第四节 放射性同位素（分层作业）物理粤教版选择性必修第三册

第4节 放射性同位素 目录 【攻核心·技能提升】 1 考点一、放射性同位素 1 【拓思维·重难突破】 1 【链高考·精准破局】 6 考点一、放射性同位素 1．核反应：原子核与原子核，或者原子核与其他粒子相互作用产生 的过程，叫作核反应。 （1）条件：用 、 、 、光子或高能电子轰击原子核使原子核发生转变。 （2）实质：用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使核发生了转变。 2．原子核人工转变的三大发现 （1）1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子， ＋。 （2）1932年查德威克用α粒子轰击铍，发现了中子： ＋。 （3）1934年约里奥—居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程： ＋， 。 3．遵循规律： 守恒， 守恒。 【答案】1． 新原子核 粒子 质子 中子 2． 3． 质量数 核电荷数 【解析】18．[1]原子核与原子核，或者原子核与其他粒子相互作用产生新原子核的过程，叫作核反应； [2][3][4]粒子、质子、中子、光子或高能电子轰击原子核使原子核发生转变。 19．[1]1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子，其核反应方程为 [2]1932年查德威克用α粒子轰击铍，发现了中子 [3][4]1934年约里奥—居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程, 20．[1][2]反应过程遵循质量数和核电荷数守恒。 4．秦山核电站生产的核反应方程为，其产物的衰变方程为。下列说法正确的是（    ） A．X是中子 B．可以用作示踪原子 C．来自原子核外 D．经过一个半衰期，10个将剩下5个 【答案】B 【详解】A．根据质量数守恒和核电荷数守恒知，生产的核反应方程为，所以X为质子，故A错误； B．根据同位素标记法可知产物可以用作示踪原子，故B正确； C．发生衰变产生电子来源于核内中子转变成质子过程，故C错误； D．半衰期是针对大量的原子，符合统计规律的随机过程量，对于少量的原子核衰变来说半衰期是没有意义的，故D错误。 故选B。 5．下列有关核反应的描述正确的是（　　） A．卢瑟福发现质子的核反应方程是 B．贝克勒尔发现正电子的核反应方程是 C．查德威克发现中子的核反应方程是 D．约里奥·居里夫妇发现放射性同位素的核反应方程是 【答案】D 【详解】A．卢瑟福发现质子的核反应方程是 A错误； B．居里夫妇发现正电子的核反应方程是 B错误； C．查德威克发现中子的核反应方程是 C错误； D．约里奥·居里夫妇发现放射性同位素的核反应方程是 D正确。 故选D。 6．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 【答案】B 【详解】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。 故选B。 7．物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展。下列说法符合事实的是（　　） A．卢瑟福通过粒子散射实验，证实了原子核内存在质子和中子 B．约里奥居里夫妇用粒子轰击发现了人工放射性同位素 C．普朗克提出了光子说，成功地解释了光电效应现象 D．密立根通过阴极射线在电场中和在磁场中的偏转实验发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出了该粒子的比荷 【答案】B 【详解】A．卢瑟福通过粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，故A错误； B．1934年，约里奥居里夫妇用粒子轰击，发现了人工放射性同位素，故B正确； C．爱因斯坦提出光子说，成功解释了光电效应现象，故C错误； D．1897年，汤姆孙通过阴极射线在电场中和在磁场中的偏转实验发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出了该粒子的比荷，故D错误。 故选B。 8．物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展。