高中物理专题16放射性元素的衰变练习（含解析）

课时16放射性元素的衰变1．β粒子的符号是（）A．01n B．-10e【答案】B【解析】01n是中子；-10e是β粒子；112．如图为天然放射性元素放出的α、β、γ三种射线贯穿物体情况的示意图，其中（）A．①是α射线B．②是γ射线C．③是β射线D．③是α射线【答案】A【解析】三种射线中，α射线的穿透本领很弱，用一张薄纸就能挡住；β射线贯穿本领较强，可以穿透几厘米的铝板；γ射线贯穿本领最强，能穿透几厘米的铅板。结合图可知：①是α射线，②是β射线，③是γ射线，故选A3．在微观世界，我们常见的粒子有：质子、中子、α粒子、β粒子，下列对四种粒子的符号书写全都正确的是：（）A．11H、01n、42He、10C．11H、01n、24He、-1【答案】B【解析】质子是11H，中子是01n4．以下核反应方程中属于a衰变的是（）A．24HC．90234T【答案】D【解析】α衰变是指原子核分裂并只放射出氦原子核的反应过程，根据这一特定即可判断。核反应方程24He+49Be→01n+612C，是人工核反应方程，故A错误；核反应方程5．下面列出的是一些核反应方程：1530P→1430Si＋X，49Be＋12H→510B＋Y，2A．X是质子，Y是中子，Z是正电子B．X是正电子，Y是中子，Z是质子C．X是中子，Y是正电子，Z是质子D．X是正电子，Y是质子，Z是中子【答案】B【解析】根据质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为零，电荷数为1，是正电子；Y的质量数为1，电荷数为0，是中子；Z的质量数为1，电荷数为1，是质子，故选B.6．衰变成先后释放了两个粒子，这两个粒子依次为（）A．粒子，粒子B．粒子，光子C．粒子，光子D．粒子，中子【答案】C【解析】根据电荷数守恒、质量数守恒。可知发生了衰变，，释放出的是粒子和光子，故C正确。7．14C是一种半衰期是5730年的放射性同位素，若考古工作者探测到某古水中14C的含量为原来的1A．22920年B．11460年C．5730年D．17190年【答案】D【解析】根据m=m012n，探测到某古木中14C8．14C是碳元素的一种具有放射性的同位素，半衰期约为5700年。在某次研究中，测得考古样品中14C的含量大约是鲜活生命体中14C含量的18A．11400年前B．17100年前C．22800年前D．45600年前【答案】B【解析】根据mm0=9．在匀强磁场中有一个静止的氡原子核（86222RnA．.B．.C．.D．.【答案】B【解析】试题分析：原子核的衰变过程满足动量守恒，可得两带电粒子动量大小相等，方向相反，就动量大小而言有：m1v1=m2v2；由带电粒子在匀强磁场中圆周运动的半径公式可得：r=mvqB，所以，动量守恒定律；带电粒子在匀强磁场中的运动原子核的衰变过程类比于爆炸过程，满足动量守恒，而带电粒子在匀强磁场中圆周运动的半径公式中的分子恰好是动量的表达式，要巧妙应用。10．现有三个核反应：①；②；③．判断下列说法正确的是（）A．①是裂变，②是β衰变，③是聚变B．①是聚变，②是裂变，③是β衰变C．①是β衰变，②是裂变，③是聚变D．①是β衰变，②是聚变，③是裂变【答案】C【解析】试题分析：①具有放射性的物质的原子核不稳定，有时它的一个中子能够转化为一个质子同时释放出一个高速电子10e，原子核转变成一个新的原子核即发生β衰变．故①是β衰变．②中核裂变是质量较大的原子核分裂成两个质量差别不是太大的中等质量的原子核的现象，并放出301n，故②是裂变．③中核聚变是指两个较轻的原子核结合成一个质量较大的原子核，同时释放出大量能量的现象，故③是核聚变．反应中放出01n故C正确。本题考查核反应的分类和定义，要知道核反应的四种类型：人工转变方程；裂变方程；聚变方程；衰变方程；这类题目比较简单，只要熟悉了概念，就能顺利解答，所以一定要注意基础知识的学习。11．1956年，李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，1957年吴健雄用钴原子核（60Co）在极低温（0.01K）和强磁场中的β衰变实验结果给出了令人信服的证明．2760C【答案】等于【解析】半衰期由原子核本身决定，与外界条件无关，所以半衰期不变。12．贝可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7中P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A、B、C三束．（1）构成A射线的粒子是______；构成B射线的粒子是______；构成C射线的粒子是______．（2）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．（3）请完成以下与上述粒子有关的两个核反应方程：?90______+【答案】β射线γ射线α射线γαβ【解析】根据α、β、γ三种射线的带电性质以及带电粒子在电场中受力特点可正确解答．