2024-2025学年高中物理课时分层作业9放射性衰变放射性的应用危害与防护含解析教科版选修3-5

PAGE5-课时分层作业(九)放射性衰变放射性的应用、危害与防护(时间：40分钟分值：100分)[基础达标练]一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1．(多选)一个原子核发生衰变时，下列说法中正确的是()A．总质量数保持不变B．核子数保持不变C．改变前后质子数保持不变D．总动量保持不变ABD[衰变过程中质量数守恒，又质量数等于核子数，故衰变过程中核子数不变，A、B正确；发生β衰变时，质子数增加，中子数削减，C错误；由动量守恒的条件知D正确．]2.如图所示，铅盒A中装有自然放射性物质，放射线从其右端小孔中水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面对里的匀强磁场，则下列说法中正确的有()A．打在图中a、b、c三点的依次是β射线、γ射线和α射线B．α射线和β射线的轨迹是抛物线C．α射线和β射线的轨迹是圆弧D．假如在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下bC[由左手定则可知粒子向右射出后，在匀强磁场中α粒子受的洛伦兹力向上，β粒子受的洛伦兹力向下，轨迹都是圆弧．由于α粒子速度约是光速的eq\f(1,10)，而β粒子速度接近光速，所以在同样的混合场中不行能都做直线运动．故C正确，A、B、D错误．]3．关于自然放射现象，以下叙述正确的是()A．若使放射性物质的温度上升，其半衰期将变大B．β衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的C．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透实力最强，α射线的电离实力最强D．铀核eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\o\al(238,92)U))衰变为铅核eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\o\al(206,82)Pb))的过程中，要经过6次α衰变和4次β衰变C[半衰期与元素的物理状态无关，若使某放射性物质的温度上升，其半衰期将不变，故A错误；β衰变所释放的电子是原子核内的中子变成质子时释放出的电子，故B错误；在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透实力最强，α射线的电离实力最强，故C正确；铀核(eq\o\al(238,92)U)衰变为铅核(eq\o\al(206,82)Pb)的过程中，每经一次α衰变质子数少2，质量数少4；而每经一次β衰变质子数增1，质量数不变；由质量数和核电荷数守恒，要经过8次α衰变和6次β衰变，故D错误．]4．(多选)下列说法中正确的是()A．β衰变放出的电子来自组成原子核的电子B．β衰变实质是核内的中子转化成了一个质子和一个电子C．α衰变说明原子核中含有α粒子D．γ射线总是伴随其他衰变发生，它的本质是电磁波BD[原子核发生β衰变中放出的电子是原子核内的中子转化为质子而释放的电子，故A错误，B正确．α射线是具有放射性的元素的原子核在发生衰变时两个中子和两个质子结合在一起而从原子核中释放出来．γ射线总是伴随其他衰变发生，它的本质是电磁波，故D正确．]5．(多选)放射性同位素钴60能放出较强的γ射线，其强度简单限制，这使得γ射线得到广泛应用．下列选项中，属于γ射线的应用的是()A．医学上制成γ刀，无需开颅即可治疗脑肿瘤B．机器运转时常产生很多静电，用γ射线照耀机器可将电荷导入大地C．铝加工厂将接收到的γ射线信号输入计算机，可对薄铝板的厚度进行自动限制D．用γ射线照耀草莓、荔枝等水果，可延长保存期AD[γ射线的电离作用很弱，不能使空气电离成为导体，B错误；γ射线的穿透实力很强，薄铝板的厚度改变时，接收到的信号强度改变很小，不能限制铝板厚度，C错误；γ射线能量很大，可以杀菌，延长水果的保存期，对肿瘤细胞有很强的杀伤作用，故A、D正确．]6．若元素A的半衰期为4天，元素B的半衰期为5天，则相同质量的A和B，经过20天后，剩下的质量之比mA∶mB为()A．1∶2 B．2∶1C．5∶4 D．4∶5A[元素A的半衰期为4天，经过20天后剩余原来的eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(5)，元素B的半衰期为5天，经过20天后剩余原来的eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(4)，剩下的质量之比mA∶mB＝1∶2，A正确．]二、非选择题(14分)7．正电子放射计算机断层显像(PET)的基本原理是：将放射性同位素15O注入人体，参加人体的代谢过程.15O在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清楚的图像．依据PET原理，回答下列问题：(1)写出15O的衰变和正负电子湮灭的方程式．(2)将放射性同位素15O注入人体，15O的主要用途是()A．利用它的射线 B．作为示踪原子C．参加人体的代谢过程 D．有氧呼吸(3)PET中所选的放射性同位素的半衰期应______．(选填“长”“短”或“长短均可”)[解析](1)由题意得eq\o\al(15,8)O→eq\o\al(15,7)N＋eq\o\al(0,＋1)e，eq\o\al(0,＋1)e＋eq\o\al(0,－1)e→2γ.(2)将放射性同位素15O注入人体后，由于它能放出正电子，并能与人体内的负电子产生一对光子，从而被探测器探测到，所以它的用途为作为示踪原子．B正确．(3)依据同位素的用途，为了减小对人体的损害，半衰期应当很短．[答案](1)eq\o\al(15,8)O→eq\o\al(15,7)N＋eq\o\al(0,＋1)e，eq\o\al(0,＋1)e＋eq\o\al(0,－1)e→2γ(2)B(3)短[实力提升练]一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)1．(多选)目前，在居室装修中常常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些材料都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性元素的说法正确的是()A．β射线与γ射线一样都是电磁波，但穿透本事远比γ射线弱B．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后就肯定只剩下1个氡原子核C.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D．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的CD[β射线的实质是电子流，γ射线的实质是电磁波，γ射线的穿透本事比较强，故A错误；半衰期对大量的原子核适用，对少量的原子核不适用，故B错误；因为β衰变的质量数不变，所以α衰变的次数n＝eq\f(238－206,4)＝8，在α衰变的过程中电荷数总共少16，则β衰变的次数m＝eq\f(16－10,1)＝6，所以选项C正确；β衰变时，原子核中的一个中子，转变为一个质子和一个电子，电子以β射线的形式释放出来，所以选项D正确．]2．在轧制钢板时须要动态地监测钢板厚度，其监测装置由放射源、探测器等构成，如图所示．该装置中探测器接收到的是()A．X射线 B．α射线C．β射线 D．γ射线D[放射源按放射线分为α、β、γ和中子源，没有X射线源，α射线的穿透实力弱，不能穿透钢板，β射线只能穿透3mm厚的铝板，而γ射线才能穿透钢板，故D正确．]3．元素X是Y的同位素，分别进行下列衰变过程：Xeq\o(→,\s\up7(α))Peq\o(→,\s\up10(β))Q，Yeq\o(→,\s\up10(β))Req\o(→,\s\up7(α))S.则下列说法正确的是()A．Q与S是同位素B．X与R原子序数相同C．R比S的中子数多1D．R的质子数少于上述任何元素A[上述改变过程为：eq\o\al(M,A)Xeq\o(→,\s\up7(α))eq\o(\o\al(M－4,A－2))Peq\o(→,\s\up7(β))eq\o(\o\al(M－4,A－1)Q)，eq\o\al(N,A)Yeq\o(→,\s\up7(β))eq\o(N,A＋1)Req\o(→,\s\up7(α))eq\o(\o\al(N－4,A－1))S，由此可知，Q与S为同位素，R比S多两个中子，比X多一个质子，故A正确，B、C、D错误．]4．(多选)某校学生在进行社会综合实践活动时，收集列出了一些放射性同位素的半衰期和可供利用的射线(见下表)，并总结出它们的几种用途．同位素放射线半衰期同位素放射线半衰期同位素放射线半衰期钋210α138天锶90β28年钴60γ5年镅241β433天锝99γ6小时氡α3.8天依据上表请你分析推断下面结论正确的是()A．塑料公司生产聚乙烯薄膜，方法是让较厚的聚乙烯膜通过轧辊后变薄，利用α射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否匀称B．钴60的半衰期为5年，若取4个钴60原子核，经10年后就肯定剩下一个原子核C．把放射性元素钋210掺杂到其他稳定元素中，放射性元素的半衰期不变D．用锝99可以作示踪原子，用来诊断人体内的器官是否正常．方法是给被检查者注射或口服附有放射性同位素的元素的某些物质，当这些物质的一部分到达到检查的器官时，可依据放射性同位素的射线状况分析器官正常与否CD[因为α射线不能穿透薄膜，无法测量薄膜的厚度，所以A错误；钴60的半衰期为5年，是指大量钴60原子核因衰变而削减到它原来数目的一半所须要的时间，因此B错误，C正确；检查时，要在人体外探测到体内辐射出来的射线，而又不能让放射性物质长期留在体内，所以应选取锝99作为放射源，D正确．]二、非选择题(本大题共2小题，共26分)5．(12分)放射性同位素14C被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古生物体的年头，此项探讨获得1960年诺贝尔化学奖．(1)宇宙射线中高能量的中子遇到空气中的氮原子后，会形成不稳定的eq\o\al(14,6)C，它很简单发生衰变，放出β射线变成一个新核，其半衰期为5730年，试写出14C的衰变方程；(2)若测得一古生物遗骸中的eq\o\al(14,6)C含量只有活体中的25%，则此遗骸距今约有多少年？[解析](1)eq\o\al(14,6)C的β衰变方程为：eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,7)N.(2)eq\o\al(14,6)C的半衰期τ＝5730年．生物死亡后，遗骸中的eq\o\al(14,6)C按其半衰期改变，设活体中eq\o\al(14,6)C的含量为N0，遗骸中的eq\o\al(14,6)C含量为N，则N＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(eq\f(t,τ))N0，即0.25N0＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(eq\f(t,5730))N0，故eq\f(t,5730)＝2，t＝11460年．[答案](1)eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,7)N(2)11460年6．(14分)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的衰变来验证，其核反应方程是eq\o\al(60,27)Co→eq\o\al(A,Z)Ni＋eq\o\al(0,－1)e＋eq\x\to(ν)e.其中eq\x\to(ν)e是反中微子，它的电荷量为零，静止质量可认为是零．(1)在上述衰变方程中，衰变产物eq\o\al(A,Z)Ni的质量数A是________，核电荷数Z是________．(2)在衰变前eq\o\al(60,27)Co核静止，依据云室照片可以看出，衰变产物Ni和eq\o\al(0,－1)e的运动径迹不在一条直线上，假如认为衰变产物只有Ni和eq\o\al(0,－1)e，那么衰变过程将违反________守恒定律．(3)eq\o\al(60,27)Co是典型的γ放射源，可用于作物诱变育种．我国应用该方法培育出了很多农作物新品种，如棉花高产品种“鲁棉1号”，年种植面积曾达到3000多万亩，在我国自己培育的棉花品种中栽培面积最大．γ射线处理作物后主要引起________，从而产生可遗传的变异．[解析](1)依据质量数和电荷数守恒，核反应方程为：eq\o\al(60,2