11-19年高考物理真题分专题汇编之专题107.天然放射性现象、半衰期

第第 107 节节天然放射现象天然放射现象 1. 2013 年上海卷年上海卷 7在一个 238 92U原子核衰变为一个 206 82Pb原子核的过程中，发生衰变的次数为 （） A6 次B10 次C22 次D32 次 答案：A 解析：一个 238 92U原子核衰变为一个 206 82Pb原子核的过程中，发生衰变的次数为（238-206）4=8 次，发生衰变的次数为 28-(92-82)=6 次，选项 A 正确。 2. 2011 年理综北京卷年理综北京卷 13表示放射性元素碘 131（I 131 53 ）衰变的方程是（） AHeSbI 4 2 127 51 131 53 BeXeI 1 5 0 1 31 4 131 53 CnII 1 0 130 53 131 53 DHTeI 1 1 301 25 131 53 答：B 【解析】A 选项是衰变，A 错误；B 选项是衰变，B 正确；C 选项放射的是中子，C 错误；D 选 项放射的是质子，D 错误。 3. 2012 年理综全国卷年理综全国卷 15. 235 92U 经过 m 次衰变和 n 次衰变 Pb 207 82 ,则（） A. m=7 ，n=3B. m=7,n=4C. m=14,n=9D.m=14,n=18 【解析】质量数减少为：4m=235-207=28,m=7. 核电荷数减少为：2m-n=92-82=10,n=4 【答案】B 4.2015 年上海卷年上海卷 6Th 232 90 经过一系列衰变和衰变后变成Pb 208 82 ，则Pb 208 82 比Th 232 90 少（ A ） （A）16 个中子，8 个质子（B）8 个中子，l6 个质子 （C）24 个中子，8 个质子（D）8 个中子，24 个质子 解析：Pb 208 82 比Th 232 90 质子数少 90-82=8 个，核子数少 232-208=24 个，所以中子数少 24-8=16 个， 故 A 正确，B、C、D 错误。 5.2015 年理综北京卷年理综北京卷 14下列核反应方程中，属于衰变的是（ B） AHOHeN 1 1 17 8 4 2 14 7 BHeThU 4 2 234 90 238 92 CnHeHH 1 0 4 2 3 1 2 1 DePaTh 0 1 - 234 91 234 90 解析： A 选项是人工核转变，选项 A 错误； B 选项是原子核自发放射粒子的核反应（衰变） ， 选项 B 正确；C 选项是两个轻核结合成重核的反应（聚变） ，选项 C 错误；选项 D 为衰变。故选 B。 6. 2012 年物理上海卷年物理上海卷 3与原子核内部变化有关的现象是（） （A）电离现象（B）光电效应现象 （C）天然放射现象（D）粒子散射现象 答案：C 解析：电离现象是原子核外的电子脱离原子核的束缚，与原子核内部无关，因此 A 不对 光电效应说明光的粒子性，同样也与原子核内部无关，B 不对 天然放射现象是从原子核内部放出、三种射线，说明原子核内部的复杂结构，放出、后 原子核就变成了新的原子核，因此 C 正确 粒子散射现象说明原子有核式结构模型，与原子核内部变化无关，D 不对 7. 2011 年理综浙江卷年理综浙江卷 15关于天然放射现象，下列说法正确的是（） A射线是由氦原子核衰变产生 B射线是由原子核外电子电离产生 C射线是由原子核外的内层电子跃迁产生 D通过化学反应不能改变物质的放射性 答：D 【解析】放射线是从原子核中释放出来的，通过化学反应并不能改变物质的放射性。 8.2015 年理综年理综重庆重庆卷卷 1题 1 图中曲线 a、b、c、d 为气泡室中某放射物质发生衰变放出的部分粒子 的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直纸面向里。以下判断可能正确 的是（ D ） Aa、b 为粒子的径迹 B a、b 为粒子的径迹 C c、d 为粒子的径迹 D c、d 为粒子的径迹 解析：射线是不带电的光子流，在磁场中不偏转，B 错误；粒子为氦核带正电，在磁场中受到向 上的洛伦兹力向上偏转，选项 A、C 错误；粒子是带负电的电子流，应向下偏转，选项 D 正确。 9. 2011年上海卷年上海卷 7在存放放射性元素时，若把放射性元素置于大量水中；密封于铅盒中；与轻核元素结合 成化合物。