第5章 第2节 放射性元素的衰变-课后达标检测-【优学精讲】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册教用Word(教科版)

题组1　三种射线的性质 1．(2023·广东清远期末)下列现象中，说明原子核具有复杂结构的是(　　) A.光电效应 B．α粒子的散射 C．天然放射现象 D．康普顿效应 解析：选C。光电效应表明了光具有粒子性，故A错误；α粒子的散射实验表明原子具有核式结构，故B错误；天然放射现象反映了原子核具有复杂的结构，故C正确；康普顿效应说明光具有粒子性，光子和实物粒子一样，具有能量和动量，光子和电子碰撞过程中能量守恒，动量也守恒，故D错误。 2．(多选)如图所示，铅盒A中装有天然放射性物质，射线从其右端小孔中水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，则下列说法正确的有(　　) A．打在荧光屏上a、b、c三点的依次是α射线、γ射线和β射线 B．α射线和β射线的轨迹是抛物线 C．α射线和β射线的轨迹是圆弧 D．如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下b 解析：选AC。由左手定则可知粒子向右射出后，在匀强磁场中α粒子受到的洛伦兹力方向向上，β粒子受到的洛伦兹力方向向下，轨迹都是圆弧。由于α粒子速度约是光速的，而β粒子速度接近光速，所以在同样的混合场中不可能都做直线运动，最终亮斑不可能只剩下b处，故A、C正确，B、D错误。 3．α、β、γ三种射线穿透能力的示意图如图所示，下列说法正确的是(　　) A．甲为α射线，它的贯穿能力和电离能力都很弱 B．乙为β射线，它是由原子核外的电子电离后形成的高速电子流 C．丙为γ射线，它在真空中的传播速度是3.0×108 m/s D．以上说法都不对 解析：选C。α射线贯穿能力很弱，电离作用很强，一张纸就能把它挡住；β射线能贯穿几毫米厚的铝板，电离作用较弱；γ射线穿透本领最强，甚至能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土。α射线电离作用强，A错误。三种射线都来自原子核，B错误。γ射线是一种电磁波，在真空中的传播速度是3.0×108 m/s，C正确，D错误。 题组2　原子核的衰变 4．原子序数为n的某放射性元素经过1次α衰变和1次β衰变，衰变后元素的原子序数为(　　) A．n－2 B．n－1 C．n＋1 D．n＋2 解析：选B。某放射性元素经过1次α衰变和1次β衰变共产生1个He和1个e，所以质子数减少2×1＋1×(－1)＝1，衰变后元素的原子序数为n－1，B正确，A、C、D错误。 5．静止在匀强磁场中的碳14原子核发生衰变，放射出的粒子与反冲核的运动轨迹是两个内切的圆，两圆的直径之比为7∶1，如图所示，那么碳14的衰变方程为(　　) A．C→e＋B B．C→He＋Be C．C→H＋B D．C→e＋N 解析：选D。原子核的衰变过程满足动量守恒，粒子与反冲核的速度方向相反，根据左手定则判断得知，粒子与反冲核的电性相反，则知粒子带负电，所以该衰变是β衰变，此粒子是β粒子，符号为e；可得两带电粒子动量大小相等，方向相反，据动量守恒定律可得m1v1＝m2v2，带电粒子在匀强磁场中做圆周运动，满足qvB＝m，可得半径公式为r＝，r与q成反比，由题意可得，大圆与小圆的半径之比为7∶1，则得粒子与反冲核的电荷量之比为1∶7，所以反冲核的电荷量为7e，电荷数是7，其符号为N，所以碳14的衰变方程为C→e＋N，故A、B、C错误，D正确。 6．(2023·北京海淀期末)如图所示，静止的氡原子核(Rn)在垂直于纸面的匀强磁场中，由于衰变放出某种粒子而生成一个新的原子核，新核和粒子的运动径迹是两个在纸面内的外切圆。已知大圆与小圆直径之比是85∶1，则(　　) A．该核反应方程是Rn→Fr＋e B．该核反应方程是Rn→At＋e C．该核反应方程是Rn→Po＋He D．大圆轨迹是新核的，磁场方向垂直于纸面向里 解析：选B。设新核和粒子的质量分别为m1、m2，速度大小分别为v1、v2，电荷量分别为q1、q2。新核做圆周运动过程中洛伦兹力提供向心力，有q1v1B＝，则新核做圆周运动的半径r1＝，同理可得，粒子做圆周运动的半径r2＝，静止的氡原子核由于衰变放出某种粒子而生成一个新的原子核的过程动量守恒，则有m1v1＝m2v2，联立可得＝＝。由上述分析可知，轨迹半径与电荷量成反比，故小圆轨迹是新核的，大圆轨迹是粒子的，新核与粒子受力方向相反，速度方向也相反，由左手定则可知，新核与粒子电性相同，故二者均带正电，且电荷量之比为85∶1，故A、C错误，B正确；由上述分析可知，小圆轨迹是新核的，大圆轨迹是粒子的，因为新核与粒子均带正电，由左手定则可知，磁场方向垂直于纸面向里，D错误。 