高中物理教科版5第三章原子核 学业分层测评9第3章2放射性衰变

学业分层测评(九)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．关于天然放射现象和对放射性的研究，下列说法正确的是()A．α射线和β射线在电场或磁场中偏转说明它们是带电粒子B．原子核不是单一的粒子C．γ射线一定伴随α射线或β射线而产生D．任何放射性元素都能同时发出三种射线E．γ射线往往伴随α射线或β射线而产生【解析】带电粒子以一定的初速度垂直进入电场或磁场能发生偏转，α射线和β射线能在电场或磁场中偏转说明它们是带电粒子，故A正确；放射现象说明原子核的可变性，即原子核不是单一粒子，具有复杂的结构，故选项B正确；γ射线是原子核在发射α射线或β射线时多余的能量以γ射线的形式产生的辐射，因此γ射线是伴随(不是一定伴随)α射线或β射线而放出的，故选项E正确，C、D均错误．【答案】ABE2．一个原子核发生衰变时，下列说法中正确的是()【导学号：11010039】A．总质量数保持不变B．核子数保持不变C．变化前后质子数保持不变D．总动量保持不变E．变化前后中子数不变【解析】衰变过程中质量数守恒，又质量数等于核子数，故衰变过程中核子数不变，A、B正确；发生β衰变时，质子数增加中子数减少，C、E错误；由动量守恒的条件知D正确．【答案】ABD3．如图3­2­5所示，铅盒A中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔中水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，则下列说法中正确的有()图3­2­5A．打在图中a、b、c三点的依次是α射线、γ射线和β射线B．α射线和β射线的轨迹是抛物线C．α射线和β射线的轨迹是圆弧D．如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下bE．如果在铅盒和荧光屏间再放一竖直向下的匀强电场，则屏上可能出现两个亮斑【解析】由左手定则可知粒子向右射出后，在匀强磁场中α粒子受的洛伦兹力向上，β粒子受的洛伦兹力向下，轨迹都是圆弧．由于α粒子速度约是光速的eq\f(1,10)，而β粒子速度接近光速，所以在同样的混合场中不可能都做直线运动．故A、C、E正确，B、D错误．【答案】ACE4．在下列关于近代物理知识的说法中，正确的是()A．氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子的能量增大B．β射线是原子的核外电子电离后形成的电子流C．铀元素的半衰期为T，当温度发生变化时，铀元素的半衰期也发生变化D．查德威克发现了中子，其核反应方程为：eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)nE．发生β衰变时其转化方程为eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(0,－1)e【解析】氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，吸收了能量，所以原子的能量增大，A正确；β射线是从原子核辐射出来的，不是原子外层电子电离出来的，B错；半衰期不随外界因素的变化而变化，C错，D、E符合物理学事实，正确．【答案】ADE5．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．β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α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强D．铀核eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\o\al(238,92)U))衰变为铅核eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\o\al(206,82)Pb))的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变E．放射性元素的半衰期由核内部自身的因素决定【解析】半衰期与元素的物理状态无关，若使某放射性物质的温度升高，其半衰期将不变，故A错误，E正确；β衰变所释放的电子是原子核内的中子变成质子时释放出的电子，故B错误；在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强，故C正确；铀核(eq\o\al(238,92)U)衰变为铅核(eq\o\al(206,82)Pb)的过程中，每经一次α衰变质子数少2，质量数少4；而每经一次β衰变质子数增1，中子数不变；由质量数和核电荷数守恒，要经过8次α衰变和6次β衰变，故D正确．【答案】CDE6．下列说法中正确的是()A．β衰变放出的电子来自组成原子核的电子B．β衰变实质是核内的中子转化成了一个质子和一个电子C．α衰变说明原子核中含有α粒子D．γ射线总是伴随其他衰变发生，它的本质是电磁波E．