高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册2 放射性元素的衰变练习

2.放射性元素的衰变

A级 必备知识基础练

1.在放射性同位素的应用中,下列做法正确的是(　　)

A.应该用α射线探测物体的厚度

B.应该用γ粒子放射源制成“烟雾报警器”

C.放射育种利用γ射线照射种子使遗传基因发生变异

D.医院在利用放射线诊断疾病时用半衰期较长的放射性同位素

2.在核反应方程HeC+X中,X表示的是(　　)

A.质子 B.中子

C.电子 D.α粒子

3.(2022河北保定高三期末)在火星上,太阳能电池板的发电能力有限,因此科学家用放射性材料PuO2作为发电能源为火星车供电。PuO2中的Pu元素是PuPu发生α衰变的核反应方程为PuHe,其中X原子核的中子数为              (　　)

A.139 B.140 C.141 D.142

4.(2022河北模拟预测)银河系中存在大量的铝同位素26Al。26Al核β+衰变的衰变方程为AlMge,测得26Al核的半衰期为72万年。下列说法正确的是              (　　)

A.26Al核的质量等于26Mg核的质量

B.26Al核的中子数大于26Mg核的中子数

C.将铝同位素26Al放置在低温低压的环境中,其半衰期不变

D.银河系中现有的铝同位素26Al将在144万年后全部衰变为26Mg

5.(多选)(2022黑龙江嫩江高二期末)1934年,约里奥-居里夫妇用α粒子轰击铝箔,首次产生了人工放射性同位素X,反应方程为HeAlXn,X会衰变成原子核Y,衰变方程为XYe,则              (　　)

A.X的电荷数比Y的电荷数少1

B.X的质量数与Y的质量数相等

C.X的质量数与Al的质量数相等

D.X的电荷数比Al的电荷数多2

6.(2022重庆育才中学二模)A、B两种放射性元素,它们的半衰期分别为tA=10天,tB=30天,经90天后,测得两种放射性元素的质量相等,那么它们原来的质量之比为(　　)

A.3∶1 B.48∶63 C.1∶64 D.64∶1

B级 关键能力提升练

7.一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核,衰变方程为UThHe,下列说法正确的是(　　)

A.衰变后钍核的动能等于α粒子的动能

B.衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小

C.铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间

D.衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量

8.医学影像诊断设备PET/CT是诊断COVID-19的一种有效手段,其原理是借助于示踪剂可以聚集到病变部位的特点来发现疾病。该方法常利用C作示踪原子,其半衰期仅有20 minC由小型回旋加速器输出的高速质子轰击N获得,则下列说法正确的是(　　)

A.用高速质子轰击N,生成C的同时释放出中子

B.用高速质子轰击N,生成C的同时释放出α粒子

C.1 g的C经40 min后,剩余C的质量为0.2 g

D.将C置于回旋加速器中,其半衰期可能发生变化

9.(2022广东湛江二模)增殖反应堆将不能用作裂变核燃料的铀238U)和钍232Th)转换成裂变核燃料钚239P)和铀233U),其中钍232通过与慢中子反应生成钍233,钍233经过两次β衰变后生成铀233,从而得到裂变核燃料铀233,达到增殖的目的。下列说法正确的是(　　)

A.钍232核转化成铀233核的过程是化学反应过程

B.钍233核比钍232核多一个电子

C.铀238核比铀233核多5个质子

D.铀233核比钍233核多两个质子

10.(2022安徽定远民族中学高三阶段练习)现代已知碳的同位素共有十五种,有碳8至碳22,其中碳12和碳13属于稳定型,碳14是宇宙射线透过空气时撞击氮原子核产生的,碳14是一种放射性的元素,衰变为氮14。图中包含碳14衰变相关信息,结合这些信息可以判定下列说法正确的是(　　)

A.碳14转变为氮14,衰变方式为β衰变

B.100个碳14原子核在经过一个半衰期后,一定还剩50个

C.若氮14生成碳14的核反应方程为N+XCH,则X为质子

D.当氮14数量是碳14数量的7倍时,碳14衰变所经历的时间为22 920年

11.一小瓶含有放射性同位素的液体,它每分钟衰变6 000次,若将它注射到一位病人的血管中,15 h后从该病人身上抽取10 mL血液,测得血样每分钟衰变2次。已知这种同位素的半衰期为5 h,此病人全身血液总量为多少。

2.放射性元素的衰变

1.C　γ光子的贯穿能力最强,应该用γ射线探测物体的厚度,故A错误;因为α粒子的电离本领强,所以应该用α粒子放射源制成“烟雾报警器”,故B错误;γ光子的贯穿能力最强,从而使DNA发生变异,所以放射育种利用γ射线照射种子使遗传基因发生变异,故C正确;人体长时间接触放射线会影响健康,所以医院在利用放射线诊断疾病时用半衰期较短的放射性同位素,故D错误。

2.B　根据质量数守恒,X的质量数为9+4-12=1;根据核电荷数守恒,X的核电荷数为4+2-6=0,说明X为中子,故B正确,A、C、D错误。

3.D　根据核电荷数守恒和质量数守恒,可知核反应方程为PuUHe,因此X是U,它的中子数为234-92=142,故A、B、C错误,D正确。

4.C　26Al核的质量数等于26Mg核的质量数。26Al衰变过程释放出e,故26Al核的质量不等于26Mg核的质量,故A错误;26Al核的中子数为(26-13)个=13个,26Mg核的中子数为(26-12)个=14个,故26Al核的中子数小于26Mg核的中子数,故B错误;半衰期由原子核本身结构决定,与外界环境无关,将铝同位素26Al放置在低温低压的环境中,其半衰期不变,故C正确;26Al核的半衰期为72万年,银河系中现有的铝同位素26Al将在144万年后未衰变质量占原来质量的比值n=,则银河系中现有的铝同位素26Al在144万年后没有全部衰变为26Mg,故D错误。

5.BD　根据核反应的质量数和电荷数守恒可知,X的质量数为30,电荷数为15,Y的质量数为30,电荷数为14,则X的电荷数比Y的电荷数多1,X的质量数与Y的质量数相等,X的质量数比Al的质量数多3,X的电荷数比Al的电荷数多2,故选B、D。

6.D　经过90天后A元素剩余的质量为mA'=mA=mA,B元素剩余的质量为mB'=mA'=mB=mB,故mB=mA,所以=64∶1,故D正确,A、B、C错误。

7.B　静止的铀核在α衰变过程中,满足动量守恒的条件,根据动量守恒定律得pTh+pα=0,即钍核的动量和α粒子的动量大小相等,方向相反,选项B正确;根据Ek=可知,选项A错误;半衰期的定义是统计规律,对于一个原子核不适用,选项C错误;铀核在衰变过程中,伴随着一定的能量放出,即衰变过程中有一定的质量亏损,故衰变后α粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量,选项D错误。

8.B　根据质量数守恒和电荷数守恒知,该核反应方程为HCHe,故A错误,B正确;由题意知半衰期为20 min,经40 min,则发生了2个半衰期,1 g的C剩余的质量为m余=m=0.25 g,故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,故D错误。

9.D　钍232核转化成铀233核的过程是核反应过程,不是化学反应过程,选项A错误;钍233核与钍232核电荷数相同,则电子数相同,选项B错误;铀238核与铀233核电荷数相同,则质子数相同,选项C错误;钍233经过两次β衰变后生成铀233,每次β衰变中一个中子转化为一个质子,放出一个负电子,铀233核比钍233核多两个质子,选项D正确。

10.A　由核反应方程CNe可知碳14转变为氮14是β衰变,A正确;半衰期是大量原子核衰变时的统计规律,个别原子核经多长时间衰变无法预测,即对个别或极少数原子核无半衰期可言,B错误;由核反应过程中电荷数守恒和质量数守恒可知,X为中子n,C错误;当氮14数量是碳14数量的7倍时,碳14数量占总原子核数量的,经过3个半衰期即17 190年,D错误。

11.答案 3.75 L

解析 两次测量的时间间隔为15 h,即3个半衰期。第一次测量时每分钟衰变6 000次,3个半衰期后,每分钟衰变次数应为=750

现10 mL血液中每分钟衰变2次,故血液总量应是×10 mL=3 750 mL=3.75 L。