衰变方程是： A. C He+Be B. C e+BC. C e+N D. C H+B答案：C解析：由r=mv/qB可知，圆的直径与粒子电荷量成反比，选项C正确。6.（5分）（2012年2月湖南部分学校联考）已知一个氢原子的质量为16736×10-27kg，一个锂原子的质量为116505×10-27kg，一个氦原子的质量为66467×10-27kg。一个锂核受到一个质子轰击变为2个粒子，核反应方程为H+Li 2He。根据

11、以上信息，以下判断正确的是_（填入选项前的字母代号）A题中所给的核反应属于衰变B题中所给的核反应属于轻核聚变C根据题中信息，可以计算核反应释放的核能D因为题中给出的是三种原子的质量，没有给出核的质量，故无法计算核反应释放的核能7.（5分）（2012年2月西安五校联考）以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中正确的是（ ）A原子核发生一次衰变，该原子外层就失去一个电子B一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的光强太小C按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，但原子的能量增大D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8（

12、2012年2月深圳第一次调研）下列核反应方程及其表述完全正确的是 A23He+12H24He+11H是聚变反应 B92238U90234Th+24He是人工转变 C92235U+01n3692Kr+56141Ba+301n是裂变反应 D1124Na1224Mg+-10e是裂变反应9.（ 2012年2月山西四校联考）下列说法中正确的是 （选一个给3分，选对两个给4分，选对三个给6分。每选错一个扣3分，最低得分为0分）A射线比射线更容易使气体电离B射线在电场和磁场中都不会发生偏转C核反应堆产生的能量来自轻核的聚变D一个氢原子从量子数n=3跃迁到基态时最多可产生2条不同频率的谱线E用加热、加压或改变

13、其化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期10.(6分) （2012江西重点中学联盟第一次联考）2011年3月，日本地震引发海啸，继而福岛核电站(世界最大的核电站)发生核泄漏关于核电站和核辐射，下列说法中正确的是（ ）A核反应堆发生的是轻核聚变反应 B核反应堆发生的是重核裂变反应C放射性同位素的半衰期长短是由核内部本身决定，与外部条件无关D放射性同位素的半衰期长短与地震、风力等外部环境有关10.答案：BC解析：核反应堆发生的是重核裂变反应，选项A错误B正确；放射性同位素的半衰期长短是由核内部本身决定，与外部条件无关，选项C正确D错误。11.（2012年开封二模）日本福岛核电站泄漏事故中释放出

14、大量的碘131，碘131是放射性同位素，衰变时会发出射线与射线，碘131被人摄入后，会危害身体健康，由此引起了全世界的关注.下面关于核辐射的相关知识，说法正确的是：A. 人类无法通过改变外部环境来改变碘131衰变的快慢B. 碘131的半衰期为8.3天，则4个碘原子核经16. 6天后就一定剩下一个原子核C. 射线与射线都是电磁波，但射线穿透本领比射线强D. 碘131发生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12.（6分）（2012山西太原期末）在衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出，但中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组

15、成的实验系统，利用中微子与水中H的核反应，间接地证实了中微子的存在，中微子与水中H发生核反应，产生中子（n）和正电子（e），即：中微子+H n +e，由此可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是 （填入正确选项前的字母）A0和0 B0和1 C1和0 D1和l上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，可以转变为两个能量相同的光子（），即e +e 2已知正电子和电子的质量都是9.1×10-31kg，反应中产生的每个光子的能量约为 J（c = 3.0 ×108m/s）13.（2012苏北四市联考）一个铀核()放出一个粒子后衰变成钍核()，其衰变方程为 ；已知静止的铀核、钍核和粒子的质

16、量分别为m1、m2和m3，真空中的光速为c，上述衰变过程中释放出的核能为 。24.（2012年2月洛阳五校联考）美国宇航局的“新地平线”探测器在飞往冥王星的漫漫旅途中，由于离太阳太远，无法使用太阳能，不得不依靠所携带的109 kg钚丸，利用其放射性衰变释放的能量发电。已知钚丸（）衰变后成为，则衰变方程为_；若分别用m1、m2、m3表示衰变过程中核、核和放出的粒子的质量，则衰变过程中释放出的核能可以表示为_。15（2012年3月福州质检）U原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为：U+nX+Sr+2n，则下列说法正确的是 。A X的原子核中含有141个核子B X的原子核中含有86

17、个中子C 因为裂变释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量减少D 随着地球环境的不断变化，U的半衰期可能变短也可能变长16（5分,）（2012年3月陕西宝鸡第二次质检）2006年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器，通过钙48轰击锎249发生核反应，成功合成了第1 18号元素，这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素，实验表明，该元素的原子核先放出3个相同的粒子x，再连续经过3次衰变后，变成质量为282的第112号元素的原子核，则上述过程中的粒子x是A中子 B质子 C电子 D粒子17.（2013年3月吉林二模）目前，在居家装修中，经常用到花岗岩、大理石等装修材料，这些岩石都不同程度地

18、含有放射性元素，比如有些含有铀、钍的花岗岩等岩石都会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放出、射线，这些起射线会导致细胞发生癌变及呼吸道方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是 A衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时产生并发射出来的B射线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C已知氡的半衰期为3.8天,若取1g氡放在天平上左盘上,砝码放于右盘,左右两边恰好平衡,则7.6天后,需取走0.75g砝码天平才能再次平衡D发生衰变时,生成核与原来的原子核相比,中子数减少了2E射线一般伴随着或射线产生,在这三种射线中,射线的穿透能力最强,电离能力最弱18.（6分）（2012年3月江西南昌一模）下列说法正确的是 （选对一个给3分，选对两个给4分，选对3个给6分，每选错一个扣3分，最低得分为0分）A. Th经过6次衰变和4次衰