高考物理一轮复习：放射性元素的衰变

试卷更新日期：2024-09-14 类型：一轮复习

进入出卷网下载

一、选择题

1. 发现中子的核反应方程为 ${}_{2}^{4}H e + {}_{4}^{9}B e \to X + {}_{0}^{1}n$ ， “玉免二号”巡视器的核电池中钚238的衰变方程为型 ${}_{94}^{238}P u \to {}_{92}^{234}U + Y$ 正确的是（）

A、核反应方程中的X为 ${}_{6}^{12}C$ B、衰变方程中的Y为 ${}_{2}^{3}{He}$ C、中子 ${}_{0}^{1}n$ 的质量数为零 D、钚238的衰变吸收能量

查看试题解析
2. 目前，在家庭装修中经常用到花岗岩、大理石等装修材料，这些岩石斗不同程度地含有放射性元素，这些放射性元素衰变时可能会放出 $α$ 、 $β$ 或 $γ$ 射线，对人的健康产生影响。为了鉴别放射性元素释放射线的种类，现使它们进入图示匀强磁场，三种射线在磁场中的偏转情况如图所示，则（　　）

A、射线1是 $α$ 射线 B、射线2是 $β$ 射线 C、射线2是中子流 D、射线3是原子核外的电子形成的电子流

查看试题解析
3. 人工核反应 $_{14}^{30} S i +_{1}^{1} H \to X +_{15}^{30} P$ 中的X是（　　）

A、中子 B、质子 C、电子 D、α粒子

查看试题解析
4. 科学家用α粒子轰击 $_{9}^{19} F$ 时，实现了人工核转变，反应方程为 $_{2}^{4} He +_{9}^{19} F \to_{10}^{22} Ne + X$ ，则X为（　　）

A、β负粒子 B、β正粒子 C、中子 D、质子

查看试题解析
5. 下列说法正确的有（）

A、黑体辐射的强度与频率的关系是：随着温度的升高，各种频率的辐射都增加，辐射强度极大值的光向频率较低的方向移动 B、α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据 C、天然放射现象的发现说明了原子有复杂的结构 D、利用α射线可发现金属制品中的裂纹

查看试题解析
6. 关于天然放射现象，下列说法正确的是（　　）

A、天然放射现象表明原子内部有一定结构 B、升高温度可以改变原子核衰变的半衰期 C、β射线是原子核外的电子形成的电子流 D、三种射线中γ射线的穿透能力最强，电离作用最小

查看试题解析
7. 关于天然放射现象，下列说法正确的是（　　）

A、天然放射现象表明原子内部是有结构的 B、β 射线是原子核外电子形成的电子流 C、升高温度可以减小放射性元素的半衰期 D、β 射线比α射线的穿透能力强

查看试题解析
8. 2023年6月7日，我国研发的第四代钍基反应堆在甘肃省腾格里沙漠正式运行。钍基熔盐核反应堆不仅发电效率高，而且核废料污染小，具有广阔的应用前景。 $_{90}^{232} Th$ 本身不能直接使用，需用加速器轰击铅靶产生中子，然后中子轰击 $_{90}^{232} Th$ ，使其变为 $_{90}^{233} Th$ ， $_{90}^{233} Th$ 经过两次 $β$ 衰变后生成 $_{92}^{233} U$ ，再利用中子轰击 $_{92}^{233} U$ 发生裂变后释放核能，其典型产物是 $_{56}^{142} Ba$ 和 $_{36}^{89} Ke$ ，已知 $_{90}^{233} Th$ 的半衰期为22分钟，则（　　）

A、 $_{92}^{233} U$ 裂变反应的方程为 $_{92}^{233} U +_{0}^{1} n \to_{56}^{142} Ba +_{36}^{89} Ke + 2_{0}^{1} n$ B、 $β$ 衰变的实质是原子核内中子转化成了一个质子和一个电子 C、16个 $_{90}^{233} Th$ 经过66分钟后有14个发生了衰变 D、 $_{36}^{89} Ke$ 的比结合能小于 $_{92}^{233} U$ 的比结合能

查看试题解析
9. 核电池是一种核动力装置，里面装有自然衰变的放射性元素，不但兼顾放热的功效，而且还具有发电的功效。某种国产核电池是利用 $_{94}^{238} Pu$ 衰变为 $_{92}^{234} U$ 释放能量，可连续几十年提供一定的电能。下列说法正确的是（　　）

A、 $_{94}^{238} Pu$ 发生α衰变方程为 $_{94}^{238} Pu$ → $_{92}^{234} U +_{2}^{3} He$ B、核反应生成物中的α粒子具有很强的电离本领，但穿透能力很弱 C、当温度升高， $_{94}^{238} Pu$ 衰变的半衰期将变大 D、核反应前后核子数相等，所以生成物的质量之和等于反应物的质量之和

查看试题解析
10. 两种放射性元素的半衰期分别为 $τ$ 和 $2 τ$ ，在 $t = 0$ 时刻这两种元素的原子核总数为 $n$ 。在 $t = 2 τ$ 时刻，已衰变的原子核总数为 $\frac{2 n}{3}$ ，则在 $t = 4 τ$ 时刻，已衰变的原子核总数为（　　）

