高中同步测试卷·人教物理选修3－5：高中同步测试卷（五） word版含解析

高中同步测试卷(五)

第五单元　原子核的组成与衰变

(时间：90分钟，满分：100分)

一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分．在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项正确．全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分．)

1.  人类认识原子核的复杂结构并进行研究是从(　　)

A．发现电子开始的  B．发现质子开始的

C．进行α粒子散射实验开始的  D．发现天然放射现象开始的

2．放射性同位素钬Ho可有效治疗肝癌，下列关于Ho的叙述正确的是(　　)

A．电子数是166  B．中子数是99

C．质量数是67  D．原子序数是166

3．氢有三种同位素，分别是氕(H)、氘(H)、氚(H)，则(　　)

A．它们的质子数相等  B．它们的核外电子数相等

C．它们的核子数相等  D．它们的中子数相等

4．关于三种射线，下列说法正确的是(　　)

A．α射线是原子核自发放射出的氦核，它的穿透能力最强

B．β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．γ射线一般伴随着α或β射线产生，它的穿透能力最强

D．γ射线是电磁波，它的穿透能力最弱

5．原子核发生β衰变时，此β粒子是(　　)

A．原子核外的最外层电子

B．原子核外的电子跃迁时放出的光子

C．原子核内存在着的电子

D．原子核内的一个中子变成一个质子时，放射出的一个电子

6．如图所示，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(　　)

A．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b

7．本题中用大写字母代表原子核，E经α衰变成为F，再经β衰变成为G，再经α衰变成为H.上述系列衰变可记为下式：

EFGH

另一系列衰变如下：

PQRS

已知P是F的同位素，则(　　)

A．Q是G的同位素，R是H的同位素  B．R是E的同位素，S是F的同位素

C．R是G的同位素，S是H的同位素  D．Q是E的同位素，R是F的同位素

8．某种放射性元素的半衰期为6天，则下列说法中正确的是(　　)

A．10个这种元素的原子，经过6天后还有5个没有发生衰变

B．当环境温度升高的时候，其半衰期缩短

C．这种元素以化合物形式存在的时候，其半衰期不变

D．半衰期由原子核内部自身的因素决定

9．最近几年，原子核科学家在超重元素的探测方面取得重大进展，1996年科学家们在研究某两个重离子结合成超重元素的反应时，发现生成的超重元素的核X经过6次α衰变后的产物是Fm，由此，可以判定生成的超重元素的原子序数和质量数分别是(　　)

A．112、265  B．112、277

C．124、259  D．124、265

10．近几年来，我国北京、上海、山东、洛阳、广州等地引进了十多台γ刀，治疗患者5 000余例，效果极好，成为治疗脑肿瘤的最佳仪器．令人感叹的是，用γ刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半小时完成手术，无需住院，因而γ刀被誉为“神刀”．据报道，我国自己研制的旋式γ刀性能更好，即将进入各大医院为患者服务．γ刀治疗脑肿瘤主要是利用(　　)

A．γ射线具有很强的穿透能力

B．γ射线具有很强的电离作用

C．γ射线波长很短，具有很高的能量

D．γ射线能很容易绕过阻碍物到达脑肿瘤位置

11．近段时间，朝鲜的“核危机”引起了全球的瞩目，其焦点问题是朝鲜核电站采用轻水堆还是重水堆，重水堆核电站在发电的同时还可以生产出可供研制核武器的钚239(Pu)，这种Pu可由铀239(U)经过n次β衰变而产生，则n为(　　)

A．2  B．239

C．145  D．92

12．碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为m的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有(　　)

A.  B.

C.  D.

二、非选择题(本题共4小题，共40分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．)

13．(8分)放射性元素Po衰变为Pb，此衰变过程的核反应方程是_____________；用此衰变过程中发出的射线轰击F，可得到质量数为22的氖(Ne)元素和另一种粒子，此核反应过程的方程是____________________________________________________．

14．(8分)天然放射性元素铀(U)发生衰变后产生钍(Th)和另一个原子核．

(1)请写出衰变方程；

(2)若衰变前铀(U)核的速度为v，衰变产生的钍(Th)核速度为，且与铀核速度方向相同，求产生的另一种新核的速度．

15.(12分)放射性元素C射线被考古学家称为“碳钟”，可用它来测定古生物的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖．

(1)C不稳定，易发生衰变，放出β射线，其半衰期为5 730年，试写出有关的衰变方程；

(2)若测得一古生物遗骸中C的含量只有活体中的12.5%，则此遗骸的年代距今约有多少年？

16.(12分)U经一系列的衰变后变为Pb.

