同步课时精练（二十一）5.4放射性同位素（后附解析）

同步课时精练（二十一）5.4 放射性同位素（后附解析）
一、单选题
1．如图是工业上利用射线的穿透性来检查钢板内部伤痕的示意图，则检查利用的射线是（ ）
A．α射线 B．β射线 C．γ射线 D．β和γ射线
2．关于原子和原子核的结构，下列说法正确的是（ ）
A．汤姆逊发现了电子，并测量出了电子的电量，从而认识到原子是可以分割的，是由更小的微粒组成的
B．卢瑟福通过粒子散射实验得到这样的结论：电子在库仑力的作用下绕原子核做圆周运动，并且电子的轨道是量子化的
C．卢瑟福通过实验验证了质子和中子的存在，质子和中子是原子核的组成部分，统称为核子
D．玛丽居里夫妇发现了天然放射性元素镭，约里奥居里夫如发现了人工放射性同位素
3．如图所示，x为未知放射源，L为薄铝片，若在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则x可能是（　　）
A．α和β的混合放射源 B．纯α放射源
C．α和γ的混合放射源 D．纯γ放射源
4．关于天然放射性现象中产生的三种射线，以下说法中正确的是（ ）
A．、、三种射线中，射线的电离作用最强，穿透能力也最强
B．、、三种射线中，射线的速度最快，可以达到0.9c
C．人们利用射线照射种子，可以使种子内的遗传物质发生变异，培育出新的优良品种
D．人们利用射线射线穿透能力强的特点，可以探查较厚的金属部件内部是否有裂痕
5．1934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。X会衰变成原子核Y，衰变方程为，则（　　）
A．X的质量数比Y的质量数少1
B．X的电荷数比Y的电荷数少1
C．X的质量数与的质量数相等
D．X的电荷数比的电荷数多2
6．下列关于放射性元素的半衰期的说法正确的是（　　）
A．一块质量为m的铀经过两个半衰期后，剩余的铀质量为
B．随温度升高，放射性元素的半衰期将缩短
C．放射性同位素只能是天然形成的，不能用人工方法制得
D．利用放射性同位素跟它的非放射性同位素的化学性质相同，作为示踪原子
7．在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。下列说法符合历史事实的是（ ）
A．贝克勒尔对天然放射现象的研究发现了原子中存在原子核
B．居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋（Po）和镭（Ra）两种新元素
C．卢瑟福通过粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子
D．汤姆逊用粒子轰击氮原子核是人类第一次实现人工转变
8．如图所示为1934年约里奥·居里夫妇用α粒子轰击铝箔时的实验示意图，他们除了探测到预料中的中子外，还发现拿走α粒子放射源以后，铝箔仍继续发射出一种神奇的粒子．下列说法正确的是（ ）
A．α粒子轰击铝箔的核反应方程为：
B．轰击铝箔后的生成物是磷（ ），它的衰变方程为：
C．拿走α粒子放射源以后，铝箔继续发射出的神奇粒子实际上是中子
D．磷（ ）也具有放射性，只是它不像天然放射性元素那样有一定的半衰期
9．C发生放射性衰变成为N，半衰期为5700年。已知植物存活期间，其体内C与C的比例不变；生命活动结束后，C的比例持续减少。现通过测量得知，某古木样品中C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是（　　）
A．该古木采伐的年代距今约2850年
B．C衰变为N的过程中放出β射线
C．C、C具有相同的中子数
D．增加样品测量环境的压强将加速C的衰变
二、多选题
10．2000年8月21日，俄罗斯“库尔斯克”号核潜艇在巴伦支海遇难，沉入深度约为100m的海底，“库尔斯克”号核潜艇的沉没再次引起人们对核废料与环境问题的重视，几十年来人们向以巴伦支海海域倾倒了不少核废料，核废料对海洋环境有严重的污染作用，其原因有（ ）
A．铀、钚等核废料有放射性
B．铀、钚等核废料的半衰期很长
C．铀、钚等重金属有毒性
D．铀、钚等核废料会造成爆炸
11．以下说法中正确的是：
A．如甲图是风力发电的国际通用标志
B．如乙图是氢原子的能级示意图，氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级时吸收了一定频率的光子
