新教材同步系列2024春高中物理第五章原子與原子核第四節(jié)放射性同位素課后提升訓(xùn)練粵教版選擇性必修第三冊

第五章第四節(jié)A組·基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)1．關(guān)于放射性同位素的應(yīng)用，下列說法中正確的是()A．利用γ射線使空氣電離，消退靜電B．利用α射線照耀植物的種子，使產(chǎn)量顯著增加C．利用α射線來治療肺癌、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學(xué)性質(zhì)相同，可以作為示蹤原子【答案】D【解析】利用放射線消退有害靜電是利用α射線的電離性，使空氣分子電離成導(dǎo)體，將靜電放出，A錯誤；利用γ射線照耀植物的種子，使產(chǎn)量顯著增加，B錯誤；利用γ射線來治療肺癌、食道癌等疾病，C錯誤；依據(jù)放射性同位素的應(yīng)用可知，用放射性同位素參加化學(xué)反應(yīng)可以起到示蹤的作用，D正確．2．核電池又叫“放射性同位素電池”，一個硬幣大小的核電池，就可以讓手機(jī)不充電運用5000年．燃料中钚(eq\o\al(238,94)Pu)是一種人造同位素，可通過下列反應(yīng)合成：①用氘核(eq\o\al(2,1)D)轟擊鈾(eq\o\al(238,92)U)生成(eq\o\al(238,93)Np)和兩個相同的粒子X，核反應(yīng)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)放出一個粒子Y后轉(zhuǎn)變成eq\o\al(238,94)Pu)，核反應(yīng)方程是eq\o\al(238,93)Np→eq\o\al(238,94)Pu＋Y，則X粒子和Y粒子是()A．中子電子 B．質(zhì)子電子C．正電子質(zhì)子 D．正電子電子【答案】A【解析】依據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，X的質(zhì)量數(shù)為1，電荷數(shù)為0，則X是中子；Y的質(zhì)量數(shù)為0，電荷數(shù)為－1，則Y為電子，A正確．3．(多選)有一種新型鎳銅長效電池，它是接受半衰期長達(dá)100年的放射性同位素鎳63(eq\o\al(63,28)Ni)和銅兩種金屬作為長壽命電池的材料，利用鎳63發(fā)生β衰變時釋放電子給銅片，把鎳63和銅片作電池兩極，為外接負(fù)載供應(yīng)電能．下面有關(guān)該電池的說法正確的是()A．鎳63的衰變方程是eq\o\al(63,28)Ni→eq\o\al(63,29)Cu＋eq\o\al(0,－1)eB．鎳63的衰變方程是eq\o\al(63,28)Ni→eq\o\al(63,27)Cu＋eq\o\al(0,1)eC．外接負(fù)載時鎳63的電勢比銅片高D．該電池內(nèi)電流方向是從鎳片到銅片【答案】AC【解析】鎳63的衰變方程為eq\o\al(63,28)Ni→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(63,29)Cu，A正確，B錯誤．電流方向為正電荷定向移動方向，在電池內(nèi)部電流從銅片到鎳片，鎳片電勢高，C正確，D錯誤．4．(多選)關(guān)于放射性同位素eq\o\al(30,15)P，下列說法正確的是()A．eq\o\al(30,15)P與eq\o\al(30,14)X互為同位素B．eq\o\al(30,15)P與其同位素有相同的化學(xué)性質(zhì)C．用eq\o\al(30,15)P制成化合物后它的半衰期變長D．含有eq\o\al(30,15)P的磷肥釋放正電子，可用作示蹤原子，視察磷肥對植物的影響【答案】BD【解析】同位素有相同的質(zhì)子數(shù)，A錯誤；同位素有相同的化學(xué)性質(zhì)，B正確；半衰期與元素屬于化合物或單質(zhì)沒有關(guān)系，所以eq\o\al(30,15)P制成化合物后它的半衰期不變，C錯誤；含有eq\o\al(30,15)P的磷肥由于衰變，可記錄磷的蹤跡，D正確．5．