课时分层检测(21)放射性元素的衰变-【创新大课堂系列】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册同步辅导与测试(人教版)

爱因斯坦提出了相对论及光子说，故C不符合题意：查德威克发现· 经历了2次α衰变，电荷数少2，知经历了2次衰变，故C可能：因 了中子，故D不符合题意。 为B衰变质量数不变，质量数变化由α衰变产生，则质量数从232变 答案 B 2.解析 元素周期表中不是所有元素都具有天然放射性，故A错误；3！ 为203经过a袭变的次数1=232一203=7.25次，这是不可能的， 射线实质是高速运动的电子流，Y射线是波长极短，频率极高的电磁！ 故D不可能。 波，故B错误：放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性， 答案ABC 故C正确；B和y三种射线中，α射线的电离能力最强，而Y射线的！2.解析根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X的质子数为1，质量数 穿透能力最强，故D错误，] 为1，即为H,A正确：常用的示踪原子有：C,8(),H,B正确：1e 答案C 由原子核内的一个中子转化为一个质子和一个电子，电子被释放出 3.解析α射线是高速运动的氦原子核，不是氦原子，故A错误：三种 来，所以1e来自原子核内，C错误：半衰期是一个统计规律，对于大 天然放射线中穿透能力最强的是Y射线，故B错误；天然放射线的 发现说明原子核具有复杂结构，故C正确：α射线是三种天然射线中 量原子核衰变是成立的，个数较少时规律不成立，D错误。 的一种，它的电离作用强而穿透能力较弱，不能用它做医学检查，故 答案 AB D错误。 3.解析 a衰变的过程中电荷敦少2，质量数少4，则c=a一4，d=b 答案C 2:B衰变的过程中，电荷数多1，质量数不变，则e=c,f=d十1，则 4.解析α粒子的质量比较大，在空气中飞行时不易改变方向，由于它 a=e十4，c=e,d十1=f,b=f十1，故C正确，A、B、D错误。 的电离本领大，沿途产生的离子多，所以它在云室中的径迹直而清 答案 晰，故A正确：3粒子的质量小，跟气体碰撞时易改变方向，并且电 4.解析 该元素的半衰期为4天，则经过12天即3个半衰期，未衰变 离本领小，沿途产生的高子少，高速B粒子的径迹又细又直，低速B 粒子的径迹又短又粗而且是弯曲的，Y粒子的电离本领更小，在云室 原子核的质量为m=(侵）-管，所以未表支的原子横质量与 中一般看不到它的径迹，故B、C、D错误。 已经衰变的原子核质量之比为1：7，故B正确，A、C、D错误。 答案 A 答案B 5.解析α射线的穿透能力景弱，一张纸即可把它挡住，Y射线的穿透 !5.解析根据质量数守恒和电荷数守恒可知，Y的电荷数为2，质量数 能力最强，其能穿透几厘米厚的铅板，故①是α射线，②是3射线， 为4，则核子数为4，Y是He,此衰变为a衰，而Y射线是伴随着a ③是Y射线，故A正确，B、C、D错误 衰产生的，故A、B错误：衰变形成的铅核处于高能级，自发向低能级 答案 A m（2）,其中n= t 6.解析 根据原子核的表示方法得质子数为83，质量数为210，故中 跃迁时释放Y射线，故C正确：根据= 子数为210一83=127，而质子和中子统称为核子，故核子数为210， 276 因此C,D两项正确：由于不知道原子的电性，不能判断核外电子数，！ 138 -2可知，200g的P0经276天，还剩余50g,故已发生衰变的质 故A、B两项不正确。 量为150g,故D错误。 答案CD 答案 C 7.解析同位素的质子数相同，中子数不同，而质量数等于质子数加！6.解析设半衰期为。的元素原子核效为x,另一种元素原子核数为 中子数，设质子数为Z,则有A=N十Z,即N=A一Z,所以C正确。 答案C y,依题意有x十y=N,经历2o后有年x十2y=3 ,联立可得 8.解析并不是任何元素都具有放射性，原子序数大的元素大部分具 有放射性，故A错误：放射性是一种物理现象，由原子核内部因素决 3 N。在t=4虹。时，原子核数为x的元素经历了4个半衰 -N,y=3 定，与它是以单质还是化合物形式存在无关，与温度无关，与所处物 期，原子核数为的元素经历了2个半衰期，则此时未衰变的原子 理环境无关，故C正确，B、D错误。 