（2021新人教版）高中物理选择性必修第三册5.2放射性元素的衰变练习.docx

1、第五章第五章原子核原子核 2 2放射性元素的衰变放射性元素的衰变 基础过关练基础过关练 题组一题组一原子核的衰变原子核的衰变 1.(2020 上海徐汇高三上诊断)90 234Th 衰变为 91 234Pa 过程中释放出某种粒子流,该粒 子流() A.没有质量 B.速度与光速相同 C.能够穿透 1 cm 厚的铅板 D.与阴极射线电性相同 2.(2020 上海华东师范大学附属中学高二下测试)(多选)某原子核的衰变过程为 ABC,下列说法正确的是() A.核 A 的中子数减核 C 的中子数等于 2 B.核 A 的质量数减核 C 的质量数等于 5 C.核 A 的质子数比核 C 的质子数多 1 D.核

2、A 的质子数比核 B 的质子数多 1 3.(2020 上海交通大学附属中学高二下期中)铀 238 经过一次衰变形成钍 234,反 应方程为 92 238U 90 234Th+x,则放出的粒子 x 的电荷数为 ,该粒子的电离作用 比射线(填“强”“弱”或“相似”)。 题组二题组二半衰期的理解半衰期的理解 4.(2020 河南洛阳高二下期中)根据临床经验,部分药物在体内的代谢也有与原子 核衰变相似的规律。药物的血浆半衰期是指药物在血浆中的浓度下降一半所需的 时间。某种药物的血浆半衰期为 2 小时,一次合理剂量的用药后药物在血浆中的 浓度为 20 毫克/升,若血浆中的药物浓度下降至 3 毫克/升以下

3、就要补充用药,则 该药物的用药时间间隔约为() A.2 小时B.4 小时 C.6 小时D.8 小时 5.(2020 江苏如皋中学高二下调研)下列关于放射现象的说法正确的是() A.放射现象说明原子具有核式结构 B.92 238U 衰变成 82 206Pb 要经过 6 次衰变和 8 次衰变 C.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 D.氡的半衰期为 3.8 天,4 个氡原子核经过 3.8 天后就一定只剩下 2 个氡原子核 题组三题组三核反应核反应 6.(2019 上海杨浦二模)查德威克用粒子轰击铍核,核反应方程是 2 4He+ 4 9BeX+ 6 12C,其中的 X 是( ) A.

4、质子B.中子 C.电子D.正电子 7.(2020 山东泰安二中高二下测试)用中子轰击氧原子核的核反应方程为 8 16O+ 0 1n 7 ?N+ ? 0X,对式中 X、a、b 的判断正确的是( ) A.X 代表中子,a=17,b=1 B.X 代表正电子,a=17,b=-1 C.X 代表正电子,a=17,b=1 D.X 代表质子,a=17,b=1 题组四题组四放射性同位素及其应用放射性同位素及其应用辐射与安全辐射与安全 8.(2019 海南中学高二下期末)用“刀”进行手术,可以使病人在清醒状态下经 过较短的时间完成手术,在此过程中,主要利用:射线具有较强的穿透本 领;射线很容易绕过障碍物到达病灶区

5、域;射线具有很强的电离能力,从 而使病变细胞电离而被破坏;射线具有很高的能量。上述描述正确的是() A.B. C.D. 9.关于放射性同位素的应用,下列说法中正确的有() A.射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电,因此达到了消除有害静电的 目的 B.利用射线的贯穿性可以为金属探伤,也能进行人体的透视 C.用射线照射作物种子能使其 DNA 发生变异,其结果一定是成为更优秀的品种 D.用射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量,以免对人体正常组织造成太大的伤 害 10.放射性同位素 6 14C 被考古学家称为“碳钟”,它可以用来判定古生物体的年代。 (1)宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后,会

6、形成很不稳定的 6 14C,它很 容易发生衰变,放出射线变成一个新核,其半衰期为 5 730 年,试写出此过程涉 及的核反应方程; (2)若测得一古生物遗骸中的 6 14C 含量只有活体中的 25%,则此遗骸距今约有多少 年? 能力提升练能力提升练 题组一题组一原子核的衰变原子核的衰变 1.(2020 江西南昌实验中学高二下测试,)某原子核 A 先进行一次衰变变成原 子核 B,再进行一次衰变变成原子核 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

