31放射性元素的衰变 高考物理一轮复习经典题汇编含解析

这是一份31放射性元素的衰变 高考物理一轮复习经典题汇编含解析，共26页。试卷主要包含了由天然放射性元素钋等内容，欢迎下载使用。
放射性元素的衰变
　
一．选择题（共21小题）
1．如图所示，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是（　　）

A．①④表示β射线，其穿透能力较强
B．②⑤表示γ射线，其穿透能力最强
C．③⑥表示α射线，其电离能力最强
D．②⑤表示γ射线，是原子发生跃迁时产生
2．在天然放射性物质附近放置一带电体，带电体所带的电荷很快消失的根本原因是（　　）
A．γ射线的贯穿作用 B．α射线的电离作用
C．β射线的贯穿作用 D．β射线的中和作用
3．一放射源放射出某种或多种射线，当用一张薄纸放在放射源的前面时，强度减为原来的，而当用1cm厚的铝片放在放射源前时，射线的强度减小到几乎为零，由此可知，该放射源所射出的（　　）
A．仅是α射线 B．仅是β射线
C．α射线和β射线 D．是α射线和γ射线
4．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
5．由天然放射性元素钋（Po）放出的α射线轰击铍（Be）时会产生A粒子流，用粒子流A轰击石蜡时，会打出粒子流B．下述正确的是（　　）

A．该实验核反应方程：Be+He→C+n
B．该实验是查德威克发现质子的实验
C．粒子A为中子，粒子B为质子
D．粒子A为质子，粒子B为中子
6．一个静止的放射性同位素的原子核15P衰变为14Si，另一静止的天然放射性元素的原子核Th衰变为Pa，在同一磁场中，得到衰变后粒子的轨迹为1、2、3、4，如图所示．轨迹1、2、3、4依次是（　　）

A．Pa、电子、正电子、14Si
B．Pa、电子、14Si、正电子
C．14Si、正电子、电子、Pa
D．正电子、14Si、Pa、电子
7．一个静止的放射性原子核处于垂直纸面向里的匀强磁场中，由于发生了衰变而形成了如图所示的两个圆形径迹，两圆半径之比为1：16，则以下说法正确的是（　　）

A．该原子核发生了α衰变
B．反冲核沿小圆做逆时针方向运动
C．原静止的原子核的原子序数为17
D．沿大圆和沿小圆运动的粒子的周期相同
8．铀核 U衰变为铅核 Pb的过程中，要经过x次α衰变和y次β衰变，其中（　　）
A．x=6，y=8 B．x=8，y=6 C．x=16，y=22 D．x=22，y=16
9．14C是碳元素的一种具有放射性的同位素，其半衰期约为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，则样品生活的年代约是（　　）
A．11400年前 B．17100年前 C．22800年前 D．45600年前
10．一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．经过两个半衰期后这块矿石中基本不再含有铀了
B．经过两个半衰期后原来所含的铀元素的原子核有发生了衰变
C．经过三个半衰期后，其中铀元素的质量还剩
D．经过一个半衰期后该矿石的质量剩下
11．放射性元素氡（）经α衰变成为钋，半衰期为3.8天；但勘测表明，经过漫长的地质年代后，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素的矿石，其原因是（　　）
A．目前地壳中的主要来自于其它放射元素的衰变
B．在地球形成的初期，地壳中元素的含量足够高
C．当衰变产物积累到一定量以后，的增加会减慢的衰变进程
D．主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力改变了它的半衰期
12．表示放射性元素碘131（53131I）β衰变的方程是（　　）
A．53131I→51127Sb+24He B．53131I→54131Xe+﹣10e
C．53131I→53130I+01n D．53131I→52130Te+11H
13．核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137．碘131的半衰期约为8天，会释放β射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变期时会辐射γ射线．下列说法正确的是（　　）
A．碘131释放的β射线由氦核组成
B．铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量
C．与铯137相比，碘131衰变更慢
D．铯133和铯137含有相同的质子数
14．太阳内部持续不断地发生着4个质子（）聚变为1个氦核（He）的热核反应，核反应方程是4H→He+2X，这个核反应释放出大量核能．已知质子、氦核、X的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c．
下列说法中正确的是（　　）
A．方程中的X表示中子（n）
B．方程中的X表示正电子（e）
C．这个核反应中质量亏损△m=4m1﹣m2
D．这个核反应中释放的核能△E=（4m1﹣m2﹣m3）c2
