2024-2025學年高中物理課時分層作業(yè)9放射性衰變放射性的應(yīng)用危害與防護含解析教科版選修3-5

PAGE5-課時分層作業(yè)(九)放射性衰變放射性的應(yīng)用、危害與防護(時間：40分鐘分值：100分)[基礎(chǔ)達標練]一、選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分)1．(多選)一個原子核發(fā)生衰變時，下列說法中正確的是()A．總質(zhì)量數(shù)保持不變B．核子數(shù)保持不變C．改變前后質(zhì)子數(shù)保持不變D．總動量保持不變ABD[衰變過程中質(zhì)量數(shù)守恒，又質(zhì)量數(shù)等于核子數(shù)，故衰變過程中核子數(shù)不變，A、B正確；發(fā)生β衰變時，質(zhì)子數(shù)增加，中子數(shù)削減，C錯誤；由動量守恒的條件知D正確．]2.如圖所示，鉛盒A中裝有自然放射性物質(zhì)，放射線從其右端小孔中水平向右射出，在小孔和熒光屏之間有垂直于紙面對里的勻強磁場，則下列說法中正確的有()A．打在圖中a、b、c三點的依次是β射線、γ射線和α射線B．α射線和β射線的軌跡是拋物線C．α射線和β射線的軌跡是圓弧D．假如在鉛盒和熒光屏間再加一豎直向下的勻強電場，則屏上的亮斑可能只剩下bC[由左手定則可知粒子向右射出后，在勻強磁場中α粒子受的洛倫茲力向上，β粒子受的洛倫茲力向下，軌跡都是圓弧．由于α粒子速度約是光速的eq\f(1,10)，而β粒子速度接近光速，所以在同樣的混合場中不行能都做直線運動．故C正確，A、B、D錯誤．]3．關(guān)于自然放射現(xiàn)象，以下敘述正確的是()A．若使放射性物質(zhì)的溫度上升，其半衰期將變大B．β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶訒r產(chǎn)生的C．在α、β、γ這三種射線中，γ射線的穿透實力最強，α射線的電離實力最強D．鈾核eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\o\al(238,92)U))衰變?yōu)殂U核eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\o\al(206,82)Pb))的過程中，要經(jīng)過6次α衰變和4次β衰變C[半衰期與元素的物理狀態(tài)無關(guān)，若使某放射性物質(zhì)的溫度上升，其半衰期將不變，故A錯誤；β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子變成質(zhì)子時釋放出的電子，故B錯誤；在α、β、γ這三種射線中，γ射線的穿透實力最強，α射線的電離實力最強，故C正確；鈾核(eq\o\al(238,92)U)衰變?yōu)殂U核(eq\o\al(206,82)Pb)的過程中，每經(jīng)一次α衰變質(zhì)子數(shù)少2，質(zhì)量數(shù)少4；而每經(jīng)一次β衰變質(zhì)子數(shù)增1，質(zhì)量數(shù)不變；由質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)守恒，要經(jīng)過8次α衰變和6次β衰變，故D錯誤．]4．(多選)下列說法中正確的是()A．β衰變放出的電子來自組成原子核的電子B．β衰變實質(zhì)是核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成了一個質(zhì)子和一個電子C．α衰變說明原子核中含有α粒子D．γ射線總是伴隨其他衰變發(fā)生，它的本質(zhì)是電磁波BD[原子核發(fā)生β衰變中放出的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子而釋放的電子，故A錯誤，B正確．α射線是具有放射性的元素的原子核在發(fā)生衰變時兩個中子和兩個質(zhì)子結(jié)合在一起而從原子核中釋放出來．γ射線總是伴隨其他衰變發(fā)生，它的本質(zhì)是電磁波，故D正確．]5．(多選)放射性同位素鈷60能放出較強的γ射線，其強度簡單限制，這使得γ射線得到廣泛應(yīng)用．下列選項中，屬于γ射線的應(yīng)用的是()A．醫(yī)學上制成γ刀，無需開顱即可治療腦腫瘤B．機器運轉(zhuǎn)時常產(chǎn)生很多靜電，用γ射線照耀機器可將電荷導入大地C．鋁加工廠將接收到的γ射線信號輸入計算機，可對薄鋁板的厚度進行自動限制D．用γ射線照耀草莓、荔枝等水果，可延長保存期AD[γ射線的電離作用很弱，不能使空氣電離成為導體，B錯誤；γ射線的穿透實力很強，薄鋁板的厚度改變時，接收到的信號強度改變很小，不能限制鋁板厚度，C錯誤；γ射線能量很大，可以殺菌，延長水果的保存期，對腫瘤細胞有很強的殺傷作用，故A、D正確．]