原子核每发生一次α衰变，其核电荷数减少2【解析】原子核发生β衰变中放出的电子是原子核内的中子转化为质子而释放的电子，故A错误，B正确．α射线是具有放射性的元素的原子核在发生衰变时两个中子和两个质子结合在一起而从原子核中释放出来．γ射线总是伴随其他衰变发生，它的本质是电磁波，故D、E正确．【答案】BDE7．在轧制钢板时需要动态地监测钢板的厚度，其检测装置由放射源、探测器等构成，如图3­2­6所示．该装置中探测器接收到的是________．图3­2­6【解析】α射线的穿透本领最弱，一张纸就能将其挡住，而β射线的穿透本领较强，能穿透几毫米厚的铝板，γ射线的穿透本领最强，可以穿透几厘米厚的铅板，故探测器接收到的应该是γ射线．【答案】γ射线8．铀裂变的产物之一氪90(eq\o\al(90,36)Kr)是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90(eq\o\al(90,40)Zr)，这些衰变是经过了________次________衰变.【导学号：11010040】【解析】原子核每经过一次α衰变，质量数减少4，电荷数减少2；每经过一次β衰变，电荷数增加1，质量数不变．方法一α衰变的次数为n＝eq\f(90－90,4)＝0(次)β衰变的次数为m＝eq\f(90－90,2)＋40－36＝4(次)．方法二设氪90(eq\o\al(90,36)Kr)经过x次α衰变，y次β衰变后变成锆90(eq\o\al(90,40)Zr)由衰变前后的质量数、电荷数守恒得4x＋90＝90,2x－y＋40＝36解得x＝0，y＝4.【答案】4β[能力提升]9．元素X是Y的同位素，分别进行下列衰变过程：Xeq\o(→,\s\up14(α))Peq\o(→,\s\up14(β))Q，Yeq\o(→,\s\up14(β))Req\o(→,\s\up14(α))S.则下列说法正确的是()A．Q与S是同位素B．X与R原子序数相同C．R比S的中子数多2D．R的质子数少于上述任何元素E．R比X的质子数多1【解析】上述变化过程为：eq\o\al(M,A)Xeq\o(→,\s\up14(α))eq\o(\o\al(M－4,A－2))Peq\o(→,\s\up14(β))eq\o(\o\al(M－4,A－1)Q)，eq\o\al(N,A)Yeq\o(→,\s\up14(β))eq\o(NA＋1)Req\o(→,\s\up14(α))eq\o(\o\al(N－4,A－1))S，由此可知，Q与S为同位素，R比S多两个中子比X多一个质子，故A、C、E正确，B、D错误．【答案】ACE10．静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它放出一个α粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得α粒子和反冲核的轨道半径之比为44∶1，如图3­2­7所示，则()图3­2­7A．α粒子与反冲核的动量大小相等、方向相反B．原来放射性元素的核电荷数为90C．反冲核的核电荷数为88D．α粒子和反冲核的速度之比为1∶88E．反冲核的电荷数为90【解析】由于微粒之间相互作用的过程中动量守恒，初始总动量为零，则最终总动量也为零，即α粒子和反冲核的动量大小相等、方向相反，A正确；由于释放的α粒子和反冲核均在垂直于磁场的平面内且在洛伦兹力作用下做圆周运动，由qvB＝eq\f(mv2,R)得R＝eq\f(mv,qB)，若原来放射性元素的核电荷数为Q，则对α粒子：R1＝eq\f(p1,B·2e)对反冲核：R2＝eq\f(p2,BQ－2e)由p1＝p2，R1∶R2＝44∶1，得Q＝90，B、C正确；它们的速度大小与质量成反比，故D、E错误．【答案】ABC11．天然放射性铀(eq\o\al(238,92)U)发生衰变后产生钍(eq\o\al(234,90)Th)和另一个原子核．(1)请写出衰变方程；(2)若衰变前铀(eq\o\al(238,92)U)核的速度为v，衰变产生的钍(eq\o\al(234,90)Th)核的速度为eq\f(v,2)，且与铀核速度方向相同，求产生的另一种新核的速度．【解析】(1)eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He(2)设另一新核的速度为v′，铀核质量为238m，由动量守恒定律得：238mv＝234meq\f(v,2)＋4mv′得：v′＝eq\f(121,4)v【答案】(1)见解析(2)eq\f(121,4)v12．茫茫宇宙空间存在大量的宇宙射线，对宇航员构成了很大的威胁．现有一束射线(含有α、β、γ三种射线)，(1)在不影响β和γ射线的情况下，如何用最简单的方法除去α射线？(2)余下的这束β和γ射线经过如图3­2­8所示的一个使它们分开的磁场区域，请画出β和γ射线进入磁场区域后轨迹的示意图．(画在图上)图3­2­8(3)用磁场可以区分β和γ射线，但不能把α射线从γ射线束中分离出来，为什么？(已知α粒子的质量约是β粒子质量的8000倍，α射线速度约为光速的十分之一，β射线速度约为光速)【解析】(1)由于α射线贯穿能力很弱，用一张纸放在射线前即可除去α射线．(2)如图所示．(3)