15．对以下的几个核反应方程，判断正确的是（　　）
①H+H→He+n ②Na→Mg+e ③U+n→Ba+Kr+n。
A．①是裂变，②是β衰变 B．①是裂变，③是衰变
C．②是β衰变，③是裂变 D．②是裂变，③是α衰变
16．月球土壤里大量存在着一种叫做“氦3”（He）的化学元素，是核聚变的重要原料之一．科学家初步估计月球上至少有100万吨“氦3”，如果相关技术开发成功，将可为地球带来取之不尽的能源．关于“氦3”与氘核（H）聚变生成“氦4”（He），下列说法中正确的是（　　）
A．该核反应方程式为He+H→He+H
B．该核反应生成物的质量大于参加反应物的质量
C．该核反应出现质量亏损，吸收能量
D．因为“氦3”比“氦4”的比结合能小，所以“氦3”比“氦4”稳定
17．2017年量子通信卫星“墨子号”首席科学家潘建伟获得“物质科学奖”。对于有关粒子的研究，下列说法正确的是（　　）
A．在铀核的裂变中，当铀块的体积小于“临界体积”时，不能发生链式反应
B．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
C．轻核聚变的过程质量增大，重核裂变的过程有质量亏损
D．比结合能小的原子核结合成（或分裂成）比结合能大的原子核时一定吸收能量
18．下列关于原子和原子核的说法正确的是（　　）
A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B．某放射性元素经12天有的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为4天
C．放射性元素的半衰期随温度的降低而变短
D．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
19．首次用实验验证“爱因斯坦质能方程”的核反应方程是Li+H→KHe，已知mLi=7.0160u，mH=1.0078u，mHe=4.0026u，则该核反应方程中的K值和质量亏损分别是（　　）
A．1和4.0212u B．1和2.0056u C．2和0.0186u D．2和1.9970u
20．关于原子核下列说法正确的是（　　）
A．原子核发生一次β衰变，该原子外层就失去一个电子
B．铀235裂变方程为
C．原子核的比结合能越大越稳定
D．把放射性元素掺杂到其他稳定元素中，放射性元素的衰变会变慢
21．静止的镭核Ra发生α衰变，释放出的α粒子的动能为E0，假设衰变时能量全部以动能形式释放出来，则衰变过程中总的质量亏损是（　　）
A． B． C． D．
　
二．多选题（共3小题）
22．U的衰变方程为U→Th+He，其衰变曲线如图，T为半衰期，则（　　）

A．U发生的是α衰变 B．U发生的是β衰变
C．k=3 D．k=4
23．下列说法正确的是（　　）
A．汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内
B．氢原子从低能级向高能级跃迁时产生原子光谱
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（）衰变为铅核（）的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变
E．霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱是连续光谱
F．半衰期是原子核有半数发生衰变所需的时间
24．已知212Bi的半衰期为1个小时，关于衰变下列说法正确的是（　　）
A．半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间
B．α粒子就是氦原子核，α粒子电离本领很大，不宜用来进行金属探伤
C．现在有800个212Bi原子，经过4个小时后，未衰变的212Bi原子数为50个
D．β衰变中放出的电子，是核外电子获得能量后，被电离出来的
E．半衰期是由原子核内部自身因数决定的，跟原子所处的化学状态无关
　
三．计算题（共1小题）
25．在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变．放射出的α粒子（）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R．以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量．
（1）放射性原子核用表示，新核的元素符号用Y表示，写出该α衰变的核反应方程．
（2）α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小．
（3）设该衰变过程释放的核能都转为为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损△m．
　
四．解答题（共1小题）
