人教版高中物理选择性必修第三册第五章原子核第2节分层演练素养达标含答案

[A级——基础达标练]1．关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的有()A．放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γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视C．用放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γ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解析：选D。利用放射线消除有害静电是利用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；γ射线对人体细胞伤害太大，因此不能用来进行人体透视，在用于治疗肿瘤时要严格控制剂量，B错误，D正确；DNA变异并不一定都是有益的，C错误。2．放射性同位素钍232经α、β衰变会生成氡，其衰变方程为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：选D。根据衰变方程左右两边的质量数和电荷数守恒可列方程eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(232＝220＋4x,90＝86＋2x－y))，解得x＝3，y＝2，故D正确。3．(2024·广东佛山阶段练)核废水含有氚、锶－90、铯－137、碘－129等放射性元素。其中137Cs半衰期为30年，它能通过β衰变为新核X，下列说法正确的是()A．由核反应说明137Cs核内存在电子B．铯eq\o\al(137,055)Cs的β衰变方程为eq\o\al(137,55)Cs→eq\o\al(137,56)X＋eq\o\al(000,－1)eC．新核X与铯eq\o\al(137,55)Cs的核子数、中子数相等D．经过30年，20个铯核中还有10个铯核未发生衰变答案：B4．考古通常用eq\o\al(14,6)C测年技术推算出土文物的年代，eq\o\al(14,6)C的衰变方程为eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,)7N＋X，其半衰期为5730年，下列说法正确的是()A．一个eq\o\al(14,6)C原子核必须等到5730年后才会发生衰变B．随着eq\o\al(14,6)C的不断衰变，其半衰期会逐渐变长C．eq\o\al(14,6)C衰变方程中的X是正电子D．eq\o\al(14,6)C衰变方程中的eq\o\al(14,)7N与X的质量数之和等于eq\o\al(14,6)C的质量数答案：D5．日本福岛核事故污染废水处置问题受到各国关注。在核废水中，氚(eq\o\al(3,1)H)是最危险的放射性元素之一。已知氚是氢的一种同位素，氚发生β衰变的半衰期为12.43年，则()A．氚的半衰期和海水温度有关B．氚经历1次β衰变，生成eq\o\al(3,2)HeC．β射线的穿透能力比γ射线强D．8个氚核经过12.43年后还剩下4个氚核解析：选B。放射性元素的半衰期由原子核决定，与外界的温度无关，A错误；氚经历1次β衰变，根据质量数和电荷数守恒，核子反应方程为eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(0,－1)e，可知会生成eq\o\al(3,2)He，B正确；β射线的穿透能力比γ射线弱，C错误；半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，个别原子核经多长时间衰变无法预测，D错误。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发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现。已知eq\o\al(237,93)Np经过一系列α衰变和β衰变后变成eq\o\al(209,83)Bi，下列选项正确的是()A．eq\o\al(209,83)Bi的原子核比eq\o\al(237,93)Np的原子核少28个中子B．eq\o\al(237,93)Np经过衰变变成eq\o\al(209,83)Bi，衰变过程可以同时放出α粒子、β粒子和γ粒子C．衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变D．eq\o\al(237,93)Np的半衰期等于任一个eq\o\al(237,93)Np原子核发生衰变的时间答案：C7．(多选)“核电池”利用了eq\o\al(238,)94Pu的衰变，其半衰期为T，衰变方程为eq\o\al(238,94)Pu→eq\o\al(234,m)X＋eq\o\al(n,2)Y，下列说法正确的是()A．m＝92，n＝4，原子核衰变时电荷数和质量数都守恒B．