y 答案C 核总数为n=2x十2产v=8· 9,解析质量数等于质子数和中子数之和，子核相较于母核质子数减 答案C 少1个但中子数增加1个，说明母核质量数等于子核的质量数，故A 7.解析 3衰变所释放的电子来自原子核，是原子核中的一个中子转 错误：一个静止的原子核，动量为零，发生“轨道电子俘获”，系统动 量守恒仍为零，所以子核的动量与中微子的动量大小相同，方向相 变为一个质子时产生的，故A正确：半衰期具有统计意义，只对大量 的原子核适用，故B错误：Y射线一般伴随着《或3射线产生，在这 反，故B正确；母核失去了一个质子变成子核，因此电荷数大于子核 三种射线中，α射线的穿透能力最弱，电离能力最强，故C错误；发生 的电荷数，故C错误：子核和中微子动量大小相等，动量和动能关系！ α衰变时，电荷数少2，质量数少4，则中子数少2，故D错误。 b 为=加，因子核质量大，所以子核的动能小于中微子的动能，故 答案A 8.解析 半衰期为24天，经过72天，发生3次衰变，则m D错误。 答案B m02 ,代入数据，解得m=4X(2）=0.5g,故A正确，B、 10.解析根据原子核的表示方法得核外电子数=质子数=67，中子！ C、D错误 数为166一67=99，故核内中子数与核外电子数之差为99一67= 答案A 32,故A正确。 {9.解析衰变方程为H→He十0，e,所以氚核发生B衰变后生成 答客A 11.解析α射线带正电，3射线带负电，Y射线不带电，Y射线不受电 的新核是3H,故A正确：氚核衰变放出的3射线的贯穿本额不是最 场力和洛伦兹力，故射到b处的一定不是Y射线，故C错误；射线 强的，伴随产生的Y射线的贯穿本领才是最强的，故B错误：经过一 和3射线在电场、磁场中受到电场力和洛伦蓝力，若电场力大于洛 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 伦兹力，则射到b处的是α射线，若洛伦兹力大于电场力，则射到b 量的，故C错误：氚核B衰变过程放出能量，新核平均核子质量会 处的是3射线，故D正确，A、B错误。 答案 减小，故D错误。 12.解析(1)因α粒子穿透本领弱，穿过下层纸的只有3射线和Y射 答案A 线，3射线、Y射线在上面的印相纸上留下两个暗斑。 :10.解析设开始时轴238的总质量为m,经过两个半衰期后剩余质 (2)下面印相纸上从左向右依次是3射线、Y射线、《射线留下的暗 斑。设α射线、3射线留下的暗斑到中央Y射线留下暗斑的距离分！ 量为m1,则=m(2】二三公，则发生袭变的为手m,故A错 别为xa、xB 误：α衰后，电荷数少2，质量数少4，知质子数少2，中子敦少2，故B 则对粒子，有x。=2a,。2=a。·(） H 错误：根据3衰变的特点可知，3衰变所释放的电子是原子核中的 中子转化成质子时产生的，故C正确：半衰期由原子核内部因素决 定，与原子核所处的物理，化学环境无关，故D错误。 对B粒子，有g=2a2=2ag·（)】 答案 11.解析根据电荷数守恒、质量数守恒可知，镍63发生3衰变时的 联立解得 5 方程是8Ni →Cu十1e,铜片得到电子带负电，镍63带正电，知 -1841 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 (3)若使a射线不偏转，则q,E=q,.B。,所以B。=E,同理，若使B 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：B衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子 射线不偏转，则B=E, B==10 同时释放的电子，故D正确。 Bg。 1。 答案 ) 答案(1)两个暗斑3射线和Y射线(2)5：184(3)10：1 ·12.解析原子核A进行一次3衰变后，一个中子转变为一个质子并释放 课时分层检测（二十一） 一个电子，再进行一次α衰变，又释放两个中子和两个质子，所以核A 1.解析282Pb与原子核Th相比，质量数少28，知经历了7次α衰！ 比核C多3个中子和1个质子，选项C正确，A、B、D错误。 答案C 变，电荷数少8，知经历了6次B衰变，故A可能：P0与原于核13.解析 (1)因为新核与α粒子动量大小相等，所以轨道半径与粒子 Th相比，质量数少16，知经历了4次4衰变，电荷数少6，知经历1 的电荷量成反比，所以圈轨道2是α粒子的径迹，圈轨道1是新生 了2次B衰变，故B可能；R与原子核Th相比，质量数少8，知 核的径迹。 