人教版高中物理選擇性必修第三冊(cè)第五章原子核第2節(jié)分層演練素養(yǎng)達(dá)標(biāo)含答案_第1頁(yè)
人教版高中物理選擇性必修第三冊(cè)第五章原子核第2節(jié)分層演練素養(yǎng)達(dá)標(biāo)含答案_第2頁(yè)
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[A級(jí)——基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練]1.關(guān)于放射性同位素的應(yīng)用,下列說法中正確的有()A.放射線改變了布料的性質(zhì)使其不再因摩擦而生電,因此達(dá)到了消除有害靜電的目的B.利用γ射線的貫穿性可以為金屬探傷,也能進(jìn)行人體的透視C.用放射線照射作物種子能使其DNA發(fā)生變異,其結(jié)果一定是成為更優(yōu)秀的品種D.用γ射線治療腫瘤時(shí)一定要嚴(yán)格控制劑量,以免對(duì)人體正常組織造成太大的傷害解析:選D。利用放射線消除有害靜電是利用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(cuò)誤;γ射線對(duì)人體細(xì)胞傷害太大,因此不能用來進(jìn)行人體透視,在用于治療腫瘤時(shí)要嚴(yán)格控制劑量,B錯(cuò)誤,D正確;DNA變異并不一定都是有益的,C錯(cuò)誤。2.放射性同位素釷232經(jīng)α、β衰變會(huì)生成氡,其衰變方程為eq\o\al(232,90)Th→eq\o\al(220,86)Rn+xα+yβ,其()A.x=1,y=3 B.x=2,y=3C.x=3,y=1 D.x=3,y=2解析:選D。根據(jù)衰變方程左右兩邊的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可列方程eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(232=220+4x,90=86+2x-y)),解得x=3,y=2,故D正確。3.(2024·廣東佛山階段練)核廢水含有氚、鍶-90、銫-137、碘-129等放射性元素。其中137Cs半衰期為30年,它能通過β衰變?yōu)樾潞薠,下列說法正確的是()A.由核反應(yīng)說明137Cs核內(nèi)存在電子B.銫eq\o\al(137,055)Cs的β衰變方程為eq\o\al(137,55)Cs→eq\o\al(137,56)X+eq\o\al(000,-1)eC.新核X與銫eq\o\al(137,55)Cs的核子數(shù)、中子數(shù)相等D.經(jīng)過30年,20個(gè)銫核中還有10個(gè)銫核未發(fā)生衰變答案:B4.考古通常用eq\o\al(14,6)C測(cè)年技術(shù)推算出土文物的年代,eq\o\al(14,6)C的衰變方程為eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,)7N+X,其半衰期為5730年,下列說法正確的是()A.一個(gè)eq\o\al(14,6)C原子核必須等到5730年后才會(huì)發(fā)生衰變B.隨著eq\o\al(14,6)C的不斷衰變,其半衰期會(huì)逐漸變長(zhǎng)C.eq\o\al(14,6)C衰變方程中的X是正電子D.eq\o\al(14,6)C衰變方程中的eq\o\al(14,)7N與X的質(zhì)量數(shù)之和等于eq\o\al(14,6)C的質(zhì)量數(shù)答案:D5.日本福島核事故污染廢水處置問題受到各國(guó)關(guān)注。在核廢水中,氚(eq\o\al(3,1)H)是最危險(xiǎn)的放射性元素之一。已知氚是氫的一種同位素,氚發(fā)生β衰變的半衰期為12.43年,則()A.氚的半衰期和海水溫度有關(guān)B.氚經(jīng)歷1次β衰變,生成eq\o\al(3,2)HeC.β射線的穿透能力比γ射線強(qiáng)D.8個(gè)氚核經(jīng)過12.43年后還剩下4個(gè)氚核解析:選B。放射性元素的半衰期由原子核決定,與外界的溫度無(wú)關(guān),A錯(cuò)誤;氚經(jīng)歷1次β衰變,根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒,核子反應(yīng)方程為eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(3,2)He+eq\o\al(0,-1)e,可知會(huì)生成eq\o\al(3,2)He,B正確;β射線的穿透能力比γ射線弱,C錯(cuò)誤;半衰期是大量原子核衰變時(shí)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律,個(gè)別原子核經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間衰變無(wú)法預(yù)測(cè),D錯(cuò)誤。