7、于 5 2.(2020 广东珠海一中高二下期中,)下列说法正确的是() A.92 238U 衰变为 86 222Rn 要经过 4 次衰变和 2 次衰变 B.衰变中产生的射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的 C.查德威克发现了中子,并第一次实现了人工合成放射性同位素 D.J.J.汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子,并准确测出了电子的电荷量 3.(2020 重庆九校联盟高二上联考,)烟雾探测器使用了一种半衰期为 432 年的 放射性元素镅 95 241Am 来探测烟雾。当正常空气分子穿过探测器时,镅 95 241Am 会释放 出射线将它们电离,从而产生电流。烟尘一旦进入探测腔内,烟尘中

8、的微粒会吸附 部分射线,导致电流减小,从而触发警报。则下列说法正确的是() A.镅 95 241Am 发出的是射线,它是镅 95 241Am 原子核自发放出的氦核 B.镅 95 241Am 发出的是射线,它是镅 95 241Am 原子核外电子电离形成的电子流 C.镅 95 241Am 发出的是射线,它是镅 95 241Am 原子核外电子电离形成的电子流 D.发生火灾时,由于温度的升高,会使镅 95 241Am 的半衰期减小 题组二题组二半衰期的理解与应用半衰期的理解与应用 4.(2020 河北唐山一中高二下期中,) 14C 发生放射性衰变变为14N,半衰期约为 5 700 年。已知植物存活期间

9、,其体内 14C 与12C 的比例不变;生命活动结束后,14C 的 比例持续减少。现通过测量得知,某古木样品中 14C 的比例正好是现代植物所制样 品的二分之一。下列说法正确的是() A.增加样品测量环境的压强将加速 14C 的衰变 B. 12C、13C、14C 具有相同的中子数 C. 14C 衰变为14N 的过程中放出射线 D.该古木的年代距今约为 5 700 年 5.(2020 江苏启东高二下调研,)下列关于原子核的衰变的说法,正确的是(易错) A.衰变的实质是原子核内的一个质子转化为一个中子和一个电子 B.一个原子核发生一次衰变,新核相对于原来的核质量数和电荷数均减少 2 C.92 23

10、8U 衰变成 82 206Pb 的过程中共经过 8 次衰变和 6 次衰变 D.放射性元素钋的半衰期为 138 天,100 g 的钋经 276 天后还剩下 75 g 6.(2020 上海华东师范大学附属中学高二下测试,)若元素 A 的半衰期为 5 天,元 素 B 的半衰期为 3 天,则相同质量的 A、B,经过 15 天后,剩下的质量之比? ?为 () A.12B.41C.14D.81 题组三题组三衰变规律的综合应用衰变规律的综合应用 7.(2020 湖北襄阳一中高二下测试,)(多选)放射性元素 92 238U 衰变有多种可能途 径,其中一种途径是先变成 83 210Bi,而 83 210Bi 可

11、以经一次衰变变成 ? 210X(X 代表某种元 素),也可以经一次衰变变成 81 b Tl, ? 210X 和 81 b Tl 最后都变成 82 206Pb,衰变路径如图所 示。则(深度解析) A.a=82,b=211 B.83 210Bi ? 210X 是衰变, 83 210Bi 81 b Tl 是衰变 C. ? 210X 82 206Pb 是衰变, 81 b Tl82 206Pb 是衰变 D.81 b Tl 经过一次衰变变成 82 206Pb 8.(2020 辽宁沈阳实验中学高二下期中,)(多选)云室能显示射线的径迹,把云室 放在磁场中,从带电粒子运动轨迹的弯曲方向和半径大小就能判断粒子的