则（） A措施可减缓放射性元素衰变B措施可减缓放射性元素衰变 a b c d 题 1 图 C措施可减缓放射性元素衰变D上述措施均无法减缓放射性元素衰变 答案：D 解析：本题考查衰变及半衰期，要求学生理解半衰期。原子核的衰变是核内进行的，故半衰期与元 素处于化合态、游离态等任何状态无关，与外界温度、压强等任何环境无关，故不改变元素本身， 其半衰期不会发生变化，A、B、C三种措施均无法改变，故D对。 10. 2014 年理综重庆卷年理综重庆卷 1碘 131 的半衰期约为 8 天，若某药物含有质量为 m 的碘 131，经过 32 天后，该药物中碘 131 的 含量大约还有（） Am/4Bm/8Cm/16Dm/32 【答案】C 【解析】根据原子核的衰变公式： n mm）（ 剩 2 1 ，其中4 8 32 T t n为半衰期的次数，故 16 m m 剩 。选项 C 正确。 11.2016 年年上海上海卷卷 6.放射性元素 A 经过 2 次衰变和 1 次 衰变后生成一新元素 B，则元素 B 在元素 周期表中的位置较元素 A 的位置向前移动了 （A）1 位（B）2 位（C）3 位（D）4 位 【答案】C 【解析】粒子是 4 2He， 粒子是 0 1e ，因此发生一次衰变电荷数减少 2，发生一次 衰变电荷数增 加 1，据题意，电荷数变化为：2 2 13 ，所以新元素在元素周期表中的位置向前移动了 3 位。故选项 C 正确。 12.2018 年海南卷年海南卷 4已知 234 90Th的半衰期为 24 天。4 g 234 90Th经过 72 天还剩下 （ B） A0B0.5 gC1 gD1.5 g 解析：72 天等于 3 个半衰期，g5 . 0 2 1 0 3 mm）（，选项 B 正确。 13.2016 年年上海上海卷卷 10.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 板的为射线 （B）a 为电源正极，到达 A 板的为射线 （C）a 为电源负极，到达 A 板的为射线 （D）a 为电源负极，到达 A 板的为射线 BA 金属板 放射源 a b 【答案】B 【解析】从图可以看出，到达两板的粒子在电场中做类平抛运动，到达 A 板的粒子的竖直位移小于 到达 B 板粒子的竖直位移，粒子在竖直方向做匀速直线运动，则根据公式 qU md vx 2 0 可知，两极 板电压 U 相同，放射源与两极板的距离 d 也相同，两个粒子初速度 v0相差约 10 倍，而电子的 q m 要 小得多，所以电子的竖直位移小，故到达 A 板的为射线，a 为电源正极， 故选项 B 正确。 14. 2013 年全国卷大纲版年全国卷大纲版 16放射性元素氡（ 222 86Rn ）经衰变变成钋（Po 218 84 ） ，半衰期约为 3.8 天；但勘测表明，经过漫 长的地质年代后，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素 222 86Rn 的矿石，其原因是（） A目前地壳中的 222 86Rn 主要来自于其它放射性元素的衰变 B在地球形成初期，地壳中的元素 222 86Rn 的含量足够高 C当衰变产物Po 218 84 积累到一定量以后，Po 218 84 的增加会减慢 222 86Rn 的衰变进程 D 222 86Rn 主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力改变了它的半衰期 答：A 解析：排除法无论在在地球形成初期，地壳中的元素 222 86Rn 的含量有多少，总有衰变到检测不出 的含量的时候，B 错；任何物理或化学变化，都不能减慢 222 86Rn 的衰变进程，CD 错，故 A 正确。 15. 2012 年物理上海卷年物理上海卷 5在轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度，其检测装置由放射源、探测器等构成，如图所示。该 装置中探测器接收到的是（） （A）x 射线（B）射线 （C）射线（D）射线 答案：D 解析：首先，放射源放出的是射线、射线 、射线，无 x 射线，A 不对；另外射线穿透本领最 弱，一张纸就能挡住，而射线穿透本领较强能穿透几毫米厚的铝板，射线穿透本领最强，可以穿 透几厘米厚的铅板，而要穿过轧制钢板只能是射线，因此 D 正确 16. 