物理放射性元素的衰变达标测试

这是一份物理放射性元素的衰变达标测试，共15页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题
1.关于放射性同位素的应用,下列说法正确的有( )
A.α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
2.关于半衰期,以下说法正确的是( )
A.同种放射性元素在化合物中的半衰期比单质中长
B.升高温度可以使半衰期缩短
C.氡的半衰期为3.8天,若有四个氡原子核,经过7.6天就只剩下一个
D.氡的半衰期为3.8天,4克氡原子核,经过7.6天就只剩下1克
3.14C测年法是利用14C衰变规律对古生物进行年代测定的方法。若以横坐标t表示时间,纵坐标m表示任意时刻14C的质量,m0为t=0时14C的质量。下面四幅图中能正确反映14C衰变规律的是( )
4.“拒绝烟草,洁身自好。”烟草内含有较高的放射性元素钋、铅、镭等,其中钋元素在衰变过程中会释放射线,严重可致人肺癌。已知钋元素的衰变方程是Pb+X,半衰期为138天,则下列说法正确的是( )
A.X的电离能力比γ射线弱
B.84210P的衰变为α衰变
C.84210P衰变的过程中质量守恒
D.随着 84210P的不断衰变,其半衰期会变小
5.有一种衰变叫EC衰变,EC衰变发生于核内中子数相对过少的放射性原子核。核内的一个质子(11H)可以俘获一个核外电子(-10e)并发射出一个中微子而转变为一个中子(01n)。经过一次EC衰变后原子核的( )
A.质量数不变,原子序数减少1
B.质量数增加1,原子序数不变
C.质量数不变,原子序数不变
D.质量数不变,原子序数增加1
6.科学家利用加速器成功合成了第118号元素Og(118297Og)。Og很不稳定,其半衰期只有12 ms,Og原子核先放出n个相同粒子X,再经过3次α衰变变成 112282Cn。关于上述核反应说法正确的是( )
A.n=3
B.X粒子是质子
C.118297Og中含有118个中子
D.10个Og原子核经过12 ms后一定有5个发生衰变
7.碳14(614C)是由宇宙射线撞击所产生的具有放射性的粒子,可衰变为氮14(714N),其各个半衰期所剩原子比例如图所示,某古木样品中碳14的比例正好是现代植物所制样品的四分之一,下列说法正确的是( )
A.该古木的年代距今约11 460年
B.如果古木处于高温、高压下,测量结果可能有较大误差
C.碳14发生的是α衰变
D.碳14和氮14中含有的中子个数相等
8.医学影像诊断设备PET/CT是借助于示踪剂可以聚集到病变部位的特点来发现疾病。示踪剂常利用同位素 611C作示踪原子标记,其半衰期仅有20 min。611C可由小型回旋加速器输出的高速质子流轰击 714N获得,下列说法正确的是( )
A.用高速质子轰击 714N,生成 611C的同时释放出中子
B.用高速质子轰击 714N,生成 611C的同时释放出α粒子
C.1 g的 611C经40 min后,剩余 611C的质量为0.75 g
D.将 611C置于回旋加速器中,其半衰期可能发生变化
二、多项选择题
9.一个原子核发生衰变时,下列说法正确的是( )
A.总质量数保持不变
B.总核子数保持不变
C.变化前后质子数保持不变
D.总动量保持不变
10.关于衰变的说法正确的是( )
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
11.钍(90232Th)是一种放射性金属元素,带钢灰色光泽,质地柔软,广泛分布在地壳中,是一种前景十分可观的能源材料。已知钍发生衰变的半衰期为24天,关于钍的衰变,下列说法正确的是( )
A.衰变放出的γ射线具有很强的穿透能力
B.钍原子发生一次β衰变,原子核放出一个电子
C.β射线是高速电子流,它的电离能力比α射线强
D.现在有160个钍原子,经过72天后,未衰变的钍原子个数为20个
三、非选择题
12.放射性元素 614C被考古学家称为“碳钟”,可用它来测定古生物的年代,此项研究获得1960年诺贝尔化学奖。
(1)614C不稳定,易发生衰变,放出β射线,其半衰期为5 730年,试写出有关的衰变方程。
(2)若测得一古生物遗骸中 614C的含量只有活体中的12.5%,则此遗骸的年代距今约有多少年?