100个eq\o\al(238,94)Pu经过时间T后一定还剩余50个C.eq\o\al(238,94)Pu发生的是α衰变，α射线的电离本领大，它在威耳逊云室中的径迹直而清晰D.eq\o\al(238,94)Pu衰变的半衰期会受到阳光、温度、电磁场等环境因素的影响解析：选AC。根据电荷数和质量数守恒可知m＝92，n＝4，所以Y是α粒子，说明eq\o\al(238,94)Pu发生的是α衰变，α射线的电离本领大，它在威尔逊云室中的径迹直而清晰，故A、C正确；半衰期是针对大量放射性元素的统计规律，对少数放射性元素不适用，并且半衰期是由原子核本身性质决定，与外界条件无关，故B、D错误。[B级——能力增分练]8．(2024·江苏扬州期末)镅射线源是火灾自动报警器的主要部件，镅eq\o\al(241,95)Am的半衰期为432年，衰变方程为eq\a\vs4\al(eq\o\al(241,95)Am)→eq\o\al(237,93)Np＋X，则()A．发生的是α衰变B．温度升高，镅eq\o\al(241,95)Am的半衰期变小C．衰变产生的射线能穿透几毫米厚的铝板D．100个镅eq\o\al(241,95)Am经432年将有50个发生衰变解析：选A。由衰变过程中质量数和电荷数守恒可知，X的电荷数为2，质量数为4，发生的是α衰变，α射线具有很强的电离性，不能穿透几毫米厚的铝板，故A正确，C错误；放射性元素的半衰期不随温度、状态及化学变化而变化，是由原子核内部本身决定的，故B错误；衰变具有统计性，对个别原子不适用，故D错误。9．14C断定年代的原理是，不论处在古代还是现代，活的生物体因不断从外界吸收14C，使得体内14C的数量与排泄和衰变达到相对平衡，因而活的生物体内，每秒钟因14C的β衰变辐射出的电子数目N也基本稳定，但生物体死亡后，体内的14C的数量会因β衰变而减少，每秒钟辐射出的电子数目n也随着年代的久远而减少，根据14C的半衰期τ和测得的N、n的数值，便可推算出生物体死亡的年代t。以下判断正确的是()A．n＝Neq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(τ,t))B．14C发生β衰变的核反应方程为eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,)7NC．测量N和n时，需使被测生物体所处环境的温度相同D．测量N和n时，需将生物体内处于化合态的14C分离成单质态的14C解析：选B。根据半衰期的定义可得n＝Neq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(t,τ))，故A错误；14C发生β衰变时，释放出一个电子，衰变的核反应方程为eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,7)N，B正确；14C发生β衰变的半衰期与14C所处的环境，包括温度高低、处于单质状态还是化合状态等均无关，故C、D错误。10．关于原子核的衰变，下列说法正确的是()A．碘131的半衰期是8天，20g碘131经过24天后还有5g未衰变B．用化学反应改变放射性元素的存在状态，可以实现对衰变快慢的控制C.eq\o\al(234,90)Th衰变为eq\o\al(222,86)Rn，经过3次α衰变，2次β衰变D．α、β和γ三种射线中，α射线的电离能力最强，γ射线的穿透能力最弱解析：选C。碘131的半衰期是8天，20g碘131经过24天即3个半衰期后还有20×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))3g＝2.5g未衰变，A错误；半衰期与外界因素无关，用化学反应改变放射性元素的存在状态，其半衰期不会发生变化，B错误；设发生n次α衰变，m次β衰变，根据电荷数和质量数守恒，则有234＝222＋4n，90＝86＋2n－m，解得n＝3，m＝2，C正确；α、β和γ三种射线中，α射线的电离能力最强，γ射线的穿透能力最强，D错误。11．如图所示，在xOy坐标系的第一象限内，分布着垂直于纸面向外的匀强磁场(含坐标轴)，磁感应强度大小为B。坐标为(0，a)的点P处有一静止的原子核eq\o\al(A,Z)X发生了α衰变，α粒子的比荷为eq\f(q,m)，放出的α粒子以大小为eq\f(2qBa,3m)的速度垂直于磁场方向射入磁场中，方向与y轴正方向成30°。不计重力及α粒子与新原子核间相互作用，衰变后产生的新核用Y表示。(1)写出衰变的核反应方程；(2)反冲核Y的速度大小；(3)α粒子离开磁场的位置。解析：(1)原子核在发生α衰变时，衰变前后质量数及电荷数守恒，则衰变的核反应方程为eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)He。(2)α衰变时，衰变前后满足动量守恒，有mYv＝mαvα即反冲核速度大小为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粒子在磁场中的运动半径为R＝eq\f(mvα,qB)＝eq\f(2,3)a，可画出α粒子在磁场中的运动轨迹如图所示由几何知识可得PB＝Rsin30°＝eq\f(1,3)a，OB＝