课后提升练（15）原子核衰变及半衰期（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（鲁科版2019）

课后提升练(十五)　原子核衰变及半衰期 [对应学生用书P169] 1．(2022·陕西西安高二期末)自然界中有的放射性元素半衰期很短，很难被发现，放射性元素镎237( 93 237Np)就是用人工的方法发现的。镎237是不稳定的，它经过一系列α衰变、 β衰变后变成铋209( 83 209Bi)，这些衰变是(　　) A．7次α衰变和4次β衰变 B．4次α衰变和4次β衰变 C．7次α衰变和5次β衰变 D．6次α衰变和4次β衰变 A　解析：假设需经过x次α衰变，y次β衰变，根据电荷数和质量数守恒有93＝2x－ y＋83，237＝4x＋209解得x＝7，y＝4，故A正确，B、C、D错误。 2．(2022·江苏徐州高二期中)一个质量数为X的原子核经过一系列α衰变和β衰变后成为质量数为Y的原子核，下列说法正确的是(　　) A．经过一次α衰变，该原子核的电荷数减少4 B．经过一次β衰变，该原子核中的一个质子转变为中子 C．这一过程共发生了次α衰变 D．这一过程共发生了(X－Y)次β衰变 C　解析：经过一次α衰变，该原子核的电荷数减少2，质量数减少4，A错误；经过一次β衰变，该原子核中的一个中子转化为一个质子和一定电子，B错误；因为发生β衰变时，原子核的质量数保持不变，假设发生了n次α衰变，根据质量数守恒可得X＝4n＋Y，解得 n＝，可知这一过程共发生了次α衰变，C正确；由于不清楚衰变前后的电荷数，故不能判断发生β衰变的次数，D错误。 3．(2022·江苏盐城高二期末)放射性元素A、B的半衰期分别为T和2T。在t＝0时刻这两种元素的原子核总数为N，在t＝4T时刻，衰变的原子核总数为N，则刚开始A、B原子核数目之比为(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　 A．1∶2 B．2∶1 C．1∶3 D．3∶1 B　解析：假设衰变之前A、B的原子核数分别为x、y，则x＋y＝N，x－x＋y－y＝N，解得x＝，y＝，所以＝2，故B正确，A、C、D错误。 4．(2022·四川广安二中模拟预测)关于放射性元素、衰变和半衰期，以下说法正确的是(　　) A．92 238U衰变成 82 206Pb要经过8次α衰变和6次β衰变 B．放射性元素的半衰期不仅与核内部本身因素有关，还与质量有关 C．β射线的本质是高速电子流，是核外电子脱离原子核束缚形成的 D．一块纯净的放射性矿石，经过两个半衰期，它的总质量仅剩下原来的四分之一 A　解析：设 92 238U衰变成 82 206Pb要经过m次α衰变和n次β衰变，则238－206＝4m， 92－82＝2m－n解得m＝8，n＝6，故A正确；放射性元素的半衰期仅与核内部本身因素有关，与质量无关，故B错误；β射线的本质是高速电子流，是原子核内中子转化为质子时放出的，故C错误；即使是纯净的放射性矿石也是放射性元素与其他元素的化合物，经过两个半衰期，矿石中放射性元素的总质量仅剩下原来的四分之一，而不是矿石的总质量仅剩下原来的四分之一，故D错误。 5．(2022·江苏镇江高二期末)秦山核电站生产 6 14C的核反应方程为 7 14N＋0 1n→14 6C＋X，其产物 14 6C的衰变方程为 14 6C→14 7N＋－0 1e。下列说法正确的是(　　) A．X是α粒子 B． 14 6C可以用作示踪原子 C．－0 1e来自原子核外 D．经过一个半衰期，10个 14 6C将剩下5个 B　解析：根据反应过程满足质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为1，故X是质子11H，A错误； 14 6C 具有放射性， 14 6C可以用作示踪原子，B正确；发生衰变过程，原子核内部的一个中子转化为一个质子和一个电子，电子被释放出来，故－1　0e来自原子核内，C错误；半衰期只适用于大量原子核的衰变，对于少数原子核不适用，D错误。 6．14C呼气试验是临床用于检测幽门螺杆菌感染的一种方法。被检者空腹，用约20 mL凉开水口服一粒尿素[14C]胶囊，静坐25分钟后，用一次性吹气管向二氧化碳吸收剂中吹气，通过分析呼气中标记的CO2的含量即可判断患者胃中幽门螺杆菌的存在情况。已知 14 6C的半衰期大约是5 730年，发生的是β衰变，其衰变方程为 14 6C→X＋－1　0e。下列说法正确的是(　　) A. 14 6C衰变释放β射线时，生成的新核X的核电荷数比 14 6C的核电荷数少1 B．含 14 6C的化合物与单质 14 6C衰变快慢相同 C．被检者体温越高 14 6C衰变越快 D．