12、属性。 放射性元素 A 的原子核静止放在磁感应强度 B=2.5 T 的匀强磁场中发生衰变,放 射出粒子并变成新原子核 B,放射出的粒子与新核运动轨迹如图所示,测得两圆的 半径之比 R1R2=421,且 R1=0.2 m,已知粒子的质量 m=6.6410 -27 kg,粒子 的质量 m=9.110 -31 kg,普朗克常量取 h=6.610 -34 Js,电子带电荷量 e=1.610 -19 C,下列说法正确的是() A.新原子核 B 的核电荷数为 84 B.放射性元素 A 的原子核发生的是衰变 C.衰变放射出的粒子的速度大小为 2.4110 7 m/s D.如果放射性元素 A 的原子核衰变时释

13、放出一种频率为 1.210 15 Hz 的光子,那 么这种光子能使逸出功为 4.54 eV 的金属钨发生光电效应 答案全解全析答案全解全析 基础过关练基础过关练 1.D 90 234Th 衰变为 91 234Pa 过程中,根据质量数和电荷数守恒可知,放出的粒子流为 射线,即电子流。电子有质量,故 A 错误;射线的速度小于光速,故 B 错误; 射线不能够穿透 1 cm 厚的铅板,故 C 错误;射线是电子流,与阴极射线电性相同, 故 D 正确。 2.C设核 A 的质量数为 m,质子数为 n,核 B 的质量数为 m-4,质子数为 n-2,核 C 的质量数为 m-4,质子数为 n-1。根据质子数和中子

14、数之和为质量数,可知核 A 的 中子数为 m-n,核 C 的中子数为 m-n-3,则核 A 的中子数减核 C 的中子数等于 3,核 A 的质量数减核 C 的质量数等于 4,核 A 的质子数比核 C 的质子数多 1,核 A 的质子 数比核 B 的质子数多 2,故 C 正确,A、B、D 错误。 3.答案2强 解析根据衰变前后电荷数、质量数守恒得,粒子 x 的电荷数为 2,质量数为 4,所 以该粒子为粒子。射线的电离作用比射线强。 4.C因为药物的血浆半衰期为 2 小时,经过 6 小时,即 3 个半衰期,血浆中的药物 浓度下降至 2.5 毫克/升,所以该药物的用药时间间隔约为 6 小时,故 C 正确

15、。 5.B天然放射现象说明原子核可再分,粒子散射实验说明原子具有核式结构, 故 A 错误;92 238U 衰变成 82 206Pb 质量数减少 32,电荷数减少 10,设经过了 n 次衰变、 m 次衰变,则有 4n=32,2n-m=10,解得 n=8,m=6,故 B 正确;衰变所释放的电子是 原子核内的中子转变成质子时所产生的,故 C 错误;半衰期是大量放射性元素的原 子核衰变的统计规律,对大量的原子核适用,对少量的原子核不适用,故 D 错误。 6.B根据质量数和电荷数守恒可知,X 的质量数为 4+9-12=1,电荷数为 0,故 X 为 中子,故 B 正确。 7.C根据质量数、电荷数守恒可知

16、a=17,b=1,因此 X 可表示为 1 0e,为正电子,故 C 正确。 8.D用“刀”进行手术,利用的是射线具有较强的穿透本领,能够进入病灶 区,以及射线具有很高的能量,能杀死病变细胞,故选项 D 正确。 9.D消除有害静电是利用射线的电离作用,使空气中气体分子电离成导体,将 静电放出,故 A 错误;利用射线的贯穿性可以为金属探伤,但射线对人体细胞 伤害太大,因此不能用来透视人体,故 B 错误;DNA 变异并不一定都是有益的,故 C 错误;射线对人体细胞伤害太大,在用于治疗肿瘤时要严格控制剂量,故 D 正确。 10.答案(1)7 14N+ 0 1n 6 14C+ 1 1H, 6 14C 7

17、14N+ -1 0 e (2)11 460 年 解析(1)根据核反应中质量数、电荷数守恒,可知核反应方程为 7 14N+ 0 1n 6 14C+ 1 1H, 6 14C 7 14N+ -1 0 e。 (2)6 14C 的半衰期=5 730 年 生物死亡后,遗骸中的 6 14C 发生衰变,设活体中 6 14C 的含量为 N 0,遗骸中的 6 14C 含量为 N,则 N= 1 2 ? ?N 0 即 0.25N0= 1 2 ? 5730N 0 故 ? 5730=2,得 t=11 460 年。 能力提升练能力提升练 1.C原子核 A 进行一次衰变后,一个中子转变为一个质子并释放一个电子,再 进行一次衰