2012 年物理上海卷年物理上海卷 探测器 放射源 轧辊 21Co 60 27 发生一次衰变后变为 Ni 核，其衰变方程为_；在该衰变过程 中还发出频率为1、2的两个光子，其总能量为_。 答案：eNiCo 60 1 60 28 60 27 ，h（12） ， 解析：衰变方程满足质量数守恒和电荷数守恒； 根据光子的能量 E= h，可知两个光子总能量为 h（12） 17. 2011年上海卷年上海卷 9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来自于原子核外的电子 B的电离作用最强，是一种电磁波 C的电离作用较强，是一种电磁波 D的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子 答案：D 解析：本题考查衰变中三种射线，要求学生知道三种射线的贯穿本领及电离能力。衰变的射线均来 自于核内，A错；从图中可看出，一张纸能挡住射线，则射线一定是射线，其贯穿本领最差， 电离能力最强，但不是电磁波，而是高速粒子流，B错；铝板能挡住，而不能挡住，说明一 定是射线，其电离能力最弱，贯穿本领最强，是一种电磁波，属于原子核内以能量形式释放出来 的以光速运行的高能光子，D对。 18.2015 年理综北京卷年理综北京卷 17实验观察到，静止在匀强磁场中 A 点的原子核发生衰变，衰变产生的 新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意如图。 则（ D ） A轨迹 1 是电子的，磁场方向垂直纸面向外 B轨迹 2 是电子的，磁场方向垂直纸面向外 C轨迹 1 是新核的，磁场方向垂直纸面向里 D轨迹 2 是新核的，磁场方向垂直纸面向里 解析：静止的核发生衰变（ 0 11 AA ZZ XYe ）由内力作用，满足动量守恒，则新核Y和电子 的动量等大反向，垂直射入匀强磁场后均做匀速圆周运动，由 2 v qvBm r 可知 mv r qB ，则两 个新核的运动半径与电量成反比，即 1 1 e Y rz r ，则新核为小圆，电子为大圆；而新核带正电， 电子带负电，由左手定则可知磁场方向垂直纸面向里，选项 D 正确。 19.2017 年新课标年新课标卷卷 15.一静止的铀核放出一个粒子衰变成钍核,衰变方程为 2382344 92902 UThHe，下列说法正确的是（ B ） 纸铝铅 三种射线 A 2 1 A. 衰变后钍核的动能等于粒子的动能 B. 衰变后钍核的动量大小等于粒子的动量大小 C. 铀核的半衰期等于其放出一个粒子所经历的时间 D. 衰变后粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量 【解析】根据动量守恒定律可知，生成的钍核的动量与粒子的动量等大反向，选项 B 正确；根据 m p Ek 2 2 可知，衰变后钍核的动能小于粒子的动能，选项 A 错误；铀核的半衰期等于一半数量 的铀核衰变所需要的时间，而放出一个粒子经历的时间是一个原子核衰变的时间，故两者不等， 选项 C 错误；由于核反应放出能量，由质能方程可知，衰变后粒子与钍核的质量之和小于衰变前 铀核的质量，选项 D 错误。故选 B. 20.2017 年北京卷年北京卷 23 （18 分） 在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次衰变。放射出粒子（ 4 2H） 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 分别表示粒子的质量和电荷量。 （1）放射性原子核用X A Z 表示，新核的元素符号用 Y 表示，写出该衰变的核反应方程。 （2）粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小。 （3）设该衰变过程释放的核能都转为为粒子和新核的动能，新核的质量为 M，求衰变过程的质量 亏损m。 答：（1）X A Z Y A Z 4 2 +He 4 2 ； （2） m Bq I 2 2 ， qB m T 2 ； （3） 2 222