粤教版 (2019)选择性必修 第三册第五章 原子与原子核第二节 放射性元素的衰变课时练习

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A组·基础达标
1．原子核中能放出α、β、γ射线，关于原子核的组成，以下说法中正确的是( )
A．原子核中，有质子、中子，还有α粒子
B．原子核中，有质子、中子，还有β粒子
C．原子核中，有质子、中子，还有γ粒子
D．原子核中，只有质子和中子
【答案】D 【解析】在放射性元素的原子核中，2个质子和2个中子结合得较紧密，有时作为一个整体放出，这就是α粒子的来源．说到底它仍是由质子和中子组成的，不能据此认为它是原子核的组成部分．原子核里是没有电子的，但中子可以转化成质子，并向核外释放一个电子，这就是β粒子．原子核发生衰变后处于高能级，在回到低能级时多余的能量以γ粒子的形式辐射出来，形成γ射线．故原子核里也没有γ粒子．
2．下列现象中，属于原子核变化的是( )
A．光电效应B．天然放射现象
C．α粒子散射D．阴极射线在磁场中发生偏转
【答案】B 【解析】光电效应是光照射到金属表面产生光电子的现象，和原子核变化无关，A错误；天然放射现象中放射出的三种射线均来自于原子核，属于原子核变化，B正确；α粒子散射实验，是用α粒子轰击金属箔，研究原子结构，与原子核变化无关，C错误；阴极射线在磁场中发生偏转，是因为受到了洛伦兹力，与原子核变化无关，D错误．
3．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，则可能是( )
A．α和β的混合放射源B．纯α放射源
C．α和γ的混合放射源D．纯γ放射源
【答案】C 【解析】因为α粒子的穿透性较差，一张白纸就能把它挡住，不能穿过铝板，而γ粒子穿透性很强可以穿过铝板，但γ粒子不带电，垂直进入磁场后不受力的作用，C正确．
4．(多选)近几年来，我国北京、上海、山东等地引进了十多台γ刀，治疗患者5 000余例，效果极好，成为治疗脑肿瘤的最佳仪器．令人感叹的是，用γ刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半小时完成手术，无须住院，因而γ刀被誉为“神刀”．γ刀治疗脑肿瘤主要是利用( )
A．γ射线对正常细胞无伤害作用
B．γ射线的穿透能力很强
C．γ射线具有很高的能量
D．γ射线能很容易绕过阻碍物到达脑肿瘤位置
【答案】BC 【解析】γ射线是波长很短、频率很高的电磁波，具有很高的能量和很强的穿透能力，所以它能穿透皮肉和骨骼到达肿瘤位置并杀死肿瘤细胞，但其对正常的细胞不是没有伤害作用，A错误，B、C正确，γ射线波长很短，衍射能力也很差，所以D错误．
5．如图，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是( )
A．①表示γ射线，③表示α射线
B．②表示β射线，③表示α射线
C．④表示α射线，⑤表示γ射线
D．⑤表示β射线，⑥表示α射线
【答案】C 【解析】γ射线为电磁波，在电场、磁场中均不偏转，故②和⑤表示γ射线，A、B、D错误；α射线中的α粒子为氦的原子核，带正电，在匀强电场中，沿电场方向偏转，故③表示α射线，由左手定则可知在匀强磁场中α射线向左偏，故④表示α射线，C正确．
6．放射性元素发生衰变时，可放出γ光子，这种光子是( )
A．原子的外层电子受到激发后产生的
B．原子的内层电子受到激发后产生的
C．产生衰变的这个原子核产生的
D．衰变后的新核产生的
【答案】C 【解析】γ射线是处于激发状态的原子核放射的，并不是原子内层电子受到激发时产生的；红外线、可见光、紫外线是原子外层电子受到激发后产生的，对于X射线则是原子内层电子受到激发后产生的，故选C．
7．铀239( eq \\al(239, 92)U)经过衰变可产生钚239( eq \\al(239, 94)Pu).关于铀239的衰变，下列说法正确的是( )
A． eq \\al(239, 94)Pu与 eq \\al(239, 92)U的核内具有相同的中子数和不同的核子数
B．放射性物质 eq \\al(239, 92)U发生β衰变时所释放的电子来源于核外电子
C． eq \\al(239, 92)U经过2次β衰变产生 eq \\al(239, 94)Pu
D．温度升高， eq \\al(239, 92)U的半衰期减小
【答案】C 【解析】 eq \\al(239, 92)U的质量数A′＝239，核电荷数Z′＝92，则中子数n′＝239－92＝147， eq \\al(239, 94)Pu的质量数A＝239，核电荷数Z＝94，则中子数n＝A－Z＝239－94＝145，故核子数相同，但中子数不同，故A错误．β衰变是原子核的衰变，与核外电子无关，β衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子同时释放出来的，故B错误． eq \\al(239, 92)U―→2 eq \\al( 0,－1)e＋ eq \\al(239, 94)Pu，显然反应物的质量数为239，而生成物的质量数为239，故质量数守恒；而反应物的核电荷数为92，故核电荷数守恒，反应能够发生，故C正确．半衰期与物体的温度、状态均无关，而是由核内部自身因素决定的，故D错误．
8．(多选)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，下列有关放射性知识的说法中正确的是( )
A．氡的半衰期为3.8天，若有4 kg氡原子核，经过7.6天后就只剩下1 kg氡原子核
B．氡的半衰期为3.8天，若有4个氡原子核，经过7.6天后就只剩下1个氡原子核
C．放射性元素发生β衰变时释放的电子是原子核外电子电离产生的高速电子