18、变,又释放两个中子和两个质子,所以核 A 比核 C 多 3 个中子、1 个 质子。故 C 正确,A、B、D 错误。 2.A经过 4 次衰变和 2 次衰变后,质量数减少 16,质子数减少 6,因此 92 238U 衰 变为 86 222Rn 要经过 4 次衰变和 2 次衰变,故 A 正确;衰变中产生的射线实际 上是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子,电子释放出来形成的电子 流,不是来自核外电子,故 B 错误;查德威克发现了中子,卢瑟福用粒子轰击氮核 首次实现了原子核的人工转变,故 C 错误;J.J.汤姆孙在研究阴极射线时发现了电 子,密立根测出了电子的电荷量,故 D 错误。 3.A镅 9

19、5 241Am 会释放出射线将正常空气电离,从而产生电流,而三种射线中,只有 射线能使空气电离,它是镅 95 241Am 原子核自发放出的氦核,选项 A 正确,B、C 错 误;半衰期与外界因素无关,故 D 错误。 4.D设古木中原来 14C 的质量为 m 0,衰变后剩余质量为 m,则有 m=m0 1 2 ?,其中 n 为 半衰期的倍数,由题意可知剩余质量为原来的1 2,故 n=1,所以古木死亡时间约为 5 700 年,故 D 正确; 12C、13C、14C 具有相同的质子数和不同的中子数,故 B 错误;14C 衰 变为 14N 的过程中质量数没有变化而核电荷数增加 1,所以是其中的一个中子变成

20、 了一个质子和一个电子,放出射线,故 C 错误;放射性元素的半衰期与物理环境 以及化学状态无关,故 A 错误。 5.C衰变的实质是原子核内的一个中子转化为一个质子和一个电子,故 A 错误; 一个原子核发生一次衰变,新核相对于原来的核质量数减少 4,电荷数减少 2,故 B 错误;设发生 x 次衰变,y 次衰变,衰变方程为 92 238U 82 206Pb+? 2 4He+? -1 0 e,则 238=206+4x,92=82+2x-y,解得 x=8,y=6,故 C 正确;经 276 天,即经过 2 个半衰期, 衰变后剩余的质量为 m=m0 1 2 2=100 g1 4=25 g,故 D 错误。

21、易错警示 解答半衰期问题时错误地认为半衰期就是一个放射性元素的原子核衰变到稳 定核所经历的时间,其实半衰期是大量的原子核发生衰变时的统计规律。 6.B根据 m=m0 1 2 ? ?可知? ?= 1 2 15 5 1 2 15 3 =41,故 B 正确。 7.CD 83 210Bi 衰变后变为 ? 210X,质量数没有发生变化,为衰变,即 83 210Bi ? 210X+ -1 0 e, 解得 a=84,83 210Bi 衰变后变为 81 b Tl,核电荷数减少 2,为衰变,即 83 210Bi 81 b Tl+2 4He, 解得 b=206,故 A、B 错误;结合上述分析可知 84 210X

22、82 206Pb+ 2 4He, 81 206Tl 82 206Pb+ -1 0 e,故 C、D 正确。 名师点睛 解答本题的关键是要抓住衰变次数的判断技巧:衰变过程遵循质量数守恒和 电荷数守恒,每发生一次衰变,质子数、中子数均减少 2,每发生一次衰变,中 子数减少 1,质子数增加 1。 8.ACD两圆轨迹外切,放出的粒子应该带正电,发生的是衰变,选项 B 错误;两 圆半径之比为 421,根据 qBv=m? 2 ? ,m1v1=m2v2,可得新原子核 B 的核电荷数为 84,选 项 A 正确;由 R=? ?可求得衰变放射出的粒子的速度大小为 2.4110 7 m/s,选项 C 正确;金属钨的逸出功为 7.2610 -19 J,根据 E=h可求得这种光子的能量为 7.9210 -19 J,光子的能量大于逸出功,能发生光电效应,选项 D 正确。