13.研究发现,在真空条件下用α粒子(24He)轰击铍核(49Be)时,会产生一种看不见的、贯穿能力极强且不带电的粒子,查德威克认定这种粒子就是中子。
(1)写出α粒子轰击铍核的核反应方程。
(2)一个中子与一个静止的碳核(612C)发生正碰,已知中子的初速度为v0,与碳核碰撞后的速率变为v1,运动方向与原来的运动方向相反,求碰撞后碳核的速率。
(3)与中子碰撞后,把该碳核垂直于磁场方向射入匀强磁场,测得碳核做圆周运动的直径为d,已知元电荷的电荷量为e,核子质量为m,求该磁场的磁感应强度大小。
14.放射性同位素衰变的快慢有一定的规律,例如氡核 86222Rn经α衰变变成钋核 84218P。如图所示,横坐标表示时间,纵坐标表示任意时刻氡的质量m与t=0时的质量m0的比值。
(1)写出该核反应方程。
(2)求1 g氡经过15.2天后剩余氡的质量。
标准答案
一、单选题
1.答案:D
解析:消除有害静电是利用α射线的电离作用,使空气中气体分子电离成导体,将静电放出,故选项A错误;利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤,但γ射线对人体细胞伤害太大,因此不能用来透视人体,故选项B错误;DNA变异并不一定都是有益的,故选项C错误;γ射线对人体细胞伤害太大,在用于治疗肿瘤时要严格控制剂量,故选项D正确。
2.答案:D
解析:放射性元素衰变的快慢跟原子所处的物理状态或化学状态无关,选项A、B错误;半衰期是一种统计规律,即给定的四个氡核是否马上衰变会受到各种偶然因素的影响,选项C错误;根据公式m=m012tT可知选项D正确。
3.答案:C
解析:设衰变周期为T,那么任意时刻14C的质量m=12tTm0,可见,随着t的增长,物体的质量越来越小,且变化越来越慢,很显然选项C图线符合衰变规律。
4.答案:B
解析:根据质量数守恒和电荷数守恒可得X的质量数A=210-206=4,电荷数为84-82=2,即X为氦原子核 24He,则该衰变为α衰变,X(α粒子)的电离能力比γ射线强,选项A错误,B正确;衰变过程质量不守恒,选项C错误;半衰期只由原子核内部决定,适用于大量原子核,随着 84210P不断衰变,其半衰期保持不变,选项D错误。
5.答案:A
解析:由题意可知,EC衰变中少了一个质子,多了一个中子,则质量数不变,但是电荷数少1,即原子序数少1,选项A正确,B、C、D错误。
6.答案:A
解析:根据题意,由α衰变原理可知,经过3次α衰变,质量数减少12,电荷数减少6,由质量数守恒和电荷数守恒可知,n个相同粒子X共有质量数为A=297-282-12=3,
电荷数为Z=118-112-6=0,可知X粒子是中子,且n=3,选项B错误,A正确。118297Og中含有的中子数为n=297-118=179,选项C错误。半衰期是针对大量放射性元素的统计规律,对少量放射性元素不适用,选项D错误。
7.答案:A
解析:根据图像可知,碳14剩余四分之一的时间约11 460年,即该古木的年代距今约11 460年,选项A正确。半衰期与温度、压强无关,如果古木处于高温、高压下,测量结果不会有较大误差,选项B错误。根据质量数守恒和电荷数守恒可知,碳14的衰变方程为N+-10e,故碳14发生的是β衰变,选项C错误。碳14中子数为14-6=8,氮14中子数为14-7=7,选项D错误。
8.答案:B
解析:根据质量数守恒和电荷数守恒知,该核反应方程为 714N+11HC+24He,选项A错误,B正确。由题意知 611C半衰期为20 min,经40 min,则经过了2个半衰期,剩余 611C的质量为m0=122m=0.25 g,选项C错误。半衰期与元素所处的物理环境和化学状态无关,因此其半衰期不可能变化,选项D错误。
二、多选题
9.答案:ABD
解析:衰变过程中质量数守恒,又因为质量数等于核子数,故衰变过程中核子数不变,选项A、B正确;发生β衰变时,质子数增加,中子数减少,选项C错误;衰变过程中内力远大于外力,动量守恒,选项D正确。
10.答案:BD
解析: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,故选项A错误,B正确;α射线是由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的,故选项C错误;γ射线总是伴随其他衰变发生,它的本质是电磁波,故选项D正确。
11.答案:AB
解析:衰变放出的γ射线具有很强的穿透能力,选项A正确;钍原子发生一次β衰变,原子核内的一个中子转化为一个质子和一个电子,并放出电子,选项B正确;β射线
是高速电子流,它的电离能力比α射线弱,选项C错误;半衰期是大量原子核衰变的统计规律,只对大量原子核有意义,对少数原子核是没有意义的,选项D错误。
三、非选择题
12.解:(1)衰变方程为 614CN+-1 0e。
(2)活体中 614C含量不变,生物死亡后,614C开始衰变,设活体中 614C的含量为m0,遗骸中的为m,则由半衰期的定义得m=m012tT,即0.125=12tT,解得tT=3,所以t=3T=17 190年。
13.解:(1)根据核反应满足质量数守恒、核电荷数守恒,则α粒子轰击铍核的核反应方程为 24He+49Be612C+01n。
(2)根据粒子间的碰撞满足动量守恒,设中子的质量为m,则有mv0=-mv1+12mv,解得碰撞后碳核的速率为v=v0+v112。
(3)碳核垂直于磁场方向射入匀强磁场做圆周运动,洛伦兹力提供向心力,则有qvB=12mv2r,r=d2,q=6e,联立解得该磁场的磁感应强度大小为B=4mved=m(v0+v1)3ed。
14.解:(1)由质量数与电荷数守恒可得,该核反应方程为 86222RnP+24He。
(2)根据题图可知,氡核的半衰期τ=3.8天,根据衰变规律有m余=m原×12tτ=1×1215.23.8 g=116 g。