232 (2)设衰变后新生核的电荷量为g1,a粒子的电荷量为q2=2,它们：12.解析由一个质子和两个中子结合成氚核的质量亏损为△m= 的质量分别为1和2，衰变后的速度大小分别是1和2。根据 m。十2m。-mT=1.1X10-28kg 衰变过程电荷数守恒可知，原来原子核的电荷量q=91十q。 放出的能量△E=△m2=9.9×10-13J n11 则氚核的比结合能为△正 =3.3×10-13J。 根据轨道半径公式有L B91_m119型 3 m22m2291 答案 △E-3.3×10-18J 3 Bq2 又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，则 :13.解析铀核相对α粒子做反向运动（反冲），在磁场中形成相切的 圆轨迹，衰变中系统的动量及总能量均是守恒的，释放出的能量， 以上三式联立解得g=90,即这个原子核原来所含的质子数为90。： 一部分转变成两个生成核的动能，另一部分以光子的形式辐射 答案(1)见解析(2)90 出去。 课时分层检测（二十二） (1)Pu→2U+He 1.解析电子在原子核与电子之间库仑力的作用下绕原子核做圆周！ (2)因E=v=h子，所以 运动，选项A正确，D错误；中子和质子、质子与质子间的核力，主要 是表现在相邻的核子之间，在1.5×1015m的距离内远大于它们 6.63×10利×3×108 E m≈1.38×10-1m。 相互间的库仑力，故选项C正确，B错误 0.09×1.6×101#×105 答案AC (3)衰变中释放的能量：△E-(m1一mg-m)×931.5MeV,根据 2.解析原子核是核子结合在一起构成的，要把它们分开，需要能量， 能量守恒定律得，轴核和α粒子的总动能为： 这就是原子核的结合能，故A正确：平均结合能越大，原子核中核子 Ek=Eku+Eka=AE-E=(m1-m2-m3 )X931.5 MeV-0.09 MeV 结合得越牢固，原子核越稳定，故B错误：原子核的质量小于组成它 4.266MeV。 的核子的质量之和，这个现象叫作质量亏损，故C错误；质量效是指 答案(1)23Pu→25U十He(2)1.38×10-11m 核子数，核反应前后存在质量亏损，但质量数是守恒的，故D错误。 (3)4.266MeV(或6.83×10-18J) 答案 A 3.解析由不稳定的核变成稳定的核是放能反应。根据质能方程得 课时分层检测（二十三） △E=（1 m2一3)c2,故选A。 !1.解析重核裂变链式反应发生依靠中子不断地轰击铀原子核使得 答案A 裂变不断进行下去，故选项B正确。 4.解析核子结合成原子核放出的能量或原子核拆解成核子吸收的 答案 B 能量称为结合能，故A错误；比结合能越大的原子核越稳定，它的结2.解析 238U →Th十He是&衰变，1C→N十_9e是3衰 合能还和核子的数量有关，故B错误；重核与中等质量原子核相比· 变，Be十He→lC十bn是人工转变，只有C选项是重核裂变。 较，重核的结合能大，重核的比结合能比中等核的小，故C错误；中 答案 C 等质量原子核的比结合能和结合能比轻核的都大，故D正确。 3.解析由于衰变过程和裂变过程均有质量亏损，因此均放出能量， 答案D 故C正确 5,解析根据核反应方程满足质量数守恒和电荷效守恒，可知方程· 答案C 为Li十1H→2Be→2He,则Z=3+1=4,A=7十1=8，铰原子核内14.解析由质量数、核电荷数守恒得2U十n→Ba十Kr十3n, 的中子数是4，X表示的是氦核，故C、D错误：核反应质量亏损为！ 所以X为中子，a=3。 △m=m1十mg一2m=0.02027u则释放的核能为△E=△mc2= 答案B (1十12一23)c2故A错误，B正确。 ,5.解析该反应为聚变反应，又称为热核反应，A错误，B正确：该反 安B 应过程放出热量，C错误：比结合能越大原子核越稳定，He的比结 6.解析根据电荷数守恒、质量数守恒得，X的电荷数为0，质量数为 合能比H、H的比结合能都大，D错误。 1,X为中子，故A错误：核反应中生成物核子的比结合能大于反应 答案B 物的核子的比结合能，比结合能越大，原子核越稳定，则H核比H 6.解析}H+C→N中质量亏损为△m=(1.0078十12.0000 核更稳定，故B错误：由爱因斯坦质能方程△E=△c2可得△m= 13.0057)u一0.0021u,根据电荷数守恒和质量数守恒可知H十 △E_4E-2E一3E,故C正确：核反应是放热反应，则生成物的 N- →C十X中X的电荷数为2、质量数为4，故X为α粒子 结合能之和一定大于反应物的结合能之和，故D错误。 