6．若元素A的半衰期為4天，元素B的半衰期為5天，則相同質(zhì)量的A和B，經(jīng)過20天后，剩下的質(zhì)量之比mA∶mB為()A．1∶2 B．2∶1C．5∶4 D．4∶5A[元素A的半衰期為4天，經(jīng)過20天后剩余原來的eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(5)，元素B的半衰期為5天，經(jīng)過20天后剩余原來的eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(4)，剩下的質(zhì)量之比mA∶mB＝1∶2，A正確．]二、非選擇題(14分)7．正電子放射計算機斷層顯像(PET)的基本原理是：將放射性同位素15O注入人體，參加人體的代謝過程.15O在人體內(nèi)衰變放出正電子，與人體內(nèi)負電子相遇而湮滅轉(zhuǎn)化為一對光子，被探測器探測到，經(jīng)計算機處理后產(chǎn)生清楚的圖像．依據(jù)PET原理，回答下列問題：(1)寫出15O的衰變和正負電子湮滅的方程式．(2)將放射性同位素15O注入人體，15O的主要用途是()A．利用它的射線 B．作為示蹤原子C．參加人體的代謝過程 D．有氧呼吸(3)PET中所選的放射性同位素的半衰期應(yīng)______．(選填“長”“短”或“長短均可”)[解析](1)由題意得eq\o\al(15,8)O→eq\o\al(15,7)N＋eq\o\al(0,＋1)e，eq\o\al(0,＋1)e＋eq\o\al(0,－1)e→2γ.(2)將放射性同位素15O注入人體后，由于它能放出正電子，并能與人體內(nèi)的負電子產(chǎn)生一對光子，從而被探測器探測到，所以它的用途為作為示蹤原子．B正確．(3)依據(jù)同位素的用途，為了減小對人體的損害，半衰期應(yīng)當很短．[答案](1)eq\o\al(15,8)O→eq\o\al(15,7)N＋eq\o\al(0,＋1)e，eq\o\al(0,＋1)e＋eq\o\al(0,－1)e→2γ(2)B(3)短[實力提升練]一、選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分)1．(多選)目前，在居室裝修中常常用到花崗巖、大理石等裝飾材料，這些材料都不同程度地含有放射性元素，下列有關(guān)放射性元素的說法正確的是()A．β射線與γ射線一樣都是電磁波，但穿透本事遠比γ射線弱B．氡的半衰期為3.8天，4個氡原子核經(jīng)過7.6天后就肯定只剩下1個氡原子核C.eq\o\al(238,92)U衰變成eq\o\al(206,82)Pb要經(jīng)過8次α衰變和6次β衰變D．放射性元素發(fā)生β衰變時所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時產(chǎn)生的CD[β射線的實質(zhì)是電子流，γ射線的實質(zhì)是電磁波，γ射線的穿透本事比較強，故A錯誤；半衰期對大量的原子核適用，對少量的原子核不適用，故B錯誤；因為β衰變的質(zhì)量數(shù)不變，所以α衰變的次數(shù)n＝eq\f(238－206,4)＝8，在α衰變的過程中電荷數(shù)總共少16，則β衰變的次數(shù)m＝eq\f(16－10,1)＝6，所以選項C正確；β衰變時，原子核中的一個中子，轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€質(zhì)子和一個電子，電子以β射線的形式釋放出來，所以選項D正確．]2．在軋制鋼板時須要動態(tài)地監(jiān)測鋼板厚度，其監(jiān)測裝置由放射源、探測器等構(gòu)成，如圖所示．該裝置中探測器接收到的是()A．X射線 B．α射線C．β射線 D．γ射線D[放射源按放射線分為α、β、γ和中子源，沒有X射線源，α射線的穿透實力弱，不能穿透鋼板，β射線只能穿透3mm厚的鋁板，而γ射線才能穿透鋼板，故D正確．]3．元素X是Y的同位素，分別進行下列衰變過程：Xeq\o(→,\s\up7(α))Peq\o(→,\s\up10(β))Q，Yeq\o(→,\s\up10(β))Req\o(→,\s\up7(α))S.則下列說法正確的是()A．Q與S是同位素B．X與R原子序數(shù)相同C．R比S的中子數(shù)多1D．