课时跟踪检测(十八) 放射性元素的衰变（Word练习）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（教科版）

课时跟踪检测(十八)　放射性元素的衰变 (网阅作业,选择题请在答题区内作答) 1.(2024·北京高考)已知钍234的半衰期是24天。1 g钍234经过48天后,剩余钍234的质量为 (　 ) A.0 g B.0.25 g C.0.5 g D.0.75 g 2.研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示。两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极a、b连接,放射源发出的射线从其上方小孔向外射出。则 (　 ) A.a为电源正极,到达A板的为α射线 B.a为电源正极,到达A板的为β射线 C.a为电源负极,到达A板的为α射线 D.a为电源负极,到达A板的为β射线 3.A、B两种放射性元素,原来都静止在同一匀强磁场中,磁场方向如图所示,其中一个放出α粒子,另一个放出β粒子,α与β粒子的运动方向跟磁场方向垂直,图中a、b、c、d分别表示α粒子、β粒子以及两个剩余核的运动轨迹,则 (　 ) A.a为α粒子轨迹,c为β粒子轨迹 B.b为α粒子轨迹,d为β粒子轨迹 C.b为α粒子轨迹,c为β粒子轨迹 D.a为α粒子轨迹,d为β粒子轨迹 4.两种放射性元素的半衰期分别为t0和2t0,在t=0时刻这两种元素的原子核总数为N,在t=2t0时刻,尚未衰变的原子核总数为,则在t=4t0时刻,尚未衰变的原子核总数为 (　 ) A.　　　 B.　　　 C.　　　 D. 5.银河系中存在大量的铝同位素26Al。26Al核β+衰变的衰变方程为Ale,测得26Al核的半衰期为72万年。下列说法正确的是 (　 ) A.26Al核的质量等于26Mg核的质量 B.26Al核的中子数大于26Mg核的中子数 C.将铝同位素26Al放置在低温低压的环境中,其半衰期不变 D.银河系中现有的铝同位素26Al将在144万年后全部衰变为26Mg 6.实现核能电池的小型化、安全可控化一直是人们的目标。现在有一种“氚电池”,它的体积比一元硬币还要小,就是利用了氚核β衰变产生的能量,有的心脏起搏器就是使用“氚电池”供电,使用寿命长达20年。氚核发生β衰变过程中除了产生β射线和新核外,还会放出质量数和电荷数为零的反中微子。氚核的半衰期为12.5年,下列说法正确的是 (　 ) A.氚核β衰变后形成的新核是He B.氚核衰变放出的β射线是贯穿本领最强的射线 C.经过12.5年后,反应后剩余物的质量变为初始质量的 D.氚核β衰变后,新核平均核子质量会增加 7.有些元素的原子核有可能从很靠近它的核外电子中“俘获”一个电子形成一个新原子核,从离原子核最近的K层电子中俘获电子,叫“K俘获”。例如一个铍原子核Be)发生了“K俘获”,生成一个新的原子核X,并放出一个不带电的、质量接近于零的中微子(νe),核反应方程为Be+e X +νe,关于铍原子核Be)的“K俘获”的过程,下列说法正确的是 (　 ) A.新原子核Χ可能会带负电 B.新原子核Χ是铍原子核的同位素 C.新原子核Χ比原来的铍原子核少一个中子 D.新原子核Χ比原来的铍原子核少一个质子 8.(多选)原子核的衰变过程遵守一系列的守恒定律,在匀强磁场中有一个原来速度几乎为0的放射性原子核W衰变为两个粒子P和S,衰变后粒子P和S的运动速度和磁场垂直,粒子P和S分别做匀速圆周运动。已知粒子P和S做圆周运动的半径和周期之比分别为RP∶RS=45∶1,TP∶TS=90∶117,则 (　 ) A.放射性原子核W的质量数为238 B.P和S两核的质量数之比为117∶2 C.P和S两核的电荷数之比为45∶1 D.P和S两核的动能之比为117∶2 9.科研人员正在研制一种新型镍铜长效电池,它是采用半衰期长达100年的放射性同位素镍63 Ni)和铜两种金属作为长效电池的材料,利用镍63发生β衰变时释放电子被铜片俘获,把镍63和铜片做电池的两极为外电阻R提供电能。下列说法正确的是 (　 ) A.电阻R上的电流方向是从b到a B.