在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱；根据电荷数守恒、质量数守恒写出衰变方程，通过一次α衰变电荷数少2，质量数少4，一次β衰变电荷数多1，质量数不变．（1）α射线为氦核，带正电，β射线为电子流，带负电，γ射线为高频电磁波，故根据电荷所受电场力特点可知：a为β射线、b为γ射线、C为α射线，（2）三种射线中，穿透能力最强，经常用来对金属探伤的是γ射线；电离作用最强，动量最大，经常用来轰击原子核的是α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β粒子．（3）根据质量数和电荷数守恒定律，则有：?90?熟练掌握α、β两种衰变实质以及衰变方程的书写，同时明确α、β、γ三种射线性质及应用，注意三种射线的联系与区别．能力提高之百尺竿头能力提高之百尺竿头1．有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放出α、β、γ射线，下列说法正确的是（）A．采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子而产生的C．γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强【答案】BC【解析】试题分析：半衰期的大小由原子核内部因素决定，与原子所处的化学状态无关，与外界因素无关．故A错误；β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的，故B正确；γ射线一般伴随α或β射线产生，三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱．α射线的电离能力最强，故C正确；半衰期对大量的原子核适用，对几个原子核不适用．故D错误；考查原子核衰变及半衰期、衰变速度；X射线、α射线、β射线、γ射线及其特性．2．关于、、三种射线，下列说法中正确的是（）A．射线是原子核自发放射出的氦核，它的穿透能力最强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．射线一般伴随着或射线产生，它的穿透能力最强D．射线是电磁波，它的穿透能力最弱【答案】C【解析】试题分析：α射线的穿透能力最弱，故选项A错误；β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它的穿透能力不是最强，选项B错误；γ射线一般伴随着α或β射线产生，它的穿透能力最强，选项C正确；D错误。原子核的衰变，α、β或γ射线。3．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．牛顿提出了万有引力定律，通过实验测出了万有引力常量C．碳14的半衰期为5730年，若测得一古生物遗骸中碳14含量只有活体中的1/8，此遗骸距今约有17190年D．紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，若增大紫外线的照射强度，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大【答案】C【解析】A项：放射性元素的半衰期是由核内自身的因素决定的，与原子所处的化学状态无关，故A错误；B项：牛顿提出了万有引力定律，卡文迪许通过实验测出了万有引力常量，故B错误；C项：测得一古生物遗骸中的614C含量只有活体中的D项：根据光电效应方程：Ekm4．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，其中一个放出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．磁场方向一定垂直纸面向里B．A放出的是α粒子，B放出的是β粒子C．a为α粒子运动轨迹，d为β粒子运动轨迹D．a轨迹中粒子比b轨迹中的粒子动量大【答案】B【解析】A、粒子在磁场中做匀速圆周运动，由于α粒子和β粒子的速度方向未知，不能判断磁场的方向。故A错误；B、放射性元素放出α粒子时，α粒子与反冲核的速度相反，而电性相同，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相反，两个粒子的轨迹应为外切圆；而放射性元素放出β粒子时，β粒子与反冲核的速度相反，而电性相反，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相同，两个粒子的轨迹应为内切圆。故A放出的是α粒子，B放出的是β粒子，故B正确。CD、放射性元素放出粒子时，两带电粒子的动量守恒，故a轨迹中粒子比b轨迹中的粒子动量大小相等，方向相反。由半径公式可得轨迹半径与动量成正比，与电量成反比，而α粒子和β粒子的电量比反冲核的电量小，则α粒子和β粒子的半径比反冲核的半径都大，故b为α粒子的运动轨迹，c为β粒子的运动轨迹，故CD错误；5．