2024-2025學(xué)年高中物理第十九章原子核第3節(jié)第4節(jié)探測射線的方法放射性的應(yīng)用與防護(hù)課后作業(yè)含解析新人教版選修3-5

PAGE5-第3節(jié)、第4節(jié)探測射線的方法放射性的應(yīng)用與防護(hù)A組：合格性水平訓(xùn)練1．(探測射線的方法)(多選)下列說法正確的是()A．在威耳遜云室中能視察三種粒子的徑跡B．GM計(jì)數(shù)器利用了射線的電離本事C．應(yīng)用GM計(jì)數(shù)器除了用來計(jì)數(shù)，還能區(qū)分射線的種類D．現(xiàn)在人類利用的射線都是用人工放射性同位素，不用自然放射性物質(zhì)答案BD解析在威耳遜云室中，γ射線的徑跡視察不到，A錯(cuò)誤；GM計(jì)數(shù)器并不能區(qū)分射線種類，C錯(cuò)誤；B、D正確。2．(核反應(yīng))用中子轟擊氧原子核的核反應(yīng)方程式為eq\o\al(16,8)O＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(a,7)N＋eq\o\al(0,b)X，對式中X、a、b的推斷正確的是()A．X代表中子，a＝17，b＝1B．X代表電子，a＝17，b＝－1C．X代表正電子，a＝17，b＝1D．X代表質(zhì)子，a＝17，b＝1答案C解析依據(jù)質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒可知a＝17，b＝8＋0－7＝1，因此X表示正電子，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。3．(放射性同位素的應(yīng)用)關(guān)于放射性同位素的應(yīng)用，下列說法中正確的是()A．利用γ射線使空氣電離，把靜電荷泄去B．利用α射線照耀植物的種子，使產(chǎn)量顯著增加C．利用β射線來治肺癌、食道癌D．利用放射性同位素跟它的非放射性同位素的化學(xué)性質(zhì)相同，作為示蹤原子答案D解析β或α射線的電離本事較大，可以消退工業(yè)上有害的靜電積累，A錯(cuò)誤；γ射線的穿透性強(qiáng)，可以輻射育種、輻射保鮮、消毒殺菌和醫(yī)治腫瘤等，B、C錯(cuò)誤；放射性同位素跟它的非放射性同位素的化學(xué)性質(zhì)相同，作示蹤原子，D正確。4．(放射性同位素的應(yīng)用)(多選)放射性同位素被作為示蹤原子，主要是因?yàn)?)A．放射性同位素不變更其化學(xué)性質(zhì)B．放射性同位素的半衰期比自然放射性元素的半衰期短得多C．半衰期與元素所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)D．放射性同位素簡單制造答案ABC解析放射性同位素被作為示蹤原子，主要是用放射性同位素代替沒有放射性的同位素參加正常的物理、化學(xué)、生物過程，既要利用化學(xué)性質(zhì)相同，也要利用衰變規(guī)律不受物理、化學(xué)變更的影響，同時(shí)還要考慮放射性廢料簡單處理，因此A、B、C正確，D錯(cuò)誤。5．(γ射線的應(yīng)用)(多選)近幾年，我國北京、上海、山東、洛陽、廣州各地引進(jìn)了十多臺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，令人感嘆的是，用γ刀治療時(shí)不用麻醉，病人醒悟，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”。據(jù)報(bào)道，我國自己研制的旋式γ刀性能更好，即將進(jìn)入各大醫(yī)院為患者服務(wù)。問：γ刀治療腦腫瘤主要是利用()A．γ射線具有很強(qiáng)的貫穿本事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射線能很簡單地繞過阻礙物到達(dá)目的地答案AC解析γ射線是一種波長很短的電磁波，具有較高的能量，它的貫穿本事很強(qiáng)，甚至可以穿透幾厘米厚的鉛板，但它的電離作用很小。γ刀治療腫瘤是應(yīng)用了其貫穿本事和很高的能量，故A、C正確；B、D錯(cuò)誤。6．(放射性同位素的應(yīng)用)(多選)正電子放射型計(jì)算機(jī)斷層顯像(PET)的基本原理是：將放射性同位素eq\o\al(15,8)O注入人體，eq\o\al(15,8)O在人體內(nèi)衰變放出的正電子與人體內(nèi)的負(fù)電子相遇湮滅轉(zhuǎn)化為一對γ光子，被探測器采集后，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理生成清楚圖象。則依據(jù)PET原理推斷下列表述正確的是()A.eq\o\al(15,8)O在人體內(nèi)衰變方程是eq\o\al(15,8)O→eq\o\al(15,7)N＋eq\o\al(0,1)eB．