高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册放射性元素的衰变课后测评

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册放射性元素的衰变课后测评，共8页。试卷主要包含了原子核的衰变，半衰期，核反应，放射性同位素及其应用等内容，欢迎下载使用。
考点一、原子核的衰变
1．定义：原子核自发地放出α粒子或β粒子，而变成另一种原子核的变化．
2．衰变类型
(1)α衰变：
原子核放出α粒子的衰变．进行α衰变时，质量数减少4，电荷数减少2，eq \\al(238, 92)U的α衰变方程：eq \\al(238, 92)U→eq \\al(234, 90)Th＋eq \\al(4,2)He.
(2)β衰变：
原子核放出β粒子的衰变．进行β 衰变时，质量数不变，电荷数加1，eq \\al(234, 90)Th的β衰变方程：eq \\al(234, 90)Th→eq \\al(234, 91)Pa＋eq \\al( 0,－1)e.
衰变规律：电荷数守恒，质量数守恒．
技巧归纳：原子核衰变的理解
考点二、半衰期
1．定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．
2．特点
(1)不同的放射性元素，半衰期不同，甚至差别非常大．
(2)放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系．
3．适用条件：半衰期描述的是统计规律，不适用于少数原子核的衰变．
技巧归纳：对半衰期规律的理解
考点三、核反应
1．定义：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核或者发生状态变化的过程．
2．原子核的人工转变：卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，核反应方程eq \\al(14, 7)N＋eq \\al(4,2)He→eq \\al(17, 8)O＋eq \\al(1,1)H.
3．遵循规律：质量数守恒，电荷数守恒．
技巧归纳：核反应方程
考点四、放射性同位素及其应用
1．放射性同位素：具有放射性的同位素．
2．应用：
(1)射线测厚仪：工业部门使用放射性同位素发出的射线来测厚度．
(2)放射治疗．
(3)培优、保鲜．
(4)示踪原子：一种元素的各种同位素具有相同的化学性质，用放射性同位素代替非放射性的同位素后可以探测出原子到达的位置．
三、辐射与安全
1．人类一直生活在放射性的环境中．
2．过量的射线对人体组织有破坏作用．在使用放射性同位素时，必须严格遵守操作规程，注意人身安全，同时，要防止放射性物质对水源、空气、用具等的污染．
二：考点题型归纳
题型一：衰变规律的理解
1．(2022·辽宁·高二期中)我国首辆火星车“祝融号”采用放射性材料作为发电能源为火星车供电，中的元素是，其发生衰变的半衰期为87.7年，下列说法中正确的是( )
A．衰变是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子 B．发生衰变的核反应方程为
C．经过175.4年，元素的所有原子核都完成了衰变 D．当气温和引力环境发生改变后，元素的半衰期可能会发生变化
2．(2022·吉林一中高二期中)目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素。比如，有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放射出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个氡原子核，经7.6天后就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成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，α射线的穿透能力最强，电离能力最弱
D．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4
3．(2021·江西抚州·高二期末)实验观察到，静止在匀强磁场中A点的原子核发生β衰变，衰变产生的新核与β粒子恰在纸面内做匀速圆周运动，粒子的轨迹如图所示，其中粒子在轨迹1是按顺时针方向运动，则( )
A．轨迹1是新核的，粒子在轨迹2是按顺时针方向活动 B．轨迹2是新核的，粒子在轨迹2是按顺时针方向运动
C．轨迹1是新核的，粒子在轨迹2是按逆时针方向运动 D．轨迹2是新核的，粒子在轨迹2是按逆时针方向运动
题型二：衰变次数的计算
4．(2021·河南·高二期末)放射性元素经过多次衰变和衰变才能变成稳定的铅，下列说法正确的是( )
A．原子序数小于83的元素不再具有放射性 B．衰变中产生的射线比射线穿透能力强
