鲁科版 (2019)选择性必修 第三册第5章 原子核与核能第2节 原子核衰变及半衰期当堂检测题

5.2原子核衰变及半衰期同步练习2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共15题）

1．如图所示，两个相切的圆表示一个静止的原子核发生某种衰变后，释放出来的粒子和反冲核在磁场中运动的轨迹，可以判断（　　）

A．原子核发生α衰变

B．原子核可能发生β衰变，也可能发生α衰变

C．因为新核的质量大，所以其动能较大

D．小圆是新核的运动轨迹，大圆是释放粒子的运动轨迹

2．2021年10月2日，美国“海狼”级核潜艇“康涅狄格“号在南海因撞受伤，引起国际社会的担忧，担心核泄漏引动核污染。核污染主要是核泄漏出的放射性物质发生衰变，放射出α、β、γ射线.这些射线会导致生物细胞发生变异，引起疾病。下列相关说法正确的是（　　）

A．铀衰变为要经过4次α衰变和2次β衰变，铀的比结合能大于的比结合能

B．在α、β、γ这三种射线中，α射线的穿透能力最强，γ射线的电离能力最强

C．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原来核内的质子转变为中子时产生的

D．原子核衰变成新核时，新原子核处于高能级状态不稳定，会向低能级跃迁，跃迁时放出一些特定频率的γ射线，因此γ射线是新核发生跃迁时的产物

3．碳14可以用来作示踪剂标记化合物，也常在考古学中测定生物死亡年代。在匀强电场中有一个初速度可以忽略的放射性碳14原子核，它所放射的粒子与反冲核经过相等的时间所形成的径迹如图所示，a、b均表示长度，那么碳14的衰变方程可能为（　　）

A．C→He＋Be B．C→e＋B C．C→e＋N D．C→H＋B

4．1934年，约里奥—居里夫妇用粒子轰击，发现了放射性磷和另一种粒子，并因这一伟大发现而获得诺贝尔物理学奖．关于该反应下列说法中正确的是

A．该反应的方程式为

B．反应物具有很强的穿透能力，但电离本领较弱

C．该反应能放出大量的热，核电站常利用该反应来发电

D．生成的和自然界天然的一样，可作示踪原子

5．一块含铀的矿石质量为M，其中铀元素的质量为m。铀发生一系列衰变，最终生成物为铅。已知铀的半衰期为T，那么下列说法中正确的有（　　）

A．经过1个半衰期后，该矿石的质量剩下

B．经过2个半衰期后，其中铀质量还剩

C．经过3个半衰期后，其中铀的质量还剩

D．经过6个半衰期后，这块矿石中不再含有铀

6．如图所示，两个相切的圆表示一个静止的原子核发生某种核反应后产生的两种粒子在匀强磁场中的运动轨迹，可以判定 （ ）

A．原子核只可能发生β衰变

B．原子核可能发生α衰变或β衰变

C．原子核放出一个正电子

D．原子核放出一个中子

7．实现核能电池的小型化、安全可控化一直是人们的目标。现在有一种“氚电池”，它的体积比一元硬币还要小，就是利用了氚核β衰变产生的能量，有的心脏起搏器就是使用“氚电池”供电，使用寿命长达20年氚核发生β衰变过程中除了产生β粒子和新核外，还会放出质量数和电荷数为零的反中微子。氚核的半衰期为12.5年，下列说法正确的是（　　）

A．氚核β衰变后放出的新核是

B．氚核衰变放出的β射线是贯穿本领最强的射线

C．经过12.5年后，反应后剩余物的质量变为初始质量的

D．氚核β衰变后，新核平均核子质量会增加

8．自然界中很多元素具有放射性，居里夫妇和贝克勒尔由于对放射性的研究而一起获得1903年的诺贝尔物理学奖。其中金属钍就具有放射性，它能变为镤并释放出一种新的粒子X，同时伴随有射线的产生，其方程为，已知钍的半衰期为24天，下列说法正确的是（　　）

A．X为质子

B．X为钍核外的电子

C．射线是镤核从高能级向低能级跃迁时辐射出来的

D．1000个钍原子核经过48天后一定还剩下250个

9．下列说法中正确的是

A．的半衰期约为7亿年，随着地球环境的不断变化，其半衰期可能变短

B．某原子核经过一次衰变和两次衰变后，核内中子数减少4

C．10个放射性元素的原子核经过一个半衰期后，一定有5个原子核发生衰变

D．粒子的电离能力比粒子大

10．的衰变有多种途径，其中一种途径是先衰变成，然后可以经一次衰变变成（X代表某种元素），也可以经一次衰变变成，最后都衰变变成，衰变路径如右图所示，下列说法中正确的是（　　）

