2017-2021北京重点校高二（下）期末物理汇编：放射性元素的衰变

13/132017-2021北京重点校高二（下）期末物理汇编放射性元素的衰变一、多选题1．（2020·北京市十一学校高二期末）一个原子核静止在磁感应强度为B的匀强磁场中，当原子核发生衰变后，它放出一个α粒子（），其速度方向与磁场方向垂直。关于α粒子与衰变后的新核在磁场中做的圆周运动。下列说法正确的是（）A．运动半径之比是45:1 B．运动周期之比是1:117C．动能之比是117：2 D．动量总是大小相等2．（2021·北京·101中学高二期末）下列说法正确的是（）A．单个核子结合为原子核时要释放出对应的结合能B．目前核电站工作的核反应是重核的裂变C．β衰变中发出的电子流来源于核外电子D．光具有波粒二象性，波长越长波动性越显著，波长越短粒子性越显著3．（2020·北京·首都师范大学附属中学高二期末）匀强磁场中有一个静止的放射性同位素铝核放出α粒子（即）后，产生的反冲核Y（即）和α粒子分别做匀速圆周运动，不计粒子所受的重力及粒子间的相互作用。则反冲核Y和α粒子（）A．做匀速圆周运动的半径之比为11:2 B．做匀速圆周运动的速率之比为6:1C．做匀速圆周运动的周期之比为12:11 D．做匀速圆周运动的动能之比为1:64．（2020·北京·首都师范大学附属中学高二期末）下列关于α粒子的说法正确的是（）A．α粒子是氦原子B．原子核放出α粒子即α衰变，α衰变的核反应方程式为C．原子核放出α粒子即α衰变，这一过程往往还伴随放出γ射线D．比较α、β、γ三种射线，由α粒子组成的α射线，电离能力最弱、穿透能力最强5．（2017·北京·人大附中高二期末）一个原子核具有天然放射性,它经过若干次衰变,放出个α粒子和个β粒子后会变成一个原子核．下列说法中正确的是A．84216Po核比90232B．84216Po核比90C．=3，=4D．=4，=2二、单选题6．（2021·北京·101中学高二期末）静止在匀强磁场中的原子核X发生α衰变后变成新原子核Y。已知核X的质量数为A，电荷数为Z，核X、核Y和α粒子的质量分别为mX、mY和mα，假设核反应过程中释放的能量全部转化为α粒子和Y核的动能。α粒子在磁场中运动的半径为R。则（）A．衰变方程可表示为B．核反应中释放的核能为（mx-my-mα）c2C．Y核在磁场中运动的半径为D．Y核的动能为7．（2019·北京·101中学高二期末）在核反应方程中，X表示的是A．质子 B．中子 C．电子 D．α粒子8．（2020·北京·101中学高二期末）天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知A．②来自于原子核外的电子B．①的电离作用最强，是一种电磁波C．③的电离作用较强，是一种电磁波D．③的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子9．（2021·北京·101中学高二期末）下列说法中正确的是（）A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应B．天然放射现象的发现，揭示了原子核是由质子和中子组成的C．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短D．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，原子总能量增加10．（2020·北京·首都师范大学附属中学高二期末）有一种放射性元素X，它的氧化物X2O的半衰期为4天，X2O与F2能发生如下反应：2X2O+2F2=4XF+O2，则下列说法正确的是（）A．XF中X的半衰期为4天B．单质X的半衰期为8天C．升高温度有可能使放射性元素X的半衰期缩短D．若有2个X2O分子，经过4天就只剩1个了11．（2019·北京四中高二期末）C发生放射性衰变成为N，半衰期为5700年．已知植物存活期间，其体内C与C的比例不变；生命活动结束后，C的比例持续减少．现通过测量得知，某古木样品中C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一．下列说法正确的是A．该古木采伐的年代距今约2850年B．C衰变为N的过程中放出射线C．C、C具有相同的中子数D．增加样品测量环境的压强将加速C的衰变12．（2017·北京·人大附中高二期末）关于放射线及放射性同位素,下列说法正确的是A．威尔逊云室和气泡室都是利用射线的穿透本领显示射线的径迹B．利用放射性同位素的放射作用，可将它作为示踪原子C．β、γ两种射线都可以用来对金属探伤D．β射线是放射性元素的原子核外的电子电离而放出的13．（2017·北京·人大附中高二期末）用盖革−米勒计数器测定某一放射源的放射强度为t=1/24天内计数=405次,T=10天后再次测量,测得该放射源的放射强度为t=1/24天内计数=101次．设该放射源中放射性元素的原子核的最初个数和半衰期分别用N和τ表示．则以下说法正确的是A．由半衰期的公式可知B．由半衰期的公式可知C．这种放射性元素的半衰期为5天D．这种放射性元素的半衰期为2.5天14．（2017·北京·人大附中高二期末）如图所示，静止的氡原子核（）在垂直纸面的匀强磁场中，由于衰变它放出某种粒子而生成一个新的原子核，新核和粒子的运动径迹是两个在纸面内的外切的圆．已知大圆与小圆的直径之比为85∶1，则A．该反应方程是B．该反应方程是C．该反应方程是

