新教材2025版高中物理分层作业十七放射性元素的衰变新人教版选择性必修第三册

分层作业(十七)放射性元素的衰变A级必备学问基础练1.下列有关放射性同位素eq\o\al(\s\up1(30),\s\do1(15))P的说法中正确的是()A．eq\o\al(\s\up1(30),\s\do1(15))P与eq\o\al(\s\up1(30),\s\do1(14))X互为同位素B．eq\o\al(\s\up1(30),\s\do1(15))P与eq\o\al(\s\up1(31),\s\do1(15))P具有不同的化学性质C．用eq\o\al(\s\up1(30),\s\do1(15))P制成化合物后它的半衰期变短D．eq\o\al(\s\up1(30),\s\do1(15))P能发生衰变2．放射性同位素钍232经多次α、β衰变，其衰变方程为eq\o\al(\s\up1(232),\s\do1(90))Th→eq\o\al(\s\up1(220),\s\do1(86))Rn＋xeq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He＋yeq\o\al(\s\up1(0),\s\do1(－1))e，其中()A．x＝1，y＝3B．x＝2，y＝3C．x＝3，y＝1D．x＝3，y＝23．(多选)卢瑟福通过试验首次实现了原子核的人工转变，核反应方程为eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(7))N＋eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He→eq\o\al(\s\up1(17),\s\do1(8))O＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H，下列说法中正确的是()A．通过此试验发觉了质子B．试验中利用了放射源放出的γ射线C．试验中利用了放射源放出的α射线D．原子核在人工转变中，电荷数可能不守恒4．关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的有()A．放射线变更了布料的性质使其不再因摩擦而生电，从而达到消退有害静电的目的B．利用γ射线的穿透性可以为金属探伤，也能进行人体透视C．用放射线照耀作物种子使其DNA发生变异，其结果肯定是更优秀的品种D．用γ射线治疗肿瘤时肯定要严格限制剂量，以免对人体正常组织造成太大的损害5．超级毒药——放射性元素钋(eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(84))Po)的半衰期为138天，发生α衰变生成稳定的铅(eq\o\al(\s\up1(206),\s\do1(82))Pb).经过276天，100geq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(84))Po已衰变的质量为()A．25gB．50gC．75gD．100g6．[2024·广东卷]科学家发觉银河系中存在大量的放射性同位素铝26.铝26的半衰期为72万年，其衰变方程为eq\o\al(\s\up1(26),\s\do1(13))Al→eq\o\al(\s\up1(26),\s\do1(12))Mg＋Y.下列说法正确的是()A．Y是氦核B．Y是质子C．再经过72万年，现有的铝26衰变一半D．再经过144万年，现有的铝26全部衰变7.(多选)放射性元素eq\o\al(\s\up1(228),\s\do1(92))U衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(83))Bi，而eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(83))Bi可以经一次衰变变成eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(a))X(X代表某种元素)，也可以经一次衰变变成eq\o\al(\s\up1(b),\s\do1(81))Tl，eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(a))X和eq\o\al(\s\up1(b),\s\do1(81))Tl最终都变成eq\o\al(\s\up1(206),\s\do1(82))Pb，衰变路径如图所示，则()A．a＝84B．b＝206C．eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(83))Bi→eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(a))X是β衰变，eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(83))Bi→eq\o\al(\s\up1(b),\s\do1(81))Tl是α衰变D．eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(83))Bi→eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(a))X是α衰变，eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(83))Bi→eq\o\al(\s\up1(b),\s\do1(81))Tl是β衰变8.如图，一个原子核X经图中所示的一系列α、β衰变后，生成稳定的原子核Y，在此过程中放射出电子的总个数为()A．6B．8C．10D．14B级关键实力提升练9.(多选)烟雾探测器是一种能探测空气中的烟雾并自动报警的装置．如图所示为某型号烟雾探测器的示意图，探测器中装有一种半衰期为432年的放射性金属材料eq\o\al(\s\up1(241),\s\do1(95))Am，会释放出α射线和γ射线，使空气中的氧、氮等分子发生电离．探测腔内有两个加有低电压的极板，电离产生的正负离子在电场力作用下移动，形成微小电流，探测器内装有能探测微小电流的芯片．烟雾一旦进入探测腔内，烟雾中的微粒会吸附α粒子，则探测器探测到电流变更会触发报警电路．下列说法正确的是()A．eq\o\al(\s\up1(241),\s\do1(95))Am发生衰变的方程是eq\o\al(\s\up1(241),\s\do1(95))Am→eq\o\al(\s\up1(245),\s\do1(93))Np＋eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He＋γB．可用半衰期为16h的放射性同位素eq\o\al(\s\up1(242),\s\do1(95))Am代替eq\o\al(\s\up1(241),\s\do1(95))AmC．使空气中的氧、氮等分子发生电离的主要是α射线D．烟雾进入探测器，使两电极中电流的减小而发出警报10.在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹如图所示．已知反冲核的质量、电荷量都大于放出的带电粒子的质量、电荷量，由图可以判定()A．反冲核的动能肯定大于带电粒子的动能B．a肯定是反冲核的运动轨迹C．该核发生的肯定是α衰变D．若磁场方向垂直于纸面对外，则轨迹a肯定是逆时针方向11．如图所示，一个有界的匀强磁场，磁感应强度大小B＝0.50T，磁场方向垂直于纸面对里，MN是磁场的左边界．