即He,质量亏损为△m=(1.0078十15.0001-12.0000 答案C 4.0026)u=0.0053u。根据爱因斯坦的质能方程可知Q1= 7.解析两个中子和两个质子结合成两个氘核放出的能量为2Q1,两 △11c2,Q2=△m2c2,则Q1<Q2,故B正确，A、C、D错误。 个氘核结合成一个气核放出的能量为Q2,则生成一个气核释放的： 答案B 能量为2Q十Q2,气核的核子数等于3，则氯核的比结合能为！7.解析根据反应前后核的质量数守恒、核电荷数守恒可以写出核反 2Q十Q,故C正确，AB,D错误。 应方程为 bn十2U→l6Ba十Kr+3n 答案C 核反应前后的质量亏损为 8.解析α粒子是由两个质子和两个中子结合而成，根据质能方程知， △1=mv十mt一m-mK,-3mn=0.3578X10-27kg a粒于的结合能△E=(2mH十2mn一m.)c2,所以a粒于的比结合能 则由爱因斯坦质能方程可得释放的核能为 为E=△E_(2mH十2mm,)c2 △E=△mc2=0.3578×10-27×(3×108)2J=3.2202×10-11J。 ,故A、B、D错误，C正确 4 答案 0n十2U一→Ba+器Kr十36n3.2202×10-11J 答案C 8.解析 中子的电荷数Z=0,质量数A=1,核反应遵循电荷数守恒及 9.解析设H的比结合能为E,根据能量守恒定律可知，4入} 质量数守恒，因此可计算得R一3，故A错误：核反应推中通过镉板 7.03MeV-2×1.09MeV-3E=17.6MeV,解得E=2.78MeV, 吸收中子，减少轰击轴核的中子数，最终起到降低实际“传染系数” 故C正确，A、B、D错误。 的作用，故B正确；在链式反应中，当实际“传染系数”R≥1时，反应 答案C 才能待续发展下去，当实际“传染系数”R1时，反应将趋于停滞， 10.解析根据质量数守恒和电荷效守恒得钚衰变方程为Pu】 即R一1是链式反应持续下去的临界值，故C正确：核反应中还可以 →X十He十Y,故X的电荷数为92，质量数为235，中子数为 通过调整铀浓度来控制实际“传染系数”，故D错误。 143,故A错误：杯衰变发出的Y射线是波长很短的光子，不带电， 答案BC 具有很强的穿透能力，电离能力非常弱，故B错误：根据半衰期公9.解析根据质量数守恒与电荷数守恒可知衰变方程为P山→ 20 2U十He,故A错误：核反应生成物中的α粒子具有很强的电离本 式：m=m(2)=20×（合） 11 名=5g,故C正确：由于衰变{ 领，但穿透能力很弱，故B正确：半衰期是由放射性元素本身决定 时释放巨大能量，根据E一mc,衰变过程总质量减小，故D错误。 的，与环境温度无关，故C错误：此核反应过程中存在质量亏损，故 D错误。 答案C 11.解析设X和Y的质子数分别为1和n,质量数分别为1和 答案B 2,根据反应方程质子数和质量数守恒，解得 110.解析(1)裂变反应的质量亏损为△m=(235.0439十1.0087 140.9139-91.8973-3×1.0087)u=0.2153u。 2+13=1+0,n1-2+1 一个轴235原子核裂变后释放的能量为△E=0.2153×931MeV≈ 4十27=m1十1，m1m2十0 200.4MeV。 解得m1=15,2=14,m1=30,m2=30 (2)1kg轴235中含原子核的个数为 X的质量数(m1=30)与Y的质量数(m2=30)相等，比3A的质量！ 177 10 数多3，故A正确，D错误：X的电荷数(1=15)比Y的电荷数！ N=VA=25X6.02X10≈2.56X10 (n2=14)多1，比8Al的电荷数多2，故B错误，C正确 则1kg轴235原子核发生裂变时释放的总能量 答案AC △Ex=N·△E-2.56×1021×200.4MeV≈5.13×1026MeV 233班级 姓名 课时分层检测（二十一 …0基础达标练0 1.(多选)下列原子核中可能由原子核韶Th经 过若干次α衰变和B衰变生成的是()： A.28Pb B.2 Po C.2Ra D.28 Pb 2.(2022·浙江6月选考)（多选）秦山核电站 生产1C的核反应方程为4N+n→1C十X, 其产物C的衰变方程为C→14N十1e。 下列说法正确的是 A.X是H B.1C可以用作示踪原子 C.1e来自原子核外 D.经过一个半衰期，10个1C将剩下5个 3.