第5章 课时练16 放射性元素的衰变-【百汇大课堂·高中学习测试卷】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

课时练16 放射性元素的衰变 (时间:40分钟满分:50分) 基础达标 C. "N+He-→O+H属于原子核的人工转变 1~7题每题3分,共21分。 D.C-→1N十-e,属于B衰变,而3射线来自原子 1.(多选)下列说法正确的是 外层的电子 A.a粒子带正电,a射线是从原子核中射出的 6. 下列核反应中放出的粒子为中子的是 7~ B.B粒子带负电,所以B衰变放出的粒子有可能是核 A.N俘获一个a粒子,产生O并放出一个粒子 外电子 B.A1俘获一个a粒子,产生”P并放出一个粒子 C. Y射线是光子,所以?射线有可能是原子核发光产 C."B俘获一个质子,产生Be并放出一个粒子 生的 D.a射线、B射线、>射线都是从原子核内部释放出 D.Li俘获一个质子,产生He并放出一个粒子 来的 7.自然界中一些放射性元素往往会发生一系列连续的 2.某放射性元素的原子核内有N个核子,其中有;个 递次衰变,形成衰变链。每个衰变链都有一个半衰 质子,该原子核发生2次a衰变和1次B衰变,变成1 期很长的始祖核素,经过连续衰变,直至生成一个稳 个新核,则 △ ( 定核素。已知始祖核素为U的衰变链的示意图如 图所示。下列判断正确的是 ( A.衰变前原子核有(N一n)个中子 ) B.衰变后新核有(n一4)个质子 C.衰变后新核的核子数为(N一3) Th D.衰变后新核的中子数为(N一n一3) A Pa 3.一个静止的铀核,放射一个a粒子而变为针核,在匀 Th 强磁场中的径迹如图所示,则正确的说法是( ) Ba Rn 130 Po 128 #26## A.1是g,2是针 B.1是针,2是a C.3是a,4是针 D.3是针,4是 124 80 82 84 86 88 90 92 94 4.(2023·河南部分学校联考)Pu发生a衰变的方程 A.图中的横轴表示核电荷数,纵轴表示质量数 为2Pu→23U+!He,某时刻元素(23Pu)和铀 B.U衰变最终生成的稳定核素为P (U)的原子核数之比为2:1,再经过t。时间后元 C.U衰变最终生成稳定核素,共有两条不同的衰 素(器Pu)和钟(器U)的原子核数之比为1:11. 变路径 (23Pu)的半衰期为 ( D.U衰变最终生成稳定核素,共发生了7次a衰 A.t。 变,4次B衰变 拓展提升 8~11题每题4分,12题13分,共29分。 5.(多选)关于核反应,下列说法正确的是 8.用中子轰击错27,产生钟24和X粒子,钟24具有放 A.在核反应中,质量守恒、电荷数守恒 射性,它衰变后生成钱24,则X粒子和钢的衰变过程 B.U→2Th十He属于a衰变 分别是 C ) 31 A.质子,a衰变 B.电子,a衰变 12.(2024·天津一中期末)静止的原子核2}Bi在磁感 C.粒子,B衰变 D.正电子,衰变 应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中 9.(情景创新)核电池又叫“放射性同位素电池”,它将 发生衰变后,产生的粒子的运动轨迹如图所示,已 射线的热能转变为电能,核电池已成功地用作航天 知轨迹2对应粒子的动量大小为力,电荷量大小 器的电源、心脏起搏器电源和一些特殊军事用途,其 为q: 中的燃料(Pu)是一种人造同位素,可由下列反 应合成:2U+H→2Np+2X,2Np→2Pu+ Y.期间伴随着文射线释放,则下列说法正确的是 ( ) A.X为质子 (1)Bi发生的是a衰变还是B衰变?写出衰变方 B.U核比P核少了2个中子 程式(新核用X表示),并判断新核X沿哪个轨迹 C.Y是Np核中的一个中子转化成一个质子时产 运动。 