5.2 放射性元素的衰变 同步练习 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

5.2放射性元素的衰变 同步练习 2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册 学号： 班级： 姓名： 一、单项选择题 1 (2024宿迁阶段测试)下列核反应方程中，属于α衰变的是(　　) A.U→Th＋He B. Th→Pa＋e C. N＋He→O＋H D. H＋H→He＋n 2 (2024南通海门阶段测试)火灾对人们的生产生活有着极大的危害，及时预警对于消除或减小火灾灾害十分重要．如图所示，某种电离型烟雾报警器中有极少量放射性元素镅(Am).已知放射性元素镅(Am)发生衰变的衰变方程为Am→Np＋X，衰变方程中X表示的是(　　) A. 质子 B. α粒子 C. 中子 D. 电子 3 (2025徐州阶段测试)已知放射性元素锶(Sr)会发生β衰变，半衰期为28.8年，则(　　) A. 经过约57.6年，核污染水中的锶(Sr)将全部衰变结束 B. 海水稀释不能改变锶的半衰期 C. β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的 D. 秋冬气温逐渐变低时，锶的衰变速度会变慢 4 (2025南京阶段测试)Cm是超钚元素锔重要的同位素，最早由西博格等人于1944年人工制成．Cm的衰变方程为Cm→Pu＋X，则下列判断正确的是(　　) A. a＝1，b＝3 B. a＝2，b＝4 C. a＝2，b＝3 D. a＝1，b＝4 5 (2024南通如东阶段测试)现代考古通过测量生物化石中放射性同位素碳14的量来确定生物的年代，质量为m0的碳14(C)发生β衰变，经过时间t后剩余碳14的质量为m，其 -t图像如图所示．下列说法正确的是(　　) A. 碳14放出的β粒子来自核外电子 B. 碳14的半衰期为11 460年 C. 碳14的衰变方程为C→N＋e D. 碳14原子发生化学反应后半衰期发生改变 6 放射性元素A衰变时放出α粒子同时生成新核C、其半衰期为t；放射性元素B衰变时放出β粒子同时生成新核D、其半衰期为2t.A和B为同位素，且A的质量数比B多3，开始时放射性元素A的数目(大量)为放射性元素B数目的4倍，则下列说法正确的是(　　) A. C比D的电荷数少1 B. C比D的中子数多3 C. 经时间2t，剩余A的数目仍为B的4倍 D. 经时间4t，剩余A的数目与B相同 7 医学影像诊断设备PETCT是借助于示踪剂可以聚集到病变部位的特点来发现疾病．示踪剂常利用同位素C作示踪原子标记，其半衰期仅为20 min.C由小型回旋加速器输出的高速质子轰击N获得，则下列说法正确的是(　　) A. 用高速质子轰击N，生成C的同时释放出中子 B. 用高速质子轰击N，生成C的同时释放出α粒子 C. 1 g的C经40 min后，剩余C的质量为0.2 g D. 将C置于回旋加速器加速时，其半衰期可能会发生变化 8 在La型超新星爆发中，可以观察到放射性镍56(Ni)衰变为钴56(Co).已知镍56的半衰期为6天，下列说法正确的是(　　) A. 该衰变为α衰变 B. 该衰变过程会释放能量 C. 一定质量的镍56，经12天后将全部衰变为钴56 D. 镍56在常温下的半衰期比在超新星爆发时高温下的长 二、解答题 9 在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个α粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片（如图所示），测得两个相切圆半径之比r1∶r2＝44∶1.问： (1)这个原子核原来所含的质子数是多少？ (2)图中哪一个圆是α粒子的径迹？（说明理由） 10 (2025南通如皋阶段测试)正电子发射计算机断层扫描(Positronemission tomography，简称PET)是一种核医学成像技术，它的基本原理是：将放射性同位素氟18(F)注入人体，参与人体的代谢过程．