某种原子核%X经过α衰变后变为核Y,再 经过B衰变后变为核Z。下列关系正确： 的是 ( A.c=e-1 B.a=e+5 C.6=f+1 D.d=f 4.若某元素原子核的半衰期为4天，现有大量 含有该元素的物质，经过12天后，对于该元 素，未衰变的原子核质量与已经衰变的原子 核质量之比为 ( ) A.1:8B.17C.1:3 D.1:2 5.2018年是居里夫妇发现放射性元素钋 (29Po)120周年。若元素钋发生某种衰变， 其半衰期是138天，衰变方程为29Po→ 29Pb十Y十Y,则下列说法正确的是 A.该元素发生的是B衰变 B.Y原子核含有2个核子 C.Y射线是衰变形成的铅核释放的 D.200g的Po经276天，已发生衰变的质量 为50g 6.(2022·全国甲卷)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=2to时刻，尚未衰 变的原子核总数为宁则在1=4，时刻，尚 未衰变的原子核总数为 ( B.9 C. D.6 16 得分 放射性元素的衰变 7.花岗岩、大理石等装饰材料都不同程度地含 有放射性元素。比如，有些含有铀、钍的花 岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而 氡会发生放射性衰变，放射出α、B、Y射线，这 些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方 面的疾病。根据有关放射性知识可知，下列 说法正确的是 () A.B衰变所释放的电子是原子核内的中子 转化成质子和电子所产生的 B.氡的半衰期为3.8天，若取20个氡原子 核，经7.6天后就剩下5个原子核了 C.Y射线一般伴随着α或B射线产生，在这 三种射线中，α射线的穿透能力最强，电 离能力最弱 D.发生α衰变时，生成核与原来的原子核相 比，中子数减少了4 8.已知2Th的半衰期为24天。4g2Th经 过72天还剩下 () A.0.5gB.1g C.2g D.3.5g …0能力提升练0 9.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B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 发生阝衰变过程中除了产生阝射线和新核 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B衰变后形成的新核是He B.氚核衰变放出的阝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 为初始质量的号 D.氚核β衰变后，新核平均核子质量会增加 班级 姓名 10.关于放射性的知识，下列说法正确的是 ( ) A.铀238会衰变为钍234，经过两个半衰期： 后，矿石中原来所含的轴元素的原子核 有发生了衰变 B.发生α衰后，得到的新原子核与衰变前 的原子核相比，质子数和中子数各减少· 4个 C.阝衰变所释放的电子是原子核中的中子： 转化成质子时产生的 D.在放射性元素中掺杂其他稳定元素并大： 幅度降低其温度，可以减小它的半衰期 11.科研人员正在研制一种新 型镍铜长效电池，它是采用 Ni Cu 半衰期长达100年的放射 性同位素镍63(Ni)和铜 a R b 两种金属作为长效电池的材料，利用镍63· 发生B衰变时释放电子被铜片俘获，把镍： 63和铜片作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3Cu十1e→8Ni C.升高温度、增大压强可以改变镍63的半 衰期 D.B衰变所释放的电子是原子核内的中子： 转化成质子时产生的 0 创新应用练0… 4444444 12.某原子核A先进行一次3衰变变成原子核： B,再进行一次α衰变变成原子核C,则 ( A.核C的质子数比核A的质子数少2 B.核A的质量数减核C的质量数等于3 C.核A的中子数减核C的中子数等于3 D.核A的中子数减核C的中子数等于5 13.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），今测得两个相： 切圆半径之比r1：r2=1：44,求： 168 得分 ● T2 2 (1)图中哪一个圆是α粒子的径迹？（说明 理由) (2)这个原子核原来所含的质子数是多少？