由于衰变释放能量，新核X的质量数比 14 6C的质量数少 B　解析：β衰变的实质是原子核内的一个中子转变为一个质子同时释放出一个电子，所以新核X的质子数比 14 6C的质子数多1，即核电荷数多1，A错误；放射性元素衰变的快慢是由核内部自身因素决定的，跟原子所处的外部条件、化合物还是单质都没有关系，B正确，C错误；核反应满足质量数和电荷数守恒，可知X为14 7N，比 14 7N少一个中子、多一个质子，但质量数相同，D错误。 7．(2022·江苏常州教育科学研究院高二期末)在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于衰变放出一个粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图)，今测得两个相切圆半径之比r1∶r2＝1∶44，则(　　) A．轨道1是α粒子的径迹 B．轨道2是β粒子的径迹 C．衰变前原子核所含的质子数为88 D．衰变前原子核所含的质子数为90 D　解析：原子核X衰变过程满足动量守恒，放出的粒子和新核Y(带正电)初速度方向相反，二者在同一磁场中轨迹形成外切圆，由左手定则可知粒子也带正电，所以是α衰变。 A ZX发生α衰变的反应式为A ZX→4 2He＋A Z－4 2Y此分裂为反冲运动，由动量守恒知α粒子和新核的动量大小p相等，根据牛顿第二定律可得qvB＝m，解得r＝＝，可知粒子圆周运动的半径与带电粒子电荷量成反比，即＝＝，由此可得，α粒子做圆周运动的半径大于新核做圆周运动的半径，即圆轨道2是α粒子的径迹，圆轨道1是Y粒子的径迹，由于α和Y粒子均带正电荷，结合左手定则可知，粒子和新核绕行的方向均为顺时针，如图所示， A、B错误；由＝＝，解得Z＝90，即X原子核原来所含的质子数是90，C错误，D正确。 8．(2022·四川树德中学模拟预测)科学研究发现，钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，已知钚的一种同位素 239 94Pu的半衰期为24 100年，其衰变方程为 239 94Pu→X＋4 2He＋γ，该衰变过程中产生的γ光子照射到逸出功为W0的金属上，逸出光电子的最大初动能为Ek0。已知普朗克常量为h，光速为c。下列说法中正确的是(　　) A．γ光子的波长为 B．X原子核中含有92个中子 C．给钚加压可改变其半衰期 D．40个 239 94Pu经过48 200年后一定剩余10个 A　解析：γ光子照射到逸出功为W0的金属上，逸出光电子的最大初动能为Ek0，由光电效应方程得Ek0＝－W0，得光子的波长为λ＝，故A正确；由核反应过程的质量数守恒和电荷数守恒可知X的质量数为A＝239－4＝235，电荷数为z＝94－2＝92，则X原子核中含有中子为n＝235－92＝143，故B错误；半衰期仅仅与放射性元素有关，与外界环境无关，加温或加压不能改变半衰期T的大小，故C错误；半衰期是大量放射性原子核衰变的统计意义，对个别的放射性原子核没有意义，故D错误。 9．自然界存在的放射性元素的原子核并非只发生一次衰变就达到稳定状态，而是要发生一系列连续的衰变，最终达到稳定状态。某些原子核的衰变情况如图所示(N表示中子数，Z表示质子数), 232 90Th衰变为 224 88Ra的过程下列说法正确的是(　　) A．只经历2次α衰变 B．只经历1次β衰变 C．经历2次α衰变和2次β衰变 D．经历1次α衰变和2次β衰变 C　解析：232 90Th衰变为 224 88Ra的过程，根据质量数守恒和电荷数守恒，α衰变质量数减少，β衰变质量数不变，故质量数减少8说明发生2次α衰变，质子数变为90－2×2＝86，因 224 88Ra的质子数为88，每发生一次β衰变质子数增加1，说明发生2次β衰变，故A、B、D错误，C正确。 10．(多选)(2022·陕西泾阳教育研究室高二期中)静止在匀强磁场中的 238 92U核，发生α衰变后生成Th核，衰变后的α粒子速度方向垂直于磁场方向，则以下结论中正确的是(　　) A．衰变方程可表示为 238 92U→234 90Th＋4 2He B．衰变后的Th核和α粒子的轨迹是两个内切圆，轨道半径之比为1∶45 C．Th核和α粒子的动能之比为2∶117 D．若α粒子转了117圈，则Th核转了90圈 ACD　解析：根据电荷数守恒、质量数守恒 92 238U→ 234 90Th＋ 4 2He，A正确；根据动量守恒定律得，Th核和α粒子的动量大小相等，方向相反，则r＝，知轨道半径等于两粒子的电量反比，为1∶45，因为两粒子电性相同，速度方向相反，轨迹为两个外切圆，B错误；根据动量守恒定律知，Th核和α粒子的动量大小相等，则动能Ek＝，所以动能之比等于质量的反比，为2∶117，C正确；根据周期T＝，知周期比等于质量和电荷量比值之比，所以Th核和α粒子的周期之比为117∶90，所以α粒子转了117圈，则Th核转了90圈，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$