人教版(新教材)高中物理选择性必修3课时作业6：5 2 放射性元素的衰变练习

人教版(新教材)高中物理选择性必修第三册PAGEPAGE1第2节放射性元素的衰变(限时30分钟)题组一原子核的衰变1.(多选)如图所示，将放射性物质铀放在有窄孔的铅盒中，在孔的正上方放着照相底片。铅盒和照相底片之间放一对电极(左为正，右为负)，使电场的方向跟射线方向垂直。在电场的作用下，铀发出的射线从左向右分成了①、②、③三束，由图可以判断()A.射线①是高速的电子流，具有较强的贯穿本领B.射线②是一种频率很高的电磁波，在这三种射线中，具有最强的贯穿本领C.射线③是高能量质子，它有很强的电离本领D.三种射线都具有静止质量〖答案〗AB〖解析〗电场强度方向向右，射线①向左偏转一定带负电，是β射线，β射线是高速的电子流，具有较强的贯穿本领，A正确；射线②不偏转，一定不带电，是γ射线，γ射线是一种频率很高的电磁波，具有最强的贯穿本领，B正确；射线③向右偏转，一定带正电荷，是α射线，α射线是氦原子核，不是质子，C错误；γ射线是光子，没有静止质量，D错误。2.原子核eq\o\al(238,92)U经放射性衰变①变为原子核eq\o\al(234,90)Th，继而经放射性衰变②变为原子核eq\o\al(234,91)Pa，再经放射性衰变③变为原子核eq\o\al(234,92)U，放射性衰变①、②和③依次为()A.α衰变、β衰变和β衰变 B.β衰变、α衰变和β衰变C.β衰变、β衰变和α衰变 D.α衰变、β衰变和α衰变〖答案〗A〖解析〗eq\o\al(238,92)Ueq\o(→,\s\up7(①))eq\o\al(234,90)Th，质量数少4，电荷数少2，说明①为α衰变。eq\o\al(234,90)Theq\o(→,\s\up7(②))eq\o\al(234,91)Pa，电荷数加1，质量数不变，说明②为β衰变。eq\o\al(234,91)Paeq\o(→,\s\up7(③))eq\o\al(234,92)U，电荷数加1，质量数不变，说明③为β衰变。故选A。题组二半衰期3.碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为m的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有()A.eq\f(m,4) B.eq\f(m,8)C.eq\f(m,16) D.eq\f(m,32)〖答案〗C〖解析〗由半衰期公式m′＝meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(t,τ)可知，m′＝m×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(32,8)＝eq\f(1,16)m，故选项C正确。4.(2021·辽宁朝阳市高二月考)2021年1月3日消息，诺贝尔官方称居里夫人“笔记”仍具放射性，还将持续1500年。关于放射性元素、衰变和半衰期，下列说法正确的是()A.一块纯净的放射性矿石，经过两个半衰期，它的总质量仅剩下原来的四分之一B.放射性元素的半衰期不仅与核内部本身因素有关，还与质量有关C.一个放射性原子核，发生一次β衰变，则它质子数减少一个，中子数增加一个D.eq\o\al(238,92)U衰变成eq\o\al(206,82)Pb要经过8次α衰变和6次β衰变〖答案〗D〖解析〗一块纯净的放射性矿石，经过两个半衰期，其放射性元素没有衰变的质量仅剩下原来的四分之一，矿石的质量几乎不变，选项A错误；放射性元素的半衰期仅由核内部自身因素决定，与其他条件无关，选项B错误；β衰变实质上是原子核内的一个中子变为一个质子，同时释放出一个电子的过程，因此发生一次β衰变，质子数增加一个，中子数减少一个，选项C错误；eq\o\al(238,92)U衰变成eq\o\al(206,82)Pb，α衰变一次质量数减少4，次数为eq\f(238－206,4)＝8，β衰变的次数为82－(92－8×2)＝6，即要经过8次α衰变和6次β衰变，选项D正确。5.(2021·贵州贵阳市月考)居里夫妇发现了放射性元素钋(Po)，其衰变的核反应方程为eq\o\al(210,84)Po→eq\o\al(b,a)He＋eq\o\al(206,82)Pb方程中a和b的值分别为()A.2、4 B.4、2C.1、0 D.