下列说法符合事实的是（　　） A．汤姆孙发现了电子，并提出了“原子的核式结构模型” B．卢瑟福用粒子轰击获得反冲核，发现了质子 C．查德威克发现了天然放射现象，说明原子核有复杂结构 D．原子核在人工转变的过程中，一定放出能量 【答案】B 【详解】A．汤姆孙发现了电子，卢瑟福提出了“原子的核式结构模型”，故A错误； B．卢瑟福用粒子轰击；获得反冲核，核反应方程为 发现了质子，故B正确； C．贝可勒尔发现了天然放射现象，说明原子核有复杂结构，故C错误； D．原子核在人工转变的过程中，可能放出能量，也可能吸收能量，故D错误。 故选B。 9．我国近年来在原子核物理研究方面取得了一系列的研究成果，其中“新核素的合成和研究”项目组在世界上首次建立了短寿命缺中子核铒153和镱157两个重要核素的衰变纲图和具有重要物理意义的新的三粒子态、新的同质异能态和核基态形状新的突变点。对铒153（）和铒167（）进行比较，其中短寿命缺中子核铒153的缺中子的含义是其中子数少于（　　） A．质子数 B．核电荷数 C．铒167的质子数 D．铒167的中子数 【答案】D 【详解】原子核内的质子带正电，中子不带电，故原子核的核电荷数等于质子数，且同位素的核电荷数和质子数都是相等的，而铒153（）内的中子数等于核子总数减去质子数，即 中子数 所以短寿命缺中子核铒153的中子数还是比质子数多，只是比铒167的中子数少。 故选D。 10．2019年9月10日，我国国产首批医用钴－60原料组件从秦山核电站启运，这标着着我国国伽马刀设备“中国芯”供应问题得到解决，核电站是利用中子照射钴－59制备钴－60，伽马刀是利用钴－60发生衰变释放的射线工作的，已知钴－60的半期约为5.3年，下列说法正确的是（） A．秦山核电站制备钴－60的反应是重核衰变 B．钴－60发生衰变后生产的新核比钴－60少一个电子 C．钴－60发生衰变后生产的新核比钴－60多一个中子 D．钴－60制成后，经过5.3年剩下的钴－60的约有一半 【答案】D 【详解】A．利用中子照射钴－59制备钴－60是原子核的人工转变，重核裂变是质量较大的核停获中子后分裂成两个(或多个)中等质量接的反应，钴一60是中等核，故A错误； BC．钴－60发生衰变释放的电子是钴－60原子核中的中子转变为质子，同时释放一个电子，新核比钴－60少一个中子，而核中没有电子，故B、C错误； D．半就期就是有一半原子核发生衰变所用的时间，所以钴－60制成后，经过5.3年剩下的钴－60的约有一半，故D正确； 故选D。 11．下列说法正确的是 A．氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论可知，氢原子的电势能减少，核外电子的运动的加速度增大，动能减小，原子能量减少 B．在衰变中会伴随着射线的产生，衰变方程为，其中射线是镤原子核放出的 C．是衰变方程 D．卢瑟福通过对阴极射线的研究提出了原子核式结构模型 【答案】B 【详解】根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，核外电子的运动半径减小，加速度增大，动能变大，故A错误；γ射线是镤核从高能级向低能级跃迁时辐射出来的，故B正确；是原子核的人工转变方程，选项C错误；卢瑟福通过对α粒子散射试验的研究提出了原子核式结构模型，选项D错误；故选B. 12．关于人工放射性同位素，下列说法正确的是（　　） A．人工放射性同位素的种类比天然放射性同位素的种类少 B．人工放射性同位素产生的放射强度容易控制 C．人工放射性同位素的γ射线能进行金属探伤 D．使用人工放射性同位素也要遵守操作规程，防止对空气、水源、用具等的污染 【答案】BCD 【详解】A．人工放射性同位素的种类远多于天然放射性同位素的种类，故A错误； B．人工放射性同位素的放射强度容易控制，故B正确； C．人工放射性同位素的γ射线能进行金属探伤，故C正确； D．使用人工放射性同位素也要遵守操作规程，防止对空气、水源、用具等的污染，故D正确。 故选BCD。 13．1934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。 【答案】(1)Al＋He→P＋n；(2)，方向与该粒子原运动方向相同 【详解】(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 14．