2024-2025學(xué)年高中物理第十九章原子核3-4放射性的應(yīng)用與防護(hù)課堂演練含解析新人教版選修3-5

PAGE5-探測(cè)射線的方法放射性的應(yīng)用與防護(hù)1．(多選)關(guān)于放射性同位素的應(yīng)用，下列說法中正確的是()A．作為示蹤原子是利用了放射性同位素貫穿實(shí)力很強(qiáng)的性質(zhì)B．作為示蹤原子是利用了放射性同位素放出的射線可被儀器探測(cè)到的特點(diǎn)C．γ射線探傷利用了γ射線貫穿實(shí)力很強(qiáng)的性質(zhì)D．γ射線探傷利用了γ射線電離實(shí)力很強(qiáng)的性質(zhì)解析：作為示蹤原子是利用放射性同位素放出的射線可被儀器探測(cè)到的特點(diǎn)，利用γ射線探傷是利用了γ射線的貫穿實(shí)力很強(qiáng)的性質(zhì)，正確選項(xiàng)為B、C.答案：BC2.（多選）有關(guān)放射性同位素eq\o\al(30,15)P的下列說法中正確的是（）A.eq\o\al(30,15)P與eq\o\al(30,14)X互為同位素B.eq\o\al(30,15)P與其同位素具有相同的化學(xué)性質(zhì)C.用eq\o\al(30,15)P制成化合物后它的半衰期變短D.含有eq\o\al(30,15)P的磷肥釋放電子，可用來作示蹤原子，以便視察磷肥對(duì)植物的影響解析：同位素具有相同的質(zhì)子數(shù)，化學(xué)性質(zhì)相同，A錯(cuò)誤，B正確；半衰期與化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，C錯(cuò)誤；選擇半衰期短的放射性元素作為示蹤原子，含有eq\o\al(30,15)P的磷肥放出正電子，eq\o\al(30,15)P可作為示蹤原子，D正確.答案：BD3．用α粒子照耀充氮的云室，得到如圖所示的照片，下列說法中正確的是()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粒子轟擊氮核產(chǎn)生一個(gè)新核并放出質(zhì)子，入射的是α粒子，所以B是α粒子的徑跡．產(chǎn)生的新核，質(zhì)量大，電離作用強(qiáng)，所以徑跡粗而短，故A是新核徑跡；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C是質(zhì)子的徑跡．故正確答案為D.答案：D4．(多選)一個(gè)質(zhì)子以1.4×107m/s的速度撞入一個(gè)孤立的靜止鋁原子核后被俘獲，鋁原子核變?yōu)楣柙雍?，已知鋁原子核的質(zhì)量是質(zhì)子的27倍，硅原子核的質(zhì)量是質(zhì)子的28倍．則下列推斷中正確的是()A．核反應(yīng)方程為eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(28,14)SiB．核反應(yīng)方程為eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(27,14)Si＋eq\o\al(1,0)nC．硅原子核速度的數(shù)量級(jí)為107m/sD．硅原子核速度的數(shù)量級(jí)為105m/s解析：核反應(yīng)方程為eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(28,14)Si，由動(dòng)量守恒定律得m×1.4×107m/s＝28mv′，解得v′＝5×105m/s，因此選項(xiàng)A、D正確．答案：AD5．靜止的氮核eq\o\al(14,7)N被速度為v0的中子eq\o\al(1,0)n擊中生成碳核eq\o\al(12,6)C和另一種原子核甲，已知eq\o\al(12,6)C與甲核的速度方向與碰撞前中子的速度方向一樣，碰后碳核eq\o\al(12,6)C與甲核的動(dòng)量之比為1∶1.(1)寫出核反應(yīng)方程式；(2)eq\o\al(12,6)C與甲核的速度各是多大？解析：(1)依據(jù)質(zhì)量數(shù)與核電荷數(shù)守恒，可知甲核的核電荷數(shù)是1、質(zhì)量數(shù)是3，甲核是氚核，核反應(yīng)方程式為：eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(3,1)H.(2)設(shè)中子質(zhì)量為m0，eq\o\al(12,6)C核質(zhì)量mC，甲核質(zhì)量為m甲，由動(dòng)量守恒，得m0v0＝mCvC＋m甲v甲，即m0v0＝12m0vC＋3m0v甲，又因?yàn)閑q\o\al(12,6)C與甲核動(dòng)量之比為1∶1，所以mCvC＝m甲v甲，即12m0vC＝3m0v甲，聯(lián)立以上兩個(gè)方程，解得：vC＝eq\f(v0,24)，v甲＝eq\f(v0,6).答案：(1)eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(3,1)H(2)eq\f(v0,24)eq\f(v0,6)A級(jí)抓基礎(chǔ)1.威耳遜云室能夠視察到射線徑跡，是利用（）A.射線在云室里的穿透本事B.射線在云室里的化學(xué)效應(yīng)C.射線在云室里的熱效應(yīng)D.射線在云室里的電離作用解析：在云室中能夠視察到射線的徑跡是利用射線在云室里發(fā)生電離作用，故D正確.答案：D2.（多選）下列說法正確的是（）A.很多元素能自發(fā)地放出射線，使人們起先相識(shí)到原子是有困難結(jié)構(gòu)的B.工業(yè)部門可以運(yùn)用放射線來測(cè)厚度C.利用γ射線照耀種子，會(huì)使種子的遺傳基因發(fā)生變異，從而培育出新的優(yōu)良品種D.放射性同位素可以用來做示蹤原子解析：自發(fā)地放出射線，使人們起先相識(shí)到原子核是有困難結(jié)構(gòu)的，故A錯(cuò)誤；工業(yè)部門可以運(yùn)用放射線來測(cè)厚度，不同的放射線，可測(cè)量不同厚度，故B正確；γ射線照耀種子，會(huì)使種子的遺傳基因發(fā)生變異，從而培育出新的優(yōu)良品種，故C正確；放射性同位素可以用來做示蹤原子，故D正確.答案：BCD3.下表給出了四種放射性同位素的輻射線和半衰期.