26．2008年北京奥运会场馆周围 80%～90% 的路灯将利用太阳能发电技术来供电，奥运会90%的洗浴热水将采用全玻真空太阳能集热技术．科学研究发现太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应，即在太阳内部4个氢核（H）转化成一个氦核（He）和两个正电子（e）并放出能量．已知质子质量mP=1.0073u，α粒子的质量mα=4.0015u，电子的质量me=0.0005u． 1u的质量相当于931．MeV的能量．
①写出该热核反应方程；
②一次这样的热核反应过程中释放出多少MeV的能量？（结果保留四位有效数字）
　

放射性元素的衰变
参考答案与试题解析
　
一．选择题（共21小题）
1．如图所示，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是（　　）

A．①④表示β射线，其穿透能力较强
B．②⑤表示γ射线，其穿透能力最强
C．③⑥表示α射线，其电离能力最强
D．②⑤表示γ射线，是原子发生跃迁时产生
【分析】根据α、β、γ三种射线的带电性质和本质以及带电粒子在电场中受力特点可正确判断．
本题应抓住：①三种射线的成分主要是指所带电性：α射线是高速He流带正电，β射线是高速电子流，带负电，γ射线是γ光子，是中性的．
②洛伦兹力方向的判定，左手定则：张开左手，拇指与四指垂直，让磁感线穿入手心，四指的方向是正电荷运动的方向，拇指的指向就是洛伦兹力的方向．
【解答】解：α射线实质为氦核，带正电，β射线为电子流，带负电，γ射线为高频电磁波，根据电荷所受电场力特点可知：①为β射线，②为γ射线，③为α射线，
α射线是高速He流，一个α粒子带两个正电荷。根据左手定则，α射线受到的洛伦兹力向左，故④是α射线。
β射线是高速电子流，带负电荷。根据左手定则，β射线受到的洛伦兹力向右，故⑥是β射线。
γ射线是γ光子，是中性的，故在磁场中不受磁场的作用力，轨迹不会发生偏转。故⑤是γ射线。故B正确，ACD错误。
故选：B。
【点评】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，本题综合性较强，主要考查两个方面的问题：①三种射线的成分主要是所带电性．②洛伦兹力的方向的判定．只有基础扎实，此类题目才能顺利解决，故要重视基础知识的学习．
　
2．在天然放射性物质附近放置一带电体，带电体所带的电荷很快消失的根本原因是（　　）
A．γ射线的贯穿作用 B．α射线的电离作用
C．β射线的贯穿作用 D．β射线的中和作用
【分析】由于α粒子电离作用较强，能使空气分子电离，电离产生的电荷与带电体的电荷中和．
【解答】解：在三种粒子中，α粒子电离作用最强，那么，α粒子使空气电离成正负离子，这样空气就变成了导体，会导走带电体上的静电荷，使带电体所带的电荷很快消失，故B正确。
故选：B。
【点评】本题考查了三种粒子的电离本领，αβγ依次减弱．
　
3．一放射源放射出某种或多种射线，当用一张薄纸放在放射源的前面时，强度减为原来的，而当用1cm厚的铝片放在放射源前时，射线的强度减小到几乎为零，由此可知，该放射源所射出的（　　）
A．仅是α射线 B．仅是β射线
C．α射线和β射线 D．是α射线和γ射线
【分析】α射线穿透本领太弱，γ射线穿透能力又太强，而β射线穿透能力β居中．
【解答】解：α射线的穿透能力最弱，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住，β射线的电离作用较弱，穿透孔力较强，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米的铝板，γ射线穿透能力最强，可以穿过1cm厚的铝片，根据题意可知，该放射源所射出的射线还有α射线和β射线，没有γ射线，故C正确，ABD错误。
故选：C。
【点评】本题考查了α、β、γ三种射线的特性，电离本领依次减弱，穿透本领依次增强，能在生活中加以利用．
　
4．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
【分析】静止的原子核发生β衰变，根据动量守恒可知，发生衰变后粒子与反冲核的运动方向相反，动量的方向相反，大小相等．由半径公式r==，P是动量，得出两个粒子半径轨迹半径大小关系，判断各自运动的轨迹；结合运动的方向判断磁场的方向．
【解答】解：原子核发生β衰变时，根据动量守恒可知两粒子的速度方向相反，动量的方向相反，大小相等；
由半径公式r==（P是动量），分析得知，r与电荷量成反比，β粒子与新核的电量大小分别为e和ne（n为新核的电荷数），则β粒子与新核的半径之比为：ne：e=n：1．所以半径比较大的轨迹1是衰变后β粒子的轨迹，轨迹2是新核的。
新核沿逆时针方向运动，在A点受到的洛伦兹力向左，由左手定则可知，磁场的方向向里。
由以上的分析可知，选项D正确，ABC错误。
故选：D。
【点评】该题即使没有说明是β衰变也可根据粒子的速度的方向相反和两个粒子的运动的轨迹由左手定则可以分析判断粒子的带电的情况．
其中要注意的是电子的动量与新核的动量大小相等．
　
5．由天然放射性元素钋（Po）放出的α射线轰击铍（Be）时会产生A粒子流，用粒子流A轰击石蜡时，会打出粒子流B．下述正确的是（　　）

A．该实验核反应方程：Be+He→C+n
B．该实验是查德威克发现质子的实验
C．粒子A为中子，粒子B为质子
D．粒子A为质子，粒子B为中子