A、 $\frac{11 n}{12}$ B、 $\frac{8 n}{9}$ C、 $\frac{7 n}{8}$ D、 $\frac{5 n}{6}$

查看试题解析
11. 碳14具有放射性，会自发衰变成为氮．在医学上碳14常用来检测幽门螺杆菌，服用碳14标记的尿素后，感染者胃中的尿素酶可将尿素分解为氨和碳14标记的 ${CO}_{2}$ 定时收集呼出的气体，通过分析呼气中碳14标记的 ${CO}_{2}$ 的含量即可判断是否感染。下列说法正确的是（）

A、呼气试验主要利用碳14作为示踪原子的特点 B、通过高温高压可改变碳14的半衰期 C、强相互作用是引起碳14衰变的主要原因 D、经过两个半衰期，100个碳14有75个发生了衰变

查看试题解析
12. 正电子是电子的反粒子，与电子质量相同、带等量正电荷。在云室中有垂直于纸面的匀强磁场，从P点发出两个电子和一个正电子，三个粒子运动轨迹如图中1、2、3所示。下列说法正确的是（　　）

A、磁场方向垂直于纸面向里 B、轨迹1对应的粒子运动速度越来越大 C、轨迹2对应的粒子初速度比轨迹3的大 D、轨迹3对应的粒子是正电子

查看试题解析

二、多项选择题

13. 2023年8月24日，日本政府启动福岛核污染水排海作业。在核污染水中含有大量放射性元素 $_{53}^{131} I$ ，其衰变方程为 $_{53}^{131} I \to_{54}^{131} Xe + X$ ， $_{53}^{131} I$ 半衰期为8天，则（　　）

A、X是来自于 $_{53}^{131} I$ 原子的核外电子 B、 $_{54}^{131} Xe$ 比 $_{53}^{131} I$ 的比结合能大 C、温度升高， $_{53}^{131} I$ 的半衰期将变小 D、经过16天，75%的 $_{53}^{131} I$ 原子核发生了衰变

查看试题解析
14. 下列说法正确的是（）

A、甲图中，用同一装置仅调节单缝宽度得到某单色光的两幅衍射图样，可判定A的缝宽小于B的缝宽 B、乙图中，消声的原理是波的干涉 C、丙图中，医生用“彩超”技术给病人检查身体的原理是波的多普勒效应 D、丁图中，拍CT片是利用 $γ$ 射线穿透本领强的特点

查看试题解析
15. 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”。现有一个铍原子核 $(_{4}^{7} B e)$ 发生了“K俘获”生成一个新的原子核 ${}_{Z}^{A}X$ 并放出一个不带电的质量接近于零的中微子 $(ν_{e})$ ，核反应方程为 $_{4}^{7} B e +_{- 1}^{0} e \to {}_{Z}^{A}X + ν_{e}$ 。关于铍原子核 $(_{4}^{7} B e)$ 的“K俘获”的过程，下列说法正确的是（）

A、新原子核 ${}_{Z}^{A}X$ 带负电 B、新原子核 ${}_{Z}^{A}X$ 比原来的铍原子核多一个中子 C、新原子核 ${}_{Z}^{A}X$ 比原来的铍原子核多一个质子 D、新原子核 ${}_{Z}^{A}X$ 的比结合能大于铍原子核 $(_{4}^{7} B e)$ 的比结合能

查看试题解析
16. 下列说法正确的是（　　）

A、 $_{m}^{n}$ X与 $_{m - 1}^{n}$ Y互为同位素 B、 $_{m}^{n}$ X与 $_{m}^{n - 1}$ X互为同位素 C、 $_{m}^{n}$ X与 $_{m - 2}^{n - 2}$ Y中子数相同 D、 $_{92}^{235}$ U核内有92个质子，235个中子

查看试题解析
17. 下列说法正确的是（　　）

A、α射线的穿透能力比γ射线强 B、天然放射现象说明原子核具有复杂的结构 C、半衰期跟放射性元素以单质或化合物形式存在无关 D、每个核子平均释放的结合能轻核聚变时要比重核裂变时小

查看试题解析

三、非选择题

18. 太阳能量来源于太阳内部氢核的聚变，设每次聚变反应可以看作是4个氢核 ${}_{1}^{1}H$ 结合成1个氦核 ${}_{2}^{4}H e$ ，同时释放出正电子 ${}_{1}^{0}e$ ；已知氢核的质量为 $m_{P}$ ，氦核的质量为 $m_{α}$ ，正电子的质量为 $m_{e}$ ，真空中光速为 $c .$ 则每次核反应中的质量亏损及氦核的比结合能

查看试题解析
19. 放射性元素 ${}_{84}^{210}P o$ 衰变为 ${}_{82}^{206}P b$ ，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 ${}_{9}^{19}F$ ，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．

查看试题解析
20. 贝可勒尔发现天然放射现象，揭开了人类研究原子核结构的序幕。如图中P为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场中分成A、B、C三束。