D．大圆轨迹是新核的，磁场方向垂直纸面向里15．（2018·北京·101中学高二期末）对下列各原子核变化的方程，表述正确的是A．是核聚变反应B．是衰变C．是核裂变反应D．是β衰变16．（2018·北京·101中学高二期末）实验观察到，静止在匀强磁场中A点的原子核发生β衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意如图．则（

）A．轨迹1是电子的，磁场方向垂直纸面向外B．轨迹2是电子的，磁场方向垂直纸面向外C．轨迹1是新核的，磁场方向垂直纸面向里D．轨迹2是新核的，磁场方向垂直纸面向里17．（2020·北京·人大附中高二期末）在存放放射性元素时，若把放射性元素①置于大量水中；②密封于铅盒中；③与轻核元素结合成化合物．则A．措施①可减缓放射性元素衰变 B．措施②可减缓放射性元素衰变C．措施③可减缓放射性元素衰变 D．上述措施均无法减缓放射性元素衰变18．（2017·北京·人大附中高二期末）下列说法正确的是A．+

→

+

是a衰变方程B．→

+是核裂变反应方程C．2+

→

一定是释放核能的核反应D．+

→+

是发现中子的反应19．（2021·北京四中高二期末）下列表述正确的是（）A．HeNO+X，X表示HeB．HHHen是重核裂变的核反应方程C．放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态无关D．β衰变中放出的β射线是核外电子挣脱原子核的束缚而形成的20．（2019·北京·101中学高二期末）下列关于粒子的说法，正确的是A．粒子是氦原子核，对外不显电性B．卢瑟福根据粒子散射实验，提出了原子“枣糕模型”C．天然放射现象中，粒子形成的射线速度很快，穿透能力很强D．核反应中，X代表粒子，则是衰变三、解答题21．（2018·北京·101中学高二期末）一个静止的钚核Pu自发衰变成一个铀核U和另一个原子核X，并释放出一定的能量．其核衰变方程为：。(1)方程中的“X”为?(2)钚核的质量为239.0522u，铀核的质量为235.0439u，X核的质量为4.0026u，已知1u相当于931MeV，则：①该衰变过程放出的能量是多少MeV？②假设钚核衰变释放出的能量全部转变为铀核和X核的动能，则X核的动能约为多少MeV？22．（2021·北京·101中学高二期末）钍核弹发生衰变生成镭核并放出一个粒子，设该粒子的质量为m、电荷量为q，它进入电势差为U的、带窄缝的、平行的平板电极S1和S2间的电场时，其速度为v0，经电场加速后，沿Ox方向进入磁感应强度为B，方向垂直纸面向外的有界匀强磁场，Ox垂直于平板电极S2，当粒子从P点离开磁场时，其速度方向与Ox方向的夹角θ=60o，如右图所示，整个装置处于真空中。(1)写出钍核衰变的方程；(2)求粒子在磁场中沿圆弧运动的轨道半径R；(3)求粒子在磁场中运动所用的时间t。23．（2020·北京·人大附中高二期末）天文学家测得银河系中氦的含量约为25%，有关研究表明，宇宙中氦生成的途径有两条，一是在宇宙诞生后3分钟左右生成的，二是在宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内部氢核聚变反应生成的。（1）把氢核聚变反应简化为4个氢核（）聚变成氦核（）。同时放出2个正电子子（）和2个中微子（νe）。请写出该氢核聚变反应的方程式，并计算一次反应释放的能量（计算结果用焦耳表示，取两位有效数字）。（2）研究表明，银河系的年龄为t=3.8×1017s，每秒钟银河系产生的能量P约为1.0×1037J，现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应。试估算银河系中由上述氢核聚变所产生的氦的质量（计算结果保留一位有效数字）。（3）根据你的估算结果，对银河系中氦的主要生成途径作出判断。（可能用到的数据：银河系质量为M=3×1041kg，原子质量单位1u=1.66×10−27kg，1u相当于1.5×10−10J的能量，电子质量me=0.0005u，氦核质量mα=4.0026u，氢核质量mp=1.0078u，中微子（νe）质量为零，阿伏加德罗常数NA=6.02×1023kg/mol。）