【分析】天然放射性元素钋（Po）放出的α射线轰击铍时会产生高速中子流，轰击石蜡时会打出质子．
【解答】解：A、天然放射性元素钋（Po）放出的α射线轰击铍（Be）时会产生中子流，C原子核的质量数：m=9+4﹣1=12，所以该反应是：Be+He→C+n．故A错误。
B、用放射源钋的α射线轰击铍时，能发射出一种穿透力极强的中性射线，这就是所谓铍“辐射”，即中子流，中子轰击石蜡，将氢中的质子打出，即形成质子流。该实验是查德威克发现中子的实验。所以A为中子，B为质子，故B错误，C正确，D错误。
故选：C。
【点评】该题考查查德威克发现中子的实验中所发生的核反应方程，以及核反应的过程中产生的粒子，属于对物理学史的考查．要牢记原子物理学中的几个重要的发现以及相应的实验即其现象．
　
6．一个静止的放射性同位素的原子核15P衰变为14Si，另一静止的天然放射性元素的原子核Th衰变为Pa，在同一磁场中，得到衰变后粒子的轨迹为1、2、3、4，如图所示．轨迹1、2、3、4依次是（　　）

A．Pa、电子、正电子、14Si
B．Pa、电子、14Si、正电子
C．14Si、正电子、电子、Pa
D．正电子、14Si、Pa、电子
【分析】放射性元素的原子核，沿垂直于磁场方向放射出一个粒子后进入匀强磁场，在洛伦兹力的作用下都做匀速圆周运动．放射性元素放出粒子，动量守恒，由半径公式r==，分析α粒子和β粒子与反冲核半径关系，根据洛伦兹力分析运动轨迹是内切圆还是外切圆，判断是哪种衰变．
【解答】解：放射性元素放出正电子时，正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。
放射性元素放出粒子时，两带电粒子的动量守恒。由半径公式r==，可得轨迹半径与动量成正比，与电量成反比，而正电子和β粒子的电量比反冲核的电量小，则正电子和β粒子的半径比反冲核的半径都大，故轨迹1、2、3、4依次是：Pa、电子、14Si、正电子。
故选：B。
【点评】放射性元素放射后，两带电粒子的动量是守恒．正好轨迹的半径公式中也有动量的大小，所以可以研究半径与电荷数的关系．
　
7．一个静止的放射性原子核处于垂直纸面向里的匀强磁场中，由于发生了衰变而形成了如图所示的两个圆形径迹，两圆半径之比为1：16，则以下说法正确的是（　　）

A．该原子核发生了α衰变
B．反冲核沿小圆做逆时针方向运动
C．原静止的原子核的原子序数为17
D．沿大圆和沿小圆运动的粒子的周期相同
【分析】衰变前后，动量守恒，衰变后的粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力可得半径公式，结合轨迹图分析解答即可
【解答】解：A、由运动轨迹可知，衰变产生的新粒子与新核所受洛伦兹力方向相同，而两者运动方向相反，故小粒子应该带负电，故发生了β衰变，故A错误
B、由洛伦兹力作用下的圆周运动的半径公式r=得，反冲核必沿小圆周运动，有左手定则可知，反冲核运动方向为逆时针，故B正确
C、由A项分析结合公式r=，且r1：r2=1：16知，反冲核核电荷数为16，故静止的原核的原子序数为15，故C错误；
D、由周期公式T=得，周期与比荷有关，而β粒子与反冲核比荷不同，故D错误
故选：B。
【点评】衰变前后动量守恒，衰变后的粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，应用半径和周期公式解决
　
8．铀核 U衰变为铅核 Pb的过程中，要经过x次α衰变和y次β衰变，其中（　　）
A．x=6，y=8 B．x=8，y=6 C．x=16，y=22 D．x=22，y=16
【分析】设发生x次α衰变，y次β衰变，写出衰变方程，求解x，y即可．原子核经过一次α衰变，电荷数减小2，质量数减小4，一次β衰变后电荷数增加1，质量数不变．
【解答】解：设发生x次α衰变，y次β衰变，衰变方程为：
92238U→82206Pb+xα+yβ
则：238=206+4x，解得：x=8
又：92=82+8×2﹣y，得：y=6
故选：B。
【点评】知道发生α、β衰变的实质．能够运用质量数和电荷数守恒进行求解．
　
9．14C是碳元素的一种具有放射性的同位素，其半衰期约为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，则样品生活的年代约是（　　）
A．11400年前 B．17100年前 C．22800年前 D．45600年前
【分析】根据半衰期的物理意义以及剩余质量和总质量之间的关系可正确求解．
【解答】解：设原来614C的质量为M0，衰变后剩余质量为M则有：
M=M0×（）n，其中n为发生半衰期的次数，
由题意可知剩余质量为原来的，故n=3，所以死亡时间为：3×5700=17100年，故ACD错误，B正确。
故选：B。
【点评】本题考查了半衰期的计算，要明确公式中各个物理量的含义，注意平时多加练习，加深对公式的理解．
　
10．一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．经过两个半衰期后这块矿石中基本不再含有铀了
B．经过两个半衰期后原来所含的铀元素的原子核有发生了衰变
C．经过三个半衰期后，其中铀元素的质量还剩
D．经过一个半衰期后该矿石的质量剩下