C．如丙图是光电效应实验示意图，则此时验电器的金属杆上带的是正电荷
D．如丁图是电子束穿过铝箔后的衍射图样，该实验现象说明实物粒子也具有波动性
12．2021年，日本政府决定2年后将福岛第一核电站的上百万吨核废水排入太平洋，此行为立刻遭到国际社会的谴责和质疑。因为核废水中含有钴（）等63种不能过滤的放射性物质。钴60会通过衰变生成镍（），同时会放出射线，其半衰期为5.27年，在医学上常用于癌症和肿瘤的放射治疗。下列说法不正确的是（　　）
A．衰变方程为，属于衰变
B．钴60不可以作为示踪原子研究人体对药物的吸收
C．钴60对肿瘤进行放射治疗是利用其衰变产生的射线
D．温度升高钴60的半衰期不变
三、解答题
13．考虑以下两对核：和，和，它们在哪一方面是相似的？在哪一方面不同？
14．1934年约里奥—居里夫妇用α粒子轰击静止的Al，发现了放射性磷P和另一种粒子，并因这一伟大发现而获得诺贝尔物理学奖。
(1)写出这个过程的核反应方程式；
(2)若该种粒子以初速度v0与一个静止的12C核发生碰撞，但没有发生核反应，该粒子碰后的速度大小为v1，运动方向与原运动方向相反，求碰撞后12C核的速度。
15．1937年，居里夫妇用粒子轰击硼（），得到了一种质量数为1而不带电的粒子，同时发现轰击后的硼中含有氮（N）的一种同位素。已知粒子的质量为4.0026u，硼（）的质量为11.0093u，不带电的粒子质量为1.0087u，氮（N）同位素的质量为14.0030u。1u相当于。
（1）试写出粒子轰击硼（）发生的反应方程；
（2）求粒子轰击硼（）发生反应的过程中释放的能量（以为单位）。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
解析：α射线的穿透能力较弱，在空气中只能前进几厘米；β射线的穿透能力比α射线强，能够穿透几厘米厚的铝板；γ射线的穿透能力很强，能够穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土，在工业上可用于检查钢板内部伤痕，故C正确。
答案：C。
2．D
思路：本题比较简单考查了学生对物理学史的了解情况，在物理学发展的历史上有很多科学家做出了重要贡献，大家熟悉的汤姆孙、卢瑟福、查德威克等，在学习过程中要了解、知道这些著名科学家的重要贡献．
解析：A、汤姆逊发现了电子，美国物理学家罗伯特密立根通过油滴实验测量出电子的带电量，故A错误．
B、卢瑟福通过对粒子散射实验的研究确立了原子的核式结构模型，认为电子在库仑力的作用下绕原子核做圆周运动；波尔认为氢原子能级是分立的，即电子的轨道是量子化的．故B错误．
C、1919年英国物理学家卢瑟福通过对粒子轰击氮原子核实验的研究，首次完成了人工核转变，发现了质子，并猜测“原子核是由质子和中子组成的”；查德威克通过原子核人工转变的实验发现了中子．故C错误．
D、玛丽居里夫妇发现了天然放射性元素镭，约里奥居里夫如发现了人工放射性同位素．故D正确．
答案：D．
点拨：物理学史也是高考考查内容之一．对于著名物理学家、经典实验和重要学说一定要记牢，不能张冠李戴
3．C
解析：在放射源和计数器之间加上薄铝片后，计数器的计数率大幅度减小，说明射线中有穿透力很弱的粒子，即α粒子。在薄铝片和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，说明穿过铝片的粒子中无带电粒子，故只有γ射线。因此放射源可能是α和γ的混合放射源。
答案：C。
4．C
解析：A．α、β、γ三种射线中，α射线的电离作用最强，穿透能力最弱，故A错误；
B．α、β、γ三种射线中，α射线射出速度约0.1c，β射线射出速度接近c，γ射出速度为c，所以三种射线中γ射线的速度最快，故B错误；
C．人们利用γ射线照射种子，可以使种子内的遗传物质发生变异，培育出新的优良品种，故C正确；
D．人们利用γ射线射线穿透能力强的特点，可以探查较厚的金属部件内部是否有裂痕，故D错误。
答案：C。
5．D
解析：A．根据衰变方程的质量数守恒可知，X的质量数等于Y的质量数，A错误；
B．根据衰变方程的电荷数守恒可知，X的电荷数比Y的电荷数多1，B错误；
C．根据人工核反应方程的质量数守恒可知，X的质量数为
4+27-1=30
则X的质量数比的质量数多3，C错误；
D．根据人工核反应方程的电荷数守恒可知，X的电荷数为
2+13=15
则X的电荷数比的电荷数多2，D正确。