参考答案1．ACD【详解】A．核反应方程为原子核从静止衰变，满足动量守恒，所以动量大小始终相等，即洛伦兹力提供向心力解得则AD正确；B．粒子在磁场中运动的周期则B错误；C．动能为则C正确。故选ACD。2．ABD【详解】A．单个核子结合为原子核时要释放出对应的结合能，故A正确；B．目前核电站工作的核反应是重核的裂变，也就是核裂变，故B正确；C．β衰变时所释放的电子来源于原子核中子转变质子而放出的，故C错误；D．光的波长越长，其波动性越显著，波长越短，其粒子性越显著，故D正确；故选ABD。3．CD【详解】A．从静止衰变后，产生的两原子核动量守恒，即洛伦兹力提供向心力解得则A错误；B．二者动量大小相等，根据可知B错误；C．粒子运动的周期为则C正确；D．动能与动量的关系表示为则D正确。故选CD。4．BC【详解】A．α粒子是氦原子核，A错误；B．原子核放出α粒子即α衰变，α衰变的核反应方程式为，B正确；C．原子核放出α粒子即α衰变，这一过程往往还伴随放出γ射线（以能量的形式放出），C正确；D．比较α、β、γ三种射线，由α粒子组成的α射线，电离能力最强、穿透能力最弱，D错误。故选BC。5．AD【分析】核子数等于质量数，根据质量数和电荷数求出中子数，从而比较出中子数的多少．根据电荷数守恒、质量数守恒，结合衰变的实质求出α衰变、β衰变的次数．【详解】核子数等于质量数，可知核比少16个核子，故A正确．核中子数132，核的中子数为142，可知核比少10个中子，故B错误．整个过程中，电荷数少6，质量数少16，根据4N1=16，2N1-N2=6知，N1=4，N2=2，故C错误，D正确．故选AD．【点睛】解决本题的关键知道衰变的实质，知道α衰变的过程中，电荷数少2，质量数少4，β衰变过程中电荷数多1，质量数不变．6．C【详解】A．根据质量数守恒和电荷数守恒可知，衰变方程为故A错误；B．此反应中放出的总能量反应放出的能量不是Y核的结合能，故B错误；C．核反应前后系统动量守恒，即新核和α粒子在磁场中做圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，有联立两式可知核Y和α粒子在磁场中运动的半径之比α粒子在磁场中运动的半径为R，所以核Y在磁场中运动的半径故C正确；D．核X发生衰变前后，根据能量守恒定律有又由于联立两式整理得核Y的动能代入△E可知D错误。故选C。8．D【详解】试题分析：因为射线的穿透本领最强，射线的穿透本领最弱，由图可知①为射线，②为射线，③为射线；射线的电子来自原子核内的中子转变为质子时放出的，选项A错误；射线电离作用最强，但它不是电磁波，选项B错误；射线的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子，是一种电磁波，选项C错误，D正确；故选D.考点：放射性三种射线.9．D【详解】A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应，故A错误；B．天然放射现象的发现，说明了原子核内部有复杂结构，不能揭示原子核是由质子和中子组成的，故B错误；C．放射性元素的半衰期与温度无关，故C错误；D．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，原子总能量增大，故D正确。故选D。10．A【详解】ABC．放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身决定的，与外界的物理和化学状态无关，因此放射性元素X无论以什么样的状态存在，其半衰期不发生变化，故A正确，BC错误；D．半衰期具有统计规律，仅对大量的原子核适用，对于几个原子核不适用，故D错误。故选A。11．B【详解】A.