R的質(zhì)子數(shù)少于上述任何元素A[上述改變過程為：eq\o\al(M,A)Xeq\o(→,\s\up7(α))eq\o(\o\al(M－4,A－2))Peq\o(→,\s\up7(β))eq\o(\o\al(M－4,A－1)Q)，eq\o\al(N,A)Yeq\o(→,\s\up7(β))eq\o(N,A＋1)Req\o(→,\s\up7(α))eq\o(\o\al(N－4,A－1))S，由此可知，Q與S為同位素，R比S多兩個中子，比X多一個質(zhì)子，故A正確，B、C、D錯誤．]4．(多選)某校學生在進行社會綜合實踐活動時，收集列出了一些放射性同位素的半衰期和可供利用的射線(見下表)，并總結(jié)出它們的幾種用途．同位素放射線半衰期同位素放射線半衰期同位素放射線半衰期釙210α138天鍶90β28年鈷60γ5年镅241β433天锝99γ6小時氡α3.8天依據(jù)上表請你分析推斷下面結(jié)論正確的是()A．塑料公司生產(chǎn)聚乙烯薄膜，方法是讓較厚的聚乙烯膜通過軋輥后變薄，利用α射線來測定通過軋輥后的薄膜厚度是否勻稱B．鈷60的半衰期為5年，若取4個鈷60原子核，經(jīng)10年后就肯定剩下一個原子核C．把放射性元素釙210摻雜到其他穩(wěn)定元素中，放射性元素的半衰期不變D．用锝99可以作示蹤原子，用來診斷人體內(nèi)的器官是否正常．方法是給被檢查者注射或口服附有放射性同位素的元素的某些物質(zhì)，當這些物質(zhì)的一部分到達到檢查的器官時，可依據(jù)放射性同位素的射線狀況分析器官正常與否CD[因為α射線不能穿透薄膜，無法測量薄膜的厚度，所以A錯誤；鈷60的半衰期為5年，是指大量鈷60原子核因衰變而削減到它原來數(shù)目的一半所須要的時間，因此B錯誤，C正確；檢查時，要在人體外探測到體內(nèi)輻射出來的射線，而又不能讓放射性物質(zhì)長期留在體內(nèi)，所以應(yīng)選取锝99作為放射源，D正確．]二、非選擇題(本大題共2小題，共26分)5．(12分)放射性同位素14C被考古學家稱為“碳鐘”，它可以用來判定古生物體的年頭，此項探討獲得1960年諾貝爾化學獎．(1)宇宙射線中高能量的中子遇到空氣中的氮原子后，會形成不穩(wěn)定的eq\o\al(14,6)C，它很簡單發(fā)生衰變，放出β射線變成一個新核，其半衰期為5730年，試寫出14C的衰變方程；(2)若測得一古生物遺骸中的eq\o\al(14,6)C含量只有活體中的25%，則此遺骸距今約有多少年？[解析](1)eq\o\al(14,6)C的β衰變方程為：eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,7)N.(2)eq\o\al(14,6)C的半衰期τ＝5730年．生物死亡后，遺骸中的eq\o\al(14,6)C按其半衰期改變，設(shè)活體中eq\o\al(14,6)C的含量為N0，遺骸中的eq\o\al(14,6)C含量為N，則N＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(eq\f(t,τ))N0，即0.25N0＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(eq\f(t,5730))N0，故eq\f(t,5730)＝2，t＝11460年．[答案](1)eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,7)N(2)11460年6．(14分)1956年李政道和楊振寧提出在弱相互作用中宇稱不守恒，并由吳健雄用eq\o\al(60,27)Co的衰變來驗證，其核反應(yīng)方程是eq\o\al(60,27)Co→eq\o\al(A,Z)Ni＋eq\o\al(0,－1)e＋eq\x\to(ν)e.其中eq\x\to(ν)e是反中微子，它的電荷量為零，靜止質(zhì)量可認為是零．(1)在上述衰變方程中，衰變產(chǎn)物eq\o\al(A,Z)Ni的質(zhì)量數(shù)A是________，核電荷數(shù)Z是________．(2)在衰變前eq\o\al(60,27)Co核靜止，依據(jù)云室照片可以看出，衰變產(chǎn)物Ni和eq\o\al(0,－1)e的運動徑跡不在一條直線上，假如認為衰變產(chǎn)物只有Ni和eq\o\al(0,－1)e，那么衰變過程將違反________守恒定律．(3)eq\o\al(60,27)Co是典型的γ放射源，可用于作物誘變育種．我國應(yīng)用該方法培育出了很多農(nóng)作物新品種，如棉花高產(chǎn)品種“魯棉1號”，年種植面積曾達到3000多萬畝，在我國自己培育的棉花品種中栽培面積最大．γ射線處理作物后主要引起________，從而產(chǎn)生可遺傳的變異．[解析](1)依據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，核反應(yīng)方程為：eq\o\al(60,2