A．过程①是β衰变，过程③是α衰变；过程②是β衰变，过程④是α衰变

B．过程①是β衰变，过程③是α衰变；过程②是α衰变，过程④是β衰变

C．过程①是α衰变，过程③是β衰变；过程②是β衰变，过程④是α衰变

D．过程①是α衰变，过程③是β衰变；过程②是α衰变，过程④是β衰变

11．如图所示，国家大科学工程——中国散裂中子源（CSNS）于2017年8月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台。下列核反应中放出的粒子为中子的是（　　）

A．俘获一个α粒子，产生并放出一个粒子

B．俘获一个α粒子，产生并放出一个粒子

C．俘获一个质子，产生并放出一个粒子

D．俘获一个质子，产生并放出一个粒子

12．中科院近代物理所将Mg原子核加速后轰击Am原子核，成功合成了超重元素Bh，并同时释放出某种粒子，该粒子为（   ）

A．中子 B．质子 C．电子 D．氨核

13．一块铀矿石中含的质量为m，铀衰变后生成铅，的半衰期T。则下列说法中正确的是（　　）

A．一个原子核中含有92个中子

B．加热该铀矿石能使铀核衰变速度变快

C．经过2T时间后该矿石含的质量还剩

D．400个原子核经半衰期T后还剩余200个

14．（钍）经过一系列α衰变和β衰变，变成（铅）。以下说法中错误的是（　　）

A．铅核比钍核少8个质子

B．铅核比钍核少16个中子

C．共经过4次α衰变和6次β衰变

D．共经过6次α衰变和4次β衰变

15．关于原子和原子核的结构，下列说法正确的是（     ）

A．汤姆逊发现了电子，并测量出了电子的电量，从而认识到原子是可以分割的，是由更小的微粒组成的

B．卢瑟福通过粒子散射实验得到这样的结论：电子在库仑力的作用下绕原子核做圆周运动，并且电子的轨道是量子化的

C．卢瑟福通过实验验证了质子和中子的存在，质子和中子是原子核的组成部分，统称为核子

D．玛丽居里夫妇发现了天然放射性元素镭，约里奥居里夫如发现了人工放射性同位素

二、填空题（共4题）

16．如图所示，放射性元素镭释放出、、三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，其中______是射线，______是射线，______是射线．

17．现代考古中可利用的衰变规律测定古生物的年代，衰变时放出________（填粒子符号），并生成新核。如图所示为放射性元素的衰变规律的示意图（纵坐标表示的是任意时刻放射性元素的原子数与时的原子数的比值），则该放射性元素的半衰期是_______年。若从某次考古时发掘出来的木材中，检测到所含的比例是正在生长的植物中的80%，则该木材距今约_______年。

18．放射性元素每秒有一个原子核发生衰变时，其放射性活度即为1贝可勒尔．是核电站中核反应的副产物，它可以衰变成，半衰期为8天．福岛核电站泄漏出的放射性物质中就含有，当地政府在某次检测中发现空气样品的放射性活度为本国安全标准值的4倍．则一个核中有____个中子、衰变成时放出的粒子为___粒子．至少经过____天，该空气样品中的放射性活度才会达到本国安全标准值．

19．某原子核X不稳定，容易发生β衰变，则该核发生衰变时的衰变方程： ______(衰变后的元素用Y表示）；若其半衰期为8天，则经过______天有75%的X核发生了衰变．

三、综合题（共4题）

20．在匀强磁场中，一个静止的天然放射性原子核，由于衰变，在磁场中形成两个外切圆的径迹，两圆半径之比为45：1，那么衰变前原子核的电荷数为多少？

21．一个静止的铀核放出一个粒子后衰变成钍核Th

(1)写出铀核的衰变反应方程；

(2)图中的轨迹哪个是粒子和哪个是钍核Th，并求出它们半径的比值；

(3)若释放的核能全部转化为粒子和新核的动能，已知粒子的动能为，则在此衰变过程中释放的能量为多少

22．静止的Li核俘获一个速度v1=7.7×104 m/s的中子而发生核反应，生成两个新核。已知生成物中He的速度v2=2.0×104 m/s，其方向与反应前中子速度方向相同。

(1)写出上述反应方程。

(2)求另一生成物的速度。

23．完成以下核反应方程：

(1)

(2)

(3)

参考答案：

1．D

2．D

3．A

4．A

5．C

6．A

7．A

8．C

9．B

10．B

11．B

12．A

13．C

14．C

15．D

16．     ③④     ①⑥     ②⑤

17．          5 700     1 900

18．     78     β     16

19．          16

20．92

21．(1) ；(2) 3是粒子，4是Th，；(3)

22．(1)；(2)1×103 m/s；运动方向与氦核相反

23．(1)；(2)；(3)