－1、0〖答案〗A〖解析〗根据核反应的质量数和电荷数守恒可得a＝84－82＝2，b＝210－206＝4，故选项A正确。6.1956年李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，并由吴健雄用eq\o\al(60,27)Co放射源进行了实验验证，eq\o\al(60,27)Co的衰变方程是eq\o\al(60,27)Co→eq\o\al(60,28)Ni＋X＋eq\o(ν,\s\up6(－))e，其中eq\o(ν,\s\up6(－))e是反电子中微子，反电子中微子不带电，静止质量可忽略。则eq\o\al(60,27)Co的衰变方程中X表示()A.eq\o\al(0,－1)e B.eq\o\al(0,1)eC.eq\o\al(1,0)n D.eq\o\al(4,2)He〖答案〗A〖解析〗根据核反应的质量数守恒和电荷数守恒，可知eq\o\al(60,27)Co的衰变方程为eq\o\al(60,27)Co→eq\o\al(60,28)Ni＋eq\o\al(0,－1)e＋eq\o(ν,\s\up6(－))e，故A正确，B、C、D错误。7.(2021·江苏盐城市一模)现代考古利用生物体残骸中放射性同位素碳14的量来推算生物的年代。形成碳14及碳14衰变的反应方程分别为eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(14,6)C＋a，eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋b。上述反应中()A.a为质子 B.a为电子C.b为质子 D.b为中子〖答案〗A〖解析〗根据电荷数守恒、质量数守恒，可得a的质量数为14＋1－14＝1，电荷数为7＋0－6＝1，所以a为质子，故A正确，B错误；b的质量数为14－14＝0，电荷数为6－7＝－1，所以b为电子，故C、D错误。题组三核反应和核反应方程8.国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，获得中子束流，为诸多领域的研究和工业应用提供了先进的研究平台，下列核反应中放出的粒子为中子的是()A.eq\o\al(14,7)N俘获一个α粒子，产生eq\o\al(17,8)O并放出一个粒子B.eq\o\al(27,13)Al俘获一个α粒子，产生eq\o\al(30,15)P并放出一个粒子C.eq\o\al(11,5)B俘获一个质子，产生eq\o\al(8,4)Be并放出一个粒子D.eq\o\al(6,3)Li俘获一个质子，产生eq\o\al(3,2)He并放出一个粒子〖答案〗B〖解析〗eq\o\al(14,7)N俘获一个α粒子，产生eq\o\al(17,8)O后，新粒子的质量数为14＋4－17＝1，电荷数为7＋2－8＝1，所以粒子为质子，故A错误；eq\o\al(27,13)Al俘获一个α粒子，产生eq\o\al(30,15)P后，粒子的质量数为27＋4－30＝1，电荷数为13＋2－15＝0，所以粒子为中子，故B正确；eq\o\al(11,5)B俘获一个质子，产生eq\o\al(8,4)Be后，粒子的质量数为11＋1－8＝4，电荷数为5＋1－4＝2，所以粒子为α粒子，故C错误；eq\o\al(6,3)Li俘获一个质子，产生eq\o\al(3,2)He后，粒子的质量数为6＋1－3＝4，电荷数为3＋1－2＝2，所以粒子为α粒子，故D错误。题组四放射性同位素及其应用9.(多选)下列关于放射性同位素的应用的一些说法中正确的是()A.利用放射性消除静电是利用射线的穿透作用B.利用射线探测机器部件内部的砂眼或裂纹是利用射线的穿透作用C.利用射线改良品种是因为射线可使DNA发生变异D.在研究农作物合理施肥中是以放射性同位素作为示踪原子〖答案〗BCD〖解析〗消除静电是利用射线的电离作用使空气导电，A错误；探测机器部件内部的砂眼或裂纹和改良品种分别是利用它的穿透作用和射线可使DNA发生变异，B、C正确；研究农作物对肥料的吸收是利用其作示踪原子，D正确。10.(多选)下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的()A.γ射线探伤仪B.利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况C.利用钴60治疗肿瘤等疾病D.把含有放射性元素的肥料施给农作物，用检测放射性的办法确定放射性元素在农作物内转移和分布情况，找出合理施肥的规律〖答案〗BD〖解析〗A是利用了γ射线的穿透性；C利用了γ射线的高能量特性；B、D是利用其作为示踪原子。11.目前，在居室装修中经常用到的花岗岩、大理石等装修材料，都不同程度地含有放射性元素，比如，含有铀、钍、镭等的岩石会释放出放射性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是()A.氡的半衰期为3.8天，若取4个氡核，经过7.6天就只剩下一个氡原子核了B.β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化为质子和电子所产生的C.γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力也最强D.发生α衰变时，生成的核与原来的原子核相比，中子数减少了4〖答案〗B〖解析〗半衰期是大量原子核的统计规律，取4个氡核，不一定满足统计规律，故A错误；β衰变的实质是原子核中的中子转化为质子和电子，故B正确；γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的电离能力最弱，故C错误；发生α衰变时，生成的核与原来的原子核相比，中子数减少了2，故D错误。12.如图所示，x为未知的放射源，L为薄铝片，若在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则x可能是()A.α射线和β射线的混合放射源B.纯α射线放射源C.纯γ射线放射源D.α射线和γ射线的混合放射源〖答案〗D〖解析〗在放射源和计数器之间加薄铝片L后，发现计数器的计数率大幅度减小，说明射线中含有穿透能力弱的粒子，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场B，计数器的计数率不变，说明剩下的射线不带电，即为γ射线，因此放射源x可能是α和γ的混合放射源，故A、B、C错误，D正确。13.(2021·广西柳州市高二月考)下列说法正确的是()A.卢瑟福根据α粒子散射实验的现象，提出了原子的能级假设B.放射性元素发生一次β衰变，原子序数减少2C.一群处于n＝3能级激发态的氢原子，自发跃迁时能发出3种不同频率的光D.在α、β、γ这三种射线中，α射线的穿透能力最强，γ射线的电离能力最强〖答案〗C〖解析〗卢瑟福根据α粒子散射实验的现象，提出了原子核式结构模型，故A错误；根据电荷数守恒、质量数守恒知，β衰变放出一个电子，新核的电荷数增加1，即原子序数增加1，故B错误；一群处于n＝3能级激发态的氢原子，自发跃迁时能发出Ceq\o\al(2,3)＝3种不同频率的光，故C正确；在α、β、γ这三种射线中，α射线的穿透能力最弱，γ射线的电离能力最弱，故D错误。14.在中子、质子、电子、正电子、α粒子中选出一个适当的粒子，分别填在下列核反应式的横线上。(1)eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋________；(2)eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,)6C＋________；(3)eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋________；(4)eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋________；(5)eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋________。〖答案〗(1)eq\o\al(4,2)He(2)eq\o\al(1,0)n(3)eq\o\al(0,－1)e(4)eq\o\al(0,1)e(5)eq\o\al(1,1)H〖解析〗在核反应过程中，遵循电荷数守恒、质量数守恒规律。对参与反应的所有基本粒子采用左下角(电荷数)配平，左上角(质量数)配平。未知粒子可根据其电荷数和质量数确定。(1)电荷数为92－90＝2，质量数为238－234＝4，由此可知为α粒子(eq\o\al(4,2)He)，同理确定其他粒子分别为中子(eq\o\al(1,0)n)，电子(eq\o\al(0,－1)e)，正电子(eq\o\al(0,1)e)，质子(eq\o\a