高中物理选择性必修三第五章 2 第二课时 核反应　放射性同位素及其应用同步练习

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第2课时　核反应　放射性同位素及其应用 考点一　核反应 1．(2022·湖北高二期末)原子核可以实现人工转变，例如一个Na核俘获1个α粒子后变成1个新核，并释放某个粒子X，其核反应方程为eq \o\ar(23,11)Na＋eq \o\ar(4,2)He→eq \o\ar(26,12)Mg＋X。则X粒子为(　　) A.eq \o\ar(1,0)n B.eq \o\ar( 0,－1)e C.eq \o\ar(1,1)H D．γ光子 2.如图所示，国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台。下列核反应中放出的粒子为中子的是(　　) A.eq \o\ar(14,7)N俘获一个α粒子，产生eq \o\ar(17,8)O并放出一个粒子 B.eq \o\ar(27,13)Al俘获一个α粒子，产生eq \o\ar(30,15)P并放出一个粒子 C.eq \o\ar(27,13)B俘获一个质子，产生eq \o\ar(8,4)Be并放出一个粒子 D.eq \o\ar(6,3)Li俘获一个质子，产生eq \o\ar(3,2)He并放出一个粒子 3．(2023·全国甲卷)在下列两个核反应方程中X＋eq \o\ar(14, 7)N→Y＋eq \o\ar(17, 8)O、Y＋eq \o\ar(7,3)Li→2X，X和Y代表两种不同的原子核，以Z和A分别表示X的电荷数和质量数，则(　　) A．Z＝1，A＝1 B．Z＝1，A＝2 C．Z＝2，A＝3 D．Z＝2，A＝4 4．(2022·中山市高二期末)我国发射的“嫦娥”系列月球探测器，在着陆器和月球车内均安置有钚－238，以确保仪器仓内温度不会很低，让搭载的仪器安然度过月夜，成为仪器的“暖宝宝”。eq \o\ar(238, 94)Pu可以通过以下过程得到：eq \o\ar(238, 92)U＋eq \o\ar(2,1)H→eq \o\ar(238, 93)Np＋keq \o\ar(1,0)n，eq \o\ar(238, 93)Np→X＋eq \o\ar(238, 94)Pu，则下列说法正确的是(　　) A．k＝1，X为质子 B．k＝2，X为电子 C．k＝1，X为电子 D．k＝2，X为质子 考点二　放射性同位素及其应用　辐射与安全 5．(多选)关于人工放射性同位素，下列说法正确的是(　　) A．人工放射性同位素的半衰期比天然放射性物质的半衰期长很多 B．人工放射性同位素产生的放射强度容易控制 C．人工放射性同位素的γ射线能进行金属探伤 D．使用人工放射性同位素也要遵守操作规程，防止对空气、水源、用具等的污染 6．放射性同位素发出的射线在科研、医疗、工业等诸多方面得到了广泛的应用，下列有关放射线应用的说法中正确的是(　　) A．放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到消除有害静电的目的 B．利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视 C．用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种 D．用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的伤害 7．医学界通过14C标记的C60发现一种C60的羧酸衍生物，在特定条件下可以通过断裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，则14C的用途是(　　) A．示踪原子 B．电离作用 C．催化作用 D．贯穿作用 8．α、β和γ射线穿透物质的能力是不同的，为把辐射强度减到一半所需铝板的厚度分别为0.005 cm、0.05 cm和8 cm，工业部门可以使用射线来测厚度，如图所示，轧钢厂的热轧机上可以安装射线测厚仪，仪器探测到的射线强度与钢板的厚度有关，轧出的钢板越厚，透过的射线越弱。因此，将射线测厚仪接收到的信号输入计算器，就可以对钢板的厚度进行自动控制。如果钢板的厚度需要控制为5 cm，请推测测厚仪使用的射线是(　　) A．α射线 B．β射线 C．γ射线 D．可见光 9．碳－14同位素广泛应用于农业、化学、医学、生物学等领域。2022年4月26日，中国核电全球首次实现商用堆生产碳－14同位素，预计产量可充分满足国内需求。这将使我国摆脱碳－14供应全部依赖进口的现况。秦山核电站生产eq \o\ar(14, 6)C的核反应方程为eq \o\ar(14, 7)N＋eq \o\ar(1,0)n→eq \o\ar(14, 6)C＋X，其产物eq \o\ar(14, 6)C的衰变方程为eq \o\ar(14, 6)C→eq \o\ar(14, 7)N＋eq \o\ar(　0,－1)e。下列说法正确的是(　　) A．X是正电子 B.eq \o\ar(14, 6)C可以用作示踪原子 C.eq \o\ar(　0,－1)e来自原子核外 D．经过一个半衰期，10个eq \o\ar(14, 6)C将剩下5个 10．正电子发射计算机断层扫描(PETCT)，其原理是借助于示踪剂(正电子放射性药物)可以聚集到病变部位的特点来发现疾病的。PETCT常用核素氧15标记，其半衰期仅有2分钟。对含氧元素的物质照射20～50 MeV的X射线，激发原子核边缘的中子，可以产生氧15正电子核素。下列说法正确的是(　　) A．用30 MeV的X射线照射氧16时，生成氧15的同时释放出中子 B．氧15发生正电子衰变时，生成的新核含有9个中子 C．经过10分钟，氧15的含量减小为原来eq \f(1,5) D．将氧15置于回旋加速器中，其半衰期可能发生变化 11．(多选)(2022·南充市高二月考)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：eq \o\ar(4,2)He＋eq \o\ar(27,13)Al→X＋eq \o\al(1,0)n。X会衰变成原子核Y，衰变方程为X→Y＋eq \o\al(0,1)e，则(　　) A．X的质量数与Y的质量数相等 B．X的电荷数比Y的电荷数少1 C．X的电荷数比eq \o\ar(27,13)Al的电荷数多2 D．X的质量数与eq \o\ar(27,13)Al的质量数相等 12．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eq \o\ar(14,7)N＋X→eq \o\ar(14,6)C＋eq \o\al(1,1)H，则X为质子 D．当氮14数量是碳14数量的7倍时，碳14衰变所经历时间为22 920年 13．(2022·北京市高二期末)能量守恒定律、动量守恒定律、电荷守恒定律等是自然界普遍遵循的规律，在微观粒子的相互作用过程中也同样适用。卢瑟福发现质子之后，他猜测：原子核内可能还存在一种不带电的粒子。 (1)为寻找这种不带电的粒子，他的学生查德威克用α粒子轰击一系列元素进行实验。当他用α粒子(eq \o\al(4,2)He)轰击铍原子核(eq \o\al(9,4)Be)时发现了一种未知射线，并经过实验确定这就是中子，从而证实了卢瑟福的猜测。请你完成此核反应方程eq \o\al(4,2)He＋eq \o\al(9,4)Be→________＋eq \o\al(1,0)n。 (2)为了测定中子的质量mn，查德威克用初速度相同的中子分别与静止的氢核与静止的氮核发生弹性正碰。实验中他测得碰撞后氮核的速率与氢核的速率关系是vN＝eq \f(1,7)vH。已知氮核质量与氢核质量的关系是mN＝14mH，将中子与氢核、氮核的碰撞视为完全弹性碰撞。请你根据以上数据计算中子质量mn与氢核质量mH的比值。