【名師一號(hào)】2021年新課標(biāo)版物理選修3-5-雙基限時(shí)練17-原子核

雙基限時(shí)練(十七)探測(cè)射線(xiàn)的方法、放射性的應(yīng)用與防護(hù)1．威爾遜云室、氣泡室、蓋革－米勒計(jì)數(shù)器是探測(cè)放射線(xiàn)的三種裝置．關(guān)于這三種裝置，下列說(shuō)法正確的是()A．三種裝置都能區(qū)分射線(xiàn)的種類(lèi)B．三種裝置都能記錄射線(xiàn)粒子的數(shù)量C．把氣泡室放在磁場(chǎng)中，能從粒子徑跡的彎曲狀況推斷粒子的電性D．蓋革－米勒計(jì)數(shù)器可用來(lái)記錄射線(xiàn)粒子的數(shù)量，也能區(qū)分射線(xiàn)的種類(lèi)答案C2．醫(yī)學(xué)界通過(guò)14C標(biāo)記的C60發(fā)覺(jué)一種C60的羧酸衍生物，在特定條件下可以通過(guò)斷裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，則14A．示蹤原子 B．電離作用C．催化作用 D．貫穿作用解析用14C標(biāo)記C60來(lái)查明元素的行蹤，發(fā)覺(jué)可以通過(guò)斷裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，因此14答案A3．在威爾遜云室中，關(guān)于放射源產(chǎn)生的徑跡，下列說(shuō)法中正確的是()A．由于γ射線(xiàn)的能量大，簡(jiǎn)潔顯示其徑跡B．由于β粒子的速度大，其徑跡粗而長(zhǎng)C．由于α粒子速度小，不易顯示其徑跡D．由于α粒子的電離作用強(qiáng)，其徑跡直而粗解析云室中顯示粒子徑跡是利用粒子的電離作用，由于α粒子的電離作用強(qiáng)，質(zhì)量大，飛行方向不易轉(zhuǎn)變，故D選項(xiàng)正確．答案D4．(多選題)盧瑟福通過(guò)試驗(yàn)首次實(shí)現(xiàn)了原子核的人工轉(zhuǎn)變，核反應(yīng)方程為eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H，下列說(shuō)法中正確的是()A．通過(guò)此試驗(yàn)發(fā)覺(jué)了質(zhì)子B．試驗(yàn)中利用了放射源放出的γ射線(xiàn)C．試驗(yàn)中利用了放射源放出的α射線(xiàn)D．原子核在人工轉(zhuǎn)變過(guò)程，電荷數(shù)可能不守恒答案AC5．(多選題)關(guān)于衰變和核反應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是()A．原子核自發(fā)地放出粒子的現(xiàn)象叫衰變B．衰變的實(shí)質(zhì)是粒子對(duì)核撞擊后釋放出α粒子或β粒子C．核反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是粒子對(duì)核撞擊而打出新粒子使核變?yōu)樾潞薉．核反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是粒子打入核內(nèi)使原子核發(fā)生了變化解析由于衰變是指原子核自發(fā)地放出粒子而變?yōu)樾潞?，并非外界因素，故A選項(xiàng)正確，B錯(cuò)誤；核反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是指粒子轟擊原子核，與核發(fā)生反應(yīng)，而非撞擊打出新粒子使核發(fā)生變化，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤，D選項(xiàng)正確．答案AD6．(多選題)下列關(guān)于放射線(xiàn)的探測(cè)說(shuō)法正確的是()A．氣泡室探測(cè)射線(xiàn)的原理與云室探測(cè)射線(xiàn)原理類(lèi)似B．由氣泡室內(nèi)射線(xiàn)徑跡可以分析粒子的帶電、動(dòng)量、動(dòng)能等狀況C．蓋革—米勒計(jì)數(shù)器探測(cè)射線(xiàn)的原理中也利用射線(xiàn)的電離本事D．