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2024-2025学年粤教版（2019）选择性必修第三册 5.2放射性元素的衰变 同步作业（含解析）
一、单选题
1．静止在匀强磁场中的原子核X发生一次衰变后放出的射线粒子和新生成的反冲核均垂直于磁感线方向运动，轨迹如图所示，两个相切圆的半径分别为、，且。下列说法正确的是( )
A.轨迹圆2是衰变后新核的轨迹
B.由轨迹图可判断该衰变是β衰变
C.衰变后的射线粒子和新核做圆周运动都沿顺时针方向
D.原子核X的原子序数是
2．在考古研究中，通常利用的衰变来测算文物的大致年代。已知的衰变方程为：，下列关于衰变产物X的说法正确的是( )
A.X是粒子 B.X是粒子 C.X是正电子 D.X是光子
3．氡222是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤。它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一，其衰变方程是，该方程中X是( )
A.质子 B.中子 C.电子 D.α粒子
4．科学家用放射性材料—作为发电能源为火星车供电。中的Pu元素衰变方程为，则X应为( )
A.质子 B.α粒子 C.正电子 D.中子
5．轧钢厂的热轧机上安装射线测厚仪，仪器探测到的射线强度与钢板的厚度有关。如图所示，某射线测厚仪采用放射性同位素铱192作为放射源，其化学符号是，原子序数为77，放射源在进行衰变产生新核X的同时会释放出射线，衰变方程为，新核X内的中子数为( )
A.77 B.78 C.114 D.115
6．自然界中一些放射性重元素会发生一系列连续衰变，称为衰变链。已知的衰变链如图所示，图中纵坐标为中子数，横坐标为质子数，X为衰变链中某一原子核。下列判断中正确的是( )
A.衰变为X要经过2次衰变，3次衰变
B.衰变为X要经过2次衰变，2次衰变
C.衰变为X质量数减小了2
D.衰变为X质量数减小了6
7．我国计划于2025年在甘肃武威开工建设全球首座10兆瓦电功率的小型模块化钍基熔盐堆，项目预计于2029年实现首次临界并满功率运行。钍参与核反应的过程是钍核与一个中子结合生成钍核的同位素X，X经过两次衰变生成新核Y，则新核Y是( )
A. B. C. D.
8．如图所示，江南造船集团发布我国首艘熔盐堆核动力集装箱船的设计方案，其涉及的核反应包含（钍）衰变为（镤），其衰变方程为，关于此衰变，下列说法正确的是( )
A.方程中的X是质子
B.衰变产生的新核的比结合能变大
C.衰变放出的电子来自于原子的核外电子
D.随着反应堆温度升高，会加快钍核的衰变
二、多选题
9．在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于发生了一次衰变放射出某种粒子，放射出的粒子与生成的新核在与磁场垂直的平面内做圆周运动，得到一张两个相切圆的径迹照片如图所示。以m、q分别表示放射出的粒子的质量和电荷量，放射出的粒子运动的轨迹圆半径为R。则( )
A.放射出的是α粒子且其轨迹对应着大圆，绕行方向为顺时针
B.放射出的是β粒子且其轨迹对应着大圆，绕行方向为逆时针
C.若测得新核与放射出的粒子的半径之比为1:60，则
D.若衰变过程中释放的核能全都转化为粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损
10．磁感应强度为B的匀强磁场，一个静止的放射性原子核（）发生了一次α衰变。放射出的α粒子（）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量，生成的新核用Y表示，真空中光速为c，下列说法正确的是( )
A.新核Y在磁场中做圆周运动的轨道半径为
B.α粒子做圆周运动可等效成一个环形电流，且电流大小为
C.若衰变过程中释放的核能都转化为粒子和新核Y的动能，则衰变过程中的质量亏损约为
D.发生衰变后产生的α粒子与新核Y在磁场中旋转方向相同，且轨迹为相内切的圆
11．关于天然放射现象，以下叙述正确的是( )
A.若使放射性物质的温度升高，其半衰期将变大
B.β衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的
C.在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强