【分析】解答本题的关键是熟练掌握有关半衰期的运算，弄清总质量、衰变质量、衰变时间，半衰期之间关系．
【解答】解：总质量m、衰变质量m1、衰变时间，半衰期之间关系为：m1=m（）n，n为半衰期次数，即n=，t0为半衰期，t为衰变时间，所以在本题中有：
A、经过2T剩余U为：m1=m（）n，发生衰变的为m；经过时间2T后该矿石的质量为：M′=M﹣m+=M﹣m，故AB错误；
C、由上分析可知，经过三个半衰期后，其中铀元素的质量还剩m1=m（）3=，故C正确。
D、经过一个半衰期后该矿石的质量剩下M﹣m，故D错误；
故选：C。
【点评】本题考查了有关半衰期的理解及运算，要注意对基本概念和规律的理解及应用．
　
11．放射性元素氡（）经α衰变成为钋，半衰期为3.8天；但勘测表明，经过漫长的地质年代后，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素的矿石，其原因是（　　）
A．目前地壳中的主要来自于其它放射元素的衰变
B．在地球形成的初期，地壳中元素的含量足够高
C．当衰变产物积累到一定量以后，的增加会减慢的衰变进程
D．主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力改变了它的半衰期
【分析】放射性元素氡（）经α衰变成为钋，半衰期为3.8天，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素的矿石，主要来自其它放射性元素的衰变．半衰期的大小由原子核内部因素决定，与所处的物理环境和化学环境无关．
【解答】解：A、因为放射性元素氡（）的半衰期比较短，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素的矿石，主要来自其它放射性元素的衰变。故A正确，B、C错误。
D、半衰期的大小与温度、压力无关，由原子核内部因素决定。故D错误。
故选：A。
【点评】原子核的衰变和半衰期是常考的题型，要理解半衰期的定义，以及知道影响半衰期的因素．
　
12．表示放射性元素碘131（53131I）β衰变的方程是（　　）
A．53131I→51127Sb+24He B．53131I→54131Xe+﹣10e
C．53131I→53130I+01n D．53131I→52130Te+11H
【分析】本题很简单，要知道β衰变是原子核内的中子转化为质子，并产生一个电子的过程，即发生β衰变时衰变前后质量数不变，电荷数增加．
【解答】解：β衰变是原子核内的中子转化为质子同时放出电子个过程。
A、该衰变是α衰变，故A错误；
B、该衰变放出的是β粒子，属于β衰变，故B正确；
C、产生是中子，故C错误；
D、产生的是质子，故D错误。
故选：B。
【点评】本题很简单，主要考察β衰变的特点．
　
13．核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137．碘131的半衰期约为8天，会释放β射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变期时会辐射γ射线．下列说法正确的是（　　）
A．碘131释放的β射线由氦核组成
B．铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量
C．与铯137相比，碘131衰变更慢
D．铯133和铯137含有相同的质子数
【分析】清楚α射线和β射线的实质．
知道半衰期的物理意义．
铯133和铯137是同位素，应具有相同的核电荷数和不同的中子数．
【解答】解：A、β射线是高速电子流，α射线才是由氦核组成，故A错误；
B、γ光子在所有电磁波中频率最高，能量最大，故B错误；
C、半衰期越小衰变越快，应该是碘131衰变更快，故C错误；
D、铯133和铯137是同位素，质子数相同中子数不同，故D正确。
故选：D。
【点评】知道各种射线的组成，
清楚半衰期的意义，半衰期越大表示衰变越慢．
了解同位素的概念．
　
14．太阳内部持续不断地发生着4个质子（）聚变为1个氦核（He）的热核反应，核反应方程是4H→He+2X，这个核反应释放出大量核能．已知质子、氦核、X的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c．
下列说法中正确的是（　　）
A．方程中的X表示中子（n）
B．方程中的X表示正电子（e）
C．这个核反应中质量亏损△m=4m1﹣m2
D．这个核反应中释放的核能△E=（4m1﹣m2﹣m3）c2
【分析】根据核反应过程中质量数与核电荷数守恒，求出X的核电荷数，确定其种类；
先求出核反应的质量亏损，然后由质能方程求出释放的核能．
【解答】解：由核反应质量数守恒、电荷数守恒可推断出X为e，故A错误、B正确；
质量亏损为：△m=4m1﹣m2﹣2m3；释放的核能为：△E=△mc2=（4m1﹣m2﹣2m3）c2，故C错误、D也错误。
故选：B。
【点评】知道质量数守恒与核电荷数守恒是判断粒子X种类的关键，熟练应用质能方程即可求出核反应释放的能量．
　
15．对以下的几个核反应方程，判断正确的是（　　）