U—Pb法是一種重要的同位素測年方法，鈾的兩種放射性核素eq\o\al(235,92)U和eq\o\al(238,92)U，經(jīng)過一系列的α衰變和β衰變能分別生成eq\o\al(207,82)Pb和eq\o\al(206,82)Pb兩種鉛同位素，通過測定物體中兩種鉛同位素的原子數(shù)目之比，可得到物體的形成年頭．下列說法正確的是()A．eq\o\al(235,92)U衰變生成eq\o\al(207,82)Pb的過程閱歷了8次α衰變B．eq\o\al(238,92)U衰變生成eq\o\al(206,82)Pb的過程閱歷了6次β衰變C．物體中兩種鉛同位素原子數(shù)目的比值與時間成正比D．eq\o\al(235,92)U和eq\o\al(238,92)U衰變?yōu)殂U的過程形成的質(zhì)量數(shù)較大的原子核可能相同【答案】B【解析】設(shè)eq\o\al(235,92)U衰變生成eq\o\al(207,82)Pb的過程閱歷了x次α衰變和y次β衰變，有235－4x＝207，92－2x＋y＝82，解得x＝7，y＝4，同理可得，eq\o\al(238,92)U衰變生成eq\o\al(206,82)Pb的過程閱歷了8次α衰變和6次β衰變，A錯誤，B正確；半衰期學(xué)問可知，eq\o\al(207,82)Pb、eq\o\al(206,82)Pb的原子數(shù)目均與時間成指數(shù)函數(shù)關(guān)系，故兩種鉛同位素原子數(shù)目的比值不與時間成正比，C錯誤；eq\o\al(235,92)U衰變過程生成的質(zhì)量數(shù)較大的新核的質(zhì)量數(shù)與發(fā)生α衰變次數(shù)的關(guān)系為Z1＝235－4m，eq\o\al(238,92)U衰變過程生成的質(zhì)量數(shù)較大的新核的質(zhì)量數(shù)與發(fā)生α衰變次數(shù)的關(guān)系為Z2＝238－4n，可知eq\o\al(235,92)U和eq\o\al(238,92)U衰變?yōu)殂U的過程中形成的質(zhì)量數(shù)較大的原子核不行能相同，D錯誤．6．如圖，軋鋼廠的熱軋機(jī)上可以安裝射線測厚儀，儀器探測到的射線強(qiáng)度與鋼板的厚度有關(guān)．已知某車間接受放射性同位素銥－192作為放射源，其化學(xué)符號是Ir，原子序數(shù)77，通過β衰變放出γ射線，半衰期為74天，適合透照鋼板厚度10～100mm，下列說法正確的是()A．衰變產(chǎn)生的新核用X表示，則銥－192的衰變方程為eq\o\al(192,77)Ir→eq\o\al(192,78)X＋eq\o\al(0,－1)e＋γB．若已知鋼板厚度標(biāo)準(zhǔn)為30mm，探測器得到的射線變?nèi)鯐r，說明鋼板厚度大于30mm，應(yīng)當(dāng)增大熱軋機(jī)兩輪之間的厚度間隙C．若有2g銥－192，經(jīng)過148天則有1g沒有衰變D．放射性同位素發(fā)生衰變時，遵循能量守恒和質(zhì)量守恒規(guī)律【答案】A【解析】β衰變的實質(zhì)是核里的一個中子放出一個電子變?yōu)橐粋€質(zhì)子，反應(yīng)過程中遵循質(zhì)量數(shù)守恒和核電荷數(shù)守恒，故質(zhì)量數(shù)不變核電荷數(shù)加1，A正確；探測器得到的射線變?nèi)鯐r，說明鋼板厚度增大，應(yīng)當(dāng)減小熱軋機(jī)兩輪之間的厚度間隙，B錯誤；若有2g銥－192，經(jīng)過74天后還有1g沒有衰變，再過74天(即總共閱歷148天)還有0.5g沒有衰變，C錯誤；放射性同位素發(fā)生衰變時，因遵循能量守恒，放出了能量出現(xiàn)了質(zhì)量虧損，質(zhì)量不守恒，D錯誤．7．放射性同位素衰變的快慢有確定的規(guī)律．氡222衰變?yōu)獒?18的規(guī)律如圖所示．縱坐標(biāo)表示的是隨意時刻氡222的質(zhì)量m與t＝0時的質(zhì)量m0的比值．下列說法正確的是()A．氡222的半衰期是7.6天B．氡222的半衰期是3.8天C．若上升溫度，氡222的半衰期將變長D．若上升溫度，氡222的半衰期將變短【答案】B【解析】半衰期是指有半數(shù)原子核發(fā)生衰變的時間，是一個統(tǒng)計學(xué)規(guī)律，對大量的原子核衰變進(jìn)行統(tǒng)計才有意義．