高中2 放射性元素的衰变精品同步练习题

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1．1．（2023春·辽宁朝阳·高二北票市高级中学校考期中）由原子核的衰变规律可知（ ）
A．放射性元素一次衰变可同时产生射线和射线
B．放射性元素发生衰变时，新核的化学性质不变
C．放射性元素发生衰变的快慢可人为控制
D．放射性元素发生正电子衰变时，新核质量数不变，核电荷数增加1
【答案】A
【详解】A．衰变常常伴随着衰变和衰变，所以放射性元素一次衰变可同时产生射线和射线，故A正确；
B．放射性元素发生衰变时，新核的核电荷数发生了变化，所以新核的化学性质要发生变化，故B错误；
C．放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制，故C错误；
D．放射性元素发生正电子衰变时，新核质量数不变，核电荷数减少1，故D错误。
故选A。
2．（2023春·重庆沙坪坝·高二重庆一中校考期中）在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核（）发生了一次β衰变，放射出的电子在与磁场垂直的平面内做圆周运动，生成的新核用Y表示。则电子和新核Y在磁场中运动的轨迹正确的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】B
【详解】一个静止的放射性原子核（）发生了一次β衰变，由动量守恒可知，衰变后电子与新核运动方向相反，新核带正电，电子带负电，根据左手定则可判断两轨迹圆应为内切圆；
由洛伦兹力提供向心力有
解得圆周运动的半径公式
可知，电子半径大。
故选B。
3．（2023春·陕西铜川·高二铜川市第一中学校考期中）（多选）在匀强磁场中，一静止的质量数较大的放射性原子核发生衰变，放出一个粒子后变为另一新原子核，为此拍得如图所示两个相切的圆形径迹的照片，则（ ）
A．图甲为发生衰变的照片，其中大圆为粒子的径迹
B．图甲为发生衰变的照片，其中大圆为电子的径迹
C．图乙为发生衰变的照片，其中大圆为粒子的径迹
D．图乙为发生衰变的照片，其中大圆为电子的径迹
【答案】AD
【详解】原子核发生衰变过程遵循系统动量守恒，原子核原来静止，初动量为零，由动量守恒定律可知，原子核衰变后生成的两核动量p大小相等、方向相反，根据左手定则，若发生衰变，则新核与粒子的径迹形成外切圆，若发生衰变，则新核与粒子的径迹形成内切圆；
粒子在磁场中做匀速圆周运动洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得
解得
由于动量p、磁感应强度B都相同，则粒子电荷量q越小，其轨道半径r越大，由于α粒子和粒子的电荷量均小于新核的电荷量，则α粒子和粒子的轨道半径都大于新核的轨道半径，所以图甲为发生衰变的照片，其中大圆为粒子的径迹，图乙为发生衰变的照片，其中大圆为电子的径迹，故BC错误，AD正确。
故选AD。
题组二 半衰期的理解
4．（2023春·江苏盐城·高二江苏省响水中学校考期中）下列关于放射性元素半衰期的几种说法正确的是（ ）
A．半衰期是放射性元素的原子核全部衰变所需时间的一半
B．我们能预计为数很少的原子核衰变掉一半需要多少时间
C．同种放射性元素不论在化合物中还是单质中半衰期都一样
D．氡的半衰期是3.8天，经过7.6天，有氡的原子核发生了衰变
【答案】C
【详解】A．半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变所用的时间，A错误；
B．半衰期是对大量原子核做出的统计规律，对为数很少的原子核不适用，B错误；
C．半衰期反映的是原子核的特性，跟元素的化学状态无关，C正确；
D．根据半衰期的概念可知，氡的半衰期是3.8天，经过7.6天，有氡的原子核发生了衰变，D错误。
故选C。
5．（2023春·辽宁朝阳·高二北票市高级中学校考阶段练习）钋是一种放射性金属元素，其物理半衰期为138天，天然的钋210存在于所有铀矿石和钍矿石中，但由于含量过于微小，目前主要通过人工合成方式取得。钋210是世界上毒性最强的物质之一，则（ ）