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于衰变放射出某种粒子，结果得到一张两个相切圆1和2的径迹照片如图所示，己知两个相切圆半径分别为r1、rA．原子核可能发生的是α衰变，也可能发生的是β衰变B．径迹2可能是衰变后新核的径迹C．若是α衰变，则1和2的径迹均是逆时针方向D．若衰变方程是92238U→90234【答案】D【解析】原子核衰变过程系统动量守恒，由动量守恒定律可知，衰变生成的两粒子动量方向相反，粒子速度方向相反，由左手定则知：若生成的两粒子电性相反则在磁场中的轨迹为内切圆，若电性相同则在磁场中的轨迹为外切圆，所以为电性相同的粒子，可能发生的是α衰变，但不是β衰变；若是α衰变，生成的两粒子电性相同，图示由左手定则可知，两粒子都沿顺时针方向做圆周运动，故AD错误；核反应过程系统动量守恒，原子核原来静止，初动量为零，由动量守恒定律可知，原子核衰变后生成的两核动量P大小相等、方向相反，粒子在磁场中做匀速圆周运动洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：qvB=mv2r，解得：r=mvqB=PBq，由于P、B都相同，则粒子电荷量q越大，其轨道半径r越小，由于新核的电荷量大于粒子的电荷量，则新核的轨道半径小于粒子的轨道半径，则半径为r1的圆为放出新核的运动轨迹，半径为r6．如图所示，静止的92238U核发生衰变后生成反冲ThA．衰变方程可表示为92B．Th核和粒子的圆周轨道半径之比为1:45C．Th核和粒子的动能之比为1:45D．Th核和粒子在匀强磁场中旋转的方向相同【答案】C【解析】由电荷守恒及质量守恒可知，衰变方程可表示为92238U→90234Th+24此题类似反冲问题，结合动量守恒定律和轨道半径公式讨论；写衰变方程时要注意电荷、质量都要守恒即反应前后各粒子的质子数总和不变，相对原子质量总数不变，但前后结合能一般发生改变。7．一个90232Th原子核具有天然放射性，它经过若干次衰变，放出N1个α粒子和N2个β粒子后会变成一个84216A．?84216Po核比?90232ThC．N1=3，N2=4【答案】AD【解析】A、核子数等于质量数，可知84216Po核比90B、84216Po核的中子数为132，90232Th核的中子数为142，可知84216CD、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。8．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．下列有关放射性知识的说法中，不正确的是（）A．92238U衰变成B．氡的半衰期为3．8天，若有4个氡原子核，则经过3．8天后就一定只剩下2个氡原子核C．放射性元素发生β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D．β射线与γ射线一样是电磁波，但穿透本领远比γ射线弱【答案】ABD【解析】试题分析：因为β衰变的质量数不变，所以α衰变的次数n=238-2064=89．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，下列有关放射性知识的说法中正确的是（）C．放射性元素发生β衰变时释放的电子是原子核外电子电离产生产生的高速电子D．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性【答案】AD【解析】氡的半衰期是3.8天，若有4kg氡原子核，则经过7.6天，即两个半衰期，氡只剩下1kg，故A正确；放射性元素的半衰期与元素所处的物理和化学状态有关，它是一个统计规律，只对大量的原子核才适用，故B错误；放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转变为质子和电子，电子释放出来，故C错误；放射性元素的放射性与核外电子无关，故放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性，故D正确。10日本东部海域9．0级大地震所引发的福岛核电站泄漏事故，让全世界都陷入了恐慌．下面关于核辐射说法正确的是（）A．核泄漏中放射性物质都是天然放射性元素B．放射性辐射对人类不一定都是有害的C．α、β、γ三种射线中只有γ射线是不带电的D．可以通过改变放射性物质的外部环境来改变放射性衰变的快慢【答案】BC【解析】试题分析：核泄漏中放射性物质有的是人工合成的放射性同位素，并非都是天然放射性元素，故A错误；合理应用放射性辐射可以造福人类，如示踪原子、人工育种等，并非都是有害的，故B正确；α射线带正电，β带负电，γ是高频电磁波不带电，故C正确．放射性衰变的快慢即半衰期是由元素本身决定的，与外部环境无关，故D错误；故选BC．放射性污染和防护正确解答本题需要掌握：放射性的应用和防护；正确理解半衰期的含义；α、β、γ三种射线性质和应用．11．一个速度为1.64×107m/s的α