D.铀核（）衰变为铅核（）的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变
三、计算题
12．硼中子俘获疗法是肿瘤治疗的新技术，其原理是进入癌细胞内的硼核（）吸收慢中子，转变成锂核（）和α粒子，释放出γ光子。已知核反应过程中质量亏损为，γ光子的能量为，硼核的比结合能为，锂核的比结合能为，普朗克常量为h，真空中光速为c。
（1）写出核反应方程并求出γ光子的波长λ；
（2）求核反应放出的能量E及氦核的比结合能。
13．写出放射性元素（针核）的α衰变方程。（铀核）衰变为（氡核）要经过几次α衰变，几次β衰变？
参考答案
1．答案：C
解析：A.衰变后，带电粒子在磁场中偏转，洛伦兹力提供向心力，则有
解得
由于衰变过程系统动量守恒，但新核的电荷量较大，圆周半径较小，A错误；
BC.由于衰变放出的射线与新核的轨迹外切，二者速度相反，所以射线与新核均带正电，即衰变为α衰变，根据左手定则可知，两个圆周运动都是顺时针的，B错误，C正确；
D.结合上述分析可知
由于衰变为α衰变，
解得
则原子核X的原子序数是，D错误。
选C。
2．答案：B
解析：根据核反应的质量数和核电荷数守恒可知，X的质量数为0，核电荷数为，则X是负电子即粒子。
故选B。
3．答案：D
解析：根据衰变过程中，质量数与电荷数守恒可知，该衰变过程中，粒子X的质量数和电荷数分别为
，
所以该粒子为α粒子。
故选D。
4．答案：B
解析：由质量数守恒可知X的质量数为
由电荷数守恒可知X的质子数为
则X为α粒子。
故选B。
5．答案：C
解析：根据衰变过程满足质量数和电荷数守恒可知衰变方程为，新核X内的中子数为114。
故选C。
6．答案：B
解析：衰变为X要经过a次衰变和b次衰变，则；
解得，
衰变为X质量数减小了8。
故选B。
7．答案：B
解析：钍核与一个中子结合生成钍核的同位素X，根据质量数守恒，X表示为，X经过两次衰变生成新核Y，因为每经过一次衰变质量数不变，电荷数加1，所以Y表示为。
故选B。
8．答案：B
解析：A.根据质量数、电荷数守恒可知，衰变方程中的X为电子，故A错误；
B.衰变时放出核能，产生的新核的比结合能变大，故B正确；
C.衰变辐射出的电子来自于中子转变为质子时释放出的电子，故C错误；
D.外部条件无法改变半衰期，故D错误。
故选B。
9．答案：CD
解析：AB.原来静止的原子核带正电荷，衰变后，由于两个运动轨迹相外切，根据左手定则可知，放出的粒子也一定带正电荷，因此放出的是α粒子，而且都做逆时针方向旋转，AB错误；
C.由于粒子在磁场中运动的轨道半径，α粒子带两个单位正电荷，根据动量守恒，可知新核与α粒子动量大小相等，因此，可得，C正确；
D.放出的α粒子的轨道光径，可得α粒子动能，由于动量守恒，剩余新核动能，总动能，根据，质量亏损为，D正确。
故选CD。
10．答案：BC
解析：A.粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有解得，粒子的轨道半径，根据半径公式则有，解得，故A错误；
B.粒子做圆周运动的周期，则环形电流，故B正确；
C.对α粒子，由洛伦兹力提供向心力，则有，解得，由质量关系可知，衰变后新核Y质量为，衰变过程系统动量守恒，由动量守恒定律得，解得，系统增加的能量为，由质能方程得，联立解得，故C正确；
D.由动量守恒可知，衰变后α粒子与新核Y运动方向相反，所以轨迹圆应外切，故D错误。
11．答案：CD
解析：半衰期与元素的物理状态无关,若使某放射性物质的温度升高,其半衰期不变，选项A错误;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的，选项B错误;在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强,选项C正确;铀核()衰变为铅核()的过程中,每经过一次α衰变质子数少2,质量数少4;而每经过一次β衰变质子数增加1,质量数不变;由质量数和电荷数守恒，可知要经过8次α衰变和6次β衰变,选项D正确。
12．答案：（1）；
（2）；
解析：（1）核反应方程为，
根据，
可得γ光子的波长。
（2）由质能方程可知，核反应中放出的能量，
由能量关系可得，
解得。
13．答案：4次α衰变；2次β衰变
解析：的α衰变方程
设轴核衰变为氡核需x次α衰变，y次β衰变，
则核反应方程为
根据质量数守恒和电荷数守恒
有解得
即需要经过4次α衰变，2次β衰变。

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