新教材同步系列2024春高中物理第五章原子与原子核第四节放射性同位素课后提升训练粤教版选择性必修第三册

第五章第四节A组·基础达标1．关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是()A．利用γ射线使空气电离，消退静电B．利用α射线照耀植物的种子，使产量显著增加C．利用α射线来治疗肺癌、食道癌等疾病D．放射性同位素跟它的非放射性同位素的化学性质相同，可以作为示踪原子【答案】D【解析】利用放射线消退有害静电是利用α射线的电离性，使空气分子电离成导体，将静电放出，A错误；利用γ射线照耀植物的种子，使产量显著增加，B错误；利用γ射线来治疗肺癌、食道癌等疾病，C错误；依据放射性同位素的应用可知，用放射性同位素参加化学反应可以起到示踪的作用，D正确．2．核电池又叫“放射性同位素电池”，一个硬币大小的核电池，就可以让手机不充电运用5000年．燃料中钚(eq\o\al(238,94)Pu)是一种人造同位素，可通过下列反应合成：①用氘核(eq\o\al(2,1)D)轰击铀(eq\o\al(238,92)U)生成(eq\o\al(238,93)Np)和两个相同的粒子X，核反应方程是eq\o\al(238,92)U＋eq\o\al(2,1)D→eq\o\al(238,93)Np＋2X；②镎(eq\o\al(238,93)Np)放出一个粒子Y后转变成eq\o\al(238,94)Pu)，核反应方程是eq\o\al(238,93)Np→eq\o\al(238,94)Pu＋Y，则X粒子和Y粒子是()A．中子电子 B．质子电子C．正电子质子 D．正电子电子【答案】A【解析】依据核反应的质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为0，则X是中子；Y的质量数为0，电荷数为－1，则Y为电子，A正确．3．(多选)有一种新型镍铜长效电池，它是接受半衰期长达100年的放射性同位素镍63(eq\o\al(63,28)Ni)和铜两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍63发生β衰变时释放电子给铜片，把镍63和铜片作电池两极，为外接负载供应电能．下面有关该电池的说法正确的是()A．镍63的衰变方程是eq\o\al(63,28)Ni→eq\o\al(63,29)Cu＋eq\o\al(0,－1)eB．镍63的衰变方程是eq\o\al(63,28)Ni→eq\o\al(63,27)Cu＋eq\o\al(0,1)eC．外接负载时镍63的电势比铜片高D．该电池内电流方向是从镍片到铜片【答案】AC【解析】镍63的衰变方程为eq\o\al(63,28)Ni→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(63,29)Cu，A正确，B错误．电流方向为正电荷定向移动方向，在电池内部电流从铜片到镍片，镍片电势高，C正确，D错误．4．(多选)关于放射性同位素eq\o\al(30,15)P，下列说法正确的是()A．eq\o\al(30,15)P与eq\o\al(30,14)X互为同位素B．eq\o\al(30,15)P与其同位素有相同的化学性质C．用eq\o\al(30,15)P制成化合物后它的半衰期变长D．含有eq\o\al(30,15)P的磷肥释放正电子，可用作示踪原子，视察磷肥对植物的影响【答案】BD【解析】同位素有相同的质子数，A错误；同位素有相同的化学性质，B正确；半衰期与元素属于化合物或单质没有关系，所以eq\o\al(30,15)P制成化合物后它的半衰期不变，C错误；含有eq\o\al(30,15)P的磷肥由于衰变，可记录磷的踪迹，D正确．5．U—Pb法是一种重要的同位素测年方法，铀的两种放射性核素eq\o\al(235,92)U和eq\o\al(238,92)U，经过一系列的α衰变和β衰变能分别生成eq\o\al(207,82)Pb和eq\o\al(206,82)Pb两种铅同位素，通过测定物体中两种铅同位素的原子数目之比，可得到物体的形成年头．下列说法正确的是()A．eq\o\al(235,92)U衰变生成eq\o\al(207,82)Pb的过程阅历了8次α衰变B．eq\o\al(238,92)U衰变生成eq\o\al(206,82)Pb的过程阅历了6次β衰变C．物体中两种铅同位素原子数目的比值与时间成正比D．eq\o\al(235,92)U和eq\o\al(238,92)U衰变为铅的过程形成的质量数较大的原子核可能相同【答案】B【解析】设eq\o\al(235,92)U衰变生成eq\o\al(207,82)Pb的过程阅历了x次α衰变和y次β衰变，有235－4x＝207，92－2x＋y＝82，解得x＝7，y＝4，同理可得，eq\o\al(238,92)U衰变生成eq\o\al(206,82)Pb的过程阅历了8次α衰变和6次β衰变，A错误，B正确；半衰期学问可知，eq\o\al(207,82)Pb、eq\o\al(206,82)Pb的原子数目均与时间成指数函数关系，故两种铅同位素原子数目的比值不与时间成正比，C错误；eq\o\al(235,92)U衰变过程生成的质量数较大的新核的质量数与发生α衰变次数的关系为Z1＝235－4m，eq\o\al(238,92)U衰变过程生成的质量数较大的新核的质量数与发生α衰变次数的关系为Z2＝238－4n，可知eq\o\al(235,92)U和eq\o\al(238,92)U衰变为铅的过程中形成的质量数较大的原子核不行能相同，D错误．