人教版高中物理選擇性必修第三冊第五章原子核第2節(jié)分層演練素養(yǎng)達標含答案

[A級——基礎達標練]1．關于放射性同位素的應用，下列說法中正確的有()A．放射線改變了布料的性質(zhì)使其不再因摩擦而生電，因此達到了消除有害靜電的目的B．利用γ射線的貫穿性可以為金屬探傷，也能進行人體的透視C．用放射線照射作物種子能使其DNA發(fā)生變異，其結果一定是成為更優(yōu)秀的品種D．用γ射線治療腫瘤時一定要嚴格控制劑量，以免對人體正常組織造成太大的傷害解析：選D。利用放射線消除有害靜電是利用α射線的電離性，使空氣分子電離成導體，將靜電放出，A錯誤；γ射線對人體細胞傷害太大，因此不能用來進行人體透視，在用于治療腫瘤時要嚴格控制劑量，B錯誤，D正確；DNA變異并不一定都是有益的，C錯誤。2．放射性同位素釷232經(jīng)α、β衰變會生成氡，其衰變方程為eq\o\al(232,90)Th→eq\o\al(220,86)Rn＋xα＋yβ，其()A．x＝1，y＝3 B．x＝2，y＝3C．x＝3，y＝1 D．x＝3，y＝2解析：選D。根據(jù)衰變方程左右兩邊的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可列方程eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(232＝220＋4x,90＝86＋2x－y))，解得x＝3，y＝2，故D正確。3．(2024·廣東佛山階段練)核廢水含有氚、鍶－90、銫－137、碘－129等放射性元素。其中137Cs半衰期為30年，它能通過β衰變?yōu)樾潞薠，下列說法正確的是()A．由核反應說明137Cs核內(nèi)存在電子B．銫eq\o\al(137,055)Cs的β衰變方程為eq\o\al(137,55)Cs→eq\o\al(137,56)X＋eq\o\al(000,－1)eC．新核X與銫eq\o\al(137,55)Cs的核子數(shù)、中子數(shù)相等D．經(jīng)過30年，20個銫核中還有10個銫核未發(fā)生衰變答案：B4．考古通常用eq\o\al(14,6)C測年技術推算出土文物的年代，eq\o\al(14,6)C的衰變方程為eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,)7N＋X，其半衰期為5730年，下列說法正確的是()A．一個eq\o\al(14,6)C原子核必須等到5730年后才會發(fā)生衰變B．隨著eq\o\al(14,6)C的不斷衰變，其半衰期會逐漸變長C．eq\o\al(14,6)C衰變方程中的X是正電子D．eq\o\al(14,6)C衰變方程中的eq\o\al(14,)7N與X的質(zhì)量數(shù)之和等于eq\o\al(14,6)C的質(zhì)量數(shù)答案：D5．日本福島核事故污染廢水處置問題受到各國關注。在核廢水中，氚(eq\o\al(3,1)H)是最危險的放射性元素之一。已知氚是氫的一種同位素，氚發(fā)生β衰變的半衰期為12.43年，則()A．氚的半衰期和海水溫度有關B．氚經(jīng)歷1次β衰變，生成eq\o\al(3,2)HeC．β射線的穿透能力比γ射線強D．8個氚核經(jīng)過12.43年后還剩下4個氚核解析：選B。放射性元素的半衰期由原子核決定，與外界的溫度無關，A錯誤；氚經(jīng)歷1次β衰變，根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，核子反應方程為eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(0,－1)e，可知會生成eq\o\al(3,2)He，B正確；β射線的穿透能力比γ射線弱，C錯誤；半衰期是大量原子核衰變時的統(tǒng)計規(guī)律，個別原子核經(jīng)多長時間衰變無法預測，D錯誤。6．由于放射性元素eq\o\al(237,93)Np的半衰期很短，所以在自然界中一直未被發(fā)現(xiàn)，只是在使用人工的方法制造后才被發(fā)現(xiàn)。已知eq\o\al(237,93)Np經(jīng)過一系列α衰變和β衰變后變成eq\o\al(209,83)Bi，下列選項正確的是()A．eq\o\al(209,83)Bi的原子核比eq\o\al(237,93)Np的原子核少28個中子B．eq\o\al(237,93)Np經(jīng)過衰變變成eq\o\al(209,83)Bi，衰變過程可以同時放出α粒子、β粒子和γ粒子C．衰變過程中共發(fā)生了7次α衰變和4次β衰變D．eq\o\al(237,93)Np的半衰期等于任一個eq\o\al(237,93)Np原子核發(fā)生衰變的時間答案：C7．(多選)“核電池”利用了eq\o\al(238,)94Pu的衰變，其半衰期為T，衰變方程為eq\o\al(238,94)Pu→eq\o\al(234,m)X＋eq\o\al(n,2)Y，下列說法正確的是()A．m＝92，n＝4，原子核衰變時電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒B．100個eq\o\al(238,94)Pu經(jīng)過時間T后一定還剩余50個C.eq\o\al(238,94)Pu發(fā)生的是α衰變，α射線的電離本領大，它在威耳遜云室中的徑跡直而清晰D.eq\o\al(238,94)Pu衰變的半衰期會受到陽光、溫度、電磁場等環(huán)境因素的影響解析：選AC。