“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核（母核）俘获一个核外电子，其内部一个质子转变为中子，从而变成一个新核（子核），并且放出一个中微子的过程。中微子的质量极小，不带电，很难探测到，人们最早就是通过子核的反冲而间接证明中微子存在的。若一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”（电子的初动量不计），则（　　） A．母核的质量数比子核的质量数多1个 B．母核的电荷数比子核的电荷数多1个 C．子核的动量与中微子的动量大小相等 D．子核的动能大于中微子的动能 【答案】BC 【详解】AB．原子核（称为母核）俘获一个核外电子，使其内部的一个质子变为中子，并放出一个中微子，从而变成一个新核（称为子核）。子核与母核相比，电荷数少1，质量数不变。故A错误，B正确； C．静止的原子核（称为母核）俘获电子（电子的初动量可不计）的过程中动量守恒，初状态系统的总动量为0，则子核的动量和中微子的动量大小相等，方向相反,故C正确； D．子核的动量大小和中微子的动量大小相等，由于中微子的质量很小，根据 中微子的动能大于子核的动能，故D错误。 故选BC。 15．以下物理史实不正确的有（　　） A．德国科学家马德堡（H．Magdeburger）通过著名的马德堡半球实验证明了大气压的存在 B．楞次（H．Lenz）发现了电流通过导体时产生热效应的规律——焦耳定律 C．汤姆孙（G．P．Thomson）通过阴极射线管发现了电子，获得了诺贝尔奖 D．约里奥-居里夫妇（Joliot-Curie）用α粒子轰击铝箔时，发现了人工放射性同位素 【答案】AB 【详解】A．1654年，当时的马德堡市长奥托·冯·格里克通过著名的马德堡半球实验证明了大气压的存在，故A错误； B．焦耳和楞次都发现了电流通过导体时产生热效应这一规律，故B错误； C．汤姆孙（J．J．Thomson）通过阴极射线管发现了电子，获得了诺贝尔奖，故C错误； D．约里奥-居里夫妇（Joliot-Curie）用α粒子轰击铝箔时，发现了人工放射性同位素，故D正确。 本题选错误的，故选AB 16．太阳每年辐射到地球上的能量相当于燃烧1813亿吨标准煤所放出的能量，是全世界年需能量总和的5000倍，是地球上最大的能源．太阳内部有多种热核反应，其中的一个反应方程是：。若已知的质量为m1，的质量为m2，的质量为m3，的质量为m4，则下列说法中正确的是（　　） A．是中子 B．和是两种不同元素的原子核 C．和在常温下就能够发生聚变 D．这个反应释放的核能为ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2 【答案】AD 【详解】AB．是中子，和是同种元素H的同位素，故A正确，B错误； C．和必须在高温下才能发生聚变，故C错误； D．反应释放的核能为 ΔE＝c2 故D正确。故选AD。 17．(24-25高三下·江苏沭阳高级中学·调研)恒星内部发生多种“氦燃烧”核反应，其中一种核反应方程为，不稳定，其半衰期为T，则下列说法正确的是（　　） A．的衰变需要外部作用激发才能发生 B．经过2T，剩下的粒子占开始时的 C． D．该核反应类型为人工转变 【答案】C 【详解】A．原子核的衰变是由于其不稳定导致的自发过程，不需要外部作用激发也可以发生，故A错误； B．经过2T，剩下的粒子占开始时的，故B错误； C．根据核反应方程和质量数守恒可知A=8，故C正确； D．该核反应类型为恒星内部的核聚变反应，不属于人工转变，故D错误。 故选C。 18．(24-25高三下·云南曲靖模考）2023年6月7日，世界首台第四代核电技术钍基熔盐堆在我国甘肃并网发电。钍基熔盐堆用我国储量丰富的钍作为燃料，并使用熔盐冷却剂，避免了核污水排放，减少了核污染。如图所示是不易裂变的转化为易发生裂变的并裂变的过程示意图。下列说法正确的是（　　） A．中子轰击生成的核反应是核聚变 B．释放的电子是由原子核内部核反应产生的 C．的比结合能大于的比结合能 D．可以通过升温、加压的方式减小核废料的半衰期，从而减少核污染 【答案】B 【详解】A．中子轰击生成的核反应不是核聚变，故A错误； B．释放电子的过程是衰变，实质是原子核中一个中子转变成一个质子和一个电子，故B正确； C．整个过程中释放能量，的比结合能小于的比结合能，故C错误； D．放射性元素的半衰期由原子核决定，与外界的温度、压强无关，与化学状态也无关，故D错误。 