D．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性
【答案】AD 【解析】氡的半衰期是3.8天，若有4 kg氡原子核，则经过7.6天，即两个半衰期，氡只剩下1 kg，故A正确；放射性元素的半衰期是一个统计规律，只对大量的原子核才适用，故B错误；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变为质子和电子，电子释放出来，故C错误；放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性，故D正确．
9．(2023年昆明阶段检测)居里夫人发现了元素钋，钋不稳定，能够发生α衰变，生成eq \\al(206, 82)Pb并辐射出γ光子，以下关于钋的衰变，说法正确的是( )
A．钋的质量数为84
B．钋含有126个中子
C．20 g钋经过两个半衰期后，剩余物质的质量为5 g
D．产生的α射线具有很强的穿透力
【答案】B 【解析】写出核反应方程 eq \\al(m,n)P→ eq \\al(4,2)He＋ eq \\al(206,)82Pb＋γ，根据质量数守恒和电荷数守恒m＝4＋206＝210，n＝2＋82＝84.中子数为210－84＝126，A错误，B正确.20 g钋经过一个半衰期后，剩余物质的质量为10 g，再经过一个半衰期，剩余钋的质量为5 g，但剩余物质的质量大于5 g，C错误．α射线具有很强的电离能力，穿透能力很弱，D错误．
10．日本向海洋排放福岛第一核电站含有对海洋环境有害的核废水，引起了世界广泛的谴责．下列关于放射性元素半衰期的说法正确的是( )
A．半衰期越长对环境的影响时间越长
B．通过化学方法可以改变放射性元素的半衰期
C．通过物理方法可以改变放射性元素的半衰期
D．100个放射性元素原子核经过一个半衰期后剩余50个未衰变的原子核
【答案】A 【解析】半衰期越长的放射性元素衰变的速度越慢，对环境的影响时间越长，A正确；半衰期由放射性元素的性质决定，与物理状态和化学状态无关，B、C错误；半衰期具有统计规律，是对大量原子核适用，对少量原子核不适用，D错误．
B组·能力提升
11．(2023年驻马店检测)研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示，放射源能放出α、β、γ三种射线，两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极连接．放射源发出的射线从其上方小孔向外射出，下列说法正确的是( )
A．到达A板的射线穿透能力最强
B．到达B板的射线穿透能力最强
C．到达A板的射线为β射线，是原子核内的中子转化为质子时放出的
D．到达B板的射线电离本领最强，可以用于治疗肿瘤
【答案】C 【解析】由图可知A板带正电，B板带负电，由于α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电，故打在A板上的是β射线，打在B板上的是α射线，不发生弯曲的是γ射线，其中γ射线的穿透能力最强，可用于治疗肿瘤，A、B、D错误；到达A板的射线为β射线，由电子组成，是原子核内的中子转化为质子时放出的，C正确．
12．如图所示为某种放射性元素的衰变规律(纵坐标 eq \f(n,n0)表示任意时刻放射性元素的原子数与t＝0时的原子数之比)，求：
(1)该放射性元素的半衰期(一个月按30天计算)；
(2)在从某古迹中发掘出来的木材中，所含 eq \\al(14, 6)C的比例是正在生长的植物中的80%，放射性 eq \\al(14, 6)C的半衰期约为5 700年，根据图像可以推算，该古迹距今约多少年？
解：(1)原子核有半数衰变所需要的时间为半衰期，根据图像可知，当 eq \f(n,n0)＝0.5时，对应的时间为半衰期，该放射性元素的半衰期是6个月，即为180天．
(2)分析图像可知，当 eq \f(n,n0)＝0.8时，对应的时间为 eq \f(1,3)个半衰期， eq \\al(14, 6)C的半衰期约是5 700年，该古迹距今约1 900年．
13．(1)原子核 eq \\al(232, 90)Th具有天然放射性，它经过若干次α衰变和β衰变后会变成新的原子核．下列原子核中，有三种是 eq \\al(232, 90)Th衰变过程中可以产生的，它们是________.
A． eq \\al(208, 82)PbB． eq \\al(221, 82)Pb
C． eq \\al(216, 84)PD． eq \\al(228, 88)Ra
E． eq \\al(226, 88)Ra
(2)一静止的 eq \\al(238, 92)U核经α衰变成为 eq \\al(234, 90)Th核，释放出的总动能为4.27 MeV.问：此衰变后 eq \\al(234, 90)Th核的动能为多少(保留1位有效数字)?
【答案】(1)A、C、D
(2)解：据题意知，此α衰变的衰变方程为：
eq \\al(238, 92)U―→ eq \\al(234, 90)Th＋ eq \\al(4,2)He，
根据动量守恒定律得
mαvα＝mThvTh，①
式中，mα和mTh分别为α粒子和Th核的质量，vα和vTh分别为α粒子和Th核的速度，由题设条件知：
eq \f(1,2)mαv eq \\al(2,α)＋ eq \f(1,2)mThv eq \\al(2,Th)＝Ek，②
eq \f(mα,mTh)＝ eq \f(4,234)，③
式中Ek＝4.27 MeV，是α粒子与Th核的总动能．
由①②③式得 eq \f(1,2)mThv eq \\al(2,Th)＝ eq \f(mα,mα＋mTh)Ek，
代入数据得，衰变后 eq \\al(234, 90)Th核的动能
eq \f(1,2)mThv eq \\al(2,Th)＝0.07 MeV.