6.由于放射性元素eq\o\al(237,93)Np的半衰期很短,所以在自然界中一直未被發(fā)現(xiàn),只是在使用人工的方法制造后才被發(fā)現(xiàn)。已知eq\o\al(237,93)Np經(jīng)過一系列α衰變和β衰變后變成eq\o\al(209,83)Bi,下列選項(xiàng)正確的是()A.eq\o\al(209,83)Bi的原子核比eq\o\al(237,93)Np的原子核少28個(gè)中子B.eq\o\al(237,93)Np經(jīng)過衰變變成eq\o\al(209,83)Bi,衰變過程可以同時(shí)放出α粒子、β粒子和γ粒子C.衰變過程中共發(fā)生了7次α衰變和4次β衰變D.eq\o\al(237,93)Np的半衰期等于任一個(gè)eq\o\al(237,93)Np原子核發(fā)生衰變的時(shí)間答案:C7.(多選)“核電池”利用了eq\o\al(238,)94Pu的衰變,其半衰期為T,衰變方程為eq\o\al(238,94)Pu→eq\o\al(234,m)X+eq\o\al(n,2)Y,下列說法正確的是()A.m=92,n=4,原子核衰變時(shí)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒B.100個(gè)eq\o\al(238,94)Pu經(jīng)過時(shí)間T后一定還剩余50個(gè)C.eq\o\al(238,94)Pu發(fā)生的是α衰變,α射線的電離本領(lǐng)大,它在威耳遜云室中的徑跡直而清晰D.eq\o\al(238,94)Pu衰變的半衰期會(huì)受到陽(yáng)光、溫度、電磁場(chǎng)等環(huán)境因素的影響解析:選AC。根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可知m=92,n=4,所以Y是α粒子,說明eq\o\al(238,94)Pu發(fā)生的是α衰變,α射線的電離本領(lǐng)大,它在威爾遜云室中的徑跡直而清晰,故A、C正確;半衰期是針對(duì)大量放射性元素的統(tǒng)計(jì)規(guī)律,對(duì)少數(shù)放射性元素不適用,并且半衰期是由原子核本身性質(zhì)決定,與外界條件無(wú)關(guān),故B、D錯(cuò)誤。[B級(jí)——能力增分練]8.(2024·江蘇揚(yáng)州期末)镅射線源是火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警器的主要部件,镅eq\o\al(241,95)Am的半衰期為432年,衰變方程為eq\a\vs4\al(eq\o\al(241,95)Am)→eq\o\al(237,93)Np+X,則()A.發(fā)生的是α衰變B.溫度升高,镅eq\o\al(241,95)Am的半衰期變小C.衰變產(chǎn)生的射線能穿透幾毫米厚的鋁板D.100個(gè)镅eq\o\al(241,95)Am經(jīng)432年將有50個(gè)發(fā)生衰變解析:選A。由衰變過程中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知,X的電荷數(shù)為2,質(zhì)量數(shù)為4,發(fā)生的是α衰變,α射線具有很強(qiáng)的電離性,不能穿透幾毫米厚的鋁板,故A正確,C錯(cuò)誤;放射性元素的半衰期不隨溫度、狀態(tài)及化學(xué)變化而變化,是由原子核內(nèi)部本身決定的,故B錯(cuò)誤;衰變具有統(tǒng)計(jì)性,對(duì)個(gè)別原子不適用,故D錯(cuò)誤。9.14C斷定年代的原理是,不論處在古代還是現(xiàn)代,活的生物體因不斷從外界吸收14C,使得體內(nèi)14C的數(shù)量與排泄和衰變達(dá)到相對(duì)平衡,因而活的生物體內(nèi),每秒鐘因14C的β衰變輻射出的電子數(shù)目N也基本穩(wěn)定,但生物體死亡后,體內(nèi)的14C的數(shù)量會(huì)因β衰變而減少,每秒鐘輻射出的電子數(shù)目n也隨著年代的久遠(yuǎn)而減少,根據(jù)14C的半衰期τ和測(cè)得的N、n的數(shù)值,便可推算出生物體死亡的年代t。