生的 (2)求大、小圆对应的周期之比以及半径之比。 D.Y射线是Np的核外电子从高能级往低能级跃 迁时产生的 10.(教材习题变式)沂水跋山遗址的发现填补了山东 及中国北方地区旧石器时代考古的空白。出土文 物包括石制品、动物化石及一定数量的骨制品,在 测定其年代时用碳十四断代法,某制品初步测年数 据为距今6万至10万年,已知:C的半衰期为573 年,该制品的C原始质量为n。。则该制品中C 的剩余量不可能是 ( A.o() B.()# C.m。() D.m() 11.(2024·重庆渝中巴蜀中学期末)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(X)发生 了一次B衰变,放射出的电子在与磁场垂直的平面 内做圆周运动,生成的新核用Y表示。则电子和新 核Y在磁场中运动的轨迹正确的是 C ) 新核Y 电子 新核Y( B 电子 3。 327.A 解析:三种射线中a射线和B射线带电,进入电场后会发 和B衰变产生的,所以这三种射线都是从原子核内部释放出 生偏转,而v射线不带电,不受电场力,电场对它没有影响,在 来的,A、D正确。 电场中不偏转。由题,将电场撤去,从显微镜观察到荧光屏上 2.A 解析:核子数等于质子数加中子数,所以衰变前原子核有 每分钟闪烁亮点数没有变化,可知射线中含有?射线。再将 (N一n)个中子,A正确;衰变后新核有n-(2×2-1)一(n 薄铅片移开,从显微镜观察到每分钟闪烁亮点数大大增加,根 3)个质子,B错误;衰变后新核的核子数为N一2X4一(N- 据a射线的特性:穿适本领最弱,一张纸就能挡住,以及B射线 8).C错误;衰变后新核的中子数为(N一n一5),D错误。 能穿透几毫米厚的铅板,分析得知射线中含有a射线。故放 3.B 解析;铀核发生a衰变后变为针核,a粒子和针核都在匀强 射源所发出的射线可能为a射线和Y射线,选项A正确。 磁场中做匀速圆周运动,根据动量守恒定律知,两粒子的速度 8.C 解析;同一元素的不同同位素的原子核内质子数是一定 方向相反,且都带正电;根据左手定则,运动轨迹为两个外切 的,只是中子数不同,设质子数为Z,则N十Z一A,得N-A -乙,Z是定值,故C正确。 量大的轨道半径小,则1是针核的径迹,2是a粒子的径迹,故 9.ACD 解析:根据镜像核的定义及质量数A等于核电荷数乙 B正确,A、C.D错误。 和中子数N之和,可知N和C的质子数与中子数互换了, 4.D 解析:设初始时刻(Pu)的原子核数为N。.则铀(U) 互为镜像核;N和O的质子数与中子数互换了,互为镜像 的原子核数为N。,再经过t。时间后(Pu)的原子核数 核,故A、C正确;N的质子数为7,中子数为8.而O的质子 数和中子数都为8,不是镜像核,故B错误;互为镜像核的质子 为N.则铀(U)的原子核数为11N,因为两种元素原子核的 数与中子数互换,质子数与中子数之和不变,所以互为镜像核 总数不变,所以N+11N- 的两个核质量数相同,故D正确。 10.B 解析:由于v射线不带电,因此一定打在O点处;a射线 带正电、B射线带负电,它们受到的电场力与洛伦兹力方向相 反,因此当a射线打到O点时,电场力大小等于洛伦兹力大 小,而由于a射线的速度为0.1c,B射线的速度约为0.99c 因此B射线受到的洛伦兹力大于电场力,所以B射线打到O 5.BC 解析:核反应前后核子数相等,质量数守恒而不是质量守 点的下方,选项A、D错误,B正确;当B、7射线打在O点,则 恒,故A错误;根据核反应的特点可知,核反应方程U B射线所受到的电场力与洛伦兹力大小相等,由于a射线的 →Th十He属于a衰变,故B正确;核反应方程N 速度小于B射线,因此a射线受到的电场力大于洛伦兹力,则 +He-→1O十H属于原子核人工转变,故C正确;3衰变 打在O点下方的某一点,选项C错误。 