正、負(fù)電子湮滅方程是eq\o\al(0,1)e＋eq\o\al(0,－1)e→2γC．在PET中，eq\o\al(15,8)O主要用途是作為示蹤原子D．在PET中，eq\o\al(15,8)O主要用途是參加人體的新陳代謝答案ABC解析由題意知，A、B正確；顯像的原理是采集γ光子，即注入人體內(nèi)的eq\o\al(15,8)O衰變放出正電子和人體內(nèi)的負(fù)電子湮滅轉(zhuǎn)化為γ光子，因此eq\o\al(15,8)O主要用途是作為示蹤原子，故C正確，D錯(cuò)誤。7．(輻射與平安)(多選)聯(lián)合國環(huán)境公署對科索沃地區(qū)的調(diào)查表明，北約對南聯(lián)盟進(jìn)行的轟炸中，大量運(yùn)用了貧鈾炸彈，貧鈾是從自然鈾中提煉鈾235以后的副產(chǎn)品，其主要成分為鈾238，貧鈾炸彈貫穿力是常規(guī)炸彈的9倍，殺傷力極大，而且殘留物可長期危害環(huán)境，下列關(guān)于其殘留物長期危害環(huán)境的理由正確的是()A．爆炸后的彈片存在放射性，對環(huán)境產(chǎn)生長期危害B．爆炸后的彈片不會對人體產(chǎn)生危害，對環(huán)境產(chǎn)生長期危害C．鈾238的衰變速度很快D．鈾的半衰期很長答案AD解析貧鈾，是從金屬鈾中提煉出核材料鈾235以后得到的副產(chǎn)品，其主要成分是放射性較弱的鈾238，故稱貧化鈾，簡稱貧鈾。貧鈾的輻射能僅是自然鈾的60%，雖然弱一些，但并無本質(zhì)削減，會對人體產(chǎn)生損害，對環(huán)境造成污染，故A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；在自然界中存在鈾的三種同位素(鈾234、235、238)，均帶有放射性，擁有特別長的半衰期(數(shù)億年至數(shù)十億年)，故C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。8．(綜合)帶電的驗(yàn)電器在放射線照耀下電荷會很快消逝。其緣由是()A．射線的貫穿作用 B．射線的電離作用C．射線的物理和化學(xué)作用 D．以上三個(gè)選項(xiàng)都不是答案B解析因放射線的電離作用，空氣中與驗(yàn)電器所帶電荷電性相反的離子與之中和，從而使驗(yàn)電器所帶電荷消逝。所以B正確，A、C、D錯(cuò)誤。B組：等級性水平訓(xùn)練9．(放射性同位素的應(yīng)用)(多選)“軌道電子俘獲”是放射性同位素衰變的一種形式，它是指原子核(稱為母核)俘獲一個(gè)核外電子，使其內(nèi)部的一個(gè)質(zhì)子變?yōu)橹凶?，并放出一個(gè)中微子，從而變成一個(gè)新核(稱為子核)的過程。中微子的質(zhì)量遠(yuǎn)小于質(zhì)子的質(zhì)量，且不帶電，很難被探測到，人們最早就是通過核的反沖而間接證明白中微子的存在。一個(gè)靜止的原子核發(fā)生“軌道電子俘獲”，衰變?yōu)樽雍瞬⒎懦鲋形⒆?，下列說法正確的是()A．母核的質(zhì)量數(shù)等于子核的質(zhì)量數(shù)B．母核的電荷數(shù)大于子核的電荷數(shù)C．子核的動量與中微子的動量相同D．子核的動能大于中微子的動能答案AB解析原子核衰變時(shí)電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)守恒，母核俘獲一個(gè)核外電子，使其內(nèi)部的一個(gè)質(zhì)子變?yōu)橹凶?，所以子核的核電荷?shù)比母核小1，質(zhì)量數(shù)不變，A、B正確；子核的動量與中微子的動量大小相等，方向相反，C錯(cuò)誤；由Ek＝eq\f(p2,2m)知，動量大小相等的兩粒子，質(zhì)量大的動能小，因子核的質(zhì)量大，所以子核的動能小，D錯(cuò)誤。10．(綜合)貧鈾炸彈是一種殺傷力很強(qiáng)的武器，貧鈾是提煉鈾235以后的副產(chǎn)品，其主要成分為鈾238，貧鈾炸彈不僅有很強(qiáng)的穿甲實(shí)力，而且鈾238具有放射性，殘留物可長期對環(huán)境起破壞作用而造成污染。人長期生活在該環(huán)境中會受到核輻射而患上皮膚癌和白血病。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．鈾238的衰變方程式：eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)HeB.eq\o\al(235,92)U和eq\o\al(238,92)U互為同位素C．人患皮膚癌和白血病是因?yàn)楹溯椛鋵?dǎo)致了基因突變D．