以下判斷正確的是()A.n=Neq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(τ,t))B.14C發(fā)生β衰變的核反應(yīng)方程為eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,-1)e+eq\o\al(14,)7NC.測(cè)量N和n時(shí),需使被測(cè)生物體所處環(huán)境的溫度相同D.測(cè)量N和n時(shí),需將生物體內(nèi)處于化合態(tài)的14C分離成單質(zhì)態(tài)的14C解析:選B。根據(jù)半衰期的定義可得n=Neq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(t,τ)),故A錯(cuò)誤;14C發(fā)生β衰變時(shí),釋放出一個(gè)電子,衰變的核反應(yīng)方程為eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,-1)e+eq\o\al(14,7)N,B正確;14C發(fā)生β衰變的半衰期與14C所處的環(huán)境,包括溫度高低、處于單質(zhì)狀態(tài)還是化合狀態(tài)等均無(wú)關(guān),故C、D錯(cuò)誤。10.關(guān)于原子核的衰變,下列說法正確的是()A.碘131的半衰期是8天,20g碘131經(jīng)過24天后還有5g未衰變B.用化學(xué)反應(yīng)改變放射性元素的存在狀態(tài),可以實(shí)現(xiàn)對(duì)衰變快慢的控制C.eq\o\al(234,90)Th衰變?yōu)閑q\o\al(222,86)Rn,經(jīng)過3次α衰變,2次β衰變D.α、β和γ三種射線中,α射線的電離能力最強(qiáng),γ射線的穿透能力最弱解析:選C。碘131的半衰期是8天,20g碘131經(jīng)過24天即3個(gè)半衰期后還有20×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))3g=2.5g未衰變,A錯(cuò)誤;半衰期與外界因素?zé)o關(guān),用化學(xué)反應(yīng)改變放射性元素的存在狀態(tài),其半衰期不會(huì)發(fā)生變化,B錯(cuò)誤;設(shè)發(fā)生n次α衰變,m次β衰變,根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒,則有234=222+4n,90=86+2n-m,解得n=3,m=2,C正確;α、β和γ三種射線中,α射線的電離能力最強(qiáng),γ射線的穿透能力最強(qiáng),D錯(cuò)誤。11.如圖所示,在xOy坐標(biāo)系的第一象限內(nèi),分布著垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(含坐標(biāo)軸),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。坐標(biāo)為(0,a)的點(diǎn)P處有一靜止的原子核eq\o\al(A,Z)X發(fā)生了α衰變,α粒子的比荷為eq\f(q,m),放出的α粒子以大小為eq\f(2qBa,3m)的速度垂直于磁場(chǎng)方向射入磁場(chǎng)中,方向與y軸正方向成30°。不計(jì)重力及α粒子與新原子核間相互作用,衰變后產(chǎn)生的新核用Y表示。(1)寫出衰變的核反應(yīng)方程;(2)反沖核Y的速度大??;(3)α粒子離開磁場(chǎng)的位置。解析:(1)原子核在發(fā)生α衰變時(shí),衰變前后質(zhì)量數(shù)及電荷數(shù)守恒,則衰變的核反應(yīng)方程為eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A-4,Z-2)Y+eq\o\al(4,2)He。(2)α衰變時(shí),衰變前后滿足動(dòng)量守恒,有mYv=mαvα即反沖核速度大小為v=eq\f(mα,mY)vα=eq\f(4,A-4)·eq\f(2qBa,3m)=eq\f(8qBa,3m(A-4))。(3)由qvB=meq\f(v2,R)可得α粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)半徑為R=eq\f(mvα,qB)=eq\f(2,3)a,可畫出α粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示由幾何知識(shí)可得PB=Rsin30°=eq\f(1,3)a,OB=

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