镍63的衰变方程是CueNi C.升高温度、增大压强可以改变镍63的半衰期 D.β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的 10.静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核,当它放出一个α粒子后,其速度方向与磁场方向垂直,测得α粒子和反冲核轨道半径之比为44∶1,如图所示,则下列说法错误的是 (　 ) A.α粒子与反冲核的动量大小相等、方向相反 B.原来放射性元素的原子核电荷数为90 C.反冲核的电荷数为88 D.α粒子和反冲核的速度之比为1∶88 11.人工合成的稀有气体元素118号元素Og经过一系列衰变后成为新元素Fm,下列说法正确的是 (　 ) A.若增大压强,可以增大Og的半衰期 BOg的中子数比Fm的中子数多18 C.118号元素Og经过8次α衰变和2次β衰变后成为新元素Fm D.若Og的半衰期为T,12个Og经过2个半衰期后剩余3个Og 12.核电站冷却堆芯的核废水虽然经过“多核素去除设备”处理,但核废水中的氚H很难被分离清除,这种放射性物质会通过食物链在人体内累积,对人的伤害将不可估量。氚H衰变后转变成稳定的氦HeH半衰期为12.5年,下列说法正确的是 (　 ) A.H发生的是β衰变,放出的电子来源于核外电子 BH在食物链传递过程中,其半衰期会逐渐缩短 C.新产生的单位体积核废水经过25年H与He的摩尔数之比为1∶3 DH衰变的本质是由强相互作用引起的中子转变为质子的过程 13.(8分)1934年,约里奥—居里夫妇在用α粒子轰击铝箔时,除了测到预料中的中子外,还探测到了正电子。正电子的质量跟电子的质量相同,带一个单位的正电荷,跟电子的电性正好相反,是电子的反粒子,更意外的是,拿走α放射源以后,铝箔虽不再发射中子,但仍然继续发射正电子,而且这种放射性也有一定的半衰期。原来,铝箔被α粒子击中后发生了如下反应:HePn。这里的P就是一种人工放射性同位素,正电子就是它衰变过程中放射出来的。 (1)写出放射性同位素P放出正电子的核反应方程;(4分) (2)放射性同位素P放出正电子的衰变称为正β衰变,我们知道原子核内只有中子和质子,那么正β衰变中的正电子从何而来?(4分) 14.(10分)一小瓶内含有放射性同位素的溶液,它每分钟衰变6 000次。将它注射到一个病人的血液中,经过15小时,从病人身上取10 cm3的血样,测得每分钟衰变2次,已知这种同位素的半衰期为5小时。试根据上述数据,计算人体血液的总体积。 1 / 4 学科网（北京）股份有限公司 课时跟踪检测(十八) 1.选B　1 g钍234经过48天后,剩余钍234的质量m=m0=0.25 g,故选B。 2.选B　两粒子在电场中做类平抛运动,水平方向上:a=,=at2,解得:t=d;竖直方向上:x=vt,可得x=v·d ;根据α粒子与β粒子的速度、质量、电荷量大小关系可以得出,xα>xβ,所以偏转到A板的是β粒子,因β粒子带负电,故a为电源的正极。选项B正确,A、C、D均错误。 3.选C　两个相切的圆表示在相切点处是静止的原子核发生了衰变,由于无外力作用,动量守恒,所以原子核发生衰变后,新核与放出的粒子速度方向相反,若它们带相同性质的电荷,则它们所受的洛伦兹力方向相反,则轨道应是外切圆,故左图应该是原子核发生了α衰变,又因为r=,半径大的应该是电荷量小的α粒子的运动轨迹,A、D错误;若它们所带电荷的性质不同,则它们的轨道应是内切圆,右图所示的轨迹说明是放出了与原子核电性相反的电荷,故应该是发生了β衰变,半径大的应该是电荷量小的电子的运动轨迹,故B错误,C正确。 4.选C　设半衰期为t0的元素原子核数为x,另一种元素原子核数为y,依题意有x+y=N,经历2t0后有x+y=,联立可得x=N,y=N。在t=4t0时,原子核数为x的元素经历了4个半衰期,原子核数为y的元素经历了2个半衰期,则此时未衰变的原子核总数为n=x+y=。 5.