故选B。 19．(22-23高三上·江苏南京·调研)下列说法正确的是（　　） A．玻尔提出了原子核式结构学说 B．查德威克发现了天然放射现象 C．J.J.汤姆生发现了正电子 D．德布罗意提出了物质波假说 【答案】D 【详解】A．原子的核式结构模型最早是由卢瑟福根据α粒子散射实验提出的，故A错误； B．贝克勒尔最早发现了天然放射现象，故B错误； C．在原子核人工转变的实验中，约里奥-居里夫妇发现了正电子，故C错误； D．1924年，德布罗意提出了物质波理论，他假设实物粒子也具有波动性，大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子（如电子、质子等），故D正确。 故选D。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三节 光的波粒二象性 目录 【攻核心·技能提升】 1 考点一、放射性同位素 1 【拓思维·重难突破】 1 【链高考·精准破局】 1 考点一、放射性同位素 1. 新原子核 粒子 质子 中子 2. 3. 质量数 核电荷数 4. B 5. D 6. B 7. B 8. B 9. D 10. D 11. B 12. BCD 13.(1)Al＋He→P＋n；(2)，方向与该粒子原运动方向相同 14.BC 15.AB 16.AD 17.C 18.B 19.D 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第4节 放射性同位素 目录 【攻核心·技能提升】 1 考点一、放射性同位素 1 【拓思维·重难突破】 1 【链高考·精准破局】 6 考点一、放射性同位素 1．核反应：原子核与原子核，或者原子核与其他粒子相互作用产生 的过程，叫作核反应。 （1）条件：用 、 、 、光子或高能电子轰击原子核使原子核发生转变。 （2）实质：用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使核发生了转变。 2．原子核人工转变的三大发现 （1）1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子， ＋。 （2）1932年查德威克用α粒子轰击铍，发现了中子： ＋。 （3）1934年约里奥—居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程： ＋， 。 3．遵循规律： 守恒， 守恒。 4．秦山核电站生产的核反应方程为，其产物的衰变方程为。下列说法正确的是（    ） A．X是中子 B．可以用作示踪原子 C．来自原子核外 D．经过一个半衰期，10个将剩下5个 5．下列有关核反应的描述正确的是（　　） A．卢瑟福发现质子的核反应方程是 B．贝克勒尔发现正电子的核反应方程是 C．查德威克发现中子的核反应方程是 D．约里奥·居里夫妇发现放射性同位素的核反应方程是 6．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 7．物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展。下列说法符合事实的是（　　） A．卢瑟福通过粒子散射实验，证实了原子核内存在质子和中子 B．约里奥居里夫妇用粒子轰击发现了人工放射性同位素 C．普朗克提出了光子说，成功地解释了光电效应现象 D．密立根通过阴极射线在电场中和在磁场中的偏转实验发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出了该粒子的比荷 8．物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展。下列说法符合事实的是（　　） A．汤姆孙发现了电子，并提出了“原子的核式结构模型” B．卢瑟福用粒子轰击获得反冲核，发现了质子 C．查德威克发现了天然放射现象，说明原子核有复杂结构 D．原子核在人工转变的过程中，一定放出能量 9．我国近年来在原子核物理研究方面取得了一系列的研究成果，其中“新核素的合成和研究”项目组在世界上首次建立了短寿命缺中子核铒153和镱157两个重要核素的衰变纲图和具有重要物理意义的新的三粒子态、新的同质异能态和核基态形状新的突变点。对铒153（）和铒167（）进行比较，其中短寿命缺中子核铒153的缺中子的含义是其中子数少于（　　） A．