①H+H→He+n ②Na→Mg+e ③U+n→Ba+Kr+n。
A．①是裂变，②是β衰变 B．①是裂变，③是衰变
C．②是β衰变，③是裂变 D．②是裂变，③是α衰变
【分析】根据核反应过程遵循质量数和核电荷数守恒解决问题。知道β衰变，聚变，裂变的概念，并能区分。选择正确的研究对象。
【解答】解：①12H+13H→24He+01n．该反应是聚变；
②1124Na→1224Mg+﹣10e；该衰变放射出一个电子，是β衰变；
③92235U+01n→56141Ba+3692Kr+201n；该反应重核分裂为两个中等质量的新核，是裂变。
由上分析可知，故C正确，ABD错误。
故选：C。
【点评】该题考查常见的核反应方程以及它们的种类，属于对基础知识点的考查，这一类的题目考查对基础知识点熟悉的程度，多加积累即可。
　
16．月球土壤里大量存在着一种叫做“氦3”（He）的化学元素，是核聚变的重要原料之一．科学家初步估计月球上至少有100万吨“氦3”，如果相关技术开发成功，将可为地球带来取之不尽的能源．关于“氦3”与氘核（H）聚变生成“氦4”（He），下列说法中正确的是（　　）
A．该核反应方程式为He+H→He+H
B．该核反应生成物的质量大于参加反应物的质量
C．该核反应出现质量亏损，吸收能量
D．因为“氦3”比“氦4”的比结合能小，所以“氦3”比“氦4”稳定
【分析】根据电荷数守恒、质量数守恒判断核反应方程的正误；轻核聚变将放出大量的能量，知有质量亏损；核电站产生的核能来自重核裂变；
【解答】解：A、该核反应方程为He+H→He+H，电荷数守恒，质量数守恒。故A正确；
B、C、关于“氦3（He）”与氘核（H）聚变生成氦4（He）和质子，有大量的能量放出，根据爱因斯坦质能方程，知有质量亏损，生成物的质量小于参加反应物质的质量。故B错误，C错误。
D、比结合能越大，原子核越稳定，所以所以“氦4”比“氦3”稳定。故D错误；
故选：A。
【点评】解决本题的关键知道轻核聚变和重核裂变的区别，知道这两种核反应都有质量亏损，都放出大量的能量．
　
17．2017年量子通信卫星“墨子号”首席科学家潘建伟获得“物质科学奖”。对于有关粒子的研究，下列说法正确的是（　　）
A．在铀核的裂变中，当铀块的体积小于“临界体积”时，不能发生链式反应
B．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
C．轻核聚变的过程质量增大，重核裂变的过程有质量亏损
D．比结合能小的原子核结合成（或分裂成）比结合能大的原子核时一定吸收能量
【分析】当铀块的体积小于“临界体积”时，不能发生链式反应。铀元素的半衰期不随温度的变化而变化。轻核聚变的过程和重核裂变的过程都有质量亏损。比结合能小的原子核结合成（或分裂成）比结合能大的原子核时一定释放核能。
【解答】解：A、在铀核的裂变中，当铀块的体积小于“临界体积”时，不能发生链式反应，故A正确。
B、半衰期的大小与温度无关，由原子核内部因素决定，故B错误。
C、轻核聚变和重核裂变都有质量亏损，都向外辐射能量，故C错误。
D、比结合能小的原子核结合成（或分裂成）比结合能大的原子核时有质量亏损，释放核能，故D错误。
故选：A。
【点评】解决本题的关键是理解并掌握原子物理的基本知识，特别是注意半衰期与化学反应速度的区别，知道半衰期的大小由原子核内部因素决定，与元素的物理状态或化学状态无关。
　
18．下列关于原子和原子核的说法正确的是（　　）
A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B．某放射性元素经12天有的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为4天
C．放射性元素的半衰期随温度的降低而变短
D．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
【分析】a粒子大角度散射表明原子内部有一很小的核，即原子核，集中了全部的正电荷及几乎全部的质量。γ射线是一种波长很短的电磁波。
β衰变产生的电子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。半衰期与温度无关。
平均结合能越小表示原子核中的核子结合得越不牢固；
γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强。
【解答】解：A、β衰变时，原子核中的一个中子转化为一个质子和一个电子，释放出来的电子就是β粒子，可知β衰变现象不是说明电子是原子核的组成部分。故A错误。
B、放射性元素经过12天有的原子核发生了衰变，根据半衰期定义可知，发生三次衰变，则该元素的半衰期为4天。故B正确。
C、放射性元素的半衰期与其所处的物理环境及化学状态无关，由原子核内部因素决定。故C错误。
D、平均结合能越小表示原子核中的核子结合得越不牢固。故D错误；
故选：B。
【点评】考查三种射线的各自特征，注意β衰变的电子由来，掌握半衰期与外界因素无关，掌握半衰期的特点是关键。
　
19．首次用实验验证“爱因斯坦质能方程”的核反应方程是Li+H→KHe，已知mLi=7.0160u，mH=1.0078u，mHe=4.0026u，则该核反应方程中的K值和质量亏损分别是（　　）
