4.3 放射性同位素 习题（含答案解析）

第三节　放射性同位素
(时间：60分钟)
考查知识点及角度
难度及题号
基础
中档
稍难
放射性同位素
1、2、3
4、5、6
核反应方程
7、8
9、10
11
综合提升
12
13
14
知识点一　放射性同位素的应用和防止
1．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
解析　用14C标记C60来查明元素的行踪，发现可以通过断裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，因此14C的作用是作示踪原子，故A正确．
答案　A
2.He可以作为核聚变材料(核聚变是利用轻核聚合为较重核释放出巨大能量为人类提供能源)，下列关于He的叙述正确的是
(　　)．
A.He与H互为同位素
B.He原子核内中子数为2
C.He原子核外电子数为2
D.He代表原子核内有2个质子和3个中子的氦原子
解析　He核内质子数为2，H核内质子数为1.两者质子数不等，不是同位素，A错误；He核内中子数为1，B错误、C正确；He代表原子核内有2个质子和1个中子的氦原子，D错误．
答案　C
3．氮核7N具有放射性，能自发放射出正电子，该原子核内含有(　　)．
A．7个中子、6个质子、1个正电子
B．6个中子、7个质子
C．13个中子、7个正电子
D．13个质子、6个电子
解析　元素符号左下角为质子数，左上角为质量数，而核内质子数等于核外电子数，所以该原子核内有7个质子、6个中子，核外有7个电子，所以选B.
答案　B
4．(双选)关于放射性同位素，以下说法正确的是
(　　)．
A．放射性同位素与放射性元素一样，都有一定的半衰期，衰变规律一样
B．放射性同位素衰变可生成另一种新元素
C．放射性同位素只能是天然衰变时产生，不能用人工方法制得
D．以上说法均不对
解析　放射性同位素可用人工的方法获得，它与放射性元素具有相同的衰变规律，故A、B对，C、D错．
答案　AB
5．(双选)有关放射性同位素P的下列说法，正确的是
(　　)．
A.P与X互为同位素
B．P与其同位素有相同的化学性质
C．用P制成化合物后它的半衰期变长
D.P能释放正电子，可用其作示踪原子，观察磷肥对植物的影响
解析　同位素有相同的质子数，不同的质量数，故A错；同位素有相同的化学性质，故B对；半衰期与物理、化学状态无关，故C错；P为放射性同位素，可用作示踪原子，故D对．故正确答案为B、D.
答案　BD
6．(双选)建筑材料中的放射性物质钋(Po)发生衰变后，生成也具有放射性的氡气(Rn)，而氡气会有致癌作用，为降低房间内放射性污染，下列说法可行的是
(　　)．
A．加热使放射性物质分解
B．开窗通风
C．中和放射性物质
D．不使用放射性超标材料
解析　在生活中要尽可能地远离放射源，故最好的办法是不使用具有放射性物质的建材，或使氡气尽快离开房间，开窗通风不失为一个好办法，故选B、D.
答案　BD
知识点二　核反应方程
7．(双选)(2011·哈尔滨高二检测)铝箔被α粒子轰击后发生了以下核反应：Al＋He―→X＋n.下列判断正确的是
(　　)．
A.n是质子
B.n是中子
C．X是Si的同位素
D．X是P的同位素
解析　n是中子，H才是质子，A错、B对．由质量数守恒和电荷数守恒得X的质量数为30，核电荷数为15，即是P的同位素P，C错、D对．
答案　BD
8．(2012·焦作高二检测)在下列四个核反应方程中，X1、X2、X3和X4各代表某种粒子
①H＋X1―→He＋n　　
②N＋He―→O＋X2
③Be＋He―→C＋X3　　
④Mg＋He―→Al＋X4
则以下判断中正确的是
(　　)．
A．X1是质子
B．X2是中子
C．X3是电子
D．X4是质子
解析　根据核反应的质量数和电荷数守恒知，X1为H，A错．X2为H，B错．X3为n，C错．X4为H，D对．
答案　D
9．(2010·全国卷Ⅱ)原子核X与氘核H反应生成一个α粒子和一个质子，由此可知
(　　)．
A．A＝2，Z＝1
B．A＝2，Z＝2
C．A＝3，Z＝3
D．A＝3，Z＝2
解析　本题考查核反应方程的书写，主要考查电荷数守恒和质量数守恒．根据这两点有方程A＋2＝4＋1，Z＋1＝2＋1，解得A＝3，Z＝2.
