广州市白云中学2019-2020学年高中物理粤教版选修3-5：4.3放射性同位素 同步练习（含解析）
文档属性
| 名称 | 广州市白云中学2019-2020学年高中物理粤教版选修3-5：4.3放射性同位素 同步练习（含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 403.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 粤教版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-07-19 05:44:46 | ||
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文档简介
4.3放射性同位素
1．下列核反应方程中，属于α衰变的是( )
A．N＋He→O＋H
B．U→Th＋He
C．H＋H→He＋n
D．Th→Pa＋e
2．欧内斯特·卢瑟福是JJ·汤姆逊的弟子，他培养了十一个获得诺贝尔奖的学生和助手，被称为“原子核物理之父”，他于1919年用α粒子轰击氮核(N)时发现质子并预言了中子的存在，1932年他的学生查德威克利用α粒子轰击铍核(Be)发现了中子，证实了他的猜想。下列核反应中放出的粒子为中子的是（ ??）
A．俘获一个质子，产生并放出一个粒子
B．俘获一个质子，产生并放出一个粒子
C．俘获一个α粒子，产生并放出一个粒子
D．俘获一个α粒子，产生并放出一个粒子
3．钴60（）是金属元素钴的放射性同位素之一，其半衰期为5.27年.它发生衰变变成镍60（）同时放出能量高达的高速电子和两束射线.钴60的应用非常广泛，几乎遍及各行各业.在农业上，常用于辐射育种、食品辐射保藏与保鲜等；在工业上，常用于无损探伤、辐射消毒、辐射加工、辐射处理废物以及自动控制等；在医学上，常用于人体肿瘤的放射治疗.关于钻60，下列说法正确的是（ ）
A．发生衰变的衰变方程为
B．将钴60放入高温高压环境中可以加快其衰变
C．钴60可以作为示踪原子研究人体对药物的吸收
D．10g钴60经过10.54年全部发生衰变
4．用中子轰击铝，产生钠和X粒子，钠具有放射性，它衰变后变成镁，则X粒子和钠的衰变过程分别是（ ）
A．质子 衰变
B．粒子 衰变
C．电子 衰变
D．正电子 衰变
5．有关放射性同位素的下列说法中正确的是（ ）
A．与互为同位素
B．与具有不同的化学性质
C．用制成化合物后它的半衰期变短
D．若磷肥中含有，则可用作为示踪原子，观察磷肥对植物的影响
6．下表给出了四种放射性同位素的辐射线和半衰期.在医疗技术中，常用放射线治疗肿瘤，其放射线必须满足：①具有较强的穿透能力，以辐射到体内的肿瘤处；②在较长时间内具有相对稳定的辐射强度.为此所选择的放射源应为（ ）
同位素 钋210 锝99 钴60 锶90
辐射线
半衰期 138天 6小时 5年 28年
A．钋210 B．锝99 C．钴60 D．锶90
7．发生放射性衰变为，半衰期约为5700年．已知植物存活其间，其体内与的比例不变；生命活动结束后，的比例持续减少．现通过测量得知，某古木样品中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．该古木的年代距今约为5700年
B．、、具有相同的中子数
C．衰变为的过程中放出β射线
D．增加样品测量环境的压强将加速的衰变
8．关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是( )
A．做示踪原子是利用放射性同位素的贯穿能力很强的性质
B．做示踪原子是利用放射性同位素放出射线可被仪器探测的特点
C．射线探伤利用了射线贯穿能力很强的性质
D．射线探伤利用了射线电离能力很强的性质
9．正电子发射型计算机断层显像（PET）的基本原理是将放射性同位素注入人体，在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇湮灭转化为一对光子，被探测器采集后，经计算机处理生成清晰图像.则根据PET原理判断下列表述不正确的是（ ）
A．在人体内的衰变方程式为
B．正、负电子的湮灭方程是
C．在PET中，的主要用途是作为示踪原子
D．在PET中，的主要用途是参与人体的新陈代谢