A．1和4.0212u B．1和2.0056u C．2和0.0186u D．2和1.9970u
【分析】核反应方程同时满足质量数守恒和电荷数守恒．根据反应前后各个核子的质量差求质量亏损．
【解答】解：根据核反应前后质量数守恒和电荷数守恒可得：
7+1=K×4
3+1=K×2
可得K=2
反应前的总质量：m前=mLi+mH=7.0160u+1.0078u=8.0238u
反应后的总质量：m后=2mHe=2×4.0026u=8.0052u
反应前后质量亏损为：△m=m前﹣m后=8.0238u﹣8.0052u=0.0186u
故选：C。
【点评】直接利用核反应方程的质量数和电荷数守恒即可正确求解，根据核子的质量求解核反应过程中的质量亏损．
　
20．关于原子核下列说法正确的是（　　）
A．原子核发生一次β衰变，该原子外层就失去一个电子
B．铀235裂变方程为
C．原子核的比结合能越大越稳定
D．把放射性元素掺杂到其他稳定元素中，放射性元素的衰变会变慢
【分析】目前释放核能的方式有轻核聚变和重核裂变；半衰期是由原子核的种类决定；β衰变的本质是原子核内的一个中子生成一个质子和电子，从而即可求解。
【解答】解：A、原子核的β衰变过程是中子转变为质子而释放出电子的过程，核外电子没有参与该反应，选项A错误；
B、铀235必须吸收慢中子后才能发生裂变，选项B错误；
C、原子核的比结合能越大，原子核越难分离，原子核越稳定，选项C正确；
D、放射性元素衰变的快慢与其物理、化学状态无关，选项D错误；
故选：C。
【点评】本题考查了释放核能的方式、半衰期、原子核的衰变、波尔原子模型等，知识点多，难度小，关键是记住基础知识。
　
21．静止的镭核Ra发生α衰变，释放出的α粒子的动能为E0，假设衰变时能量全部以动能形式释放出来，则衰变过程中总的质量亏损是（　　）
A． B． C． D．
【分析】由动量守恒求出新核的动能，从而得到衰变释放的总能量，再由质能方程求出质量亏损．
【解答】解：由衰变中质量数守恒，电荷数守恒可知：新核质量数为222，电荷数为86，由动量守恒得4 mvα=222mv′，又P2=2mEk则有：2×4mE0=2×222mE′，解得E′=E0．所以释放的核能△E=E0+E′=E0．又由质能方程△E=△mc2可得亏损的质量△m=，故B正确。
故选：B。
【点评】本题考查了原子核的衰变，结合力学中的动量守恒求质量亏损，难度不大．
　
二．多选题（共3小题）
22．U的衰变方程为U→Th+He，其衰变曲线如图，T为半衰期，则（　　）

A．U发生的是α衰变 B．U发生的是β衰变
C．k=3 D．k=4
【分析】根据核反应方程的放射出的粒子，即可判断出衰变的类型；根据半衰期的含义可以算出衰变经历的半衰期的个数．
【解答】解：A、B、根据衰变方程为U→Th+He，放出的是α粒子，所以衰变是α衰变。故A正确，B错误；
剩余质量为：M剩=M×（）n，经过kT后，，所以k=3，故C正确，D错误。
故选：AC。
【点评】书写核反应方程一定满足质量数和电荷数守恒，正确理解应该公式M剩=M×（）n，并能进行有关半衰期的运算．
　
23．下列说法正确的是（　　）
A．汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内
B．氢原子从低能级向高能级跃迁时产生原子光谱
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（）衰变为铅核（）的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变
E．霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱是连续光谱
F．半衰期是原子核有半数发生衰变所需的时间
【分析】卢瑟福通过α粒子散射实验得出原子的核式结构模型．由高能级向低能级跃迁，辐射光子，由低能级向高能级跃迁，吸收光子．通过电荷数守恒、质量数守恒确定α衰变、β衰变的次数．
【解答】解：A、卢瑟福通过α粒子散射实验得出原子的核式结构模型。故A错误。
B、氢原子从高能级向低能级跃迁产生原子光谱。故B错误。
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。故C正确。
D、因为α衰变的过程中电荷数少2，质量数少4，β衰变的过程中电荷数多1，质量数不变。铀核（）衰变为铅核（）的过程中，质量数少32，知发生了8次α衰变，而电荷数少10，在α衰变的过程中，电荷数少16，则经过6次β衰变。故D正确。
E、霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱是线光谱。故E错误。
F、半衰期是原子核有半数发生衰变所需的时间。故F正确。
故选：CDF。
【点评】解决本题的关键熟悉物理学史，知道能级的跃迁、半衰期、衰变、射线的性质等知识点．
　
24．已知212Bi的半衰期为1个小时，关于衰变下列说法正确的是（　　）
A．半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间