是原子核的衰变,与核外电子无关,B衰变时释放的电子是核 11.答案:③ 大 内一个中子转化成一个质子的同时释放出来的,故D错误。 解析:a射线不能穿过3mm厚的铅板,7射线又很容易穿过 6.B 解析:根据质量数和电荷数守恒可知四个核反应方程分别 为N+He→O+H,Al+He→P+n,B+H 3mm厚的铅板,基本不受钥板厚度的影响,而B射线刚好能 穿透几毫米厚的铅板,因此厚度的微小变化会使穿过铅板的 →Be+He,Li+H一→He十He,故只有B选项符合 题意。 B射线的强度发生较明显变化,所以是B射线对控制厚度起 主要作用,若超过标准值,说明铅板太薄了,应该将两个轨辑 7.D 解析;U的核电荷数为92,核子数为235,中子数为143。 间的距离调节得大些。 结合衰变链的示意图可知,题图中的横轴表示核电荷数,纵轴 表示中子数,A错误;由题图可知,最终生成的稳定核素核电 (2)1:2:③ 荷数为82,核子数为82+125-207,为Pb,B错误;由题图 解析:(1)离子在电场中被加速的过程,由动能定理可得 可知,衰变为Ac后,接下来可能发生a衰变生成Fr,也可 能发生③衰变生成Th,有两条衰变路径。同理,衰变为B 后也有两条衰变路径。所以U衰变生成Pb,共有四条不 进入磁场后,由洛伦兹力提供向心力得 同的衰变路径,C错误:结合题图及C项分析可知,无论沿任 何一条路径,都是共发生了7次a衰变,4次B衰变,D正确。 oB__ t 8.C 解析:根据核反应方程的质量数和电荷数守恒可知X粒子 又x-2r 的电荷数为2,质量数为4,所以X为a粒子,纳24衰变后生 2/2m #联立解得一。# 成铁24,质量数不变,所以只能是B衰变,故C正确。 9.C 解析:根据质量数和电荷数守恒可知U十H一→Np (2)氢的三种同位素的质量数分别为1、2、3,由(1)的结果知 +2X应该为U+H2Np+2n,即X为中子,A错 x.x:x=m.m.n-1:v②:③。 误;U的中子数是238-92-146,Pu中子数为238-94 144.给U核比给Pu核多了2个中子,B错误;根据质量数和电 课时练16 放射性元素的衰变 荷数守恒可知Np→Pu十Y的核反应方程是Np 1.AD 解析:a衰变的实质是原子核中的两个质子和两个中子 →Pu十e,是B衰变,e是由核内一个中子转化成一个 结合在一起形成一个氢核发射出来,B衰变的实质是原子核内 质子时产生的,C正确;Y射线是Np核从高能级向低能级跃 的一个中子转化成一个质子和一个电子,?射线是伴随a衰变 迁时辐射出来的,D错误。 ·12· 3.C 解析:原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需 的最小能量,故A错误;原子核衰变成a粒子和另一原子核, 年,T一5730年,可得经过的半衰期的个数n(取整数)可以 并释放能量,衰变产物的结合能之和一定大于原来原子核的 取11、14、16,n不可能为21,则该制品中C的剩余量不可能 结合能,故B错误;绝原子核的比结合能与铅原子核的比结合 是m-n。(),选项D符合题意。 能差不多,而绝原子核的核子数小于铅原子核的核子数,故钯 原子核的结合能小于铅原子核的结合能,故C正确;比结合能 11.B 解析:一个静止的放射性原子核(X)发生了一次3衰变 越大,原子核越稳定,故D错误。 由动量守恒可知,衰变后电子与新核运动方向相反,新核带 4.AD解析;根据比结合能越大,原子核越稳定,知核燃料总是 正电,电子带负电,根据左手定则可判断两轨迹圆应为内切 利用比结合能小的核,故A正确;核反应中7光子的能量是由 于质量亏损而释放的能量,故B错误;U核比Pu核更稳 K,解得圆周运动的半 定,说明U核的比结合能大,所以衰变时,会释放巨大能量, 故C错误,D正确。 