10．人工放射性同位素被用作示踪原子，主要是因为（ ）
A．放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质
B．人工放射性同位素的半衰期比天然放射性元素的半衰期短得多
C．半衰期与元素所处的物理、化学状态无关
D．放射性同位素容易制造
11．2012年9月25日我国首艘航母“辽宁舰”正式服役．可控核反应堆是驱动航空母舰的理想设备，其工作原理是利用重核裂变反应释放出大量核能获得动力．是若干核反应的一种，其中为中子，X为待求粒子，y为X的个数，则X是__________________(填“质子”“中子”或“电子”)，y=__________________．
12．卢瑟福通过如图所示的实验装置发现了质子．
①卢瑟福用α粒子轰击________核，第一次实现了原子核的________．
②关于该实验，下列说法中正确的是________
A．通过显微镜来观察荧光屏上α粒子所产生的闪光
B．银箔可以吸收产生的新粒子
C．实验必须在真空、密封容器内进行
D．测出新产生的粒子的质量和电量，明确这就是氢原子核．
13．一个原来静止的锂核俘获一个速度为的中子后，生成一个氚核和一个氦核，已知氚核的速度大小为，方向与中子的运动方向相反．
(1)试写出核反应方程；
(2)求出氦核的速度大小；
14．放射性同位素被考古学家称为“碳钟”，它可用来断定古生物的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖．
(1)很不稳定，易发生衰变，衰变时会放出β射线，试写出有关核反应方程．
(2)若已知的半衰期为n年，测得一古生物遗骸中含量只有活体中的12.5%，则此遗骸的年代约有多少年？
参考答案
1．B
【解析】
α衰变是放射性元素的原子核放出α粒子()的核反应。
A．N＋He→O＋H．故A不符合题意．
B．U→Th＋He．故B符合题意．
C．H＋H→He＋n．故C不符合题意．
D．Th→Pa＋e．故D不符合题意．
2．C
【解析】
A．据核反应方程： 知，B俘获一个质子后，放出的粒子是α粒子，A不符合题意；
B．据 知， 俘获一个质子，产生 并放出的粒子是a粒子，B不符合题意；
C．据 可得 获一个α粒子，产生 并放出的粒子是中子，C符合题意；
D．据 知， 俘获一个α粒子后，放出的粒子是质子，D不符合题意。
故选C。
3．A
【解析】
A．根据电荷数守恒、质量数守恒，知钴60发生衰变的衰变方程为：。故A正确。
B．放射性元素衰变的快慢由核自身的因素决定，与所处的外部环境无关。故B错误。
C．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C错误。
D．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D错误。
故选A。
4．B
【解析】
根据质量数和电荷数守恒有、，则x是粒子，钠的衰变过程是衰变。故B项正确，ACD三项错误。
5．D
【解析】
A．具有相同质子数、不同质量数的元素互为同位素。故A错误。
B．同位素的化学性质完全相同。故B错误。
C．半衰期由原子核本身决定，与原子所处的化学状态无关。故C错误。
D．是人工放射性同位素，它的半衰期短，容易控制，可用作示踪原子。故D正确。
故选D。
6．C
【解析】
因放射线要有较强的穿透能力，所以应为射线，要使其在较长时间内具有相对稳定的辐射强度，放射源应具有较长的半衰期。
A．钋210。故A不符合题意。
B．锝99。故B不符合题意。
C．钴60。故C符合题意。
D．锶90。故D不符合题意。
故选C。
7．AC
【解析】
A．因古木样品中的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，则可知经过的时间为一个半衰期，即该古木的年代距今约为5700年，A正确；
B．、、具有相同的质子数，由于质量数不同，故中子数不同，B错误；
C．根据核反应方程可知，衰变为的过程中放出电子，即发出β射线，C正确；
D．外界环境不影响放射性元素的半衰期，D错误；
故选AC。
【点睛】
半衰期；核反应方程。
8．BC
【解析】
作为示踪原子是利用了放射性同位素的射线可以被仪器探测到的特点； γ射线探伤是利用了γ射线贯穿能力很强的性质，故BC正确。
9．AD
【解析】