B．α粒子就是氦原子核，α粒子电离本领很大，不宜用来进行金属探伤
C．现在有800个212Bi原子，经过4个小时后，未衰变的212Bi原子数为50个
D．β衰变中放出的电子，是核外电子获得能量后，被电离出来的
E．半衰期是由原子核内部自身因数决定的，跟原子所处的化学状态无关
【分析】半衰期是原子核有半数发生衰变的时间，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．半衰期对大量的原子核适用，对少量的原子核是不适用的；β衰变产生的电子来自原子核内部，不是核外电子；α粒子的电离能力最强，穿透能力最弱．
【解答】解：A、半衰期是原子核有半数发生衰变的时间，具有统计意义，对大量的原子核适用，由原子核内部因素决定，与原子所处的物理环境和化学状态无关。故A、E正确，C错误。
B、α粒子就是氦原子核，α粒子电离本领很大，穿透本领很弱，不宜用来进行金属探伤。故B正确。
D、β衰变中放出的电子是原子核中的一个中子转变为一个电子和一个质子，电子释放出来，不是来自核外电子。故D错误。
故选：ABE。
【点评】解决本题的关键知道半衰期的定义以及知道影响半衰期的因素，知道各种射线的性质，注意β衰变产生的电子不是来自核外电子．
　
三．计算题（共1小题）
25．在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变．放射出的α粒子（）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R．以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量．
（1）放射性原子核用表示，新核的元素符号用Y表示，写出该α衰变的核反应方程．
（2）α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小．
（3）设该衰变过程释放的核能都转为为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损△m．
【分析】（1）由质量守恒及电荷守恒写出核反应方程；
（2）由粒子做圆周运动，洛伦兹力做向心力求得运动周期，进而根据一个周期通过的电量为粒子所带电荷量得到等效电流；
（3）由（2）求得α粒子的速度，再通过动量守恒求得新核的速度，进而求得两粒子的动能，即可得到衰变过程的核能，再由爱因斯坦质能方程即可求得质量亏损．
【解答】解：（1）由质量守恒及电荷守恒可得该α衰变的核反应方程为→+；
（2）α粒子做圆周运动，洛伦兹力做向心力，设圆周运动的速率为v，则有：，
则圆周运动的周期；
那么相当于环形电流在周期T内通过的电量为q，则等效环形电流大小；
（3）因为衰变时间极短，且衰变时内力远远大于外力，故认为在衰变过程中外力可忽略，则有动量守恒，设新核的速度为v′，则有：mv+Mv′=0；
由（2）可得：，所以，，则衰变过程使两粒子获得动能=；
由于衰变过程，质量亏损产生的核能全部转化为粒子的动能，故衰变过程的质量亏损；
答：（1）放射性原子核用表示，新核的元素符号用Y表示，则该α衰变的核反应方程为→+；
（2）α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，则圆周运动的周期为，环形电流大小为；
（3）设该衰变过程释放的核能都转为为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，则衰变过程的质量亏损△m为损．
【点评】带电粒子在磁场中的运动，一般由洛伦兹力做向心力，进而求得速度、半径、周期等问题，然后根据几何关系求得粒子运动轨迹，进而求解．
　
四．解答题（共1小题）
26．2008年北京奥运会场馆周围 80%～90% 的路灯将利用太阳能发电技术来供电，奥运会90%的洗浴热水将采用全玻真空太阳能集热技术．科学研究发现太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应，即在太阳内部4个氢核（H）转化成一个氦核（He）和两个正电子（e）并放出能量．已知质子质量mP=1.0073u，α粒子的质量mα=4.0015u，电子的质量me=0.0005u． 1u的质量相当于931．MeV的能量．
①写出该热核反应方程；
②一次这样的热核反应过程中释放出多少MeV的能量？（结果保留四位有效数字）
【分析】（1）根据核反应过程中质量数和电荷数守恒可正确写出核反应方程．
（2）根据质能方程可正确解答．
【解答】解：（1）根据质量数与质子数守恒，则有核反应方程为：4H→He+2e；
（2）质量亏损△m=4mP﹣mα﹣2me；
那么△m=4×1.0073u﹣4.0015u﹣2×0.0005u=0.0267 u；　
根据质能方程△E=△mc2
得一次热核反应释放的能量△E=0.0267 u×931MeV/u=24.86 MeV；
答：（1）氢核到氦核的核聚变的核反应方程4H→He+2e；
（2）一次这样的热核反应过程中释放出24.86 MeV的能量．
【点评】本题考查了核反应方程的书写以及质能方程的简单应用，属于简单基础题目，平时练习中对这类问题注意多加训练，不可忽视．