答案　D
10．用中子轰击氧原子核的核反应方程式为O＋n→N＋X，下列对式中X、a、b的判断正确的是
(　　)．
A．X代表中子，a＝17，b＝1
B．X代表电子，a＝17，b＝－1
C．X代表正电子，a＝17，b＝1
D．X代表质子，a＝17，b＝1
解析　根据质量数、电荷数守恒可知a＝17，b＝8＋0－7＝1，因X可表示为　0＋1e，为正电子，故C项正确，A、B、D三项错误．
答案　C
11．(双选)一个质子以1.0×107
m/s的速度撞一个静止的铝原子核后被俘获，铝原子核变成硅原子核．已知铝原子核的质量是质子的27倍，硅原子核的质量是质子的28倍，则下列判断正确的是
(　　)．
A．核反应方程为Al＋H―→Si
B．核反应方程为Al＋n―→Si
C．硅原子核速度的数量级为107
m/s，方向跟质子的初速度方向一致
D．硅原子核速度的数量级为105
m/s，方向跟质子的初速度方向一致
解析　由核反应中电荷数和质量数守恒可知A选项正确、B选项错误．由动量守恒定律求得硅原子速度的数量级为105
m/s，即D选项正确．
答案　AD
12．自然界中的铀和钴都有同位素．
(1)铀主要以三种同位素的形式存在，三者的原子百分含量分别为U
0.005%，U
0.72%，U99.275%.请写出计算铀元素近似原子量的计算式(不必算出具体数值)：________．
(2)放射性同位素钴60能够产生γ射线．高速运动的γ射线作用于DNA，能够产生氢键断裂、碱基替换等效应，从而有可能诱发生物产生________，使生物体出现可遗传的变异，从而选择和培育出优良品种．此外用γ射线照射过的食品有利于贮藏，这是因为γ射线能________、________．在进行照射生物或食品的操作时，需要注意人体保护．操作完毕后，人体________(填“可以”或“不可以”)直接接触射线处理过的材料．
解析　铀元素的原子量等于每种同位素与其百分含量乘积之和即(234×0.005＋235×0.72＋238×99.275)×10－2；γ射线的照射强度增大到一定程度往往会使品种基因突变．由于经过放射线同位素照射处理过的材料无放射性，所以人体完全可以直接接触它．
答案　(1)(234×0.005＋235×0.72＋238×99.275)×10－2
(2)基因突变　杀虫　杀菌　可以
13．正电子发射计算机断层(PET)是分子水平上的人体功能显像的国际领先技术，它为临床诊断和治疗提供全新的手段．
PET在心脏疾病诊疗中，需要使用放射正电子的同位素氮13作示踪剂．氮13是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氧16获得的．反应中同时还产生另一种粒子，试写出该反应方程．
解析　由题意可知：氧16(O)在质子(H)的轰击下产生了氮13(N)和另外一种粒子，由质量数和电荷数守恒可知另一种粒子是He，所以核反应方程为：
O＋H→N＋He.
答案　O＋H→N＋He
14．如图4－3－2所示，带电粒子在“云室”中运动时，可呈现运动径迹，将“云室”放在匀强电场中，通过观察带电粒子的径迹，可以研究原子核发生衰变的规律．现将一静止的放射性14C放入上述装置中，当它发生衰变时，可能放出α粒子或电子或正电子．所放射的粒子与反冲核经过相等的时间所形成的径迹如图4－3－2所示(发生衰变后瞬间放射出的粒子和反冲核的速度方向与电场强度E垂直，a、b均表示长度)．则
(1)14C发生衰变时所放射出的粒子是________．
(2)14C发生衰变时所放射出的粒子的运动轨迹是________(填“①”或“②”)．
(3)写出14C的衰变方程__________________________________________．
(4)求发生衰变后的瞬间放出的粒子与反冲核的动能之比________．
解析　(1)由轨迹可以看出，反冲核与放出的粒子的受力方向均与电场强度方向一致，所以放出的粒子为α粒子．
(2)由动量守恒得，α粒子的动量和反冲核的动量大小相等，α粒子的质量小，速度必然大，在垂直于电场方向上的位移大，即②轨道为α粒子．
(3)根据电荷与质量数守恒可得C―→Be＋He.
(4)由动量守恒可得＝＝＝.
又Ek＝mv2＝·p·v.
所以＝＝.
答案　(1)α粒子　(2)②　(3)C―→Be＋He
(4)5∶2
图4－3－2