根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可知m＝92，n＝4，所以Y是α粒子，說明eq\o\al(238,94)Pu發(fā)生的是α衰變，α射線的電離本領大，它在威爾遜云室中的徑跡直而清晰，故A、C正確；半衰期是針對大量放射性元素的統(tǒng)計規(guī)律，對少數(shù)放射性元素不適用，并且半衰期是由原子核本身性質(zhì)決定，與外界條件無關，故B、D錯誤。[B級——能力增分練]8．(2024·江蘇揚州期末)镅射線源是火災自動報警器的主要部件，镅eq\o\al(241,95)Am的半衰期為432年，衰變方程為eq\a\vs4\al(eq\o\al(241,95)Am)→eq\o\al(237,93)Np＋X，則()A．發(fā)生的是α衰變B．溫度升高，镅eq\o\al(241,95)Am的半衰期變小C．衰變產(chǎn)生的射線能穿透幾毫米厚的鋁板D．100個镅eq\o\al(241,95)Am經(jīng)432年將有50個發(fā)生衰變解析：選A。由衰變過程中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，X的電荷數(shù)為2，質(zhì)量數(shù)為4，發(fā)生的是α衰變，α射線具有很強的電離性，不能穿透幾毫米厚的鋁板，故A正確，C錯誤；放射性元素的半衰期不隨溫度、狀態(tài)及化學變化而變化，是由原子核內(nèi)部本身決定的，故B錯誤；衰變具有統(tǒng)計性，對個別原子不適用，故D錯誤。9．14C斷定年代的原理是，不論處在古代還是現(xiàn)代，活的生物體因不斷從外界吸收14C，使得體內(nèi)14C的數(shù)量與排泄和衰變達到相對平衡，因而活的生物體內(nèi)，每秒鐘因14C的β衰變輻射出的電子數(shù)目N也基本穩(wěn)定，但生物體死亡后，體內(nèi)的14C的數(shù)量會因β衰變而減少，每秒鐘輻射出的電子數(shù)目n也隨著年代的久遠而減少，根據(jù)14C的半衰期τ和測得的N、n的數(shù)值，便可推算出生物體死亡的年代t。以下判斷正確的是()A．n＝Neq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(τ,t))B．14C發(fā)生β衰變的核反應方程為eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,)7NC．測量N和n時，需使被測生物體所處環(huán)境的溫度相同D．測量N和n時，需將生物體內(nèi)處于化合態(tài)的14C分離成單質(zhì)態(tài)的14C解析：選B。根據(jù)半衰期的定義可得n＝Neq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(t,τ))，故A錯誤；14C發(fā)生β衰變時，釋放出一個電子，衰變的核反應方程為eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,7)N，B正確；14C發(fā)生β衰變的半衰期與14C所處的環(huán)境，包括溫度高低、處于單質(zhì)狀態(tài)還是化合狀態(tài)等均無關，故C、D錯誤。10．關于原子核的衰變，下列說法正確的是()A．碘131的半衰期是8天，20g碘131經(jīng)過24天后還有5g未衰變B．用化學反應改變放射性元素的存在狀態(tài)，可以實現(xiàn)對衰變快慢的控制C.eq\o\al(234,90)Th衰變?yōu)閑q\o\al(222,86)Rn，經(jīng)過3次α衰變，2次β衰變D．α、β和γ三種射線中，α射線的電離能力最強，γ射線的穿透能力最弱解析：選C。碘131的半衰期是8天，20g碘131經(jīng)過24天即3個半衰期后還有20×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))3g＝2.5g未衰變，A錯誤；半衰期與外界因素無關，用化學反應改變放射性元素的存在狀態(tài)，其半衰期不會發(fā)生變化，B錯誤；設發(fā)生n次α衰變，m次β衰變，根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，則有234＝222＋4n，90＝86＋2n－m，解得n＝3，m＝2，C正確；α、β和γ三種射線中，α射線的電離能力最強，γ射線的穿透能力最強，D錯誤。11．如圖所示，在xOy坐標系的第一象限內(nèi)，分布著垂直于紙面向外的勻強磁場(含坐標軸)，磁感應強度大小為B。坐標為(0，a)的點P處有一靜止的原子核eq\o\al(A,Z)X發(fā)生了α衰變，α粒子的比荷為eq\f(q,m)，放出的α粒子以大小為eq\f(2qBa,3m)的速度垂直于磁場方向射入磁場中，方向與y軸正方向成30°。不計重力及α粒子與新原子核間相互作用，衰變后產(chǎn)生的新核用Y表示。(1)寫出衰變的核反應方程；(2)反沖核Y的速度大??；(3)α粒子離開磁場的位置。解析：(1)原子核在發(fā)生α衰變時，衰變前后質(zhì)量數(shù)及電荷數(shù)守恒，則衰變的核反應方程為eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)He。(2)α衰變時，衰變前后滿足動量守恒，有mYv＝mαvα即反沖核速度大小為v＝eq\f(mα,mY)vα＝eq\f(4,A－4)·eq\f(2qBa,3m)＝eq\f(8qBa,3m（A－4）)。(3)由qvB＝meq\f(v2,R)可得α粒子在磁場中的運動半徑為R＝eq\f(mvα,qB)＝eq\f(2,3)a，可畫出α粒子在磁場中的運動軌跡如圖所示由幾何知識可得PB＝Rsin30°＝eq\f(1,3)a，OB＝