选C　26Al核发生β+衰变的过程中释放正电子的同时还有核能释放,发生质量亏损,所以26Al核的质量大于26Mg核的质量,故A错误;26Al核的中子数n1=26-13=13,而26Mg核的中子数n2=26-12=14,所以26Al核的中子数小于26Mg核的中子数,故B错误;半衰期是原子核固有的属性,与物理环境和化学状态无关,故C正确;铝同位素26Al的半衰期为72万年,所以经过144万年也就是两个半衰期后还剩下没有衰变,故D错误。 6. 选A　衰变方程为HHee,所以氚核发生β衰变后生成的新核是He,故A正确;氚核衰变放出的β射线的贯穿本领不是最强的,伴随产生的γ射线的贯穿本领才是最强的,故B错误;经过一个半衰期,是有一半氚核发生衰变,所以剩余物的质量不是初始质量的,故C错误;氚核β衰变过程放出能量,新核平均核子质量会减小,故D错误。 7.选D　所有的原子核均带正电,故A错误;原子核俘获一个电子后,一个质子变成中子,质子数减少一个,中子数多一个,新原子核的质子数发生变化,新原子核与铍原子核不是同位素,故B、C错误,D正确。 8.选AD　根据动量守恒定律可知,衰变瞬间P和S两核的动量大小相等,方向相反,由带电粒子在磁场中运动的半径表达式R=,可知==,C错误;带电粒子在磁场中运动的周期的表达式为T=,故==×=,由于电子的质量与质子、中子相比是很小的,所以该衰变不可能是β衰变,该衰变应为α衰变,α粒子的质量数为4,则衰变后的新核具有234个核子,原子核W的质量数为238,A正确,B错误;衰变瞬间P和S两核的动量大小相等,它们的动能Ek=,可知P与S的动能大小与它们的质量成反比,所以P和S两核的动能之比为117∶2,D正确。 9. 选D　根据电荷数守恒、质量数守恒可知,镍63发生β衰变时的方程是NiCue,铜片得到电子带负电,镍63带正电,知外接负载时镍63的电势比铜片的高,电阻R上的电流方向是从a到 b,故A、B错误;半衰期由原子核自身因素决定,与外界因素无关,故C错误;β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子同时释放的电子,故D正确。 10.选D　微粒之间相互作用的过程中遵循动量守恒,由于初始总动量为0,则末动量也为0,即α粒子和反冲核的动量大小相等、方向相反,故A正确;由于释放的α粒子和反冲核均在垂直于磁场的平面内且在洛伦兹力作用下做圆周运动,由Bqv=m得R=,若原来放射性元素的核电荷数为Q,则对α粒子:R1=,对反冲核:R2=,由于p1=p2,R1∶R2=44∶1,得Q=90,故反冲核的电荷数为88,故B、C正确;由Ek=知它们的速度大小与质量成反比,故选项D错误。 11. 选B　元素的半衰期与物理及化学状态无关,所以增大压强,半衰期不变,A错误Og的中子数为294-118=176Fm的中子数为258-100=158,Og的中子数比Fm的中子数多18,B正确;设经过x次α衰变和y次β衰变,根据质量数守恒及电荷数守恒得294=258+4x,118=100+2x-y,解得x=9,y=0,C错误;半衰期是个统计概念,大量原子核才符合统计规律,对少量原子核没有意义,D错误。 12. 选CH发生的是β衰变,其方程为HHe e,放出的电子是核内中子转变为质子时放出的,A错误;半衰期仅由核内部自身因素决定,与原子所处的化学状态和外部条件没有关系,故H在食物链传递过程中其半衰期不变,B错误;新产生的单位体积核废水经过25年,剩余的H的质量为m1=m0=m0=m0,则剩余的H的摩尔数为n0,发生衰变的H的摩尔数为n0,生成物He的摩尔数为n0,所以H与He的摩尔数之比为1∶3,C正确H衰变的本质是由弱相互作用引起的中子转变为质子的过程,D错误。 13. 解析: (1)根据质量数、电荷数守恒P放出正电子的核反应方程为PSie。 (2)原子核内只有质子和中子,没有电子,也没有正电子,正β衰变是原子核的一个质子转变成一个中子,同时放出一个正电子,反应过程为Hen。 答案:(1)PSie　(2)见解析 14.解析:设放射性同位素原有质量为m0,15小时后剩余质量为m,则m=m0=m0, 设取出的V'=10 cm3的血液中放射性同位素的质量为m',人体内血液的总量为V,如果认为血液中放射性的溶液是均匀分布的,则=。 因单位时间内衰变的数量与放射性物质的含量成正比; 则=,联立以上各式解得V=3.75×103 cm3。 答案:3.75×103 cm3 $