2019-2020学年高中物理第十九章原子核第34节探测射线的方法放射性的应用与防护课时分层训练含解析 人教版选修3-5

2019-2020学年高中物理第十九章原子核第34节探测射线的方法放射性的应用与防护课时分层训练含解析 人教版选修3-5

第3节 探测射线的方法 第4节 放射性的应用与防护 ‎「基础达标练」‎ ‎1．利用威尔逊云室探测射线时能观察到短粗而弯曲的径迹，则下列说法正确的是(　　)‎ A．可知是α射线射入云室中 B．可知是γ射线射入云室中 C．观察到的是射线粒子的运动 D．观察到的是射线粒子运动路径上的酒精雾滴 解析：选D　威尔逊云室中观察到的短粗而弯曲的径迹是低速β粒子的径迹，可知有β射线射入云室中，A、B选项错误；射线粒子的运动肉眼是观察不到的，观察到的是酒精的过饱和蒸气在射线粒子运动路径上形成的雾滴，C选项错误，D选项正确．‎ ‎2．(2019·海南中学期末)用“γ刀”进行手术，可以使病人在清醒状态下经过较短的时间完成手术，在此过程中，主要利用：①γ射线具有较强的穿透本领；②γ射线很容易绕过障碍物到达病灶区域；③γ射线具有很强的电离能力，从而使病变细胞电离而被破坏；④γ射线具有很高的能量．上述描述正确的是(　　)‎ A．①②　　　　　　　　 B．②③‎ C．①②③ D．①④‎ 解析：选D　用“γ刀”进行手术，利用的是γ射线具有较强的穿透本领能够进入病灶区，再利用γ射线具有很高的能量杀死病变细胞；γ射线的电离本领最弱，故选项D正确．‎ ‎3．以下是物理学史上3个著名的核反应方程X＋Li→2Y　Y＋N→X＋O　Y＋Be→Z＋C.X、Y和Z是3种不同的粒子，其中Z是(　　)‎ A．α粒子　　　　　　　 B．质子 C．中子 D．电子 解析：选C　设X、Y、Z的电荷数分别为ZX、ZY、ZZ，质量数分别为AX、AY、AZ.由前两个核反应方程中的电荷数守恒，ZX＋3＝2ZY，ZY＋7＝ZX＋8，可得Zy＝2；质量数守恒AX＋7＝2AY，AY＋14＝AX＋17，可得AY＝4；由第三个核反应方程中的电荷数守恒2＋4＝ZX＋6，得ZZ＝0，质量数守恒4＋9＝AZ＋12，AZ＝1，即Z是电荷数为零，质量数为1的粒子，也就是中子，C正确．‎ ‎4．为了说明用α粒子轰击氮打出质子是怎样的一个物理过程，布拉凯特在充氮云室中，用α粒子轰击氮，在他拍摄的二万多张照片中，终于从四十多万条α粒子径迹中发现了8条产生分叉，这一实验说明了(　　)‎ A．α粒子的数目很少，与氮发生相互作用的机会很少 B．氮气的密度很小，α粒子与氮接触的机会很少 C．氮核很小，α粒子接近氮核的机会很少 5‎ D．氮气和α粒子的密度都很小，致使它们接近的机会很少 解析：选C　氮原子核很小，所以α粒子接近氮原子核的机会很少，使得发生反应径迹分叉的机会很少，故正确选项为C.‎ ‎5．‎1998年9月23日，铱卫星通讯系统在美国和欧洲正式投入商业运行，原计划的铱卫星系统是在距地球表面‎780 km的太空轨道上建立的一个由77颗小卫星组成的星座，这些小卫星均匀分布在覆盖全球的7条轨道上，每条轨道上有11颗卫星．由于这一方案的卫星排列与化学元素铱原子核外77个电子围绕原子核运动的图景类似，所以简称为铱星系统．自然界中有两种铱的同位素，质量数分别为191和193，则(　　)‎ A．这两种同位素的原子核内的中子数之比为191∶193‎ B．这两种同位素的原子核内的中子数之比为57∶58‎ C．这两种同位素的质子数之比为191∶193‎ D．这两种同位素的质子数之比为57∶58‎ 解析：选B　铱为77号元素，其质子数为77，则中子数为191－77＝114,193－77＝116，则中子数之比为114∶116＝57∶58，A错误，B正确；同位素质子数相同，C、D错误．‎ ‎6．(多选)一个质子以1.4×‎107 m/s的速度撞入一个孤立的静止铝原子核后被俘获，铝原子核变为硅原子核，已知铝原子核的质量是质子的27倍，硅原子核的质量是质子的28倍．则下列判断中正确的是(　　)‎ A．核反应方程为Al＋H→Si B．核反应方程为Al＋H→Si＋n C．硅原子核速度的数量级为‎107 m/s D．硅原子核速度的数量级为‎105 m/s 解析：选AD　核反应方程为Al＋H→Si，由动量守恒定律得m×1.4×‎107 m/s＝28mv′，解得v′＝5×‎105 m/s，因此选项A、D正确．‎ ‎7．(多选)下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的(　　)‎ A．利用钴60治疗肿瘤等疾病 B．γ射线探伤 C．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况 D．把含有放射性同位素的肥料施给农作物用以检测农作物吸收养分的规律 解析：选CD　利用钴60治疗肿瘤和γ射线探伤是利用射线能量高，贯穿本领大的特点，A、B错误；C、D两项是利用放射性同位素作为示踪原子，C、D正确．‎ ‎8．静止的锂核(Li)俘获一个速度为7.7×‎106 m/s的中子，发生核反应后若只产生两个新粒子，其中一个粒子为氦核(He)，它的速度大小是8.0×‎106 m/s，方向与反应前的中子速度方向相同．‎ 5‎ ‎(1)写出此核反应的方程式；‎ ‎(2)求反应后产生的另一个粒子的速度大小及方向．‎ 解析：(1)Li＋n→He＋H.