质子数 B．核电荷数 C．铒167的质子数 D．铒167的中子数 10．2019年9月10日，我国国产首批医用钴－60原料组件从秦山核电站启运，这标着着我国国伽马刀设备“中国芯”供应问题得到解决，核电站是利用中子照射钴－59制备钴－60，伽马刀是利用钴－60发生衰变释放的射线工作的，已知钴－60的半期约为5.3年，下列说法正确的是（） A．秦山核电站制备钴－60的反应是重核衰变 B．钴－60发生衰变后生产的新核比钴－60少一个电子 C．钴－60发生衰变后生产的新核比钴－60多一个中子 D．钴－60制成后，经过5.3年剩下的钴－60的约有一半 11．下列说法正确的是 A．氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论可知，氢原子的电势能减少，核外电子的运动的加速度增大，动能减小，原子能量减少 B．在衰变中会伴随着射线的产生，衰变方程为，其中射线是镤原子核放出的 C．是衰变方程 D．卢瑟福通过对阴极射线的研究提出了原子核式结构模型 12．关于人工放射性同位素，下列说法正确的是（　　） A．人工放射性同位素的种类比天然放射性同位素的种类少 B．人工放射性同位素产生的放射强度容易控制 C．人工放射性同位素的γ射线能进行金属探伤 D．使用人工放射性同位素也要遵守操作规程，防止对空气、水源、用具等的污染 13．1934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。 14．“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核（母核）俘获一个核外电子，其内部一个质子转变为中子，从而变成一个新核（子核），并且放出一个中微子的过程。中微子的质量极小，不带电，很难探测到，人们最早就是通过子核的反冲而间接证明中微子存在的。若一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”（电子的初动量不计），则（　　） A．母核的质量数比子核的质量数多1个 B．母核的电荷数比子核的电荷数多1个 C．子核的动量与中微子的动量大小相等 D．子核的动能大于中微子的动能 15．以下物理史实不正确的有（　　） A．德国科学家马德堡（H．Magdeburger）通过著名的马德堡半球实验证明了大气压的存在 B．楞次（H．Lenz）发现了电流通过导体时产生热效应的规律——焦耳定律 C．汤姆孙（G．P．Thomson）通过阴极射线管发现了电子，获得了诺贝尔奖 D．约里奥-居里夫妇（Joliot-Curie）用α粒子轰击铝箔时，发现了人工放射性同位素 16．太阳每年辐射到地球上的能量相当于燃烧1813亿吨标准煤所放出的能量，是全世界年需能量总和的5000倍，是地球上最大的能源．太阳内部有多种热核反应，其中的一个反应方程是：。若已知的质量为m1，的质量为m2，的质量为m3，的质量为m4，则下列说法中正确的是（　　） A．是中子 B．和是两种不同元素的原子核 C．和在常温下就能够发生聚变 D．这个反应释放的核能为ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2 17．(24-25高三下·江苏沭阳高级中学·调研)恒星内部发生多种“氦燃烧”核反应，其中一种核反应方程为，不稳定，其半衰期为T，则下列说法正确的是（　　） A．的衰变需要外部作用激发才能发生 B．经过2T，剩下的粒子占开始时的 C． D．该核反应类型为人工转变 18．(24-25高三下·云南曲靖模考）2023年6月7日，世界首台第四代核电技术钍基熔盐堆在我国甘肃并网发电。钍基熔盐堆用我国储量丰富的钍作为燃料，并使用熔盐冷却剂，避免了核污水排放，减少了核污染。如图所示是不易裂变的转化为易发生裂变的并裂变的过程示意图。下列说法正确的是（　　） A．中子轰击生成的核反应是核聚变 B．释放的电子是由原子核内部核反应产生的 C．的比结合能大于的比结合能 D．可以通过升温、加压的方式减小核废料的半衰期，从而减少核污染 19．(22-23高三上·江苏南京·调研)下列说法正确的是（　　） A．玻尔提出了原子核式结构学说 B．查德威克发现了天然放射现象 C．J.J.汤姆生发现了正电子 D．德布罗意提出了物质波假说 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $