高考物理 第16章第2讲 放射性元素的衰变 核能③课后限时作业 新人教版
高中物理放射性元素的衰变课后习题答案及解析
高中物理放射性元素的衰变课后习题答案及解析练习与应用1．β射线是高速电子流。
原子核中没有电子，为什么有些放射性元素的原子核会放出β粒子？写出下列各放射性元素的β衰变方程。
（1）24483Bi （铋核）。
（2）21084Po （钋核）。
解析：解：β衰变的实质是原子核内的中子转化成了一个质子和一个电子。
其转化方程为n 01→P 11+-e −10写出下列各放射性元素的β衰变方程：(1)Bi 83244→P 84244o+e −10 (2)P 84210o →At 85210+e −102．写出23490Th （钍核）与6629Cu （铜核）两种放射性元素的α衰变方程。
23892U （铀核）衰变为22286Rn （氡核）要经过几次α衰变，几次β衰变？解析：4次α衰变，2次β衰变设α衰变为x 次，β衰变为y 次．核反应方程为U 92238→Rn 86222+x He 24+y e −10根据质量数和电荷数守恒，有4x=16，2x −y=6，解得x=4，y=2．3．已知钍234的半衰期是24 d ，1 g 钍234经过120 d 后还剩多少？若已知铋210的半衰期是5 d ，经过多少天后，20 g 铋210还剩1.25 g ？解析： 设钍234衰变前的质量为M ，半衰期为τ，衰变时间t 后剩余的质量为m,则有m=M(12)t τ代入数据解得：m=132g ；同样应用上面公式，代入数据解得：t ＇=20d ，即经过20天后，20g 铋210还剩1.25g 。
4．原子核的人工转变与放射性元素的衰变有什么区别？解析：原子核的人工转变是在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，而放射性元素的衰变是原子核没有其他粒子的轰击而自发放出射线的过程．5．写出下列原子核人工转变的核反应方程。
（1）2311Na （钠核）俘获1个α粒子后放出1个质子。
Na 1123+He 24→H 11+Mg 1226（2）2713Al （铝核）俘获1个α粒子后放出1个中子。
高考物理一轮复习 放射性元素的衰变 核能课后练习(新题,含解析)
课时训练43 放射性元素的衰变 核能一、选择题1．铀裂变的产物之一氪90(9036Kr)是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90(9040Zr)，这些衰变是( )A ．1次α衰变，6次β衰变B ．4次β衰变C ．2次α衰变D ．2次α衰变，2次β衰变解析 原子核每经过一次α衰变，质量数减4，核电荷数减2，每经一次β衰变，电荷数加1，质量数不变，设经过x 次α衰变和y 次β衰变，可列方程组⎩⎪⎨⎪⎧ 4x ＝90－90y －2x ＝40－36解得⎩⎪⎨⎪⎧ x ＝0y ＝4可知经过4次β衰变．故选项B 正确．答案 B2．下列说法中正确的是( )A ．光电效应现象揭示了光具有粒子性B ．汤姆生发现了电子，并首先提出原子的核式结构模型C ．贝克勒耳发现天然放射现象说明原子核是由质子和中子组成的D ．β射线是高速电子流，γ射线是电磁波，且γ射线穿透本领比β射线强解析 光电效应现象揭示了光的粒子性，选项A 正确；汤姆生发现了电子，提出原子的“枣糕模型\”，卢瑟福根据α粒子的散射现象，首先提出原子的核式结构模型，选项B 错误；贝克勒尔发现天然放射现象说明原子核具有复杂结构，选项C 错误；β射线的实质是高速电子流，γ射线的实质是电磁波，且γ射线穿透本领比β射线强，选项D 正确． 答案 AD3．以下有关近代物理内容的若干叙述正确的是( )A ．紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大B ．比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定C ．重核的裂变过程质量增大，轻核的聚变过程有质量亏损D ．根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小E ．自然界中含有少量的14C ，14C 具有放射性，能够自发地进行β衰变，因此在考古中可利用14C 来测定年代解析 光电子的能量只取决于频率，而与光的强度无关，A 错误；比结合能反应的是原子核结合的牢固程度，比结合能越大，说明该原子核越稳定，B 正确；重核的裂变与轻核的聚变质量都有亏损，C 错误；当氢原子从高能级向低能级跃迁时，以光子的形式释放能量，在向低能级跃迁过程中，电子的动能将增大，但电势能减小，D 正确；利用14C 的放射性，可以用来测定年代，E 正确．答案 BDE4．在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，都不同程度地含有放射性元素，有些含有铀、钍的花岗岩会释放出α、β、γ射线，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是( )A．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，核内质量数减少2B．发生β衰变时，生成核与原来的原子核相比，核内中子数减少1C．β射线是原子的核外电子电离后形成的电子流D．在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱解析α衰变是两个质子与两个中子作为一个整体从原来核中抛射出来，即211H＋210n→42 He，发生α衰变时，核内质量数减少4，选项A错误；β衰变是原子核内一个中子转化成－1e，发生β衰变时，核内中子数减少1，核子数不变，一个质子和一个电子，即10n→1H＋0选项B正确而C错误；由三种射线性质可得，选项D正确．答案BD5.[2014·上海质检]图中R是一种放射性物质，它能放出α、β、γ三种射线，虚线框内是竖直方向的匀强电场，LL′是纸板，MM′是荧光屏，实验时发现在荧光屏上只有O、P两点处有亮斑．下列说法正确的是( )A．电场方向竖直向下，到O点的是γ射线B．电场方向竖直向上，到O点的是γ射线C．电场方向竖直向下，到P点的是β射线D．电场方向竖直向上，到P点的是α射线解析粒子经过虚线框内的电场区域不偏转，且能穿透LL′而径直打到荧光屏上的O点，说明该粒子不带电，为γ射线；β射线具有较强的穿透能力，能够穿透纸板LL′，而α射线则不能，因此打在荧光屏上P点的必是β粒子，据此分析得出虚线框内电场方向竖直向上．故选项B正确．答案 B56 6.[2013·广东卷]铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应式是23592U＋10n→144 36Kr＋310n.下列说法正确的有( )Ba＋89A．上述裂变反应中伴随着中子放出B．铀块体积对链式反应的发生无影响C．铀核的链式反应可人工控制D．铀核的半衰期会受到环境温度的影响解析反应后的中子数多于反应前参与的中子数，所以该裂变反应中有中子放出，A项正确；铀块的大小是链式反应能否发生的重要因素，裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积，且链式反应可人工控制，B项错误，C项正确；放射性元素的半衰期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，D项错误．答案AC7.天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知( )A．②来自于原子核外的电子B．①的电离作用最强，是一种电磁波C．③的电离作用较强，是一种电磁波D．③的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子解析根据天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果判断，应该①是α射线，②是β射线，③是γ射线，γ射线的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子．