‎ ‎(2)用m1、m2和m3分别表示中子(n)、氦核(He)和氚核(H)的质量，由动量守恒定律得 m1v1＝m2v2＋m3v3‎ 代入数值解得v3＝－8.1×‎106 m/s 即反应后生成的氚核的速度大小为8.1×‎106 m/s，方向与反应前中子的速度方向相反．‎ 答案：(1)Li＋n→He＋H ‎(2)8.1×‎106 m/s　方向与反应前中子的速度方向相反 ‎「能力提升练」‎ ‎9．卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变，其核反应方程为He＋N→O＋H，下列说法错误的是(　　)‎ A．卢瑟福通过该实验提出了原子核式结构模型 B．实验中是用α粒子轰击氮核 C．卢瑟福通过该实验发现了质子 D．原子核在人工转变的过程中，电荷数一定守恒 解析：选A　卢瑟福在α粒子散射实验的基础上，提出了原子的核式结构模型，故A错误；用α粒子轰击氮核首次实现了原子核的人工转变，并发现了质子，故B、C正确；核反应中质量数守恒，电荷数守恒，故D正确．‎ ‎10．医学界通过‎14C标记的C60发现一种C60的羧酸衍生物，在特定条件下可以通过断裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，则‎14C的用途是(　　)‎ A．示踪原子 B．电离作用 C．催化作用 D．贯穿作用 解析：选A　由题给信息可知‎14C的用途是作示踪原子，故选项A正确．‎ ‎11．(2019·春县一中高二期末)关于天然放射现象，下列说法中正确的是(　　)‎ A．β衰变证明原子核里有电子 B．某原子核经过一次α衰变，核内中子数减少2个 C．放射性物质的温度升高，其半衰期将缩短 D．γ射线的电离作用很强，可用来消除有害静电 解析：‎ 5‎ 选B　β衰变时，原子核中的一个中子转化为一个质子和一个电子，释放出来的电子就是β粒子，β衰变不能证明电子是原子核的组成部分，故A错误；某放射性元素经过1次α衰变质量数减少4，核电荷数减少2，根据质量数守恒和电荷数守恒得知，中子数减少2，故B正确；半衰期是由原子核自身决定的，与温度无关，所以升高放射性物质的温度，不能缩短其半衰期，故C错误；γ射线的电离作用很弱，不能用来消除有害静电，故D错误．‎ ‎12．关于放射性同位素应用的下列说法中正确的有(　　)‎ A．放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到了消除有害静电的目的 B．利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视 C．用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种 D．用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的伤害 解析：选D　利用放射线消除有害静电是利用α射线的电离作用，使空气中气体分子电离成导体，将静电放出，故A错误；利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，γ射线对人体细胞伤害太大，因此不能用来人体透视，故B错误；DNA变异并不一定都是有益的，故C错误；γ射线对人体细胞伤害太大，在用于治疗肿瘤时要严格控制剂量，故D正确．‎ ‎13．一个静止的氮核N俘获—个速度为2.3×‎107 m/s的中子生成一个复核A，A又衰变成B、C两个新核．设B、C的速度方向与中子速度方向相同，B的质量是中子的11倍，B的速度是‎106 m/s，B、C两原子核的电荷数之比为5∶2.则：‎ ‎(1)C为何种粒子？‎ ‎(2)C核的速度大小为多少？‎ 解析：(1)静止的氮核N俘获一个速度为2.3×‎107 m/s的中子生成一个复核A，由质量数守恒和电荷数守恒，可知复核A的质量数为15，电荷数为7，因B的质量是中子的11倍，则知B的质量数是11，则C核的质量数是4.根据B、C两原子核的电荷数之比为5∶2可知C核的电荷数为2，所以C为α粒子(氦原子核He)．‎ ‎(2)设中子质量为m，B的质量为‎11m，C的质量为‎4m.由动量守恒定律得mv＝11mvB＋4mvC，解得vC＝3×‎106 m/s.‎ 答案：(1)α粒子(氦原子核He)　(2)3×‎106 m/s ‎14．1934年，约里奥—居里和伊丽芙—居里夫妇在用α粒子轰击铝箔时，除了测到预料中的中子外，还探测到了正电子．正电子的质量跟电子的质量相同，带一个单位的正电荷，跟电子的电性正好相反，是电子的反粒子，更意外的是，拿走α放射源以后，铝箔虽不再发射中子，但仍然继续发射正电子，而且这种放射性也有一定的半衰期．原来，铝箔被α粒子击中后发生了如下反应：Al＋He→P＋n.这里的P就是一种人工放射性同位素，正电子就是它衰变过程中放射出来的．‎ ‎(1)写出放射性同位素P放出正电子的核反应方程；‎ ‎(2)放射性同位素P放出正电子的衰变称为正β衰变，我们知道原子核内只有中子和质子，那么正β衰变中的正电子从何而来？‎ 解析：(1)正β衰变过程质量数、电荷数也守恒，P放出正电子的核反应方程为P→Si＋e，可见正β衰变后新核质量数不变，电荷数减1.‎ 5‎ ‎(2)原子核内只有质子和中子，没有电子，也没有正电子，正β衰变是原子核的一个质子转换成一个中子，同时放出一个正电子，反应过程为H→e＋n.‎ 答案：(1)P→Si＋e　(2)H→e＋n 5‎