氟18(F)在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像(如图甲所示)，根据PET原理，回答下列问题： (1) 写出氟18衰变的方程式及正负电子发生湮灭的方程式； (2) 根据氟18的衰变规律(如图乙所示)(纵坐标 表示任意时刻放射性元素的原子数与t＝0的原子数之比)，氟18的半衰期为多长时间？经过5小时人体内氟18的残留量是初始时的百分之几？ 甲 乙 1. A　A选项核反应是原子核分裂并只放射出氦原子核的反应过程，属于α衰变，A正确；B选项核反应释放出一个电子，是β衰变的过程，B错误；C选项核反应方程描述的是原子核的人工转变，是发现质子的核反应方程，C错误；D选项核反应方程不是α衰变，D错误． 2. B　根据核反应方程遵循质量数及电荷数守恒，可写出该衰变方程为Am→Np＋He，显然，衰变方程中X表示的是α粒子(He).B正确． 3. B　半衰期是原子核发生半数衰变所需的时间，经过57.6年，即两个半衰期，剩余锶为原来的四分之一，并没有完全衰变完，故A错误；半衰期由原子核内部因素决定，与原子核所处的物理环境和化学状态无关，故B正确，D错误；β衰变所释放的电子是由原子核内的一个中子转变成一个质子和一个电子，故C错误． 4. B　根据衰变前后电荷数、质量数守恒，衰变方程为Cm→Pu＋He，则a＝2，b＝4.故B正确． 5. C　碳14放出的β粒子来自于原子核内的中子转化为质子时产生的，A错误；放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间，叫半衰期，由图知，碳14的半衰期为5 730年，B错误；根据衰变过程满足质量数和电荷数守恒可知，碳14的衰变方程为C→7N＋e，C正确；碳14原子发生化学反应后半衰期不发生改变，D错误． 6. D　设A的电荷数为m，质量数为n，则B的电荷数为m，质量数为(n－3)，A的衰变方程为A→He＋C；B的衰变方程为B→e＋D，可知C比D的电荷数少3，中子数多2，故A、B错误．设初始时A的原子核数为4N，B的是N，经过2t时间，A剩余的数目为N1＝4N2＝N，B剩余的数目为N2＝N，故C错误．经过4t时间，A剩余的数目为N′1＝4N4＝，B剩余的数目为N′2＝2N＝，故D正确． 7. B　根据质量数和电荷数守恒，可知用高速质子轰击N生成C的核反应方程式为H＋N→C＋He，可知同时释放出α粒子，A错误，B正确；C的半衰期为20 min，1 g的C经40 min后，剩余的质量为0.25 g，C错误；放射性物质的半衰期是物质本身的属性，与外界物理环境或化学环境无关，故将置于回旋加速器加速时，其半衰期不会发生变化，D错误． 8. B　放射性镍56(Ni)衰变为钴56(Co)，根据衰变过程满足质量数和电荷数守恒可知，放出的粒子是正电子e，该衰变不是α衰变，故A错误；该衰变过程会释放能量，故B正确；已知镍56的半衰期为6天，一定质量的镍56，经12天后只有 的镍56发生了衰变，故C错误；半衰期只由原子核内部决定，与外界环境温度无关，则镍56在常温下的半衰期与超新星爆发时高温下的半衰期相等，故D错误． 9. (1)设衰变后α粒子的电荷量为q1＝2e，新生核的电荷量为q2， 它们的质量分别为m1和m2，衰变后的速度大小分别为v1和v2， 则原来原子核的电荷量q＝q1＋q2， 根据轨道半径公式有 ＝＝， 又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，则m1v1＝m2v2. 以上三式联立解得q＝90e.即这个原子核原来所含的质子数为90. (2)由于动量大小相等，因此轨道半径与粒子的电荷量成反比．所以圆轨道1是α粒子的径迹，圆轨道2是新生核的径迹，两者电性相同，运动方向相反． 10. (1) 根据质量数与质子数守恒，则有氟18的衰方程F→O＋e， 正负电子湮灭方程e＋e→2γ. (2) 氟18的半衰期τ＝100 min， 当t＝5×60 min＝300 min时由N＝N0()， 可得 ＝12.5%. 学科网（北京）股份有限公司 $