6．如图，轧钢厂的热轧机上可以安装射线测厚仪，仪器探测到的射线强度与钢板的厚度有关．已知某车间接受放射性同位素铱－192作为放射源，其化学符号是Ir，原子序数77，通过β衰变放出γ射线，半衰期为74天，适合透照钢板厚度10～100mm，下列说法正确的是()A．衰变产生的新核用X表示，则铱－192的衰变方程为eq\o\al(192,77)Ir→eq\o\al(192,78)X＋eq\o\al(0,－1)e＋γB．若已知钢板厚度标准为30mm，探测器得到的射线变弱时，说明钢板厚度大于30mm，应当增大热轧机两轮之间的厚度间隙C．若有2g铱－192，经过148天则有1g没有衰变D．放射性同位素发生衰变时，遵循能量守恒和质量守恒规律【答案】A【解析】β衰变的实质是核里的一个中子放出一个电子变为一个质子，反应过程中遵循质量数守恒和核电荷数守恒，故质量数不变核电荷数加1，A正确；探测器得到的射线变弱时，说明钢板厚度增大，应当减小热轧机两轮之间的厚度间隙，B错误；若有2g铱－192，经过74天后还有1g没有衰变，再过74天(即总共阅历148天)还有0.5g没有衰变，C错误；放射性同位素发生衰变时，因遵循能量守恒，放出了能量出现了质量亏损，质量不守恒，D错误．7．放射性同位素衰变的快慢有确定的规律．氡222衰变为钋218的规律如图所示．纵坐标表示的是随意时刻氡222的质量m与t＝0时的质量m0的比值．下列说法正确的是()A．氡222的半衰期是7.6天B．氡222的半衰期是3.8天C．若上升温度，氡222的半衰期将变长D．若上升温度，氡222的半衰期将变短【答案】B【解析】半衰期是指有半数原子核发生衰变的时间，是一个统计学规律，对大量的原子核衰变进行统计才有意义．依据图像可得氡222经过3.8天就剩下一半没有衰变，所以A错误，B正确．原子核衰变是原子核内部的反应，温度的高度只能影响分子结构不能影响原子核内部，所以温度对原子核没有影响，无论温度如何，半衰期不变，C、D错误．8．(多选)日本福岛核废水排放引发了全球关注．核废料对海洋环境有严峻的污染作用，其缘由是()A．铀、钚等核废料有放射性 B．铀、钚等核废料的半衰期很长C．铀、钚等重金属有毒性 D．铀、钚等核废料会造成爆炸【答案】ABC【解析】铀、钚等核废料有放射性，射线有危害，A正确；铀、钚等核废料的半衰期很长，短期内很难消逝，B正确；铀、钚等是重金属，重金属都有毒性，C正确；铀、钚等核废料不会造成爆炸，D错误．9．某校学生在进行社会综合实践活动时，收集列出了一些放射性同位素的半衰期和可供利用的射线(见下表)，并总结出它们的几种用途．放射性同位素放射线半衰期钋210α138天锶90β28年钴60γ5年镅241β433天锝99γ6小时氡222α3.8天依据上表请你分析，推断下面结论正确的是()A．塑料公司生产聚乙烯薄膜，方法是让较厚的聚乙烯膜通过轧辊后变薄，利用α射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否匀整B．钴60的半衰期为5年，若取4个钴60原子核，经10年后就确定剩下一个原子核C．把放射性元素钋210掺杂到其他稳定元素中，放射性元素的半衰期发生变更D．用锝99可以作示踪原子，用来诊断人体内的器官是否正常．方法是给被检查者注射或口服附有放射性同位素的元素的某些物质，当这些物质的一部分到达到检查的器官时，可依据放射性同位素的射线状况分析器官正常与否【答案】D【解析】因为α射线不能穿透薄膜，无法测量薄膜的厚度，所以A不正确；钴60的半衰期为5年是指大量钴60原子核因衰变而削减到它原来数目的一半所须要的时间，因此B、C错误；检查时，要在人体外探测到体内辐射出来的射线，而又不能让放射性物质长期留在体内，所以应选取锝99作为放射源，D正确．B组·实力提升10．(多选)国家环境疼惜机构高度重视对进口废物放射性污染的限制，放射性元素钚(eq\o\al(210,84)Po)发生衰变时，会产生eq\o\al(4,2)He和－种未知粒子，并放出γ射线，其核反应方程为eq\o\al(210,84)Po→X＋eq\o\al(4,2)He＋γ，下列说法正确的是()A．X中含有124个中子，82个质子B．上述核反应为β衰变，eq\o\al(4,2)He的穿透实力比γ射线强C．半衰期表示放射性元素衰变快慢，它和外界的温度、压强有关D．由于衰变时释放巨大能量，依据ΔE＝mc2，衰变过程总质量减小【答案】AD【解析】依据质量数电荷数守恒知，X中的质量数为206，电荷数为82，则中子数为206－82＝124，质子数为82，A正确；该核反应放出α粒子，是α衰变，eq\o\al(4,2)He的穿透实力比γ射线弱，B错误；半衰期的大小反映衰变的快慢，与所处的物理环境和化学状态无关，C错误；由于衰变时释放巨大能量，依据ΔE＝mc2，衰变过程总质量减小，D正确．11．静止的锂核(eq\o\al(6,3)Li)俘获一个速度为7.7×106m/s的中子，发生核反应后若只产生两个新粒子，其中一个粒子为氦核(eq\o\al(4,2)He)，它的速度大小是8.0×106m/s，方向与反应前的中子速度方向相同．(1)写出此核反应的方程式；(2)求反应后产生的另一个粒子的速度大小及方向．