答案：D。
6．D
解析：A．一块质量为m的铀经过两个半衰期后，剩余的铀质量为
可知有0.75m质量铀产生衰变，A错误；
B．放射性元素的半衰期与物理环境无关，因此当温度升高时，放射性元素的半衰期不变，B错误；
C．放射性同位素也能用人工方法制得，如磷30，C错误
D．同位素的核外电子数相同，化学性质相同，放射性同位素带有“放射性标记”，可用探测器探测，因此利用放射性同位素跟它的非放射性同位素的化学性质相同，作为示踪原子，D正确。
答案：D。
7．B
解析：AC．卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子中存在原子核，建立了核式结构模型，AC错误；
B．居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋和镭两种新元素，并因此获得了诺贝尔奖，B正确；
D．卢瑟福用粒子轰击氮原子核实现了第一次原子核的人工转变，而不是汤姆孙，D错误。
答案：B。
8．B
解析：α粒子轰击铝箔的核反应方程为，轰击铝箔后的生成物是磷（），是磷的一种同位素，它具有放射性，跟天然放射性元素一样发生衰变，也有一定的半衰期，衰变时放出正电子，衰变方程为 ，答案：B，ACD错误；
点拨：根据质量数和核电荷数守恒可完成方程，本题考查人工核转变的知识，解决本题的关键是掌握放射性同位素的应用．
9．B
解析：A. 某古木样品中C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，可知刚好经历了一个半衰期，也就是5700年，故A错误；
B. C衰变为N的过程是：，发生了β衰变，放出射线，故B正确；
C. C有6个质子、6个中子，C有6个质子、8个中子，它们的质子数相同，中子数不同，故C错误；
D.放射性元素的衰变的快慢是由核内部自身因素决定的，与环境的压强无关，所以增加样品测量环境的压强不能加速C的衰变，故D错误。
答案：B。
10．ABC
思路：放射性污染和防护
解析：A．铀、钚等核废料有放射性，射线有危害，A正确；
B．铀、钚等核废料的半衰期很长，短期内很难消失，B正确；
C．铀、钚等是重金属，重金属都有毒性，C正确；
D．铀、钚等核废料的体积小于链式反应的临界条件，不会造成爆炸，D错误；
答案：ABC。
点拨：本题关键明确核废料的危害之处，是有关环境保护的问题，较为新颖。
11．CD
解析：A.图甲是辐射标志（亦称三叶草）．不是风力发电的国际通用标志．故A错误；
B.图乙是氢原子的能级示意图，结合氢光谱可知，氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级时辐射一定频率的光子．故B错误；
C.当光照射锌板时，金属板失去电子，将带正电，所以与之相连的验电器的指针将发生偏转，此时验电器的金属杆带的是正电荷．故C正确；
D.图丁是电子束穿过铝箔后的衍射图样，由于衍射是波特有的性质，所以该实验现象说明实物粒子也具有波动性．故D正确．
12．AC
解析：A．衰变方程为，属于衰变，故A错误；
B．钴60半衰期太长，且衰变放出的高能射线对人体伤害太大，不能作为药品的示踪原子，故B正确；
C．钴60对人体肿瘤进行放射治疗是利用其衰变放出的射线，因为射线能量高、穿透能力强，能杀死癌细胞，故C错误；
D．半衰期跟温度无关，钴60的半衰期不变，故D正确。
答案：AC。
13．见解析
解析：和的质子数相同，中子数不同，是同位素；和质量数相同，但质子数和中子数均不同，是不同原子核。
14．(1)Al＋He→P＋n；(2)，方向与该粒子原运动方向相同
解析：(1)核反应方程式为
Al＋He→P＋n
(2)由(1)知，该种粒子为中子，设该种粒子的质量为m，则12C核的质量为12m，设碰撞后12C核的速度为v2，由动量守恒定律可得
解得
碰撞后12C核的运动方向与该粒子原运动方向相同
15．（1）；（2）0.1862MeV
解析：解：（1）由题给出的条件，可得核反应方程为
（2）核反应的质量亏损
m=（mHe+mB） （mn+ mN）=（4.0026u+11.0093u） （1.0087u+14.0030u）=0.0002u
由质能方程，可得核反应中释放的能量
E= mc2=0.0002×931MeV=0.1862MeV
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