A．由核反应前后质量数守恒和电荷数守恒知，在人体内的衰变方程为：
故A 符合题意。
B．正、负电子湮灭生成两个光子，湮灭方程是：
故B不符合题意。
CD．在PET中，的主要用途是作为示踪原子。故C不符合题意，D符合题意。
故选AD。
10．ABC
【解析】
放射性同位素用作示踪原子，主要是用放射性同位素代替没有放射性的同位素参与正常的物理、化学、生物过程，既要利用化学性质相同的特点，也要利用衰变规律不受物理、化学状态变化的影响的特点，同时还要考虑放射性同位素的半衰期比天然放射性物质的半衰期短得多，放射性废料容易处理。
A．放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质。故A符合题意。
B．人工放射性同位素的半衰期比天然放射性元素的半衰期短得多。故B符合题意。
C．半衰期与元素所处的物理、化学状态无关。故C符合题意。
D．放射性同位素容易制造。故D不符合题意。
故选ABC。
11．中子 3
【解析】
略
12．氮 人工转变 D
【解析】
①卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子，并首次实现原子核的人工转变；
②卢瑟福第一次完成了原子核的人工转变并发现了质子，实验装置中银箔的作用是刚好阻挡α粒子打到荧光屏，但是不能阻挡其它粒子的穿过，这样可判断是否有新的粒子产生试验中根据质量数和电荷数守恒，明确了新产生的粒子就是氢原子核．故ABC错，D正确．故选D.
【点睛】
卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子并首次实现原子核的人工转变在历史上有着重要意义，要了解实验和该核反应方程．
13．(1) (2)
【解析】
（1）根据质量数守恒和电荷数，核反应方程为：
（2）静止的锂核36Li俘获中子的过程中，二者组成的系统的动量守恒，取中子运动的方向为正方向，由动量守恒定律
mnv0=-mcv1+mαv2
得
v2=
由于质子与中子的质量相等，结合中子在质量数是1，氚核的质量数是3，氦核的质量数为4，代入方程得
v2=2×104m/s
14．(1) （2）3n
【解析】
（1）根据质量数守恒、电荷数守恒写出核反应方程
（2）活体中碳含量不变，生物死亡后，按其半衰期衰变，设活体中146C的含量为ρ0，遗骸中为ρ，则由半衰期的定义得
可得
解得
点睛：本题主要考查了写核反应方程要注意配平方程式，正确理解半衰期的概念，利用公式即可求解此类问题．
1．下列核反应方程中，属于α衰变的是( )
A．N＋He→O＋H
B．U→Th＋He
C．H＋H→He＋n
D．Th→Pa＋e
2．欧内斯特·卢瑟福是JJ·汤姆逊的弟子，他培养了十一个获得诺贝尔奖的学生和助手，被称为“原子核物理之父”，他于1919年用α粒子轰击氮核(N)时发现质子并预言了中子的存在，1932年他的学生查德威克利用α粒子轰击铍核(Be)发现了中子，证实了他的猜想。下列核反应中放出的粒子为中子的是（ ??）
A．俘获一个质子，产生并放出一个粒子
B．俘获一个质子，产生并放出一个粒子
C．俘获一个α粒子，产生并放出一个粒子
D．俘获一个α粒子，产生并放出一个粒子
3．钴60（）是金属元素钴的放射性同位素之一，其半衰期为5.27年.它发生衰变变成镍60（）同时放出能量高达的高速电子和两束射线.钴60的应用非常广泛，几乎遍及各行各业.在农业上，常用于辐射育种、食品辐射保藏与保鲜等；在工业上，常用于无损探伤、辐射消毒、辐射加工、辐射处理废物以及自动控制等；在医学上，常用于人体肿瘤的放射治疗.关于钻60，下列说法正确的是（ ）
A．发生衰变的衰变方程为
B．将钴60放入高温高压环境中可以加快其衰变
C．钴60可以作为示踪原子研究人体对药物的吸收
D．10g钴60经过10.54年全部发生衰变
4．用中子轰击铝，产生钠和X粒子，钠具有放射性，它衰变后变成镁，则X粒子和钠的衰变过程分别是（ ）
A．质子 衰变
B．粒子 衰变
C．电子 衰变
D．正电子 衰变
5．有关放射性同位素的下列说法中正确的是（ ）
A．与互为同位素
B．与具有不同的化学性质
C．用制成化合物后它的半衰期变短
D．若磷肥中含有，则可用作为示踪原子，观察磷肥对植物的影响