C．每次衰变都会有核子从原子核里放出 D．上述过程的衰变方程为
5．(2021·湖北黄冈·高二期末)2021年科学家们利用测年法估测出我国三星堆遗址三号坑的大概年份。其测量依据是：大气中的在宇宙射线的双击下转换为，其核反应方程为，通过光合作用和新陈代谢作用进入生物体内，生物活着的时候其体内和的比例保持不变，当生物死后，发生衰变，其含量逐渐减少，的半衰期约为5700年，其衰变方程为，下列说法正确的是( )
A．X为光子B．生物活着时体内不会发生衰变
C．发生的是β衰变D．生物死后11400年，体内将完全衰变成
6．(2021·上海·复旦附中高二期中)铀()经过衰变形成稳定的铅()，该过程中共经历了( )
A．8次衰变，10次衰变B．5次衰变，6次衰变
C．8次衰变，6次衰变D．5次衰变，12次衰变
题型三：衰变中的圆周运动
7．(2021·福建·大同中学高二阶段练习)在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于衰变放射出某种粒子，衰变过程动量守恒，结果得到一张两个相切圆1和2的径迹照片如图所示，已知两个相切圆半径分别、，则下列说法正确的是( )
A．该原子核可能发生α衰变，也可能发生β衰变
B．该原子核衰变后发射的粒子可能带正电，也可能带负电
C．若衰变方程是，则
D．若衰变方程是，则

8．(2021·全国·高二期末)A、B两种放射性元素，原来都静止在同一匀强磁场，磁场方向如图所示，其中一个放出粒子，另一个放出β粒子，与β粒子的运动方向跟磁场方向垂直，图中a、b、c、d分别表示粒子，β粒子以及两个剩余核的运动轨迹( )
A．甲图为α衰变的轨迹图，乙图为β衰变轨迹图B．甲图为β衰变的轨迹图，乙图为α衰变轨迹图
C．b为α粒子轨迹，c为β粒子轨迹D．a为α粒子轨迹，d为β粒子轨迹
9．(2021·全国·高二期末)静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它放出一个α粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得α粒子和反冲核轨道半径之比为44∶1(图中半径大小没有按实际比例画)，如图所示，则( )
A．分开瞬间α粒子与反冲核动量大小相等、方向相反 B．原来放射性元素原子核的核电荷数为88
C．产生的反冲核的核电荷数为88 D．α粒子和反冲核的速度之比为1∶2
题型四：半衰期
10．(2022·陕西·榆林市第十中学高二期中)关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的是( )
A．原子核全部衰变所需时间的一半 B．原子核有半数发生衰变所需的时间
C．原子量减少一半所需的时间 D．元素质量减少一半所需的时间
11．(2022·江苏·苏州大学附属中学高二期中)医学治疗中常用放射性核素产生射线，而是由半衰期相对较长的衰变产生的。对于质量为的，经过时间t后剩余的质量为m，其图线如图所示。下列说法正确的是( )
A．100个原子核在经过一个半哀期后，一定还剩50个 B．温度升高原子运动的剧烈，其半衰期将变小
C．原子与反应后生成的氧化物将不再具有放射性1/3 D．从图中可以得到的半衰期为115.1d
12．(2022·浙江·宁波市北仑中学高二期中)我国首辆火星车“祝融号”采用放射性材料作为发电能源为火星车供电。中的元素Pu是，其发生衰变的半衰期为87.7年。下列说法中正确的是( )
A．衰变是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子
B．发生衰变的核反应方程为
C．经过263.1年，大约还有12.5%的原子核Pu没发生衰变
D．当气温和引力环境发生改变，Pu的半衰期可能会发生变化
题型五：原子核的人工转变
13．(2022·重庆巴蜀中学高二阶段练习)关于原子核反应，下列说法正确的是( )
A．是聚变反应 B．是裂变反应
C．衰变成要经过8次衰变和6次衰变 D．发生衰变时，中子数不变
14．(2021·全国·高二期末)下列关于核反应方程及描述，正确的是( )
A．He+Al→P+n是居里夫妇发现人工放射性的核反应方程 B．U→Xe+Sr+n是核聚变方程
C．H+H→He+n是α衰变方程 D．N+He→O+H是α衰变方程
15．(2022·河南·高二阶段练习)近代物理和技术的发展，极大地改变了人类的生产和生活方式，推动了人类文明与进步。关于近代物理知识下列说法正确的是( )
A．原子核的结合能越大，原子核越稳定
B．某些原子核能够放射出粒子，说明原子核内有粒子
C．核泄漏污染物铯能够产生对人体有害的辐射，核反应方程式为，为中子
D．若氢原于从能级向能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从能级向能级跃迁时辐射出的光也不能使该金属发生光电效应
题型六：探测射线的方法
