新教材2025版高中物理分層作業(yè)十七放射性元素的衰變新人教版選擇性必修第三冊

分層作業(yè)(十七)放射性元素的衰變A級必備學(xué)問基礎(chǔ)練1.下列有關(guān)放射性同位素eq\o\al(\s\up1(30),\s\do1(15))P的說法中正確的是()A．eq\o\al(\s\up1(30),\s\do1(15))P與eq\o\al(\s\up1(30),\s\do1(14))X互為同位素B．eq\o\al(\s\up1(30),\s\do1(15))P與eq\o\al(\s\up1(31),\s\do1(15))P具有不同的化學(xué)性質(zhì)C．用eq\o\al(\s\up1(30),\s\do1(15))P制成化合物后它的半衰期變短D．eq\o\al(\s\up1(30),\s\do1(15))P能發(fā)生衰變2．放射性同位素釷232經(jīng)多次α、β衰變，其衰變方程為eq\o\al(\s\up1(232),\s\do1(90))Th→eq\o\al(\s\up1(220),\s\do1(86))Rn＋xeq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He＋yeq\o\al(\s\up1(0),\s\do1(－1))e，其中()A．x＝1，y＝3B．x＝2，y＝3C．x＝3，y＝1D．x＝3，y＝23．(多選)盧瑟福通過試驗首次實現(xiàn)了原子核的人工轉(zhuǎn)變，核反應(yīng)方程為eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(7))N＋eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He→eq\o\al(\s\up1(17),\s\do1(8))O＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H，下列說法中正確的是()A．通過此試驗發(fā)覺了質(zhì)子B．試驗中利用了放射源放出的γ射線C．試驗中利用了放射源放出的α射線D．原子核在人工轉(zhuǎn)變中，電荷數(shù)可能不守恒4．關(guān)于放射性同位素的應(yīng)用，下列說法中正確的有()A．放射線變更了布料的性質(zhì)使其不再因摩擦而生電，從而達(dá)到消退有害靜電的目的B．利用γ射線的穿透性可以為金屬探傷，也能進(jìn)行人體透視C．用放射線照耀作物種子使其DNA發(fā)生變異，其結(jié)果肯定是更優(yōu)秀的品種D．用γ射線治療腫瘤時肯定要嚴(yán)格限制劑量，以免對人體正常組織造成太大的損害5．超級毒藥——放射性元素釙(eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(84))Po)的半衰期為138天，發(fā)生α衰變生成穩(wěn)定的鉛(eq\o\al(\s\up1(206),\s\do1(82))Pb).經(jīng)過276天，100geq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(84))Po已衰變的質(zhì)量為()A．25gB．50gC．75gD．100g6．[2024·廣東卷]科學(xué)家發(fā)覺銀河系中存在大量的放射性同位素鋁26.鋁26的半衰期為72萬年，其衰變方程為eq\o\al(\s\up1(26),\s\do1(13))Al→eq\o\al(\s\up1(26),\s\do1(12))Mg＋Y.下列說法正確的是()A．Y是氦核B．Y是質(zhì)子C．再經(jīng)過72萬年，現(xiàn)有的鋁26衰變一半D．再經(jīng)過144萬年，現(xiàn)有的鋁26全部衰變7.(多選)放射性元素eq\o\al(\s\up1(228),\s\do1(92))U衰變有多種可能途徑，其中一種途徑是先變成eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(83))Bi，而eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(83))Bi可以經(jīng)一次衰變變成eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(a))X(X代表某種元素)，也可以經(jīng)一次衰變變成eq\o\al(\s\up1(b),\s\do1(81))Tl，eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(a))X和eq\o\al(\s\up1(b),\s\do1(81))Tl最終都變成eq\o\al(\s\up1(206),\s\do1(82))Pb，衰變路徑如圖所示，則()A．a(chǎn)＝84B．b＝206C．eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(83))Bi→eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(a))X是β衰變，eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(83))Bi→eq\o\al(\s\up1(b),\s\do1(81))Tl是α衰變D．eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(83))Bi→eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(a))X是α衰變，eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(83))Bi→eq\o\al(\s\up1(b),\s\do1(81))Tl是β衰變8.如圖，一個原子核X經(jīng)圖中所示的一系列α、β衰變后，生成穩(wěn)定的原子核Y，在此過程中放射出電子的總個數(shù)為()A．6B．8C．10D．14B級關(guān)鍵實力提升練9.(多選)煙霧探測器是一種能探測空氣中的煙霧并自動報警的裝置．如圖所示為某型號煙霧探測器的示意圖，探測器中裝有一種半衰期為432年的放射性金屬材料eq\o\al(\s\up1(241),\s\do1(95))Am，會釋放出α射線和γ射線，使空氣中的氧、氮等分子發(fā)生電離．探測腔內(nèi)有兩個加有低電壓的極板，電離產(chǎn)生的正負(fù)離子在電場力作用下移動，形成微小電流，探測器內(nèi)裝有能探測微小電流的芯片．煙霧一旦進(jìn)入探測腔內(nèi)，煙霧中的微粒會吸附α粒子，則探測器探測到電流變更會觸發(fā)報警電路．下列說法正確的是()A．eq\o\al(\s\up1(241),\s\do1(95))Am發(fā)生衰變的方程是eq\o\al(\s\up1(241),\s\do1(95))Am→eq\o\al(\s\up1(245),\s\do1(93))Np＋eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He＋γB．可用半衰期為16h的放射性同位素eq\o\al(\s\up1(242),\s\do1(95))Am代替eq\o\al(\s\up1(241),\s\do1(95))AmC．使空氣中的氧、氮等分子發(fā)生電離的主要是α射線D．煙霧進(jìn)入探測器，使兩電極中電流的減小而發(fā)出警報10.在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場中，有一原來靜止的原子核，該核衰變后，放出的帶電粒子和反沖核的運動軌跡如圖所示．已知反沖核的質(zhì)量、電荷量都大于放出的帶電粒子的質(zhì)量、電荷量，由圖可以判定()A．反沖核的動能肯定大于帶電粒子的動能B．a(chǎn)肯定是反沖核的運動軌跡C．該核發(fā)生的肯定是α衰變D．若磁場方向垂直于紙面對外，則軌跡a肯定是逆時針方向11．如圖所示，一個有界的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝0.50T，磁場方向垂直于紙面對里，MN是磁場的左邊界．在距磁場左邊界MN為1.0m處有一個放射源A，源內(nèi)裝有放射性物質(zhì)Ra(鐳)，eq\o\al(\s\up1(226),\s\do1(88))Ra發(fā)生α衰變生成新核eq\o\al(\s\up1(222),\s\do1(86))Rn(氡).放在MN左側(cè)的粒子接收器(未畫出)接收到垂直于邊界MN方向射出的質(zhì)量較小的粒子，此時接收器位置距直線OA的距離為1.0m.(1)試寫出Ra的衰變方程；(2)求衰變后α粒子的速率；(3)求一個靜止鐳核衰變釋放的能量．(設(shè)核能全部轉(zhuǎn)化為動能．取1u＝1.6×10－27kg，電子電荷量e＝1.6×10－19C)分層作業(yè)(十七)放射性元素的衰變1．解析：具有相同質(zhì)子數(shù)、不同中子數(shù)(質(zhì)量數(shù))的元素互為同位素，A錯誤；同位素的化學(xué)性質(zhì)相同，物理性質(zhì)不同，B錯誤；放射性元素的半衰期由原子核內(nèi)部自身因素確定，與它所處的化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，C錯誤；eq\o\al(\s\up1(30),\s\do1(15))P是放射性同位素，具有放射性，能發(fā)生衰變，D正確．答案：D2．解析：依據(jù)原子核衰變時電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒可得eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(4x＋220＝232,2x－y＋86＝90))，解得x＝3、y＝2，D正確．答案：D3．解析：盧瑟福用α粒子轟擊氮核首次實現(xiàn)了原子核的人工轉(zhuǎn)變，并發(fā)覺了質(zhì)子，其中α粒子來源于放射源放出的α射線，故A、C正確，B錯誤；在核反應(yīng)中，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)肯定守恒，故D錯誤．答案：AC4．解析：利用放射線消退有害靜電是利用放射線的電離作用，使空氣分子電離，將靜電消退，A錯誤；γ射線會對人體細(xì)胞造成損害，不能用來進(jìn)行人體透視，常用X射線對人體進(jìn)行透視，B錯誤；用放射線照耀作物種子使其發(fā)生的DNA突變不肯定都是有益的，還要經(jīng)過篩選才能培育出優(yōu)良品種，C錯誤；γ射線會對人體細(xì)胞造成損害，用γ射線治療腫瘤時肯定要嚴(yán)格限制劑量，以免對人體正常組織造成太大的損害，D正確．答案：D5．解析：已衰變的eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(84))Po的質(zhì)量m＝＝eq\f(3,4)m0＝75g，C正確．答案：C6．解析：依據(jù)電荷數(shù)守恒與質(zhì)量數(shù)守恒可知Y為正電子eq\o\al(\s\up1(0),\s\do1(1))e，A、B錯誤．經(jīng)過一個半衰期，鋁26衰變一半，經(jīng)過兩個半衰期，鋁26還剩下四分之一，C正確，D錯誤．答案：C7．解析：eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(83))Bi經(jīng)過一次衰變變成eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(a))X，質(zhì)量數(shù)沒有發(fā)生變更，為β衰變，即eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(83))Bi→eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(a))X＋eq\o\al(\s\up1(0),\s\do1(－1))e，故a＝84，選項A正確；eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(83))Bi經(jīng)過一次衰變變成eq\o\al(\s\up1(b),\s\do1(81))Tl，核電荷數(shù)少2，為α衰變，即eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(83))Bi→eq\o\al(\s\up1(b),\s\do1(81))Tl＋eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He，故b＝206，選項B正確；eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(83))Bi→eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(a))X是β衰變，eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(83))Bi→eq\o\al(\s\up1(b),\s\do1(81))Tl是α衰變，選項C正確，D錯誤．答案：ABC8．解析：依據(jù)題圖可得X原子核質(zhì)子數(shù)為92，中子數(shù)為146，則質(zhì)量數(shù)為238；Y原子核質(zhì)子數(shù)為82，中子數(shù)為124，則質(zhì)量數(shù)為206.依據(jù)原子核經(jīng)過一次α衰變電荷數(shù)減小2，質(zhì)量數(shù)減小4，一次β衰變后電荷數(shù)增加1，質(zhì)量數(shù)不變，寫出衰變方程為eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(92))X→eq\o\al(\s\up1(206),\s\do1(82))Y＋8eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He＋60－1e，故此過程中放射出6個電子，故A正確．答案：A9．解析：選項中的方程質(zhì)量數(shù)不守恒，故A錯誤；eq\o\al(\s\up1(242),\s\do1(95))Am的半衰期太短，不能長時間運用，故不能用半衰期為16h的放射性同位素eq\o\al(\s\up1(242),\s\do1(95))Am代替eq\o\al(\s\up1(241),\s\do1(95))Am，故B錯誤；使空氣中的氧、氮等分子發(fā)生電離的主要是α射線，α射線電離作用最強(qiáng)，故C正確；依據(jù)原理可知，煙霧一旦進(jìn)入探測腔內(nèi)，煙霧中的微粒會吸附α粒子，電離減弱，使兩電極中電流的減小而發(fā)出警報，故D正確．答案：CD10．解析：依據(jù)Ek＝eq\f(p2,2m)，結(jié)合動量守恒定律，可知質(zhì)量越大，動能越小，因此反沖核的動能肯定小于帶電粒子的動能，故A錯誤；依據(jù)動量守恒定律可知，兩粒子動量大小相等，又依據(jù)R＝eq\f(mv,Bq)可知電荷量大的軌跡半徑小，因此b是反沖核的運動軌跡，故B錯誤；放射性元素放出α粒子時，α粒子與反沖核的速度方向相反，而電性相同，則兩個粒子受到的洛倫茲力方向相反，兩個粒子的軌跡應(yīng)為外切圓，而放射性元素放出β粒子時，β粒子與反沖核的速度方向相反，而電性也相反，則兩個粒子受到的洛倫茲力方向相同，兩個粒子的軌跡應(yīng)為內(nèi)切圓，故該核放出的是β粒子，發(fā)生β衰變，故C錯誤；依據(jù)左手定則可知，若磁場方向垂直于紙面對外，a為帶負(fù)電粒子的運動軌跡，要使洛倫茲力指向圓心，則a軌跡肯定是逆時針方向，故D正確．答案：D11．解析：(1)Ra的衰變方程為eq\o\al(\s\up1(226),\s\do1(88))Ra→eq\o\al(\s\up1(222),\s\do1(86))Rn＋eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He.(2)由分析可知，α粒子在磁場中做勻速圓周運動的軌跡半徑為1.0m，依據(jù)R＝eq\f(m0v0,qB)，m0＝4×1u＝6.4×10－27kg，q＝2e＝3.2×10－19C，解得v0＝2.5×107m/s.(3)E0＝eq\f(1,2)m0veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0))＝2×10－12J，設(shè)新核eq\o\al(\s\up1(22