貧鈾炸彈的穿甲實(shí)力很強(qiáng)，也是因?yàn)樗姆派湫源鸢窪解析鈾238具有放射性，放出一個(gè)α粒子，變成釷234，A正確。鈾238和鈾235質(zhì)子數(shù)相同，互為同位素，B正確。核輻射能導(dǎo)致基因突變，是皮膚癌和白血病的誘因之一，C正確。貧鈾炸彈的穿甲力很強(qiáng)，是因?yàn)樗膹椥臼怯筛呙芏?、高?qiáng)度的鈾合金組成，所以其穿透力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般炸彈，D錯(cuò)誤。11．(綜合)完成下列核反應(yīng)、衰變方程，并指出哪個(gè)核反應(yīng)是首次發(fā)覺質(zhì)子、中子和正電子的。(1)eq\o\al(10,5)B＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(13,7)N＋()；(2)eq\o\al(9,4)Be＋()→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n；(3)eq\o\al(27,13)Al＋()→eq\o\al(27,12)Mg＋eq\o\al(1,1)H；(4)eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋()；(5)eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋()；(6)eq\o\al(23,11)Na＋()→eq\o\al(24,11)Na＋eq\o\al(1,1)H；(7)eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(1,0)n＋()；eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋()。答案(1)eq\o\al(1,0)n(2)eq\o\al(4,2)He(首次發(fā)覺中子)(3)eq\o\al(1,0)n(4)eq\o\al(1,1)H(首次發(fā)覺質(zhì)子)(5)eq\o\al(4,2)He(6)eq\o\al(2,1)H(7)eq\o\al(30,15)Peq\o\al(0,1)e(首次發(fā)覺正電子)解析依據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒解答。12．(放射性同位素的應(yīng)用)為了臨床測定病人血液的體積，可依據(jù)磷酸鹽在血液中被紅血球汲取這一事實(shí)，向病人體內(nèi)輸入適量含有eq\o\al(32,15)P作示蹤原子的血液。先將含有eq\o\al(32,15)P的血液4cm3分為兩等份，其中一份留作標(biāo)準(zhǔn)樣品，20min后測量出其放射性強(qiáng)度為10800s－1；另一份則通過靜脈注射進(jìn)入病人體內(nèi)，經(jīng)20min后，放射性血液分布于全身，再從病人體內(nèi)抽出血液樣品2cm3，測出其放射性強(qiáng)度為5s－1，則病人的血液體積大約為多少？答案4320cm3解析由于標(biāo)準(zhǔn)樣品與輸入體內(nèi)的eq\o\al(32,15)P的總量是相等的，因此兩者的放射性強(qiáng)度與eq\o\al(32,15)P原子核的總數(shù)均是相等的。設(shè)病人血液總體積為V，應(yīng)有eq\f(5,2)×V＝10800，解得V＝4320cm3。13．(綜合)钚的同位素粒子eq\o\al(239,94)Pu發(fā)生α衰變后生成鈾(U)的一個(gè)同位素粒子，同時(shí)放出能量為ε＝0.09MeV的光子。從靜止的钚核中放出的α粒子垂直進(jìn)入正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中做勻速直線運(yùn)動。已知勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度為E＝2.22×104N/C，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝2.00×10－4T。(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，真空中的光速為c＝3×108m/s，電子電荷量為e＝1.6×10－19C)(1)寫出該衰變方程式；(2)求該光子的波長；(3)求放出的α粒子的速度大??；(4)若不計(jì)光子的動量，求α粒子和鈾核的動能之比。答案(1)eq\o\al(239,94)Pu→eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(4,2)He(2)1.38×10－11m(3)1.11×108m/s(4)eq\f(235,4)解析(1)eq\o\al(239,94)Pu→e