高中物理選修3-5人教版課時(shí)素養(yǎng)提升19-3-19-4探測(cè)射線的方法放射性的應(yīng)用與防護(hù)

課時(shí)素養(yǎng)提升十五探測(cè)射線的方法放射性的應(yīng)用與防護(hù)(25分鐘50分)一、選擇題(本題共4小題，每題5分，共20分)1.關(guān)于天然放射現(xiàn)象，下列說法中正確的是()A.β衰變證明原子核里有電子B.某原子核經(jīng)過一次α衰變，核內(nèi)中子數(shù)減少2個(gè)C.放射性物質(zhì)的溫度升高，其半衰期將縮短D.γ射線的電離作用很強(qiáng)，可用來消除有害靜電【解析】選B。β衰變時(shí)，原子核中的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，釋放出來的電子就是β粒子，β衰變不能證明電子是原子核的組成部分，故A錯(cuò)誤。某放射性元素經(jīng)過1次α衰變質(zhì)量數(shù)減少4，電荷數(shù)減少2，根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得知，中子數(shù)減少2，故B正確。半衰期是由原子核自身決定的，與溫度無關(guān)，所以升高放射性物質(zhì)的溫度，不能縮短其半衰期，故C錯(cuò)誤。γ射線的電離作用很弱，不能用來消除有害靜電，故D錯(cuò)誤。2.目前，在居室裝修中經(jīng)常用到花崗巖、大理石等裝修材料，這些巖石都不同程度地含有放射性元素，比如，有些含有鈾、釷的花崗巖等巖石會(huì)釋放出放射性惰性氣體氡，而氡會(huì)發(fā)生放射性衰變，放出α、β、γ射線，這些射線會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生癌變及呼吸道等方面的疾病。根據(jù)有關(guān)放射性知識(shí)可知，下列說法正確的是()A.氡的半衰期為3.8天，若取4個(gè)氡原子核，經(jīng)7.6天后就一定剩下一個(gè)原子核了B.β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子和電子所產(chǎn)生的C.γ射線一般伴隨著α或β射線產(chǎn)生，在這三種射線中，γ射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力也最強(qiáng)D.發(fā)生α衰變時(shí)，生成核與原來的原子核相比，中子數(shù)減少了4【解析】選B。半衰期是對(duì)大量原子核的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)少數(shù)的原子核是不適用的，A錯(cuò)誤；原子核內(nèi)沒有電子，發(fā)生β衰變時(shí)所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的，B正確；三種射線中，穿透能力和電離能力強(qiáng)弱是相反的，γ射線一般伴隨著α或β射線產(chǎn)生，γ射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力最弱，故C錯(cuò)誤；發(fā)生α衰變時(shí)，生成核與原來的原子核相比，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)各減少了2，質(zhì)量數(shù)減少4，故D錯(cuò)誤。3.(多選QUOTEC是高層大氣中的QUOTEC原子核在太陽射來的高能粒子流作用下產(chǎn)生的QUOTEC容易發(fā)生β衰變變成QUOTEN，它可以用來判定古生物體的年代，被考古學(xué)家稱為“碳鐘”，下列說法中正確的有()A.QUOTEC的半衰期與古生物體的死亡時(shí)間有關(guān)B.高能粒子流的能量主要來自太陽內(nèi)部的輕核聚變CQUOTEC發(fā)生β衰變是由于原子核內(nèi)部中子變成一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子DQUOTEC發(fā)生β衰變是QUOTEC原子失去最外層電子造成的【解析】選B、C。放射性元素的半衰期與原子所處的狀態(tài)無關(guān)，某種元素確定，其半衰期也確定，A錯(cuò)誤；太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的輕核聚變，故B正確；β衰變是由于原子核內(nèi)部中子變成一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，故C正確，D錯(cuò)誤。4.某校學(xué)生在進(jìn)行社會(huì)綜合實(shí)踐活動(dòng)時(shí)，收集列出了一些放射性同位素的半衰期和可供利用的射線(見表)，并總結(jié)出它們的幾種用途。同位素放射線半衰期同位素放射線半衰期同位素放射線半衰期釙210α138天鍶99β28年鈷60γ5年镅241β433天锝99γ6小時(shí)氡222α3.8天根據(jù)表格內(nèi)容請(qǐng)你分析判斷下列結(jié)論正確的是 ()A.塑料公司生產(chǎn)聚乙烯薄膜，方法是讓較厚的聚乙烯膜通過軋輥后變薄，利用α射線來測(cè)定通過軋輥后的薄膜厚度是否均勻B.鈷60的半衰期為5年，若取4個(gè)鈷60原子核，經(jīng)10年后就一定剩下一個(gè)原子核C.把放射性元素釙210摻雜到其他穩(wěn)定元素中，放射性元素的半衰期變短D.可以用锝99作示蹤原子，來診斷人體內(nèi)的器官是否正常。方法是給被檢查者注射或口服附有放射性同位素元素的某些物質(zhì)，當(dāng)這些物質(zhì)的一部分到達(dá)要檢查的器官時(shí)，可根據(jù)放射性同位素的射線情況分析器官正常與否【解析】選D。因?yàn)棣辽渚€不能穿透聚乙烯薄膜，無法測(cè)量聚乙烯薄膜的厚度，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤；鈷60的半衰期為5年是指大量鈷60原子核因衰變而減少到它原來數(shù)目的一半所需要的時(shí)間，放射性元素的半衰期，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)等外部條件沒有關(guān)系，因此選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；檢查時(shí)，要在人體外探測(cè)到體內(nèi)輻射出來的射線，而又不能讓放射性物質(zhì)長(zhǎng)期留在體內(nèi)，所以應(yīng)選取锝99作為放射源，選項(xiàng)D正確?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】(多選)近幾年，我國(guó)北京、上海、山東、洛陽、廣州等地從國(guó)外引進(jìn)了十多臺(tái)γ刀，治療患者5000余例，效果極好，成為治療腦腫瘤的最佳儀器，用γ刀治療時(shí)不用麻醉，病人清醒，時(shí)間短，半小時(shí)內(nèi)完成手術(shù)，無需住院，因而γ刀被譽(yù)為“神刀”。γ刀治療腦腫瘤主要是利用 ()A.γ射線具有很強(qiáng)的貫穿本領(lǐng)B.γ射線具有很強(qiáng)的電離作用C.γ射線具有很高的能量D.γ射線能很容易地繞過阻礙物【解析】選A、C。γ射線是一種波長(zhǎng)很短的電磁波，具有較高的能量，它的貫穿本領(lǐng)很強(qiáng)，甚至可以穿透幾厘米厚的鉛板，但它的電離作用很小。γ刀治療腫瘤時(shí)，通常是同時(shí)用多束γ射線，使它們穿透腦顱和健康區(qū)域在病灶處會(huì)聚，利用γ射線的高能量殺死腫瘤細(xì)胞。故選項(xiàng)A、C正確。二、非選擇題(12分)5.恒星向外輻射的能量來自于其內(nèi)部發(fā)生的各種熱核反應(yīng)，當(dāng)溫度達(dá)到108K時(shí)，可以發(fā)生“氦燃燒”。(1)完成“氦燃燒”的核反應(yīng)方程QUOTEHe+_____

Be+γ。(2QUOTEBe是一種不穩(wěn)定的粒子，其半衰期為2.6×1016s。一定質(zhì)量的QUOTEBe，經(jīng)7.8×1016s后所剩QUOTEBe占開始時(shí)的____________。

【解析】(1)根據(jù)核反應(yīng)過程電荷數(shù)守恒可知QUOTEHeQUOTEHeBe+γ。(2QUOTEBe的半衰期為2.6×1016s，經(jīng)過7.8×1016s后，也就是經(jīng)過3個(gè)半衰期后剩余的質(zhì)量為m′=(QUOTE)nm=(QUOTE)3m，所剩QUOTEBe占開始時(shí)的QUOTE。答案：(1QUOTEHe(2)QUOTE【補(bǔ)償訓(xùn)練】回旋加速器在核科學(xué)、核技術(shù)、核醫(yī)學(xué)等高新技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，有力地推動(dòng)了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。當(dāng)今醫(yī)學(xué)影像診斷設(shè)備PET/CT堪稱“現(xiàn)代醫(yī)學(xué)高科技之冠”，它在醫(yī)療診斷中，常利用能放射正電子的同位素碳11作示蹤原子。碳11是由小型回旋加速器輸出的高速質(zhì)子轟擊氮14獲得，同時(shí)還產(chǎn)生另一粒子，試寫出核反應(yīng)方程。若碳11的半衰期τ為20min，經(jīng)2.0h剩余碳11的質(zhì)量占原來的百分之幾？(結(jié)果取2位有效數(shù)字)【解析】核反應(yīng)方程為QUOTENQUOTEHQUOTECQUOTEHe設(shè)碳11原有質(zhì)量為m0，經(jīng)過t1=2.0h剩余的質(zhì)量為mτ，根據(jù)半衰期定義有：QUOTE=(QUOTE≈1.6%答案QUOTENQUOTEHQUOTECQUOTEHe1.6%【能力挑戰(zhàn)區(qū)】6.(6分)將威耳遜云室置于磁場(chǎng)中，一個(gè)靜止在磁場(chǎng)中的放射性同位素原子核QUOTEP，放出一個(gè)正電子后變成原子核QUOTESi，能近似反映正電子和Si核軌跡的是 ()【解析】選B。把放出的正電子和衰變生成物Si核看成一個(gè)系統(tǒng)，根據(jù)動(dòng)量守恒定律，正電子和Si核運(yùn)動(dòng)方向一定相反，C、D可排除。由qvB=mQUOTE得，R=QUOTE，因?yàn)閯?dòng)量mv相等，磁場(chǎng)相同，故R∝QUOTE，即QUOTE=QUOTE=QUOTE，可見Si核的運(yùn)動(dòng)半徑較小，故選B。7.(12分)某實(shí)驗(yàn)室工作人員，用初速度v0=0.09c(c為真空的光速)的α粒子，轟擊靜止的氮原子核QUOTEN，產(chǎn)生了質(zhì)子QUOTEH，若某次碰撞可看作對(duì)心正碰，碰后新核與質(zhì)子同方向運(yùn)動(dòng)，垂直磁場(chǎng)方向射入磁場(chǎng)，通過分析偏轉(zhuǎn)半徑可得出新核與質(zhì)子的速度大小之比為1∶20，已知質(zhì)子質(zhì)量為m。(1)寫出核反應(yīng)方程。(2)求出質(zhì)子的速度