(1)、三种射线中，穿透能力最强，经常用来对金属探伤的是射线；电离作用最强，动量最大，经常用来轰击原子核的是射线。

(2)、请完成以下与上述粒子有关的两个核反应方程： ${}_{90}^{234}$ Th→ ${}_{91}^{234}$ Pa＋； $+ {}_{13}^{27}A l \to {}_{15}^{30}P + {}_{0}^{1}n$ 。

查看试题解析
21. 核电池又称同位素电池，是利用放射性同位素衰变放出载能粒子并将其能量转换为电能的装置，我国发射的嫦娥三号和四号月球着陆器配备了中俄联合研制的钚 $238$ 核电池，该核电池使用的燃料为 $_{94}^{238} P u$ 。一个静止的 $_{94}^{238} P u$ 发生 $α$ 衰变生成新核 $X$ ，并放出 $γ$ 射线。已知 $_{94}^{238} P u$ 的质量为 $m_{0}$ ， $α$ 粒子的质量为 $m_{1}$ ，动能为 $E_{1}$ ，新核 $X$ 的质量为 $m_{2}$ ，动能为 $E_{2}$ ，光速为 $c$ ，普朗克常量为 $h$ 。

(1)、写出 $_{94}^{238} P u$ 衰变的核反应方程；

(2)、求 $γ$ 射线的频率。

查看试题解析
22. 铀核 ${}_{92}^{238}U$ 是一种具有强放射性的元素。如图所示， $M N$ 是匀强磁场I、II的分界线，磁场方向均垂直于纸面向外。静止在 $M N$ 上O点的铀核 ${}_{92}^{238}U$ 经过一次 $α$ 衰变生成钍核 $(T h)$ ，衰变后的 $α$ 粒子以动能 $E_{k}$ 垂直于 $M N$ 在纸面内向上进入磁场I。已知 $α$ 粒子和钍核运动后同时第一次经过 $M N$ ，衰变过程中释放的能量全部转化为 $α$ 粒子和钍核的动能，不计 $α$ 粒子和钍核的重力及粒子间相互作用。

(1)、写出铀核 ${}_{92}^{238}U$ 的衰变方程，并求出匀强磁场I、II的磁感应强度之比；

(2)、求 $α$ 衰变后生成的钍核 $(T h)$ 的动能；

(3)、若铀核的比结合能为 $E_{1}$ ，钍核的比结合能为 $E_{2}$ ，求氦核的比结合能 $E_{3}$ 。

查看试题解析
23. 在如图所示的匀强磁场中，一个静止的氡原子核 $(_{86}^{222} Rn)$ 发生了一次 $α$ 衰变。向右放射出的 $α$ 粒子 $(_{2}^{4} He)$ 在与磁场垂直的平面内做圆周运动。
（1）若新核的元素符号用Y表示，写出该 $α$ 衰变的核反应方程。
（2）图给出了衰变后 $α$ 粒子在磁场中的运动轨迹，请计算 $α$ 粒子与新核的轨道半径之比，并在图中画出新核运动轨迹的示意图。
（3）求新核与 $α$ 粒子的运动周期之比

查看试题解析
24. 钚的放射性同位素 $_{94}^{239} P u$ 静止时衰变为铀核激发态 $_{92}^{235} U$ 和α粒子，而铀核激发态U立即衰变为铀核U，并放出能量为0.097MeV的γ光子。已知Pu、U和α粒子的质量分别为 $m_{P U} = 239.0521 u$ ， $m_{u} = 235.0439 u$ 和 $m_{α} = 4.0026 u$ （质量亏损1u相当于释放931.5MeV的能量）衰变放出的光子的动量可忽略。

(1)、写出核反应方程；

(2)、将衰变产生的铀核U和α粒子垂直射入磁感应强度为B的同一匀强磁场，求铀核U和α粒子圆周运动的半径之比；

(3)、求该核反应释放的核能和α粒子的动能（结果保留两位有效数字）。

查看试题解析
25.
汤姆孙测定电子比荷（电子的电荷量与质量之比）的实验装置如图所示．真空玻璃管内，阴极K发出的电子经加速后，穿过小孔A、C沿中心轴线OP₁进入到两块水平正对放置的极板D₁、D₂间的区域，射出后到达右端的荧光屏上形成光点．若极板D₁、D₂间无电压，电子将打在荧光屏上的中心P₁点；若在极板间施加偏转电压U，则电子将打P₂点，P₂与P₁点的竖直间距为b，水平间距可忽略不计．若再在极板间施加一个方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场（图中未画出），则电子在荧光屏上产生的光点又回到P₁点．已知极板的长度为L₁ ，极板间的距离为d，极板右端到荧光屏间的距离为L₂ ．忽略电子的重力及电子间的相互作用．

(1)、求电子进入极板D₁、D₂间区域时速度的大小；

(2)、推导出电子的比荷的表达式；

(3)、若去掉极板D₁、D₂间的电压，只保留匀强磁场B，电子通过极板间的磁场区域的轨迹为一个半径为r的圆弧，阴极射线射出极板后落在荧光屏上的P₃点．不计P₃与P₁点的水平间距，求P₃与P₁点的竖直间距y．

查看试题解析