同位素釙210锝99鈷60鍶90輻射線αγγβ半衰期138天6小時(shí)5年28年在醫(yī)療技術(shù)中，常用放射線治療腫瘤，其放射線必需滿意：①具有較強(qiáng)的穿透實(shí)力，以輻射到體內(nèi)的腫瘤處；②在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)具有相對(duì)穩(wěn)定的輻射強(qiáng)度.為此所選擇的放射源應(yīng)為（）A.釙210 B.锝99C.鈷60 D.鍶90解析：三種射線中γ射線的穿透實(shí)力最強(qiáng)，α射線與β射線的穿透性都相對(duì)于γ射線較弱，不適合用做醫(yī)學(xué)的放射源，故A、D錯(cuò)誤；三種射線中γ射線的穿透實(shí)力最強(qiáng)，锝99的半衰期較短，而鈷60的半衰期較長(zhǎng)，鈷60在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)具有相對(duì)穩(wěn)定的輻射強(qiáng)度，適合用做醫(yī)學(xué)的放射源，故B錯(cuò)誤，C正確.答案：C4．(多選)放射性同位素鈷60能放出較強(qiáng)的γ射線，其強(qiáng)度簡(jiǎn)單限制．這使得γ射線得到廣泛應(yīng)用．下列選項(xiàng)中，屬于γ射線的應(yīng)用的是()A．醫(yī)學(xué)上制成γ刀，無須開顱即可治療腦腫瘤B．機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)常產(chǎn)生很多靜電，用γ射線照耀機(jī)器可將電荷導(dǎo)入大地C．鋁加工廠將接收到的γ射線信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，可對(duì)薄鋁板的厚度進(jìn)行自動(dòng)限制D．用γ射線照耀草莓、荔枝等水果，可延長(zhǎng)保存期解析：γ射線的電離作用很弱，不能使空氣電離成為導(dǎo)體，B錯(cuò)誤；γ射線的穿透實(shí)力很強(qiáng)，薄鋁板的厚度改變時(shí)，接收到的信號(hào)強(qiáng)度改變很小，不能限制鋁板厚度，C錯(cuò)誤；γ射線能量很大，可以殺菌，延長(zhǎng)水果的保存期，對(duì)腫瘤細(xì)胞有很強(qiáng)的殺傷作用，故A、D正確．答案：AD5．在下列四個(gè)核反應(yīng)方程中，X1、X2、X3和X4各代表某種粒子．①eq\o\al(3,1)H＋X1→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n②eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋X2③eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋X3④eq\o\al(24,12)Mg＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(27,13)Al＋X4以下推斷中正確的是()A．X1是質(zhì)子 B．X2是中子C．X3是電子 D．X4是質(zhì)子解析：依據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒知，X1為eq\o\al(2,1)H，A錯(cuò)；X2為eq\o\al(1,1)H，B錯(cuò)；X3為eq\o\al(1,0)n，C錯(cuò)；X4為eq\o\al(1,1)H，D對(duì)．答案：DB級(jí)提實(shí)力6.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eq\o\al(30,15)P，放出一個(gè)正電子后變成原子核eq\o\al(30,14)Si，能近似反映正電子和Si核軌跡的是（）解析：把放出的正電子和衰變生成物Si核看成一個(gè)系統(tǒng)，依據(jù)動(dòng)量守恒定律正電子和Si核運(yùn)動(dòng)方向肯定相反，C、D可解除.由qvB＝meq\f(v2,R)得，R＝eq\f(mv,qB)，因?yàn)閯?dòng)量mv相等，故R∝eq\f(1,q)，即eq\f(Re,Rsi)＝eq\f(qsi,qe)＝eq\f(14,1)，可見Si核的運(yùn)動(dòng)半徑較小，選B.答案：B7．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．元素射線半衰期釙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軋輥把聚乙烯膜軋薄，利用適當(dāng)?shù)姆派渚€來測(cè)定通過軋輥后的薄膜厚度是否勻稱，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，則要求射線可以穿透薄膜．因此α射線不合適；另外，射線穿透作用還要受薄膜厚度影響，γ射線穿透作用最強(qiáng)，薄膜厚度不會(huì)影響γ射線穿透．所以只能選用β射線，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：C8．1934年，約里奧—居里夫婦在用α粒子轟擊鋁箔時(shí)，除了測(cè)到預(yù)料中的中子外，還探測(cè)到了正電子．正電子的質(zhì)量跟電子的質(zhì)量相同，帶一個(gè)單位的正電荷，跟電子的電性正好相反，是電子的反粒子．更意外的是，拿走α放射源以后，鋁箔雖不再放射中子，但仍舊接著放射正電子，而且這種放射性也有肯定的半衰期．原來，鋁箔被α粒子擊中后發(fā)生了如下反應(yīng)：eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n，這里的eq\o\al(30,15)P就是一種人工放射性同位素，正電子就是它衰變過程中放射出來的．(1)寫出放射性同位素eq\o\al(30,15)P放出正電子的核反應(yīng)方程．(2)放射性同位素eq\o\al(30,15)P放出正電子的衰變稱為正β衰變，我們知道原子核內(nèi)只有中子和質(zhì)子，那么正β衰變中的正電子從何而來？解析：(1)核反應(yīng)方程為eq\o