故选D. 答案 D8．下列说法中正确的是( )7N→17 8O＋x，其中x一定是质子A．核反应方程：42He＋1456Ba＋9236Kr＋210n92U→141B．铀核裂变的核反应是235C．原子核经过一次α衰变，中子减少2个D．重核裂变过程会发生质量亏损，轻核聚变过程总质量会增加E．某金属在频率为ν的单色光束照射下发出光电子，其最大初动能可以等于hν解析根据电荷数、质量数守恒的原则，可判断x的电荷数、质量数均为1，x为质子，A56Ba＋9236Kr＋310n，消去10n，核反应就不对；铀核裂变的核反应是链式反应，为23592U＋10n→141能发生，B错；发生一次α衰变，电荷数减小2，中子数减小2，质量数减小4，C对；重核裂变和轻核聚变都放出能量，都存在质量亏损，D错；发生光电效应时，根据爱因斯坦光电效应方程hν＝W0＋Ekm，可知E错．答案AC9.[2014·虹口质检]下列反应中属于核裂变反应的是( )A．14 7N＋42He→17 8H＋1H38Sr＋136 54Xe＋1010nB．235 92U＋10n→90C．238 92U→234 90Th＋42HeD.21H ＋31H→42He ＋10n解析 核裂变反应是重核分裂成两个或两个以上中等质量核的反应，故答案为B. 答案 B10．14C 测年法是利用14C 衰变规律对古生物进行年代测定的方法．若以横坐标t 表示时间，纵坐标m 表示任意时刻14C 的质量，m0为t ＝0时14C 的质量．图中能正确反映14C 衰变规律的是( )解析 设半衰期为τ，则剩余质量m ＝m02t τ，故m －t 图象是曲线．C 正确． 答案 C二、非选择题11.[2013·上海卷]放射性元素210 84Po 衰变为206 82Pb ，此衰变过程的核反应方程是________________；用此衰变过程中发出的射线轰击19 9F ，可得到质量数为22的氖(Ne)元素和另一种粒子，此核反应过程的方程是________．解析 核反应过程中，质量数和电荷数守恒，则有210 84Po→206 82Pb ＋42He ；42He ＋19 9F→2210Ne ＋1H.答案 210 84Po→206 82Po ＋42He 42He ＋19 9F→2210Ne ＋1H12.[2013·新课标全国卷Ⅰ]一质子束入射到静止靶核2713Al 上，产生如下核反应： p ＋2713Al→X＋n式中p 代表质子，n 代表中子，X 代表核反应产生的新核．由反应式可知，新核X 的质子数为________，中子数为________．解析 根据电荷数守恒和质量数守恒可得，新核X 的质子数为14，中子数为13. 答案 14 1313.[2013·山东卷]恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应，当温度达到108 K 时，可以发生“氦燃烧\”．(1)完成“氦燃烧\”的核反应方程：42He ＋________→84Be ＋γ.(2)84Be 是一种不稳定的粒子，其半衰期为2.6×10－16 s ．一定质量的84 Be ，经7.8×10－16 s 后所剩84Be 占开始时的________．解析 (1)根据电荷数守恒和质量数守恒可知参加核反应的原子核质量数为4，电荷数为2，为42He.(2)7.8×10－16 s 为3个半衰期，剩余84Be 占原来的⎝ ⎛⎭⎪⎫123＝18. 答案 (1)42He 或α(2)18或12.5% 14.[2013·新课标全国卷Ⅱ]关于原子核的结合能，下列说法正确的是( )A ．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B ．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能C ．铯原子核(133 55Cs)的结合能小于铅原子核(208 82Pb)的结合能D ．比结合能越大，原子核越不稳定E ．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能解析 核子结合为原子核时释放的能量叫做原子核的结合能，则原子核分解为核子时需要的最小能量等于结合能，A 项正确；重核衰变时，同时向外释放能量，因此衰变产物的结合能大于原来重核的结合能，B 项正确；铅原子核中的核子数量多，结合能也就大，C 项正确；比结合能越大，原子核越稳定，D 项错误；核子组成原子核时，质量亏损对应的能量等于原子核的结合能，E 项错误．答案 ABC。
高三物理一轮总复习 (选修35)3.2 放射性元素的衰变 核能课时作业 新人教版
放射性元素的衰变核能D．在PET中，15 8O主要用途是参与人体的新陈代谢【解析】由题意知A、B正确，显像的原理是采集γ光子，即注入人体内的15 8O衰变放出正电子和人体内的负电子湮灭转化为γ光子，因此15 8O主要用途是作为示踪原子，故C、D错．【答案】AB6．(多选)目前，在居家装修中，经常用到花岗岩、大理石等装修材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如有些含有铀、钍的花岗岩等岩石都会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是( )A．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时产生并发射出来的B．β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力C．已知氡的半衰期为3.8天，若取1 g氡放在天平左盘上，砝码放于右盘，左右两边恰好平衡，则7.6天后，需取走0.75 砝码天平才能再次平衡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2【解析】β衰变是原子核内的中子转化成质子同时释放一个电子，A正确，B错误．半衰期是指原子核有半数发生衰变所需的时间，而不是原子核的质量减少一半，C错误．α粒子为氦原子核，根据质量数守恒和电荷数守恒可知，发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了2，D正确．【答案】AD7．(多选)(2016·茂名模拟)从一个小孔射出的α、β、γ三种射线沿同一直线进入同一匀强磁场或匀强电场，这三种射线在场内的径迹情况有可能是( )A．三条重合B．两条重合C．三条分开D．α与β的径迹一定分开【解析】当三种射线沿磁场方向运动时，三种射线中粒子均不受洛伦兹力作用，保持匀速直线运动状态，三条径迹重合，A项正确；当三种射线入射方向与电场或磁场方向不同时，γ射线不偏转，α、β粒子电性相反，向相反方向偏转，三条径迹是分开的，C项正确．【答案】AC8．(多选)(2016·汕头模拟)热核反应方程：21H＋31H→42He＋X＋17.6 MeV，其中X表示某种粒子，则下列表述正确的是( )A．X是质子B．该反应需要吸收17.6 MeV的能量才能发生C．平均每个核子能释放3MeV以上能量D．(m21H＋m31H)>(m42He＋m X)【解析】由核反应中的质量数守恒和电荷数守恒可知X为中子，则选项A错误；该反应为轻核聚变，反应过程中应释放能量，则选项B错误；该反应共有5个核子，平均每个核子释放的能量为17.6 MeV/5＝3.52 MeV，则选项C正确；由于该反应释放能量，则反应前后存在质量亏损，反应前的质量应大于反应后的质量，则选项D正确．【答案】CD9．如图，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是( )A．①表示γ射线，③表示α射线B．②表示β射线，③表示α射线C．④表示α射线，⑤表示γ射线D．⑤表示β射线，⑥表示α射线【解析】α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电，在如题图所示的电场中，α射线向右偏，β射线向左偏，γ射线不偏转；在如题图所示的磁场中，α射线向左偏，β射线向右偏，γ射线不偏转，选项C正确．【答案】C10．质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3.当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的光速)( )A．(m1＋m2－m3)c B．(m1－m2－m3)cC．(m1＋m2－m3)c2D．(m1－m2－m3)c2【解析】根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，此核反应放出的能量ΔE＝(m1＋m2－m3)c2，故C正确．【答案】C11．14C测年法是利用14C衰变规律对古生物进行年代测定的方法．若以横坐标t表示时间，纵坐标m表示任意时刻14C的质量，m0为t＝0时14C的质量．图中能正确反映14C衰变规律的是( )【解析】设半衰期为τ，则剩余质量m＝m02tτ，故m－t图象是曲线．C正确．【答案】C二、非选择题12．(2016·咸阳联考)核能是一种高效的能源．(1)在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳，压力壳和安全壳(见图甲)．结合图乙可知，安全壳应当选用的材料是________．(2)图丙是用来监测工作人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，可以判断工作人员受到何种辐射．当胸章上1 mm铝片和3 mm铝片下的照相底片被感光，而铅片下的照相底片未被感光时，结合图乙分析工作人员受到了________射线的辐射；当所有照相底片被感光时，工作人员受到了________射线的辐射．【答案】(1)混凝土(2)βγ或β和γ13．(2015·江苏卷)取质子的质量m p＝1.672 6×10－27kg，中子的质量m n＝1.674 9×10－27kg，α粒子的质量mα＝6.646 7×10－27kg，光速c＝3.0×108m/s.请计算α粒子的结合能．(计算结果保留2位有效数字)【解析】组成α粒子的核子与α粒子的质量差Δm＝(2m p＋2m n)－mα结合能ΔE ＝Δmc 2代入数据得ΔE≈4.3×10－12J【答案】 4.3×10－12J14．如图所示，静止在匀强磁场中的63Li 核俘获一个速度为v 0＝7.7×104m /s 的中子而发生核反应，63Li ＋10n →31H ＋42He ，若已知42He 的速度为v 2＝2.0×104m /s ，其方向跟中子反应前的速度方向相同(已知m n ＝1 u ，m He ＝4 u ，m H ＝3 u )．求：(1)31H 的速度是多大？(2)在图中画出粒子31H 和42He 的运动轨迹，并求它们的轨道半径之比．(3)当粒子42He 旋转了3周时，粒子31H 旋转几周？【解析】 (1)63Li 俘获10n 的过程，系统动量守恒， 则m n v 0＝m H v 1＋m He v 2，即v 1＝m n v 0－m He v 2m H.代入数据得v 1＝－1.0×103m /s ，负号表示跟v 0的方向相反． (2)运动轨迹如图所示．31H 和42He 在磁场中半径之比为 r H：r He ＝m H v 1Bq 1：m He v 2Bq 2＝3：40.(3)31H 和42He 的周期之比为T H ：T He ＝2πm H Bq 1：2πm HeBq 2＝3：2，所以它们的转速之比为n H ：n He ＝T He ：T H ＝2：3. 当α粒子转3周时，氚核转动2周．【答案】 (1)1.0×103m /s ，跟v 0的方向相反 (2)3：40 (3)2。
高中物理第十九章原子核2放射性元素的衰变课时作业课件新人教版选修3-
8．关于天然放射现象，下列说法中正确的是( ABD )
A．具有天然放射性的原子核由于不稳定放出射线 B．放射线是从原子核内释放出的看不见的射线 C．放射线中有带负电的粒子，表示原子核内有负电荷 D．放射线中带正电的粒子实质是氦原子核
分别为α粒子及新核的质量和速度，则反冲核的动能为：E2＝
1 2
m2v22＝12m2(mm1·2v1)2＝E1·mm12＝516E1，
衰变时放出的总能量为E＝E1＋E2＝
57 56
E1，发生α衰变时遵
循动量守恒和能量守恒．
12.如图所示，有界匀强磁场的磁感应强度B，区域足够大，
方向垂直于纸面向里，直角坐标系xOy的y轴为磁场的左边界，A
9．2011年3月11日，日本东海岸发生9.0级地震，地震引发的 海啸摧毁了日本福岛第一核电站的冷却系统，最终导致福岛第一 核电站的6座核反应堆不同程度损坏，向空气中泄漏大量碘131、 铯137、钡等放射性物质，这些放射性物质随大气环流飘散到许 多国家.4月4日，日本开始向太平洋排放大量带有放射性物质的 废水，引起周边国家的指责．有效防治核污染，合理、安全利用 核能成为当今全世界关注的焦点和热点．下列说法中正确的是
B．放射性元素的样品不断衰变，随着剩下未衰变的原子核 的减少，元素的半衰期也变短
C．把放射性元素放在密闭的容器中，可以减慢放射性元素 的衰变速度
D．降低温度或增大压强，让该元素与其他物质形成化合 物，均可减缓衰变的速度
解析：元素的半衰期是由原子核内部的因素决定的，与处 于单质状态还是化合物状态无关，与外部物理条件也无关．
人教版物理选修-课后作业：- 放射性元素的衰变
时间：45分钟一、选择题(1～4题为单选，5～8题为多选)1．关于半衰期，以下说法正确的是(D)A．同种放射性元素在化合物中的半衰期比单质中长B．升高温度可以使半衰期缩短C．氡的半衰期为3.8天，若有四个氡原子核，经过7.6天就只剩下一个D．氡的半衰期为3.8天，4克氡原子核，经过7.6天就只剩下1 g解析：考虑到放射性元素衰变的快慢跟原子所处的物理状态或化学状态无关，又考虑到半衰期是一种统计规律，即给定的四个氡核是否马上衰变会受到各种偶然因素的支配．因此，正确答案只有D.2．由原子核的衰变规律可知(C)A．放射性元素一次衰变可同时产生α射线和β射线B．放射性元素发生β衰变时，新核的化学性质不变C．放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制D．放射性元素发生正电子衰变时，新核质量数不变，核电荷数增加1解析：一次衰变不可能同时产生α射线和β射线，只可能同时产生α射线和γ射线或β射线和γ射线，A错；原子核发生衰变后，新核的核电荷数发生了变化，故新核(新的物质)的化学性质应发生改变，B错；放射性元素衰变的快慢是由核内部的因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关，故C对．发生正电子衰变，新核质量数不变，核电荷数减少1，D错．3．一块含铀的矿石质量为M，其中铀元素的质量为m，铀发生一系列衰变，最终生成物为铅．已知铀的半衰期为τ，那么下列说法中正确的有(C)A．经过两个半衰期后这块矿石中基本不再含有铀了B ．经过两个半衰期后原来所含的铀元素的原子核有m 4发生了衰变 C ．经过三个半衰期后，其中铀元素的质量还剩m 8D ．经过一个半衰期后该矿石的质量剩下M 2解析：经过两个半衰期后矿石中剩余的铀应该还有m 4，A 、B 项均错误；经过三个半衰期后还剩m 8，C 项正确．因为衰变产物大部分仍然留在该矿石中，所以矿石质量没有太大的改变，D 项错误．本题选C.4.238 92U 衰变为222 86Rn 要经过m 次α衰变和n 次β衰变，则m 、n 分别为( B )A ．2,4B ．4,2C ．4,6D ．16,6解析：衰变前后质量数守恒，电荷数守恒，α粒子为42He ，电子为0－1e ，238 92U 衰变为222 86Rn ，质量数变化238－222＝16，电荷数变化92－86＝6，所以m ＝164＝4，n ＝4×2－61＝2，即经过4次α衰变和2次β衰变，故选B.5．关于原子核的衰变，下列说法中正确的是( CD )A ．α粒子来自于原子核，说明原子核里含有α粒子B ．β粒子来自于原子中的电子，正如光电效应一样C ．某些原子核发生衰变说明它们是不稳定的D ．β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解析：发生β衰变时，原子核内的中子转化为质子和电子，B 错误，D 正确；原子核由质子和中子组成，并不含有α粒子，A 错误；某些原子核的核子间结合不太牢固、不稳定，会放出α粒子，C 正确．6．关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的是( BD )A ．是原子核质量数减少一半所需时间B ．是原子核有半数发生衰变所需时间C ．与外界压强和温度有关，与原子的化学状态无关D ．可以用来测定地质年代、生物年代等解析：原子核的衰变是由原子核内部因素决定，与外界环境无关．原子核的衰变有一定的速率，每隔一定的时间(即半衰期)，原子核就衰变总数的一半．不同种类的原子核，其半衰期也不同．若开始时原子核数目为N 0，经时间t 剩下的原子核数目为N ，半衰期为T ，则有如下关系式：N＝N 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12t T ，若能测出N 与N 0的比值，则可求出时间t 值，依此公式就可测定地质年代、生物年代或考察出土文物存放年代等，故B 、D 正确．7．天然放射性元素232 90Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变之后，变成208 82Pb(铅)．下列论断中正确的是( BD )A ．铅核比钍核少24个中子B ．铅核比钍核少8个质子C ．衰变过程中共有4次α衰变和8次β衰变D ．衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变解析：铅核核子数比钍核核子数少24个，而不是中子数少24个，A 项错误；铅核质子数为82，钍核质子数为90，故铅核比钍核少8个质子，B 项正确；钍核的衰变方程为232 90Th →208 82Pb ＋x 42He ＋y 0－1e ，式中x 、y 分别为α衰变和β衰变的次数，由质量数守恒和电荷数守恒有4x ＋208＝232,2x －y ＋82＝90，解得x ＝6，y ＝4，即衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变，C 项错误，D 项正确．8．钍234 90Th 具有放射性，它能放出一个新的粒子而变为镤234 91Pa ，同时伴随有γ射线产生，其方程为234 90Th →234 91Pa ＋x ，钍的半衰期为24天．则下列说法中正确的是( BC )A ．x 为质子B ．x 是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的C ．γ射线是镤原子核放出的D ．1 g 钍234 90Th 经过120天后还剩0.2 g解析：根据核反应方程质量数守恒和电荷数守恒，可判断x 的质量数为234－234＝0，电荷数为90－91＝－1，所以x 是电子，选项A 错；放射性元素的放射性来自于原子核内部，电子是由原子核内部的一个中子转化为一个质子而形成的，选项B 对；γ射线同β射线一样都是来自于原子核，即来自于镤原子核，选项C 对；半衰期是针对大量原子核衰变的一个统计规律，1 g 钍234 90Th 经过120天即5个半衰期，剩余的质量为⎝ ⎛⎭⎪⎫125 g ＝132 g ，不是0.2 g ，选项D 错．二、非选择题9．如图所示，纵坐标表示某放射性物质中未衰变的原子核数(N )与原来总原子核数(N 0)的比值，横坐标表示衰变的时间，则由图线可知该放射性物质的半衰期为3.8天；若将该放射性物质放在高温、高压或强磁场等环境中，则它的半衰期将不变(选填“变长”“不变”或“变短”)．解析：从图中知每经过3.8天，原子核数目减半，故半衰期为3.8天，半衰期跟原子所处的物理状态无关．10．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r 1∶r 2＝1∶44，求：(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？答案：(1)圆轨道2 (2)90解析：(1)在匀强磁场中，有q v B ＝m v 2r ，即r ＝m v qB .又因为动量相等，所以轨道半径与粒子的电荷量成反比，所以圆轨道2是α粒子的径迹，圆轨道1是新生核的径迹．(2)设衰变后新生核的电荷量为q1，α粒子的电荷量为q2＝2e，它们的质量分别为m1和m2，衰变后的速度分别是v1和v2，所以原来原子核的电荷量q＝q1＋q2根据轨道半径公式有r1 r2＝q2q1以上联立解得q＝90e.即这个原子核原来所含的质子数为90.11．放射性同位素14 6C被考古学家称为“碳钟”，它可用来断定古生物的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖．(1)宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后，会形成14 6C(很不稳定，易发生衰变，其半衰期为5 730年)，放出射线．试写出有关的核反应方程．(2)若测得一古生物遗骸中14 6C含量只有活体中的12.5%，则此遗骸的年代约在距今多少年前？答案：(1)14 7N＋10n→14 6C＋11H，14 6C→14 7N＋0－1e(2)17 190解析：(1)14 7N＋10n→14 6C＋11H，14 6C→14 7N＋0－1e.(2)活体中14 6C含量不变，生物死亡后，14 6C按其半衰期衰变，设活体中14 6C的含量为ρ0，遗骸中为ρ，则由半衰期的定义得ρ＝⎝⎛⎭⎪⎫12tτ·ρ0，即0.125＝⎝⎛⎭⎪⎫12tτ，得tτ＝3，所以t＝3τ＝17 190年．。
2023年新教材高中物理放射性元素的衰变讲义新人教版选择性必修第三册
2．放射性元素的衰变核心素养 学习目标物理观念知道衰变、半衰期及原子核衰变的规律，了解核反应及放射性同位素应用的基本观念和相关实验证据。
科学思维理解原子核的衰变规律及半衰期的计算方法，掌握核反应方程的写法与放射性同位素的应用，培养分 析、推理能力。
科学探究 通过学习科学家对放射性元素衰变的探究，学会观察和思考，提升科学探究的能力。
科学态度 与责任 坚持实事求是的科学态度，体验科学家探索科学规律的艰辛和科学研究的价值，激发学习兴趣。
知识点 1 原子核的衰变 1．定义原子核自发地放出__α粒子__或__β粒子__，由于核电荷数变了，它在元素周期表中的位置就变了，变成另一种__原子核__。
我们把这种变化称为原子核的衰变。
2．衰变分类(1)α衰变：放出α粒子的衰变。
(2)β衰变：放出β粒子的衰变。
3．衰变过程238 92U→234 90Th ＋__42He__。
234 90Th→23491Pa ＋__ 0－1e__。
4．衰变规律(1)原子核衰变时__电荷数__和__质量数__都守恒。
(2)任何一种放射性元素只有一种放射性，不能同时既有α放射性又有β放射性，而γ射线伴随α衰变或β衰变产生。
说明：原子核衰变时质量数守恒，但不是质量守恒，有质量减少(也叫质量亏损)。
知识点 2 半衰期1．定义：放射性元素的原子核有__半数__发生衰变所需的时间。
2．决定因素：放射性元素衰变的快慢是由__核内部自身__的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。
不同的放射性元素，半衰期__不同__。
3．应用：利用半衰期非常稳定这一特点，可以测量其衰变程度、推断时间。
知识点 3 核反应1．人工核转变：14 7N＋42He→17 8O＋11H。
2．定义：原子核在其他粒子的轰击下产生__新原子核__的过程。
3．特点：在核反应中，__质量数__守恒、__电荷数__守恒。
说明：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，对少数原子核没有意义。
高中物理(新人教版)选择性必修三课后习题：放射性元素的衰变(课后习题)【含答案及解析】
放射性元素的衰变课后篇素养形成必备知识基础练1.卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变,其核反应方程为:24He +714 N →817O+11H,下列说法错误的是( )A.卢瑟福通过该实验提出了原子核式结构模型B.实验中是用α粒子轰击氮核C.卢瑟福通过该实验发现了质子D.原子核在人工转变的过程中,电荷数一定守恒α粒子轰击金箔散射的实验,提出原子的核式结构模型,故A 错误;用α粒子轰击氮核首次实现了原子核的人工转变,并发现了质子,故B 、C 正确;核反应方程质量数和电荷数是守恒的,故D 正确。
2.(2020北京西城区二模)在核反应方程 49Be +24He →612C+X 中,X 表示的是( )A.质子B.中子C.电子D.α粒子,X 的质量数为9+4-12=1;根据核电荷数守恒,X 的核电荷数为4+2-6=0,说明X 为中子,故B 正确,A 、C 、D 错误。
3.14C 测年法是利用14C 衰变规律对古生物进行年代测定的方法。
若以横坐标t 表示时间,纵坐标m 表示任意时刻14C 的质量,m 0为t=0时14C 的质量。
下面四幅图中能正确反映14C 衰变规律的是( )解析设衰变周期为T ,那么任意时刻14C 的质量m=12tT m 0,可见,随着t 的增长物体的质量越来越小,且变化越来越慢,很显然C 项图线符合衰变规律,故选C 。
4.(2020陕西西安长安区模拟)居里夫人是放射性元素钋(84210Po)的发现者。
已知钋(84210Po)发生衰变时,会产生α粒子和原子核X,并放出γ射线。
下列分析正确的是 ( )A.原子核X 的质子数为82,中子数为206B.γ射线具有很强的穿透能力,可用来消除有害静电C.由α粒子所组成的射线具有很强的电离作用D.地磁场能使γ射线发生偏转,质量数与电荷数守恒,可得原子核X 的质子数为84-2=82,质量数为210-4=206,依据质量数等于质子数与中子数之和,得原子核X 的中子数为206-82=124,故A 错误;γ射线具有很强的穿透能力,但是电离作用弱,不能用来消除有害静电,故B 错误;因为α射线实质是氦核流,具有很强的电离作用,故C 正确;γ射线的实质是频率很高的电磁波,本身不带电,所以γ射线在地磁场中不会受力,不能发生偏转,故D 错误。
2013届高三物理一轮复习 16.2放射性元素的衰变 核能精品练习 新人教版选修3-5
第二讲 放射性元素的衰变 核能1．居室装修中经常用到的花岗岩都不同程度地含有放射性元素(含轴、钍等)，会释放出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道疾病．根据有关放射性知识判断下列说法中正确的是( )A ．α射线是发生α衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4B ．β射线是发生β衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，质量数减少了1C ．γ射线是发生γ衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了1D ．在α、β、γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强、电离能力最弱解析 α射线是发生α衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了2；β射线是发生β衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，质量数不变，中子数减少了1；γ射线是发生γ衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，中子数不变，故选项A 、B 、C错误，D 正确．答案 D2．某放射性元素经过11.4天有78的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为( )A ．11.4天B ．7.6天C ．5.7天D ．3.8天解析 根据⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ＝18，t τ＝3，因为t ＝11.4天，所以τ＝11.43＝3.8天，选项D 正确． 答案 D3．科学家发现在月球上含有丰富的32He(氦3)．它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料．其参与的一种核聚变反应的方程式为32He ＋32He→211H ＋42He.关于32He 聚变下列表述正确的是( )A ．聚变反应不会释放能量B ．聚变反应产生了新的原子核C ．聚变反应没有质量亏损D ．目前核电站都采用32He 聚变反应发电解析 轻核聚变生成质量较大(中等)的新核，并释放能量，有质量亏损． 答案 B4．一个23592U 原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为23592U ＋10n→X＋9438Sr ＋210n ，则下列说法正确的是( ) A ．X 原子核中含有86个中子 B ．X 原子核中含有141个核子C．因为裂变释放能量，根据E＝mc2，所以裂变后的总质量数增加D．因为裂变释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数减少解析由质量数守恒和电荷数守恒知235＋1＝a＋94＋2×1,92＝b＋38，解得a＝140，b ＝54，其中a是X的质量数，b为X的电荷数，X核中的中子数为a－b＝140－54＝86，由此可知A选项对，B选项错；裂变释放能量，由质能关系可知，其总质量减小，但质量数守恒，故C、D均错．答案 A5．原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源．当氘等离子体被加热到适当高温时，氘核参与的几种聚变反应可能发生并放出能量．这几种反应的总效果可以表示为621H→k42He＋d11H＋210n＋43.15meV，由平衡条件可知( )A．k＝1，d＝4 B．k＝2，d＝2C．k＝1，d＝6 D．k＝2，d＝3解析核反应的基本规律是质量数和电荷数守恒，所以6×2＝4k＋d＋2,6×1＝2k＋d，解得k＝2，d＝2，因此B选项正确．答案 B6．某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为11H＋12 6C→13 7N ＋Q1，11H＋15 7N→12 6C＋X＋Q2方程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：A．X是32He，Q2>Q1B．X是42He，Q2>Q1C．X是32He，Q2<Q1D．X是42He，Q2<Q1解析由核反应中质量数、电荷数守恒可确定X是α粒子．两个核反应中的质量亏损分别为Δm1＝(1.0078＋12.0000－13.0057)u＝0.0021u，Δm2＝(1.0078＋15.0001－12.0000－4.0026)u＝0.0053u，结合爱因斯坦质能方程Q＝Δmc2知Q1<Q2，故B正确．答案 B7．氘核、氚核、中子、氦核的质量分别是m1、m2、m3和m4，如果氘核和氚核结合生成氦核，则下列说法中正确的是( )A．核反应方程式为21H＋31H→42He＋10nB．这是一个裂变反应C ．核反应过程中的质量亏损Δm ＝m 1＋m 2－m 3D ．核反应过程中释放的核能ΔE ＝(m 1＋m 2－m 3－m 4)c 2解析 由氘核和氚核的结合以及电荷数、质量数守恒可知选项A 正确；该核反应为聚变反应，选项B 错误；核反应过程中的质量亏损为Δm ＝m 1＋m 2－m 3－m 4，选项C 错误；由爱因斯坦质能方程可知核反应过程中释放的核能ΔE ＝Δmc 2，选项D 正确．答案 AD8．钍核(23490Th)具有放射性，它能放出一个电子衰变成镤核(23491Pa)，伴随该过程会放出γ光子，下列说法中正确的是( )A ．因为衰变过程中原子核的质量数守恒，所以不会出现质量亏损B ．γ光子是衰变过程中镤核(23491Pa)辐射的 C ．给钍加热，钍的半衰期将变短D ．原子核的天然放射现象说明原子核是可分的解析 因衰变过程中原子核的质量数守恒，但是会出现质量亏损，则选项A 错误；给钍加热，钍的半衰期不变，故选项C 错误．答案 BD9．三个原子核X 、Y 、Z ，X 核放出一个正电子后变为Y 核，Y 核与质子发生核反应后生成Z 核并放出一个氦核(42He)，则下列说法正确的是( )A ．X 核比Z 核多一个质子B ．X 核比Z 核少一个中子C ．X 核的质量数比Z 核质量数大3D ．X 核与Z 核的总电荷是Y 核电荷的2倍解析 设X 核质量数为A ，电荷数为m ，根据题述的“X 核放出一个正电子后变为Y 核，Y 核与质子发生核反应后生成Z 核并放出一个氦核(42He)”可写出核反应方程如下A m X→ A m －1Y ＋01e ，A m －1Y ＋11H→A －3m －2Z ＋42He ，显然X 核比Z 核多2个质子，多一个中子，X 核的质量数比Z 核质量数大3，A 、B 错误，C 正确；X 核与Z 核的总电荷为m ＋m －2＝2m －2，Y 核电荷为m －1，所以X 核与Z 核的总电荷是Y 核电荷的2倍，D 正确．答案 CD10．“轨道电子俘获”也是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核(称为母核)俘获一个核外电子，其内部一个质子变为中子，从而变成一个新核(称为子核)，并且放出一个中微子的过程．中微子的质量极小，不带电，很难被探测到，人们最早是通过子核的反冲而间接证明中微子的存在的．关于一个静止的母核发生“轨道电子俘获”，衰变为子核并放出中微子，下面的说法中正确的是( )A ．子核的动量与中微子的动量相同B ．母核的电荷数大于子核的电荷数C ．母核的质量数等于子核的质量数D ．子核的动能大于中微子的动能解析 子核的动量与中微子的动量大小相等，方向相反，由p ＝2mE k 可知，子核的动能小于中微子的动能，母核的电荷数大于子核的电荷数，中微子的质量极小，质量数为零．答案 BC11．有些核反应过程是吸收能量的．例如，在X ＋147N→178O ＋11H 中，核反应吸收的能量Q ＝[(m O ＋m H )－(m X ＋m N )]c 2.在该核反应方程中，X 表示什么粒子？X 粒子以动能E k 轰击静止的147N 核，若E k ＝Q ，则该核反应能否发生？请简要说明理由．解析 本题考查核反应中质量数和电荷数守恒以及动量守恒知识，意在考查学生的分析推理能力．根据核反应中质量数和电荷数守恒，可求X 粒子质量数和电荷数分别为4和2，所以粒子是42He ；42He 粒子轰击静止的147N 核，说明42He 粒子具有动量，由动量守恒知，反应后总动量不为零，则系统剩有能量，所以这样的核反应不能发生．答案 42He 不能实现，因为不能同时满足能量守恒和动量守恒的要求12．一静止的氡核(22286Rn)发生α衰变，放出一个速度为v 0、质量为m 的α粒子和一个质量为M 的反冲核钋(Po)，若氡核发生衰变时，释放的能量全部转化为α粒子和钋核的动能．(1)写出衰变方程； (2)求出反冲核的速度；(3)求出这一衰变过程中亏损的质量． 解析 (1)22286Rn ―→21884Po ＋42He.(2)设钋核的反冲速度大小为v ，由动量守恒定律有 0＝mv 0－Mv ，解得v ＝mv 0M. (3)衰变过程中产生的机械能为 ΔE ＝12mv 20＋12Mv 2＝M ＋m mv 22M 由爱因斯坦质能方程有ΔE ＝Δmc 2产生这些机械能亏损的质量Δm ＝ΔE c 2＝M ＋m mv 202Mc2. 答案 (1)222 86Rn ―→218 84Po ＋42He (2)mv 0M(3)M ＋m mv 22Mc2。
【立体设计】2013高考历史第16章第2节放射性元素的衰变核能课后限时作业鲁科版选修3-5
课后限时作业（五十八）（时间：30分钟满分：60分）下列有关半衰期的说法正确的是 __________ .放射性元素的半衰期越短，表明有半数原子核发生衰变所需的时间越短，衰变速度 放射性元素的样品不断衰变，随着剩下未衰变的原子核的减少，元素的半衰期也变把放射性元素放在密封的容器中，可以减慢放射性元素的衰变速度 降低温度或增大压强，让该元素与其他物质形成化合物，均可减小衰变速度 3衰变，则下列说法正确的是 _____________ .质量数发生变化 质子数增加，中子数不变 质子数不变，中子数增加 质子数增加，中子数减少［解析】由干原子核放出」个高速电子，对战童的影响非當小，质量数不发生变化，A 错 误！原子核内放出的电千是来自于中千释放一个电子而持变肯一个离千的反应，因此，质子数 増如中子数减少核子数保持不变，故D 正确，C 错误.D222Rn 要经过m 次a 衰变和n 次3衰变，则m n 分别为 __________ .B. 4,2C. 4,6 D . 16,6由于卩衰变不改变质量数，则K厂=4吐衰变使电荷数减少％但由:世 U 衰变为二品，电荷数减少也说明经过了二次P 衰变，故B 正确.【答案】B 4.某核反应方程为2H + 2He + X.已知1H 的质量为2.013 6 u ,泊的质量为3.018 0 u , 2He 的质量为4.002 6 u , X 的质量为1.008 7 u .则下列说法中正确的是 ________________ .A. B. C. D. 【解析】 由题目所给核反应方程式，根据核反应过程质量数.电荷数守恒规律，可得：泪+ iH —：He + iXr X 为中刊 在该反应发生前反应物的总质量ffii = 2.O13 6 u+3,01S 0 u = 5.051 6u.反应后产物总质4.002 6u +13汀-"1曲，总质童减少，出现了质重 亏损，根据爱因斯坦的质能方程可知，该反应释放能豊 故B 正确.t 答案】B5.2011年3月日本发生大地震导致核泄漏， 其放射性物质碘13153I 和铯13755CS 发生放射性衰变，放出a 、3、丫射线，会造成甲状腺疾病和神经系统损伤，根据有关放射性知识可 知，下列说法正确的是三种射线中，碘 D. 【解析】半衰期只对大量原子核变才有意艾,B 项错半衰期与外界因素无关，C 硕错D 选项违背质量數守恒，1. A .越快 B .长 C t 解析】放射性元素的半衰期是指放射性元乗的原子核半数发生衰变斯需的时间，它反映 了放射性元素衰变速度的快慢，若半衰期越短，衰变越快；某种元素的半S 期长短由其本身因 素决定，与它所处的物理、化学狀态无毛 故A 正确，B 、C 、D 體误.【答案］ A 2•如果某种元素发生A.B.C.D.【答冥】 3.29fu 衰变为 A. 2,4 【解析】 X 是质子，该反应释放能量X 是中子，该反应释放能量X 是质子，该■反应吸收能量 X 是中子，该反应吸收能量 A.B.丫射线的穿透能力■最强，但电离能力最弱 H 1］的半衰期为8.・5天，若取4个碘核，经过 13755 CS 的半衰期为30年，但经过高温高压处理， Cs 经过两次a 衰变和两次3衰变将变为碘 C. 17天就只剩下1个碘核其半衰期会变短131］1故D项错［答案】A6.目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如有些含有铀、钍的花岗岩等会释放出放射性气体氡，而氡会发生放射性f 解析】 田十1 代一】輕;中 重亏损为 1.007 S 11 + 12.000 0 11- H.OOj ■u= 0.002 In,根据电荷数守恒和质量数守恒可知］］H+lb — qc + x 中X 的电荷數曲质量数为4,曉量 亏损为 2^=1.007 S u + 15.000 1 u-l ：；000 0 u-4.002 6 u=0.005 3 m 根据爱因斯坦的质能方 程可知O = A7^I1L 、Ch — 则 O 丈O.［i^i B '' ■ i i8.2011年3月11日，日本9. 0级大地震导致福岛核电站发生核泄露事故，引起周边国家 的关注和恐慌•核反应会产生许多放射性的副产品如碘 131和铯137,由于发生核泄漏，许多国家都已检测出这两种元素•有关核反应及其产物•以下说法正确的是_______ . A. 反应堆可能发生的一 种核反应方程是S 5U+0n T 540Xe +34 Sr +30n . 已.知铯137的半衰期为30年，现有100个原子核铯137经过60年将剩下25个 若核反应中质.量亏损了 △ m,则将释放△ me 的核能［解析】核电站采用的是裂变反应枝术，不是聚变，玄项错 题中核反应方程质重数不守恒，B 项错 半衰期只对大量原子核衰变才有意义，腰射性元耒的衰变规律是统计规律，C 项错. 由爱因斯坦的质能方程可知，D 项正确.［答案】D9. 如图所示是用来监测在核电站工作的人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射 线感光的区域，可以判断工作人员受到何种辐射 .当胸章上1 mm 铝片和3 mm 铝片下的照相底片被感光，而铅片下的照相底片未被感光时，则工作人员可能受到了下列哪种射线的辐 射 .原子核 1H 3He 4He eC T N 7N 质量/u 1.007 8 3.016 0 4.002 6 12.000 013.005 7 15.000 1 以下推断正确的是 __________ .A. X 是 3He, Q>Q B . X 是 2He , Q>Q C.X 是 3He, Q 2<Q D . X 是 2He , Q<Q7.某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论， !H + Q 7N+ Q ; 1H ^ 7NH 孔+ X + Q 方程式中Q 、Q 表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：衰变，放射出 a 、B 、丫射线，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，下列说法正确是 ___________________________ .A. 氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经 7.6天后就一定剩下一个原子核了B. 3衰变所释放的电子是核内的中子衰变成质子所产生的C. 丫射线一般伴随着 a 和3射线产生的.，在这3种射线中， 弱，电离能力最强D. 发生 【解析】 误，正确答案 【答案】 a 衰变时，生成核与原来的原子核相比, 由于半衰期是统计规律， A 项错误; B.B中子数减少了 发生 a 衰变时. 丫射线的穿透能力最 4 中子数减少 2, D 项错 其中的两个核反应方程为 日本福岛核电站是采用可控聚变反应技术，将产生的核能转化为电能B. C .A. a 和 3C. 3 和 丫【解析】胸章上 未被感光，说明不含【答案】A 10.钴60是金属元素钴的放射性同位素之一，其半衰期为 5.27年.它会通过3衰变放出 能量高达315 keV 的高速电子衰变为镍 60,同时会放出两束丫射线，其能量分别为1.17 MeV 及1.33 MeV.钴60的应用非常广泛，几乎.遍及各行各业.在农业上，常用于辐射育种、食品 辐射保藏与保鲜等；在工业上，常用于无损探伤、辐射消毒、辐射加工、辐射处理废物以及 自动控制等；在医学上，常用于癌和肿瘤的放射治疗 .关于钴60下列说法正确的是.A.衰变方程为^CoT ；0 Ni ^eB. 利用钴60对人体肿瘤进行放射治疗是利用其衰变放出的电子流C. 钴60可以作为示踪原子研究人体对药物的吸收D. 钴60衰变过程中不会有质量亏损t 解析】据质童数守恒及电荷数守恒，可判断A 项正确.骷百0半離期太长，且衰变放出的高 能絞手对人体窗罢太大，不能作为药品的示踪原干，C 项不正确；利用钻右。
高考物理总复习第十六章第2讲原子核物理精练(含解析)
第 2 讲 原子核物理A 组 基础巩固1. (2018 海淀零模 ) 关于天然放射性 ,下列说法正确的是 ( ) A. 天然放射现象说明原子是可分的 B. 放射性元素的半衰期与外界的温度有关 , 温度越高半衰期越短C. 放射性元素发生 β 衰变时所释放出的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的D. 机场、车站进行安检时 ,能发现箱内危险物品 ,是利用了 α 射线较强的穿透能力 答案 C 天然放射现象说明原子核可分 ,A 错;半衰期与外界温度无关 ,B 错;机场、车站利用 X 射线穿透 物品进行安检 ,D 错误。
2. (2018 东城一模 ) 下列核反应方程中 , 属于核聚变的是 ( )AU Th He B Th Pa eC H H He n 答案 C A 项属于 α 衰变 ,B 项属于 β 衰变 ,D 项属于核裂变。
3. (2018 西城一模 ) 下列核反应方程中 , 属于 β 衰变的是 ( )答案 A A 是β衰变方程。
B 是轻核聚变方程。
C 是α衰变方程。
D 是人工转变发现质子的方程。
4. (2018 西城二模 ) 碳 12 的原子核是由 6 个质子和 6 个中子构成的 , 各质子之间存在着三种相互作用力 万有引力、库仑力和核力。
这三种相互作用力的大小由弱到强的顺序是 ( ) A. 万有引力、库仑力、核力A Th Pae B H H He nC U Th He DN He OD U n BaB. 万有引力、核力、库仑力C. 库仑力、万有引力、核力D. 核力、万有引力、库仑力答案 A 质子带正电荷 , 中子不带电 , 因此 , 原子核中的粒子之间必须有一个强大的引力才能将它们结 合在一起 ,否则质子间的库仑力会使原子核裂开 ,这个强大的引力不可能是万有引力 , 因为质子间的库仑 力比万有引力大许多。
而能将原子核中的核子结合在一起的力是核力 , 核力比库仑力大。
5. (2018 朝阳二模 ) 关于 α、β、γ 三种射线 ,下列说法正确的是 ( ) A. 三种射线都带电 B.三种射线都是电磁波C. α 射线的电离能力最强D.β 射线的穿透能力最强 答案 C α 射线是高速氦核流 ,β 射线是高速电子流。
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放射性元素的衰变 核能
一、选择题（每小题5分，共20分）
1.太阳每年辐射到地球上的能量相当于1 813亿吨标准煤，是全世界年需能量总和的5 000
倍，是地球上最大的能源.太阳内部有多种热核反应，其中的一个反应方程是：H 2
1+H 31→
He 4
2+n 10.若已知H 2
1的质量为m 1, H 31的质量为m 2, He 42的质量为m 3, n 10的质量为m 4,则
下列说法中正确的是( )
A. n 10是中子
B. H 21和H 3
1是两种不同元素的原子核
C. H 21和H 3
1在常温下就能够发生聚变
D.这个反应释放的核能为ΔE=(m 1+m 2-m 3-m 4)c 2
【解析】n 10是中子，A 正确；H 21和H 31是同位素，它们是同种元素，B 错误；H 2
1在常温下是不可能发生聚变的，C 错误；根据质能方程，可以得到D 正确.