题组3　半衰期 7．我国首辆火星车“祝融号”采用放射性材料—PuO2作为发电能源为火星车供电。PuO2中的元素Pu是Pu，其发生α衰变的半衰期为 87.7 年。下列说法正确的是(　　) A．α衰变是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子 B．Pu发生α衰变的核反应方程为Pu＋n→U＋He C．经过263.1年，大约还有12.5%的原子核Pu没发生衰变 D．气温和引力环境发生改变，Pu的半衰期可能会发生变化 解析：选C。α衰变是原子核放出一个α粒子，形成一个新核，故A错误；发生α衰变的核反应方程为→U＋He，故B错误；发生衰变后剩余质量m＝m0＝0.125m0，所以大约还有12.5%的原子核Pu没发生衰变，故C正确；半衰期由核内部自身的因素决定，故D错误。 8．被誉为“20世纪人类最重大考古发现之一”的三星堆遗址考古新发现让古蜀文明一醒惊天下。考古学家利用放射性元素C的半衰期可以确定文物的年代。C碳元素能自发释放β射线，其半衰期约为5 730年。下列关于C衰变的说法正确的是(　　) A．C衰变的实质是碳原子失去核外电子 B．C衰变释放β射线时，生成的新核的核电荷数增加1 C．假设某文物中原有100个C，经历一个半衰期，则文物中还有50个C没有衰变 D．随着文物的出土，文物所在环境温度升高，C 衰变的速度也会增大 解析：选B。β衰变的实质是原子核内中子转变为质子时释放电子的过程，质子数增加1，即核电荷数增加1，B正确，A错误；半衰期具有统计规律，是大量原子核的衰变规律，C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没有关系，衰变速度不会因为温度的升高而变大，D错误。 9．(多选)(2023·陕西宝鸡期末)钍(Th)是一种放射性金属元素，带钢灰色光泽，质地柔软，广泛分布在地壳中，是一种前景十分可观的能源材料。已知钍发生衰变的半衰期为24天，关于钍的衰变，下列说法正确的是(　　) A．衰变放出的γ射线具有很强的穿透能力 B．钍原子发生一次β衰变，原子核放出一个电子 C．β射线是高速电子流，它的电离能力比α射线强 D．现在有160个钍原子，经过72天后，未衰变的钍原子个数为20个 解析：选AB。衰变放出的γ射线具有很强的穿透能力，A正确；钍原子发生一次β衰变，原子核内的一个中子转化为一个质子，放出一个电子，B正确；β射线是高速电子流，它的电离能力比α射线弱，C错误；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，只对大量原子核有意义，对少数原子核是没有意义的，D错误。 10．应用放射性元素U的衰变规律，可以测定矿石、地层的生成年代，这种方法称为铀铅法。放射性元素U经过x次α衰变和y次β衰变，最终形成铅的稳定同位素Pb，同时释放出γ射线，则(　　) A．x＝6，y＝8 B．U与U的半衰期一定相同 C．每发生一次β衰变，将有一个中子转化为一个质子 D．γ射线是由核外电子从高能级向低能级跃迁产生的 解析：选C。根据质量数和电荷数守恒可知，2x－y＋82＝92，238＝206＋4x，解得x＝8，y＝6，故A错误；不同的同位素有不同的半衰期，故B错误；β衰变的实质是原子核内的一个中子转化为质子同时生成一个电子，每发生一次β衰变，将有一个中子转化为一个质子，故C正确；放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出γ射线，故D错误。 11．现代已知碳的同位素共有十五种，有碳8至碳22，其中碳12和碳13属于稳定型，碳14是宇宙射线透过空气时撞击氮原子核产生的，碳14是一种放射性的元素，衰变为氮14。图中包含碳14衰变相关信息，结合这些信息可以判定下列说法正确的是(　　) A．碳14转变为氮14，衰变方式为β衰变 B．100个碳14原子核在经过一个半衰期后，一定还剩50个 C．若氮14生成碳14的核反应方程为N＋X→C＋H，则X为质子 D．当氮14数量是碳14数量的7倍时，碳14衰变所经历时间为22 920年 解析：选A。由核反应方程C→N＋e，可知碳14转变为氮14是β衰变，A正确；半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，个别原子核经多长时间衰变无法预测，即对个别或极少数原子核无半衰期可言，B错误；由核反应过程中电荷数守恒和质量数守恒可知，X为中子n，C错误；当氮14数量是碳14数量的7倍时，碳14数量占总原子核数量的，经过3个半衰期即 17 190 年，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $