第5章　原子与原子核 分层作业14　放射性元素的衰变--2025粤教版高中物理选择性必修第三册同步练习题（有解析）

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2025粤教版高中物理选择性必修第三册
分层作业14　放射性元素的衰变
A组必备知识基础练
1.下列射线电离本领最强的是(　　)
A.α射线 B.β射线
C.γ射线 D.阴极射线
2.关于γ射线下列说法正确的是(　　)
A.它是波长极短的电磁波
B.它是高速运动的电子流
C.它的贯穿本领比β射线弱
D.它对空气的电离作用比α射线强
3.在贝克勒尔发现天然放射现象后,人们对放射线的性质进行了深入的研究,发现α、β、γ射线的穿透本领不同.如图为这三种射线穿透能力的比较,图中射线①②③分别是(　　)
A.γ、β、α B.β、γ、α
C.α、β、γ D.γ、α、β
4.超级毒药——放射性元素钋Po)的半衰期为138天,发生α衰变生成稳定的铅Pb).经过276天,100 g Po已衰变的质量为(　　)
A.25 g B.50 g
C.75 g D.100 g
5.已知X和Y两种放射性元素的半衰期分别为2T和T,则相同质量的X和Y经过2T后,剩有的X和Y质量之比为(　　)
A.2∶1 B.1∶2
C.1∶4 D.4∶1
6.如图所示,x为未知放射源,它向右方放出射线,p为一张厚度为0.5 mm左右的薄铝箔,铝箔右侧是一真空区域,内有较强磁场,q为荧光屏,h是观察装置.实验时,若将磁场撤去,每分钟观察到荧光屏上的亮点数基本没有变化,再将铝箔移开,则每分钟观察到荧光屏上的亮点数明显增加,则可知放射源x可能为(　　)
A.α射线和β射线的混合放射源
B.α射线和γ射线的混合放射源
C.β射线和γ射线的混合放射源
D.α射线、β射线和γ射线的混合放射源
7.14C测年法是利用14C衰变规律对古生物进行年代测定的方法.若以横坐标t表示时间,纵坐标m表示任意时刻14C的质量,m0为t=0时14C的质量.下面四幅图,能正确反映14C衰变规律的是(　　)
8.测得某矿石中铀、铅质量之比为1.15∶1,若开始时此矿石中只含有铀238,发生衰变的铀238都变成了铅206,已知铀衰变成铅的半衰期是4.5×109年,求此矿石的年龄.
B组关键能力提升练
9.关于天然放射性,下列说法正确的是(　　)
A.元素周期表中的所有元素都具有天然放射性
B.γ射线的实质是高速运动的电子流
C.放射性元素形成化合物后,该元素仍具有放射性
D.α、β和γ三种射线中,γ射线的电离能力最强
10.(多选)如图所示,铅盒A中装有天然放射性物质,放射线从其右端小孔中水平向右射出,在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向外的匀强磁场,则下列说法正确的有(　　)
A.打在图中a、b、c三点的依次是β射线、γ射线和α射线
B.α射线和β射线的轨迹都是抛物线
C.α射线和β射线的轨迹都是圆弧
D.如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场,则屏上的亮斑可能只剩下b
11.一块含铀的矿石质量为m0,其中铀元素的质量为m.铀发生一系列衰变,最终生成物为铅.已知铀的半衰期为T,那么下列说法中正确的有(　　)
A.经过1个半衰期后,该矿石的质量剩下
B.经过2个半衰期后,其中铀质量还剩
C.经过3个半衰期后,其中铀的质量还剩
D.经过6个半衰期后,这块矿石中不再含有铀
12.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3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.3天 B.6天 C.9天 D.24天
13.考古学家在考古发掘的过程中常用到14C断代法,生物体死亡时,14C的摄入停止,体内的14C与原有含量的比值P满足衰变规律P=,其中t的单位为年.现通过测量得知,某古生物样品中P约为0.125,则下面判断正确的是(　　)
A.14C衰变为14N的过程中放出α射线
B.该古生物的年代距今10 460年
C.伴随着14C衰变过程将向外释放能量
D.具体推测结果还需要考虑该古生物样品的发掘位置的气候、湿度、岩层等的影响
14.某放射性元素经过6天后,只剩下没有衰变,它的半衰期是多少天 为估算某水库的库容,可取一瓶无毒的该放射性元素的水溶液,测得瓶内溶液每分钟衰变8×107次.现将这瓶溶液倒入水库,8天后在水库中取水样1.0 m3(可认为溶液已均匀分布),测得水样每分钟衰变20次.请估算水库中水的体积V.
参考答案
分层作业14　放射性元素的衰变
1.A　电离本领最强的是α射线,故选A.
2.A　γ射线是激发状态的原子核发出的波长极短的电磁波,是一种光子.它的贯穿本领比β射线强,对空气的电离作用比α射线弱.故选A.
3.C　α射线穿透能力最弱,不能穿透比较厚的黑纸,故①为α射线,γ射线穿透能力最强,能穿透厚铝板和铅板,故③为γ射线,β射线穿透能力较强,能穿透黑纸,但不能穿透厚铝板,故②是β射线.故选C.
4.C　276天为2个半衰期,故已衰变的Po的质量为m=m0=m0=75 g,故C正确,A、B、D错误.
5.A　根据半衰期公式m=m0,经过2T,X剩有的质量为mX=m0,Y剩有的质量为mY=m0,故mX∶mY=2∶1,B、C、D错误,A正确.
6.B　将强磁场撤去,每分钟观察到荧光屏上的亮点数基本没有变化,说明磁场对穿过p的射线粒子没有影响,可知射到屏上的是不带电的γ射线;再将厚0.5 mm左右的薄铝箔移开,则每分钟观察到荧光屏上的亮点数明显增加,说明除接收到γ射线外,又收到了原来被薄铝箔p挡住的射线,而厚度为0.5 mm左右的铝箔能挡住的只有α射线,所以此放射源应是α射线和γ射线的混合放射源.故选项B正确.
7.C　设衰变周期为T,那么任意时刻14C的质量m=m0.可见,随着t的增长物体的质量越来越小,且变化越来越慢,很显然C项图线符合衰变规律,故选C.
8.答案 4.5×109年
解析 设开始时矿石中铀238的质量为m0,经过n个半衰期后,剩余的铀238为m,则由半衰期公式m=m0,可知已经衰变掉的铀238质量为Δm=m0-m=m0
设这些铀衰变成铅的质量为m',则有
即
得m'=m0
根据题意,有
即
解得n≈1,即t=T=4.5×109年
所以此矿石的年龄约为4.5×109年.
9.C　不是所有元素都能发生衰变,故A错误.β射线实质是高速运动的电子流,γ射线是波长极短,频率极高的电磁波,故B错误.放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性,故C正确.α、β和γ三种射线中,α射线的电离能力最强,而γ射线的穿透能力最强,故D错误.
10.AC　由左手定则可知粒子向右射出后,在匀强磁场中α粒子受的洛伦兹力向下,β粒子受的洛伦兹力向上,轨迹都是圆弧.由于α粒子速度约是光速的,而β粒子速度接近光速,所以在同样的混合场中不可能都做直线运动,A、C正确.
11.C　经过1个半衰期后,该矿石中含铀的质量剩下,选项A错误;经过2个半衰期后,其中铀质量还剩m,选项B错误;经过3个半衰期后,其中铀的质量还剩m,选项C正确;经过6个半衰期后,这块矿石中还剩铀的质量m,选项D错误.
12.C　设放射性同位素的总量为N,则人体最大允许量为,半衰期为T=3天,由半衰期公式可知N余=N,故当N余=时,可得=3,故有t=3T=9天,即研究人员至少需等待9天后才能进入该实验室.故选C.
13.C　根据核反应方程可知,14C衰变为14N的过程中放出电子,即发出β射线,选项A错误;因古生物样品中14C的比例正好是现代该生物样品的八分之一,则可知经过的时间为三个半衰期,即该古生物的年代距今约为11 190年,选项B错误;14C发生β衰变的同时还会往外释放γ射线,会释放能量,选项C正确;外界环境不影响放射性元素的半衰期,选项D错误.
14.答案 2天　2.5×105 m3
解析 由半衰期公式
m=m0
m=m0
t=6
解得T=2天
8天后放射性元素的质量为
m=m0=m0=m0
依题意
解得V=2.5×105 m3.
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