A．经过276天，钋210的放射性将基本消失
B．给钋210加热后，由于温度升高，分子运动加剧，钋210衰变加剧，其半衰期将变短
C．100个钋210原子经过两个半衰期，剩余未衰变的钋210原子数一定为25
D．压力、温度或与其他元素的化合，都不会影响钋210半衰期
【答案】D
【详解】A．放射性元素的半衰期是指大量原子核经过一个半衰期有一半的原子发生衰变，经过276天，有四分之三的钋210发射衰变，放射性没有消失，A错误；
BD．原子核发生衰变与压力、温度或是单质、化合物无关，B错误，D正确；
C．半衰期是大量原子核发生衰变的统计规律，对于少量原子衰变，不一定满足半衰期规律。C错误。
故选D。
6．（2023春·辽宁抚顺·高二校联考期中）有4ml的放射性物质A，每个原子核只发生一次α衰变就成为稳定核，其半衰期为10年；另有2ml的放射性物质B，每个原子核只发生一次β衰变就成为稳定核，半衰期为30年，假定它们同时开始衰变，要使它们剩余物质的量相等需经过（ ）
A．15年B．17.5年C．20年D．25年
【答案】A
【详解】设它们剩余物质的量相等需经过t年，有
解得t=15
故选A。
7．（2023春·宁夏银川·高二校考期中）质量为m0的某元素原子核发生衰变，经过时间t，该元素原子核剩余的质量为m，其关系如图所示。该元素的半衰期约为（ ）
A．67dB．101dC．115dD．124d
【答案】C
【详解】由题图可知，元素的质量从衰变至所用时间为
有半数发生衰变了，根据半衰期定义可知，元素的半衰期约为115d。
故选C。
题组三 核反应
8．（2022春·辽宁抚顺·高二校联考期末）下列核反应方程式中，属于衰变的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A
【详解】A．反应核只有一个核，生成核中有粒子，属于衰变，A正确；
B．反应核只有一个核，生成核中有粒子，属于衰变，B错误
CD．反应核中的粒子均用来作为“炮弹”轰击相应原子核，属于人工核转变，CD错误。
故选A。
9．（2022春·黑龙江哈尔滨·高二哈尔滨工业大学附属中学校校考阶段练习）1919年，英国物理学家卢瑟福用镭放射出的粒子轰击氮原子核，从氮核中打出了一种新的粒子；通过测定其质量和电荷量，发现了质子（用表示）。发现质子的核反应方程为，其中、分别表示新核的质量数和电荷数，则（ ）
A．，B．，
C．，D．，
【答案】A
【详解】粒子为氦核，质子为，根据质量数和电荷数守恒可得
解得，
A正确，BCD错误；
故选A。
题组三 放射性同位素及其应用 辐射与安全
10．（2022·广西河池·高二期中）放射性同位素发出的射线在科研、医疗、生产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不正确的是（ ）
A．轧钢厂的热轧机安装射线测厚仪对钢板厚度进行自动控制
B．利用射线的贯穿性能进行人体的透视
C．用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，经过筛选可以培养优良品种
D．用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危害
【答案】B
【详解】A．轧钢厂的热轧机安装射线测厚仪对钢板厚度进行自动控制，A正确；
B．利用射线的贯穿性可以为金属探伤，但射线对人体细胞伤害太大，因此不能用来透视人体，B错误;
C．用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，经过筛选可以培养优良品种，C正确；
D．用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危害，D正确。
选不正确的，故选B。
11．（2022·广西防城港·高二校考阶段练习）（多选）对放射性的应用，下列说法中正确的是（ ）
A．放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，对人体的正常细胞不会有伤害作用