5.AD解析:由质量数和电荷数守恒可知,X是中子,和Ba 12.答案:(1)a衰变 B→X十He 轨迹2(2)18:23 和禁Kr相比,U的比结合能最小,但由于核子数多,结合能 81:2 最大。A、D正确。 解析:(1)静止的原子核{Bi在发生衰变的过程中动量守恒, 6.ABC 解析:E一nc^}表明物体具有的能量与其质量成正比, 新核X与粒子的动量等大反向,且新核X的电荷量大,根据 其中E不能理解为发生核反应时释放的核能,选项A正确,D 错误;根据AE一△nc}可以计算核反应中释放的核能,选项B R 正确;一个中子和一个质子结合成氛核时发生质量亏损,亏损 又p-nr 的质量以能量的形式释放出来,即释放出核能,选项C正确。 得R# 7.D 解析;根据核反应过程中质量数与电荷数守恒可知,Y核 的质量数为a-4.电荷数为b-2,由动量守恒定律可知myvy 可见新核X的轨道半径小,新核X带正电,对应轨迹2。由 十n。v。一0,即两粒子动量大小相等,设为力,则a粒子的动能 左手定则可知新核X沿逆时针方向运动,则粒子对应轨迹 1.也沿逆时针方向运动,由左手定则可知轨迹1对应的粒子 带正电,是He.Bi发生a衰变,衰变方程为 过程中放出的总能量为AEF-E+E。-Ea:又由质能方 Bi→X+He (2)粒子做匀速圆周运动的周期公式为 72r 正确,A、B、C错误。 B 8.C 解析:根据质量数守恒和电荷数守恒可得PoPb 则有T。:T.二 .4.207 207=18:23 十He,该衰变为a衰变,选项A、B错误;由能量关系可知 210E.十△E。一206E。十4E。,所释放粒子的比结合能为E。 轨迹2对应粒子即新核X的动量大小为p,带电荷量为. 210E.十△E。-206E ,选项C正确,D错误。 9.B 解析:根据质量数和电荷数守恒,可知砌核吸收中子发生 的核反应方程为B十。n→Li+He,铿核(Li)分解成3个 则有R.R-81:2。 质子和4个中子,吸收的能量△E一△nc一(3m。+4m。-M) 课时练17 核力与结合能 1(3m。+4m。-M)^},选项B正确。 1.BC 解析:核力是强相互作用,它的作用范围在1.5×10*m 之内,核力比库仑力大得多,选项B正确,A错误;在距离大于 10.B 解析:一个质子与一个中子结合为氛核的反应过程中,反 0.8×10m时,核力表现为引力,且随距离增大而减小,在 应前后的质量差为△n-m.+m.-m-0.0024u.所以氛 距离小于0.8×10-m时,核力表现为下力,因此核子不会融 核的结合能为AE一△mc}一2.2MeV,氛核的比结合能约为 合在一起,选项C正确;人们对核力的了解还不是很清楚,这 一1.1MeV,选项B正确,C、D错误;由于反应过程有质 是科学家们正在奋力攻克的堡垒,选项D错误。 量亏损,所以该反应过程需要放出能量,选项A错误。 2.B 解析:分子力作用范围约在10-^*m数量级上。强相互作 11.BD解析:核反应过程质量数守恒,故A错误;核反应方程 用和弱相互作用都是短程力,作用范围分别只有约10 m和 10-”m,在分子力作用范围内强相互作用和弱相互作用都不 式中,生成物比反应物稳定,则碳核的比结合能比氢核的大 存在,在分子力作用范围内引力相互作用和电磁相互作用都 故B正确;根据E一△nc②,代入数据解得△n= 存在,但由于分子间的电磁力远大于万有引力,引力相互作用 7.27×10{×1.60×10-1* 可以忽略不计,因此分子力本质上属于电磁相互作用。 3×10{×3×10{ kg~1.3×10-*kg,故C错误;一 ·13·