【答案】A 、D
2.目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如有些含有铀、钍的花岗岩等会释放出放射性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放射出α、β、γ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，下列说法正确是（ ）
A.氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下一个原子核了
B.β衰变所释放的电子是核内的中子衰变成质子所产生的
C.γ射线一般伴随着α和β射线产生的，在这3种射线中，γ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
【解析】由于半衰期是统计规律，A 项错误；发生α衰变时.中子数减少2，D 项错误，正确答案B 、C.
【答案】B 、C
3．浙江秦山核电站第3期工程两个60万千瓦发电机组已并网发电．发电站的核能来源于235 92U 的裂变，下面说法正确的是（ ）
A.235 92U 裂变时释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小
B.235 92U 的一种可能的裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程式为：235 92U ＋10n→
【解析】放射性同位素可作为示踪原子，A 对；α射线贯穿本领弱，不能用于金属探伤，B 错；放射性元素发生一次β衰变，由衰变规律知质子数增加1，C 错；元素的半衰期只由核本身的因素决定，而与原子处的物理状态或化学状态无关，D 错，故选A.
【答案】A
二、非选择题（共80分）
5.（10分）用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现.天然放射性同位素只不过40多种，而目前人工制造的同位素已达1 000多种，每种元素都有放射性同位素.放射性同位素在农业、医疗卫生、科研等许多方面得到广泛应用.
（1）带电的验电器在放射线照射下电荷会很快消失，其原因是（ ）
A.射线的贯穿作用
B.射线的电离作用
C.射线的物理、化学作用
D.以上3个选项都不是
（2）右图是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图，若工厂生产的是厚度 1 mm 的铝板，在α、β、γ 3种射线中，你认为对铝板的厚度控制起主要作用的是 射线.
（3）在我国首先用人工方法合成牛胰岛素时，需要证明人工合成的牛胰岛素结晶跟天然牛胰岛结晶是同一物质.为此，曾采用放射性同位素C 14作为 .
【答案】（1）B （2）β（3）示踪原子
6.（12分）某核反应方程为H 21+H 31→He 42+X.已知H 21的质量为2.013 6 u ，H 3
1的质量为3.018 0 u, He 42的质量为4.002 6 u,X 的质量为1.008 7 u.
（1）X 是什么粒子？
（2）该反应释放能量还是吸收能量？
【解析】本题考查了核反应方程中质量数、核电荷数守恒及核能的相关知识，同时考查对核反应方程和质能方程的综合应用能力.
根据核反应前后质量数及电荷数守恒，可得X 为n 10，
反应前的总质量为m 1=2.013 6 u+3.018 u=5.031 6u,
反应后的总质量为m 2=4.002 6 u+1.008 7 u=5.011 3 u.
由于m 1>m 2，反应过程中释放能量且释放的能量可由质能方程求得.
【解析】（1）根据电荷数守恒和质量数守恒可判断X 为中子（n 10），且a=3，
根据爱因斯坦质能方程ΔE=Δmc 2，有ΔE=（m U -m Ba -m kr -2m n ）c 2.
（2）反应堆每年提供的核能：E=PT/η(其中T 表示一年的时间)
以M 表示每年消耗的n 10的质量，
则M ∶m U =E ∶ΔE ，解得M=m U PT/ηΔE.
代入数据得M=1.10×103 kg.
【答案】（1）n 1
0 3（m U -m Ba -m kr -2m n ）c 2 （2）1.10×103 kg 8.（12分）用速度为v 0、质量为m 1的He 42核轰击质量为m 2的静止的N 147核，
发生核反应，最终产生两种粒子A 和B.其中A 为O 17
8核，质量为m 3，速度为v 3；B 的质量为m 4.
（1）写出核反应方程式；
（2）计算粒子B 的速度v B ;
（3）粒子A 的速度符合什么条件时，粒子B 的速度方向与He 核的运动方向相反？
【解析】（1）He 42+N 14
7→O 178+H 1
1. （2）由动量守恒定律：m 1v 0=m 3v 3+m 4v B ,
解得v B =4
3301m v m v m -. （3）B 的速度与He 核的速度方向相反，
即3301v m v m -<0,解得v 3>3
01m v m .
【答案】（1）4.2×106 t （2）6×1014
个
10.（17分）浙江秦山核电站第3期工程两个60万千瓦发电机组已并网发电.
（1）发电站的核能来源于U 235
92的裂变，现有4种说法：
A.U 235
92裂变时释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小
B.U 235
92的一种可能的裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程式为：U 23592+n 10 →Ba 141
56+Kr 9236+3n 10 C. U 235
92是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短
D.一个U 235
92裂变能放出约200 MeV 的能量，含3.2×10-11
J 以上说法中正确的是 （ ）
（2）已知铀235的质量为235.043 9 u,钡141的质量为140.913 9 u,氪92的质量为91.897 3 u,每个中子质量为1.008 7 u.1 kg 铀235发生（1）中的铀核裂变反应所放出的能量相当于
多少优质煤完全燃烧时放出的能量？（1 kg 优质煤完全燃烧时能产生3.36×107 J 的热量）
（3）这座核电站核能转化为电能的效率为η=40%，假定反应堆中发生的裂变反应全是（1）中的核反应，则每年需要多少浓缩铀？（浓缩铀中铀235的含量占2%）
【解析】（1）U 235
92裂变时，核子数、质子数守恒，只是重核的核子平均质量大于中等质
量的核子平均质量，产生质量亏损，释放核能，故A 错，B 对；U 235
92的半衰期不会随环。