6．下表给出了四种放射性同位素的辐射线和半衰期.在医疗技术中，常用放射线治疗肿瘤，其放射线必须满足：①具有较强的穿透能力，以辐射到体内的肿瘤处；②在较长时间内具有相对稳定的辐射强度.为此所选择的放射源应为（ ）
同位素 钋210 锝99 钴60 锶90
辐射线
半衰期 138天 6小时 5年 28年
A．钋210 B．锝99 C．钴60 D．锶90
7．发生放射性衰变为，半衰期约为5700年．已知植物存活其间，其体内与的比例不变；生命活动结束后，的比例持续减少．现通过测量得知，某古木样品中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．该古木的年代距今约为5700年
B．、、具有相同的中子数
C．衰变为的过程中放出β射线
D．增加样品测量环境的压强将加速的衰变
8．关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是( )
A．做示踪原子是利用放射性同位素的贯穿能力很强的性质
B．做示踪原子是利用放射性同位素放出射线可被仪器探测的特点
C．射线探伤利用了射线贯穿能力很强的性质
D．射线探伤利用了射线电离能力很强的性质
9．正电子发射型计算机断层显像（PET）的基本原理是将放射性同位素注入人体，在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇湮灭转化为一对光子，被探测器采集后，经计算机处理生成清晰图像.则根据PET原理判断下列表述不正确的是（ ）
A．在人体内的衰变方程式为
B．正、负电子的湮灭方程是
C．在PET中，的主要用途是作为示踪原子
D．在PET中，的主要用途是参与人体的新陈代谢
10．人工放射性同位素被用作示踪原子，主要是因为（ ）
A．放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质
B．人工放射性同位素的半衰期比天然放射性元素的半衰期短得多
C．半衰期与元素所处的物理、化学状态无关
D．放射性同位素容易制造
11．2012年9月25日我国首艘航母“辽宁舰”正式服役．可控核反应堆是驱动航空母舰的理想设备，其工作原理是利用重核裂变反应释放出大量核能获得动力．是若干核反应的一种，其中为中子，X为待求粒子，y为X的个数，则X是__________________(填“质子”“中子”或“电子”)，y=__________________．
12．卢瑟福通过如图所示的实验装置发现了质子．
①卢瑟福用α粒子轰击________核，第一次实现了原子核的________．
②关于该实验，下列说法中正确的是________
A．通过显微镜来观察荧光屏上α粒子所产生的闪光
B．银箔可以吸收产生的新粒子
C．实验必须在真空、密封容器内进行
D．测出新产生的粒子的质量和电量，明确这就是氢原子核．
13．一个原来静止的锂核俘获一个速度为的中子后，生成一个氚核和一个氦核，已知氚核的速度大小为，方向与中子的运动方向相反．
(1)试写出核反应方程；
(2)求出氦核的速度大小；
14．放射性同位素被考古学家称为“碳钟”，它可用来断定古生物的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖．
(1)很不稳定，易发生衰变，衰变时会放出β射线，试写出有关核反应方程．
(2)若已知的半衰期为n年，测得一古生物遗骸中含量只有活体中的12.5%，则此遗骸的年代约有多少年？
参考答案
1．B
【解析】
α衰变是放射性元素的原子核放出α粒子()的核反应。
A．N＋He→O＋H．故A不符合题意．
B．U→Th＋He．故B符合题意．
C．H＋H→He＋n．故C不符合题意．
D．Th→Pa＋e．故D不符合题意．
2．C
【解析】
A．据核反应方程： 知，B俘获一个质子后，放出的粒子是α粒子，A不符合题意；
B．据 知， 俘获一个质子，产生 并放出的粒子是a粒子，B不符合题意；
C．据 可得 获一个α粒子，产生 并放出的粒子是中子，C符合题意；
D．据 知， 俘获一个α粒子后，放出的粒子是质子，D不符合题意。
故选C。
3．A
【解析】
A．根据电荷数守恒、质量数守恒，知钴60发生衰变的衰变方程为：。故A正确。
B．放射性元素衰变的快慢由核自身的因素决定，与所处的外部环境无关。故B错误。
C．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C错误。