依據(jù)圖像可得氡222經(jīng)過3.8天就剩下一半沒有衰變，所以A錯誤，B正確．原子核衰變是原子核內(nèi)部的反應(yīng)，溫度的高度只能影響分子結(jié)構(gòu)不能影響原子核內(nèi)部，所以溫度對原子核沒有影響，無論溫度如何，半衰期不變，C、D錯誤．8．(多選)日本福島核廢水排放引發(fā)了全球關(guān)注．核廢料對海洋環(huán)境有嚴(yán)峻的污染作用，其緣由是()A．鈾、钚等核廢料有放射性 B．鈾、钚等核廢料的半衰期很長C．鈾、钚等重金屬有毒性 D．鈾、钚等核廢料會造成爆炸【答案】ABC【解析】鈾、钚等核廢料有放射性，射線有危害，A正確；鈾、钚等核廢料的半衰期很長，短期內(nèi)很難消逝，B正確；鈾、钚等是重金屬，重金屬都有毒性，C正確；鈾、钚等核廢料不會造成爆炸，D錯誤．9．某校學(xué)生在進(jìn)行社會綜合實踐活動時，收集列出了一些放射性同位素的半衰期和可供利用的射線(見下表)，并總結(jié)出它們的幾種用途．放射性同位素放射線半衰期釙210α138天鍶90β28年鈷60γ5年镅241β433天锝99γ6小時氡222α3.8天依據(jù)上表請你分析，推斷下面結(jié)論正確的是()A．塑料公司生產(chǎn)聚乙烯薄膜，方法是讓較厚的聚乙烯膜通過軋輥后變薄，利用α射線來測定通過軋輥后的薄膜厚度是否勻整B．鈷60的半衰期為5年，若取4個鈷60原子核，經(jīng)10年后就確定剩下一個原子核C．把放射性元素釙210摻雜到其他穩(wěn)定元素中，放射性元素的半衰期發(fā)生變更D．用锝99可以作示蹤原子，用來診斷人體內(nèi)的器官是否正常．方法是給被檢查者注射或口服附有放射性同位素的元素的某些物質(zhì)，當(dāng)這些物質(zhì)的一部分到達(dá)到檢查的器官時，可依據(jù)放射性同位素的射線狀況分析器官正常與否【答案】D【解析】因為α射線不能穿透薄膜，無法測量薄膜的厚度，所以A不正確；鈷60的半衰期為5年是指大量鈷60原子核因衰變而削減到它原來數(shù)目的一半所須要的時間，因此B、C錯誤；檢查時，要在人體外探測到體內(nèi)輻射出來的射線，而又不能讓放射性物質(zhì)長期留在體內(nèi)，所以應(yīng)選取锝99作為放射源，D正確．B組·實力提升10．(多選)國家環(huán)境疼惜機(jī)構(gòu)高度重視對進(jìn)口廢物放射性污染的限制，放射性元素钚(eq\o\al(210,84)Po)發(fā)生衰變時，會產(chǎn)生eq\o\al(4,2)He和－種未知粒子，并放出γ射線，其核反應(yīng)方程為eq\o\al(210,84)Po→X＋eq\o\al(4,2)He＋γ，下列說法正確的是()A．X中含有124個中子，82個質(zhì)子B．上述核反應(yīng)為β衰變，eq\o\al(4,2)He的穿透實力比γ射線強(qiáng)C．半衰期表示放射性元素衰變快慢，它和外界的溫度、壓強(qiáng)有關(guān)D．由于衰變時釋放巨大能量，依據(jù)ΔE＝mc2，衰變過程總質(zhì)量減小【答案】AD【解析】依據(jù)質(zhì)量數(shù)電荷數(shù)守恒知，X中的質(zhì)量數(shù)為206，電荷數(shù)為82，則中子數(shù)為206－82＝124，質(zhì)子數(shù)為82，A正確；該核反應(yīng)放出α粒子，是α衰變，eq\o\al(4,2)He的穿透實力比γ射線弱，B錯誤；半衰期的大小反映衰變的快慢，與所處的物理環(huán)境和化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，C錯誤；由于衰變時釋放巨大能量，依據(jù)ΔE＝mc2，衰變過程總質(zhì)量減小，D正確．11．靜止的鋰核(eq\o\al(6,3)Li)俘獲一個速度為7.7×106m/s的中子，發(fā)生核反應(yīng)后若只產(chǎn)生兩個新粒子，其中一個粒子為氦核(eq\o\al(4,2)He)，它的速度大小是8.0×106m/s，方向與反應(yīng)前的中子速度方向相同．(1)寫出此核反應(yīng)的方程式；(2)求反應(yīng)后產(chǎn)生的另一個粒子的速度大小及方向．