在距磁场左边界MN为1.0m处有一个放射源A，源内装有放射性物质Ra(镭)，eq\o\al(\s\up1(226),\s\do1(88))Ra发生α衰变生成新核eq\o\al(\s\up1(222),\s\do1(86))Rn(氡).放在MN左侧的粒子接收器(未画出)接收到垂直于边界MN方向射出的质量较小的粒子，此时接收器位置距直线OA的距离为1.0m.(1)试写出Ra的衰变方程；(2)求衰变后α粒子的速率；(3)求一个静止镭核衰变释放的能量．(设核能全部转化为动能．取1u＝1.6×10－27kg，电子电荷量e＝1.6×10－19C)分层作业(十七)放射性元素的衰变1．解析：具有相同质子数、不同中子数(质量数)的元素互为同位素，A错误；同位素的化学性质相同，物理性质不同，B错误；放射性元素的半衰期由原子核内部自身因素确定，与它所处的化学状态无关，C错误；eq\o\al(\s\up1(30),\s\do1(15))P是放射性同位素，具有放射性，能发生衰变，D正确．答案：D2．解析：依据原子核衰变时电荷数和质量数都守恒可得eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(4x＋220＝232,2x－y＋86＝90))，解得x＝3、y＝2，D正确．答案：D3．解析：卢瑟福用α粒子轰击氮核首次实现了原子核的人工转变，并发觉了质子，其中α粒子来源于放射源放出的α射线，故A、C正确，B错误；在核反应中，质量数和电荷数肯定守恒，故D错误．答案：AC4．解析：利用放射线消退有害静电是利用放射线的电离作用，使空气分子电离，将静电消退，A错误；γ射线会对人体细胞造成损害，不能用来进行人体透视，常用X射线对人体进行透视，B错误；用放射线照耀作物种子使其发生的DNA突变不肯定都是有益的，还要经过筛选才能培育出优良品种，C错误；γ射线会对人体细胞造成损害，用γ射线治疗肿瘤时肯定要严格限制剂量，以免对人体正常组织造成太大的损害，D正确．答案：D5．解析：已衰变的eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(84))Po的质量m＝＝eq\f(3,4)m0＝75g，C正确．答案：C6．解析：依据电荷数守恒与质量数守恒可知Y为正电子eq\o\al(\s\up1(0),\s\do1(1))e，A、B错误．经过一个半衰期，铝26衰变一半，经过两个半衰期，铝26还剩下四分之一，C正确，D错误．答案：C7．解析：eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(83))Bi经过一次衰变变成eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(a))X，质量数没有发生变更，为β衰变，即eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(83))Bi→eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(a))X＋eq\o\al(\s\up1(0),\s\do1(－1))e，故a＝84，选项A正确；eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(83))Bi经过一次衰变变成eq\o\al(\s\up1(b),\s\do1(81))Tl，核电荷数少2，为α衰变，即eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(83))Bi→eq\o\al(\s\up1(b),\s\do1(81))Tl＋eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He，故b＝206，选项B正确；eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(83))Bi→eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(a))X是β衰变，eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(83))Bi→eq\o\al(\s\up1(b),\s\do1(81))Tl是α衰变，选项C正确，D错误．答案：ABC8．解析：依据题图可得X原子核质子数为92，中子数为146，则质量数为238；Y原子核质子数为82，中子数为124，则质量数为206.依据原子核经过一次α衰变电荷数减小2，质量数减小4，一次β衰变后电荷数增加1，质量数不变，写出衰变方程为eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(92))X→eq\o\al(\s\up1(206),\s\do1(82))Y＋8eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He＋60－1e，故此过程中放射出6个电子，故A正确．答案：A9．解析：选项中的方程质量数不守恒，故A错误；eq\o\al(\s\up1(242),\s\do1(95))Am的半衰期太短，不能长时间运用，故不能用半衰期为16h的放射性同位素eq\o\al(\s\up1(242),\s\do1(95))Am代替eq\o\al(\s\up1(241),\s\do1(95))Am，故B错误；使空气中的氧、氮等分子发生电离的主要是α射线，α射线电离作用最强，故C正确；依据原理可知，烟雾一旦进入探测腔内，烟雾中的微粒会吸附α粒子，电离减弱，使两电极中电流的减小而发出警报，故D正确．答案：CD10．解析：依据Ek＝eq\f(p2,2m)，结合动量守恒定律，可知质量越大，动能越小，因此反冲核的动能肯定小于带电粒子的动能，故A错误；依据动量守恒定律可知，两粒子动量大小相等，又依据R＝eq\f(mv,Bq)可知电荷量大的轨迹半径小，因此b是反冲核的运动轨迹，故B错误；放射性元素放出α粒子时，α粒子与反冲核的速度方向相反，而电性相同，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相反，两个粒子的轨迹应为外切圆，而放射性元素放出β粒子时，β粒子与反冲核的速度方向相反，而电性也相反，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相同，两个粒子的轨迹应为内切圆，故该核放出的是β粒子，发生β衰变，故C错误；依据左手定则可知，若磁场方向垂直于纸面对外，a为带负电粒子的运动轨迹，要使洛伦兹力指向圆心，则a轨迹肯定是逆时针方向，故D正确．答案：D11．解析：(1)Ra的衰变方程为eq\o\al(\s\up1(226),\s\do1(88))Ra→eq\o\al(\s\up1(222),\s\do1(86))Rn＋eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He.(2)由分析可知，α粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径为1.0m，依据R＝eq\f(m0v0,qB)，m0＝4×1u＝6.4×10－27kg，q＝2e＝3.2×10－19C，解得v0＝2.5×107m/s.(3)E0＝eq\f(1,2)m0veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0))＝2×10－12J，设新核eq\o\al(\s\up1(22