D．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D错误。
故选A。
4．B
【解析】
根据质量数和电荷数守恒有、，则x是粒子，钠的衰变过程是衰变。故B项正确，ACD三项错误。
5．D
【解析】
A．具有相同质子数、不同质量数的元素互为同位素。故A错误。
B．同位素的化学性质完全相同。故B错误。
C．半衰期由原子核本身决定，与原子所处的化学状态无关。故C错误。
D．是人工放射性同位素，它的半衰期短，容易控制，可用作示踪原子。故D正确。
故选D。
6．C
【解析】
因放射线要有较强的穿透能力，所以应为射线，要使其在较长时间内具有相对稳定的辐射强度，放射源应具有较长的半衰期。
A．钋210。故A不符合题意。
B．锝99。故B不符合题意。
C．钴60。故C符合题意。
D．锶90。故D不符合题意。
故选C。
7．AC
【解析】
A．因古木样品中的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，则可知经过的时间为一个半衰期，即该古木的年代距今约为5700年，A正确；
B．、、具有相同的质子数，由于质量数不同，故中子数不同，B错误；
C．根据核反应方程可知，衰变为的过程中放出电子，即发出β射线，C正确；
D．外界环境不影响放射性元素的半衰期，D错误；
故选AC。
【点睛】
半衰期；核反应方程。
8．BC
【解析】
作为示踪原子是利用了放射性同位素的射线可以被仪器探测到的特点； γ射线探伤是利用了γ射线贯穿能力很强的性质，故BC正确。
9．AD
【解析】
A．由核反应前后质量数守恒和电荷数守恒知，在人体内的衰变方程为：
故A 符合题意。
B．正、负电子湮灭生成两个光子，湮灭方程是：
故B不符合题意。
CD．在PET中，的主要用途是作为示踪原子。故C不符合题意，D符合题意。
故选AD。
10．ABC
【解析】
放射性同位素用作示踪原子，主要是用放射性同位素代替没有放射性的同位素参与正常的物理、化学、生物过程，既要利用化学性质相同的特点，也要利用衰变规律不受物理、化学状态变化的影响的特点，同时还要考虑放射性同位素的半衰期比天然放射性物质的半衰期短得多，放射性废料容易处理。
A．放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质。故A符合题意。
B．人工放射性同位素的半衰期比天然放射性元素的半衰期短得多。故B符合题意。
C．半衰期与元素所处的物理、化学状态无关。故C符合题意。
D．放射性同位素容易制造。故D不符合题意。
故选ABC。
11．中子 3
【解析】
略
12．氮 人工转变 D
【解析】
①卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子，并首次实现原子核的人工转变；
②卢瑟福第一次完成了原子核的人工转变并发现了质子，实验装置中银箔的作用是刚好阻挡α粒子打到荧光屏，但是不能阻挡其它粒子的穿过，这样可判断是否有新的粒子产生试验中根据质量数和电荷数守恒，明确了新产生的粒子就是氢原子核．故ABC错，D正确．故选D.
【点睛】
卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子并首次实现原子核的人工转变在历史上有着重要意义，要了解实验和该核反应方程．
13．(1) (2)
【解析】
（1）根据质量数守恒和电荷数，核反应方程为：
（2）静止的锂核36Li俘获中子的过程中，二者组成的系统的动量守恒，取中子运动的方向为正方向，由动量守恒定律
mnv0=-mcv1+mαv2
得
v2=
由于质子与中子的质量相等，结合中子在质量数是1，氚核的质量数是3，氦核的质量数为4，代入方程得
v2=2×104m/s
14．(1) （2）3n
【解析】
（1）根据质量数守恒、电荷数守恒写出核反应方程
（2）活体中碳含量不变，生物死亡后，按其半衰期衰变，设活体中146C的含量为ρ0，遗骸中为ρ，则由半衰期的定义得
可得
解得
点睛：本题主要考查了写核反应方程要注意配平方程式，正确理解半衰期的概念，利用公式即可求解此类问题．
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