蓋革—米勒計(jì)數(shù)器不僅能計(jì)數(shù)，還能用來(lái)分析射線(xiàn)的種類(lèi)解析氣泡室探測(cè)射線(xiàn)原理與云室類(lèi)似，不同的是氣泡室里裝的是液體，故A選項(xiàng)正確；由氣泡室內(nèi)徑跡中氣泡的多少及徑跡在磁場(chǎng)中的彎曲方向等，可以分析射線(xiàn)的帶電、動(dòng)量、能量等狀況，故B選項(xiàng)正確；蓋革—米勒計(jì)數(shù)器利用射線(xiàn)的電離作用，產(chǎn)生電脈沖進(jìn)而計(jì)數(shù)，所以C選項(xiàng)正確；由于不同射線(xiàn)產(chǎn)生的脈沖現(xiàn)象相同，因此，計(jì)數(shù)器只能用來(lái)計(jì)數(shù)，不能區(qū)分射線(xiàn)的種類(lèi)，所以D選項(xiàng)錯(cuò)誤．答案ABC7．(多選題)下列核反應(yīng)或核衰變方程中，符號(hào)X表示中子的是()A.eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋XB.eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋XC.eq\o\al(204,80)Hg＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(202,78)Pt＋2eq\o\al(1,1)H＋XD.eq\o\al(231,92)U→eq\o\al(239,93)Np＋X解析在反應(yīng)前后滿(mǎn)足質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，可由已知粒子的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)依據(jù)兩個(gè)守恒來(lái)確定未知粒子的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)，由此可確定未知粒子，選項(xiàng)A中反應(yīng)后的X的電荷數(shù)為6－6＝0，質(zhì)量數(shù)9＋4－12＝1，故A選項(xiàng)正確，同理可確定C選項(xiàng)正確．答案AC8．用α粒子照射充氮的云室，攝得如圖所示的照片，下列說(shuō)法中正確的是()A．A是α粒子的徑跡，B是質(zhì)子的徑跡，C是新核的徑跡B.B是α粒子的徑跡，A是質(zhì)子的徑跡，C是新核的徑跡C.C是α粒子的徑跡，A是質(zhì)子的徑跡，B是新核的徑跡D.B是α粒子的徑跡，C是質(zhì)子的徑跡，A是新核的徑跡解析α粒子轟擊氮的核反應(yīng)方程為eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H，入射的是α粒子，即B是α粒子的徑跡，質(zhì)量大電離作用強(qiáng)的新核eq\o\al(17,8)O的徑跡粗而短，故A是eq\o\al(17,8)O的徑跡，質(zhì)子的電離作用弱一些，貫穿作用強(qiáng)，所以細(xì)而長(zhǎng)的徑跡是質(zhì)子的徑跡，即C是質(zhì)子徑跡，故D選項(xiàng)正確．答案D9．某原子核eq\o\al(A,Z)X吸取一個(gè)中子后，放出一個(gè)電子，分裂為兩個(gè)α粒子．由此可知()A．A＝7，Z＝3 B．A＝7，Z＝4C．A＝8，Z＝3 D．A＝8，Z＝4答案A10．2006年美國(guó)和俄羅斯的科學(xué)家利用回旋加速器，通過(guò)eq\o\al(48,20)Ca(鈣48)轟擊eq\o\al(249,98)Cf(锎249)發(fā)生核反應(yīng)，成功合成第118號(hào)元素，這是迄今為止門(mén)捷列夫元素周期表中原子序數(shù)最大的元素．試驗(yàn)表明，該元素的原子核先放出3個(gè)相同的粒子x，再連續(xù)經(jīng)過(guò)3次α衰變后，變成質(zhì)量數(shù)為282的第112號(hào)元素的原子核，則上述過(guò)程中粒子x是()A．中子 B．質(zhì)子C．電子 D．α粒子解析由于最終經(jīng)3次α衰變成原子核eq\o\al(282,112)Y，由此可知原來(lái)的核應(yīng)為eq\o\al(294,119)Y，而該核是由某原子核放出3個(gè)x粒子形成的，而eq\o\al(48,20)Ca和eq\o\al(249,98)Cf的總質(zhì)子數(shù)為118，質(zhì)量數(shù)為297，由此可知eq\o\al(48,20)Ca＋eq\o\al(249,98)Cf→eq\o\al(297,18)Zeq\o\al(297,118)Y→eq\o\al(294,118)Y＋3eq\o\al(1,0)n，故A正確．答案A11．(多選題)有關(guān)放射性同位素eq\o\al(30,15)P的說(shuō)法，正確的是()A.eq\o\al(30,15)P與eq\o\al(40,14)X互為同位素B.eq\o\al(30,15)P與其同位素有相同的化學(xué)性質(zhì)C．用eq\o\al(30,15)P制成化合物后它的半衰期變長(zhǎng)D.eq\o\al(30,15)P能釋放正電子，可用其作示蹤原子，觀(guān)看磷肥對(duì)植物的影響解析同位素具有相同的質(zhì)子數(shù)，不同的質(zhì)量數(shù)，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤；同位素有相同的化學(xué)性質(zhì)，故B選項(xiàng)正確；半衰期與物理和化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤；eq\o\al(30,15)P為放射性同位素，可做示蹤原子，故D選項(xiàng)正確．答案BD12．放射性在技術(shù)上有很多應(yīng)用，不同的放射源可用于不同目的．下表列出了一些放射性元素的半衰期和可供利用的射線(xiàn).元素射線(xiàn)半衰期釙210α138天氡222β3.8天鍶90β28年鈾238α、β、γ4.5×109年某塑料公司生產(chǎn)聚乙烯薄膜，方法是讓厚的聚乙烯膜通過(guò)軋輥把聚乙烯膜軋薄，利用適當(dāng)?shù)姆派渚€(xiàn)來(lái)測(cè)定通過(guò)軋輥后的薄膜厚度是否均勻．可利用的元素是()A．釙210 B．氡222C．鍶90 D．鈾238解析要測(cè)定聚乙烯薄膜的厚度，則要求射線(xiàn)可以穿透薄膜，因此α射線(xiàn)不合適；另外，射線(xiàn)穿透作用還要受薄膜厚度影響，γ射線(xiàn)穿透作用最強(qiáng)，薄膜厚度不會(huì)影響γ射線(xiàn)穿透，所以只能選用β射線(xiàn)，而氡222半衰期太小，鈾238半衰期太長(zhǎng)，所以只有鍶90較合適．答案C13．某試驗(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eq\o\al(14,7)N，產(chǎn)生了質(zhì)子eq\o\al(1,1)H，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(guò)分析偏轉(zhuǎn)半徑可得出新核與質(zhì)子的速度大小之比為120，已知質(zhì)子質(zhì)量為m.(1)寫(xiě)出核反應(yīng)方程；(2)求出質(zhì)子的速度v.解析(1)eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H(2)設(shè)α粒子、新核質(zhì)量分別為4m、17m由于對(duì)心碰撞，滿(mǎn)足動(dòng)量守恒，故4mv0＝17meq\f(v,20)＋mv解得v＝0.20答案(1)eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H(2)0.2014．正電子放射計(jì)算機(jī)斷層(PET)是分子水平上的人體功能顯像的國(guó)際領(lǐng)先技術(shù)，它為臨床診斷和治療供應(yīng)了全新手段．PET在心臟疾病診療中，需要使用放射正電子的同位素氮13作示蹤劑．氮13是由小型回旋加速器輸出的高速質(zhì)子轟擊氧16獲得的．反應(yīng)中同時(shí)還產(chǎn)生另一種粒子，試寫(xiě)出核反應(yīng)方程．解析由題意可知：氧16(eq\o\al(16,8)O)在質(zhì)子(eq\o\al(1,1)H)的轟擊下產(chǎn)生了氮13(eq