16．(2020·全国·高二课时练习)如图所示，为未知放射源，它向右方放出射线，为一张厚度为0.5 mm左右的薄铝箔，铝箱右侧是真空区域，内有较强磁场，为荧光屏，是观察装置.实验时，若将磁场撤去，每分钟观察到荧光屏上的亮点数基本没有变化，再将铝箔移开，则每分钟观察到荧光屏上的亮点数明显增加，则可知放射源可能为( )
A．射线和射线的混合放射源 B．射线和射线的混合放射源
C．射线和射线的混合放射源 D．射线、射线和射线的混合放射源

17．(2020·全国·高二)如图所示，x为未知的放射源，L为薄铝片，计数器对粒子、β粒子、γ光子均能计数.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．、β和γ的混合放射源 B．纯放射源
C．和γ的混合放射源 D．纯γ放射源
18．(2022·全国·高二期末)下图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物质发生衰变放出的部分粒子的经迹，气泡室中磁感应强度方向垂直纸面向里．以下判断可能正确的是
A．a、b为粒子的经迹B．a、b为粒子的经迹
C．c、d为粒子的经迹D．c、d为粒子的经迹
题型七：放射性同位素及应用
19．(2022·上海交大附中高二期中)以下关于放射性元素产生的射线应用的说法，错误的是( )
A．经过射线照射的蔬菜可以保存更长时间 B．利用射线的穿透性强的特点，可以用它为人体探伤
C．射线可以用来消除有害的静电 D．射线可以培育新的优良作物品种
20．(2021·浙江绍兴·高二期末)PET(正电子发射型计算机断层显像)的基本原理是：将放射性同位素注入人体，参与人体的代谢过程，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晰的图像。根据PET原理，下列说法不正确的是( )
A．衰变的方程式为→ B．将放射性同位素注入人体，其作用为示踪原子
C．一对正负电子湮灭后也可能只生成一个光子 D．PET所选的放射性同位素的半衰期应小于人体的代谢周期
21．(2019·上海·高二单元测试)我国科学家在1965年9月首先用人工方法合成了牛胰岛素．为了证明人工合成的牛胰岛素与天然胰岛素是否为同一物质，在人工合成牛胰岛素过程中掺了放射性，然后将人工合成的牛胰岛素与天然胰岛素混合得到了放射性分布均匀的结晶物，从而证明了两者是同一物质，为我国在国际上首先合成具有生物活性牛胰岛素提供了有力证据．在人工合成过程中掺入放射性的用途是( )
A．催化剂 B．媒介质 C．组成元素 D．示踪原子
三：课堂过关精练
一、单选题
22．(2022·新疆·莎车县第一中学高二期中)关于放射性元素发出的三种射线，电离能力由强到弱依次为的是( )
A．射线、射线、射线 B．射线、射线、射线
C．射线、射线、射线 D．射线、射线、射线
23．(2022·辽宁·东北育才学校高二期中)下列说法错误的是( )
A．卢瑟福通过实验发现质子的核反应方程为 B．、、三种射线中，射线的穿透能力最强
C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性 D．放射性元素的半衰期与元素所处环境的温度有关
24．(2022·河南省浚县第一中学高二阶段练习)钍核经过6次衰变和4次衰变后变成铅核，则( )
A．铅核的符号为，它比少8个中子 B．铅核的符号为，它比少16个中子
C．铅核的符号为，它比少16个中子 D．铅核的符号为，它比少12个中子
25．(2022·甘肃省民乐县第一中学高二期中)关于天然放射现象，叙述正确的是( )。
A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减少 B．衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的
C．在、、这三种射线中，射线的穿透能力最强，射线的电离能力最强
D．铀核衰变为铅核的过程中，要经过8次衰变和10次衰变
26．(2022·上海奉贤区致远高级中学高二期中)我国科学家在1965年9月首先用人工方法合成了牛胰岛素。为了证明人工合成的牛胰岛素与天然的是否为同一物质，在人工合成牛胰岛素过程中掺了放射性14C，然后将人工合成的牛胰岛素与天然的混合得到了放射性14C分布均匀的结晶物，从而证明了两者都是同一物质，为我国在国际上首先合成具有生物活性牛胰岛素提供了有力证据。在人工合成过程中掺入放射性14C的用途是( )
A．催化剂B．媒介质C．组成元素D．示踪原子
27．(2022·黑龙江·大庆实验中学高二期中)考古学中测定生物死亡年代、医院检测人体内的幽门螺杆菌都是利用放射性原理。已知14C发生β衰变的半衰期为5370年，则下列说法正确的是( )
A．14C发生β衰变的电子来自于核外电子 B．14C发生β衰变是原子核内一个质子转变为中子和一个电子
C．14C发生β衰变的衰变方程为 D．一个14C原子核必须等到5370年后才会发生衰变
28．(2022·重庆·西南大学附中高二阶段练习)一个原子核静止在磁感应强度为B的匀强磁场中，当原子核发生衰变后，它放出一个粒子，速度方向与磁场垂直。关于粒子与衰变后的新核在磁场中做的圆周运动，下列说法正确的是( )
A．动能总是大小相等B．运动周期之比是
C．运动半径之比是D．两粒子的轨迹形成内切圆
29．(2022·江西抚州·高二期中)某一放射性物质发生衰变时放出、、三种射线，让这三种射线进入磁场，运动情况如图所示。关于三种射线，下列说法正确的是( )
A．A射线电离能力最强 B．B射线穿透能力最弱
C．C粒子是原子核的组成部分 D．在水平匀强电场中无法区分三种射线
30．(2022·江苏省如皋中学高二期末)如图，一个原子核X经图中所示的一系列α、β衰变后，生成稳定的原子核Y，在此过程中放射出的总个数为( )
A．6 B．8 C．10 D．14
31．(2022·宁夏·青铜峡市宁朔中学高二期中)碳14()是碳元素的一种具有放射性的同位素，会发生β衰变。下列说法正确的是( )
A．碳14发生β衰变的衰变方程为→+ B．碳14发生β衰变的衰变方程为→+
C．若环境温度升高，则碳14的半衰期变长 D．若环境温度升高，则碳14的半衰期变短
32．(2022·上海市建平中学高二期中)被誉为“20世纪人类最重大考古发现之一”的三星堆遗址考古新发现让古蜀文明一醒惊天下。考古学家利用放射性元素的半衰期可以确定文物的年代。碳元素能自发释放射线，其半衰期约为5730年。下列关于衰变的说法正确的是( )
A．衰变的实质是碳原子失去核外电子
B．衰变释放射线时，生成的新核的核电荷数增加1
C．假设某文物中原有100个，则经历一个半衰期，文物中还有50个没有衰变
D．随着文物的出土，文物所在环境温度升高，衰变速度也会增大
33．(2021·河南开封·高二阶段练习)如图所示，铅盒中装有天然放射性物质，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向外的匀强磁场(荧光屏足够大)，则下列说法中正确的有( )
A．打在图中a、b、c三点的依次是射线、射线和射线
B．射线的轨迹是抛物线，射线的轨迹都是圆弧
C．射线的轨迹都是圆弧，射线的轨迹是抛物线
D．如果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b
衰变类型
α衰变
β衰变
衰变方程
eq \\al(A,Z)X→eq \\al(A－4,Z－2)Y＋eq \\al(4,2)He
eq \\al(A,Z)X→ AZ＋1Y＋ eq \\al( 0,－1)e
衰变实质
2个质子和2个中子结合成氦核2eq \\al(1,1)H＋2eq \\al(1,0)n→eq \\al(4,2)He
1个中子转化为1个质子和1个电子eq \\al(1,0)n→eq \\al(1,1)H＋eq \\al( 0,－1)e
典型方程
eq \\al(238, 92)U→eq \\al(234, 90)Th＋eq \\al(4,2)He
eq \\al(234, 90)Th→eq \\al(234, 91)Pa＋eq \\al( 0,－1)e
衰变规律
电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒
半衰期
定义
放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间
衰变规律
N余＝N原，m余＝m原式中N原、m原分别表示衰变前的原子核数和质量，N余、m余分别表示衰变后的尚未发生衰变的原子核数和质量，t表示衰变时间，τ表示半衰期.
影响因素
由原子核内部因素决定，跟原子所处的外部条件、化学状态无关
半衰期规律是对大量原子核衰变行为作出的统计结果，可以对大量原子核衰变行为进行预测，而单个特定原子核的衰变行为不可预测
条件
用α粒子、质子、中子，甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变.
实质
用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使核发生了转变
规律
(1)质量数、电荷数守恒；(2)动量守恒
原子核人工转变的三大发现
(1)1919年卢瑟福发现质子的核反应方程：
eq \\al(14, 7)N＋eq \\al(4,2)He→eq \\al(17, 8)O＋eq \\al(1,1)H
(2)1932年查德威克发现中子的核反应方程：
eq \\al(9,4)Be＋eq \\al(4,2)He→eq \\al(12, 6)C＋eq \\al(1,0)n
(3)1934年约里奥—居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程：
eq \\al(27,13)Al＋eq \\al(4,2)He→eq \\al(30,15)P＋eq \\al(1,0)n；eq \\al(30,15)P→eq \\al(30,14)Si＋eq \\al( 0,＋1)e.
核反应过程一般都是不可逆的，核反应方程不能用等号连接，只能用单向箭头表示反应方向