，某古木样品中C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，可知刚好经历了一个半衰期，也就是5700年，故A错误；B.C衰变为N的过程是：，发生了β衰变，放出射线，故B正确；C.C有6个质子、6个中子，C有6个质子、8个中子，它们的质子数相同，中子数不同，故C错误；D.放射性元素的衰变的快慢是由核内部自身因素决定的，与环境的压强无关，所以增加样品测量环境的压强不能加速C的衰变，故D错误．12．B【分析】在云室中能够观察到射线的径迹是利用射线在云室里发生电离作用；放射性同位素可以作为失踪原子；β射线不能用来金属探伤；β衰变释放的电子来自原子核，不是核外电子．【详解】在云室中能够观察到射线的径迹是利用射线在云室里发生电离作用，故A错误．利用放射性同位素的放射作用，可将它作为示踪原子，故B正确．由于β射线的穿透能力较弱，金属可以挡住β射线，不能用β射线进行金属探伤，故C错误．β射线是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，故D错误．故选B．【点睛】本题考查了威尔逊云室和气泡室径迹产生的原因、放射性同位素、射线的性质、衰变的实质等基础知识点，关键要熟悉教材，牢记这些基础知识点，注意β衰变释放的电子来自原子核，不是核外电子．13．C【分析】半衰期公式N1＝N()n中，n表示半衰期的次数，根据衰变的时间，结合衰变后的强度是原来强度的关系，求出半衰期的次数，从而得出半衰期的大小．【详解】半衰期公式N1＝N()n中，n表示半衰期的次数，n=，t为初状态到下次测量的时间，故AB错误．由题意可知，经过10天衰变后放射性强度是原来的，可知经历了2个半衰期，则半衰期为5天，故C正确，D错误．故选C．【点睛】题考查了半衰期的基本运用，知道经历一个半衰期，有半数发生衰变，基础题．14．B【分析】粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律列式得到生成的两个粒子电荷量之比，再结合质量数守恒和电荷数守恒进行分析即可．【详解】粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律，有：qvB=m，故；粒子衰变过程中不受外力，系统动量守恒，故生成的两个粒子的动量mv等大、反向，故：；大圆与小圆的直径之比为85：1，故生成的两个粒子的电荷量之比为1：85；根据电荷数守恒守恒，生成物是正电子，因新核和正电子都带正电，则轨迹为外切圆，且小圆轨迹为新核，由于粒子的旋转方向不能确定可知磁场方向不能确定，故ACD错误，B正确；故选B．15．A【详解】A、方程是轻核的聚变方程，选项A正确；B、方程是原子核的人工转变方程，选项B错误；C、方程是β衰变方程，选项C错误；D、方程是重核的裂变方程，选项D错误；故选A.【点睛】解决本题的关键知道核裂变和核聚变的区别，知道α衰变、β衰变是自发进行的，核裂变不能自发进行，需其它粒子轰击．16．D【详解】静止的核发生衰变（）由内力作用，满足动量守恒，则新核和电子的动量等大反向，垂直射入匀强磁场后均做匀速圆周运动，由可知，则两个新核的运动半径与电量成反比，即，则新核为小圆，电子为大圆；而新核带正电，电子带负电，由左手定则可知磁场方向垂直纸面向里，选项D正确．17．D【详解】因半衰期是放射性原子核数衰变掉一半所需要的统计期望时间．是放射性核素的固有特性，不会随外部因素而改变，D项正确．18．C【分析】α衰变生成氦原子核，自发进行；β衰变生成电子，自发进行；聚变是质量轻的核结合成质量大的核．裂变是质量较大的核分裂成较轻的几个核.【详解】A反应是原子核的人工转变，不是α衰变，α衰变是自发进行的，故A错误．B反应是α衰变方