B．对放射性的废料，要装入特制的容器并埋入深地层进行处理
C．γ射线探伤仪中的放射源必须存放在特制的容器里，而不能随意放置
D．对可能产生放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的
【答案】BCD
【详解】A．放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，对人体的正常细胞会有伤害作用，故A错误；
B．对放射性的废料，要装入特制的容器并埋入深地层进行处理，故B正确；
C．γ射线探伤仪中的放射源必须存放在特制的容器里，而不能随意放置，故C正确；
D．对可能产生放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的，故D正确。
故选BCD。
12．（2023届贵州省六盘水市高三下学期二模理综物理试题）（多选）若一静止的原子核发生一次衰变，则下列有关此次衰变的叙述，正确的是（ ）
A．衰变前后，系统总动量守恒
B．衰变前后，系统总机械能守恒
C．衰变后所射出的粒子与衰变后新原子核的速率比值约为52
D．衰变后所射出的粒子与衰变后新原子核的速率比值约为105
【答案】AD
【详解】A．原子核发生一次衰变的过程中，这个系统几乎不受外力影响，因此系统动量守恒，故A正确；
B．机械能守恒的条件是在只有重力(或弹力)做功的情况下，系统机械能才会守恒。在原子核衰变过程中，机械能并不一定守恒，因为放射衰变会释放出能量，这些能量可能以不同的形式传递，有可能就转化为动能或者势能，所以系统总机械能不一定守恒，故B错误；
CD．原子核发生一次衰变的方程为
由于衰变前后，系统总动量守恒，可得
且，
解得衰变后所射出的粒子与衰变后新原子核的速率比值约为
故C错误，D正确。
故选AD。
13．（2023春·山东泰安·高二统考期中）某原子研究实验室发生放射性同位素泄漏事故。已知该元素的半衰期为7天，总放射量为人体最大允许量的8倍，则研究人员至少需等待几天后才能进入该实验室（ ）
A．7天B．14天C．21天D．28天
【答案】C
【详解】设放射性同位素的总量为，则人体最大允许量为，半衰期为，由半衰期公式可知
故当时，可得
故有
即研究人员至少需等待21天后才能进入该实验室。
故选C。
14．（2023春·河北邯郸·高二涉县第二中学校联考期中）放射性同位素的应用非常广泛，几乎遍及各行各业。钴60（）的半衰期为5.27年，它发生β衰变变成镍60（），而则会经一系列α、β衰变后生成氡。下列说法正确的是（ ）
A．10g钴60经过10.54年全部发生衰变
B．钴60可以作为示踪原子研究人体对药物的吸收
C．钍原子核比氡原子核的中子数多8
D．钍衰变成氡一共经过2次α衰变和3次β衰变
【答案】C
【详解】A．10.54年为两个半衰期，则剩下的钴60为原来的，没有全部衰变，故A错误；
B．钴60半衰期太长，且衰变放出的高能粒子对人体伤害太大，不能作为药品的示踪原子，故B错误；
C．原子核的质量数为232，质子数为90，则中子数为142，原子核的质量数为220，质子数为86，则中子数为134，可知钍原子核比氡原子核的中子数多8，故C正确；
D．钍衰变成氡，质量数减少12，电荷数减少4，则经过3次衰变，2次衰变，故D错误。
故选C。
15．（2023·浙江·高考真题）宇宙射线进入地球大气层与大气作用会产生中子，中子与大气中的氮14会产生以下核反应：，产生的能自发进行衰变，其半衰期为5730年，利用碳14的衰变规律可推断古木的年代．下列说法正确的是（ ）
A．发生衰变的产物是
B．衰变辐射出的电子来自于碳原子的核外电子
C．近年来由于地球的温室效应，引起的半衰期发生微小变化
D．若测得一古木样品的含量为活体植物的，则该古木距今约为11460年
【答案】D
【详解】A．根据
即发生衰变的产物是，选项A错误；
B．衰变辐射出的电子来自于原子核内的中子转化为质子时放出的电子，选项B错误；
C．半衰期是核反应，与外界环境无关，选项C错误；
D．若测得一古木样品的含量为活体植物的，可知经过了2个半衰期，则该古木距今约为5730×2年=11460年，选项D正确。
故选D。