(1)求一共经过几次α衰变和几次β衰变？

(2)Pb与U相比，求质子数和中子数各少多少？

(3)写出这一衰变过程的方程．

参考答案与解析

1．[导学号13050065]　【解析】选D.自从贝可勒尔发现天然放射现象，科学家对放射性元素及射线的组成、产生的原因等进行了大量研究，逐步认识到原子核的复杂结构，故D正确，A、B、C错误．

2．[导学号13050066]　【解析】选B.已知Ho，原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数＝67，即电子数为67，原子序数是67，A、D错误；Ho的质子数为67，质量数为166，则该同位素原子核内的中子数为166－67＝99，B正确，C错误．

3．[导学号13050067]　【解析】选AB.氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3，质子数和核外电子数相同，都是1，中子数等于核子数减去质子数，故中子数各不相同，所以本题A、B选项正确．

4．[导学号13050068]　【解析】选C.α射线是原子核自发放射出的氦核，它的穿透能力最弱，故A错误；β射线是原子核中一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，故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，故C正确；γ射线是电磁波，它的穿透能力最强，故D错误．

5．[导学号13050069]　【解析】选D.因原子核是由带正电荷的质子和不带电的中子组成的，原子核内并不含电子，但在一定条件下，一个中子可以转化成一个质子和一个负电子，一个质子可以转化成一个中子和一个正电子，其转化可用下式表示：n→H＋e(β)，H→n＋e.由上式可看出β粒子(负电子)是原子核内的中子转化而来，正电子是由原子核内的质子转化而来．

6．[导学号13050070]　【解析】选AC.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，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(如果一个打在b，则另一个必然打在b点下方)．故A、C正确，B、D错误．

7．[导学号13050071]　【解析】选B.因为P是F的同位素，其电荷数设为Z，则衰变过程可记为Z＋2EZF

Z＋1GZ－1H，ZPZ＋1QZ＋2RZS

显然E和R的电荷数均为Z＋2，则E和R为同位素，Q和G的电荷数均为Z＋1，则Q和G为同位素，S、P、F的电荷数都为Z，则S、P、F为同位素，故选项B正确，选项A、C、D错误．

8．[导学号13050072]　【解析】选CD.半衰期跟原子所处的物理环境和化学状态无关，由原子核自身决定，C、D两项正确，B错误；半衰期是根据统计规律得出来的，对几个原子核来说没有意义，A错误．

9．[导学号13050073]　【解析】选B.每经一次α衰变，质量数减少4，电荷数即原子序数减少2，故A＝253＋6×4＝277，Z＝100＋6×2＝112.故B选项正确．

10．[导学号13050074]　【解析】选AC.γ射线是波长很短、频率很高的电磁波，具有很高的能量和很强的穿透能力，所以它能穿透皮肉和骨骼到达肿瘤位置并杀死肿瘤细胞．因γ射线不带电，它的电离作用很弱；因波长很短，衍射能力也很差，B、D选项错误．

11．[导学号13050075]　【解析】选A.由于U和Pu的质量数相等，而核电荷数增加2，因此，U经2次β衰变，变为Pu，故A正确．

12．[导学号13050076]　【解析】选C.经过n个半衰期剩余碘131的含量m′＝m.因32天为碘131的4个半衰期，故剩余碘131含量：m′＝m＝，选项C正确．

13．[导学号13050077]　【解析】根据核反应中的质量数、电荷数守恒规律，可以求出新生射线为He，另一粒子为H.方程式中一定要使用箭头，不能用等号．

【答案】Po→Pb＋He　He＋F→Ne＋H

14．[导学号13050078]　【解析】(1)U→Th＋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＝234m·＋4mv′

得：v′＝v.

【答案】(1)见解析　(2)v，与铀核速度方向相同

15．[导学号13050079]　【解析】(1)衰变方程为

C→N＋e.

(2)活体中C含量不变，生物死亡后，C开始衰变，设活体中C的含量为m0，遗骸中为m，则由半衰期的定义得m＝m0即0.125＝，解得＝3，所以t＝3τ＝17 190年．

【答案】(1)C→N＋e　(2)17 190年

16．[导学号13050080]　【解析】(1)设U衰变为Pb经过x次α衰变和y次β衰变．由质量数和电荷数守恒可得

238＝206＋4x ①

92＝82＋2x－y　 ②

联立①②解得x＝8，y＝6，即一共经过8次α衰变和6次β衰变．

(2)由于每发生一次α衰变质子数和中子数均减少2，每发生一次β衰变中子数减少1，而质子数增加1，故Pb较U质子数少10，中子数少22.

(3)核反应方程为U→Pb＋8He＋6e.

【答案】见解析