2020版高中物理 19.3.4 探测射线的方法 放射性的应用与防护知能巩固提升 新人教版选修3-5

2020版高中物理 19.3.4 探测射线的方法 放射性的应用与防护知能巩固提升 新人教版选修3-5

‎2020版高中物理 ‎19.3.4‎ 探测射线的方法 放射性的应用与防护知能巩固提升 新人教版选修3-5 ‎ ‎【课堂训练】‎ ‎1.如图所示是查德威克实验示意图，在这个实验中发现了一种不可见的贯穿能力很强的粒子，这种粒子是( )‎ A.正电子 B.中子 C.光子 D.电子 ‎2.(2020·徐州高二检测)关于同位素的下列说法中，正确的是( )‎ A.一种元素的几种同位素在元素周期表中的位置相同 B.一种元素的几种同位素的化学性质、物理性质都相同 C.同位素都具有放射性 D.互称同位素的原子含有相同的质子数 ‎3.在下列四个核反应方程中，X1、X2、X3和X4各代表某种粒子 ‎①31H+X1→42He+10n ②147N+42He→178O+X2‎ ‎③94Be+42He→‎126C+X3 ④2412Mg+42He→2713Al+X4‎ 以下判断中正确的是( )‎ A.X1是质子 B.X2是中子 C.X3是电子 D.X4是质子 ‎4.(2020·广州高二检测)下列应用中放射性同位素不是作为示踪原子的是( )‎ A.利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况 B.把含有放射性元素的肥料施给农作物，根据探测器的测量，找出合理的施肥规律 C.利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹 D.给怀疑患有甲状腺病的病人注射碘131，诊断甲状腺的疾病 ‎5.正电子发射计算机断层(PET)是分子水平上的人体功能显像的国际领先技术，它为临床诊断和治疗提供全新手段.PET在心脏疾病诊疗中，需要使用放射正电子的同位素氮13作示踪剂.氮13是由小型回转加速器输出的高速质子轰击氧16获得的.反应中同时还产生另一种粒子，试写出核反应方程.‎ ‎【课后巩固】‎ ‎6.(2020·扬州高二检测)有关放射性同位素3015P的下列说法，正确的是( )‎ A.3015P与3014X互为同位素 B.3015P与其同位素有相同的化学性质 C.用3015P制成化合物后它的半衰期变长 D.含有3015P的磷肥释放正电子，可用作示踪原子，观察磷肥对植物的影响 ‎7.用中子轰击氧原子核的核反应方程式为168O+10n→a7N+0bX，对式中X、a、b的判断正确的是( )‎ A.X代表中子，a=17,b=1‎ B.X代表正电子，a=17,b=-1‎ C.X代表正电子，a=17，b=1‎ D.X代表质子，a=17,b=1‎ ‎8.(2020·南通高二检测)用高能8636Kr(氪)离子轰击20882Pb(铅)，释放出一个中子后，生成了一个新核，关于新核的推断正确的是( )‎ A.其质子数为122‎ B.其质量数为294‎ C.其原子序数为118‎ D.其中子数为90‎ ‎9.一个静止在磁场中的放射性同位素原子核3015P，放出一个正电子后变成原子核3014Si，能近似反映正电子和Si核轨迹的是( )‎ ‎10.放射性在技术上有很多应用，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线.‎ 元素 射线 半衰期 钋210‎ α ‎138天 氡222‎ β ‎3.8天 锶90‎ β ‎28年 铀238‎ α、β、γ ‎4.5×109年 某塑料公司生产聚乙烯薄膜，方法是让厚的聚乙烯膜通过轧辊把聚乙烯膜轧薄，利用适当的放射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀，可利用的元素 是( )‎ A.钋210 B.氡222‎ C.锶90 D.铀238‎ ‎11.中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的铂元素的同位素‎20278Pt.制取过程如下：‎ ‎(1)用质子轰击铍靶94Be产生快中子；‎ ‎(2)用快中子轰击汞20480Hg，反应过程可能有两种：‎ ‎①生成‎20278Pt，放出氦原子核；‎ ‎②生成‎20278Pt，放出质子、中子；‎ ‎(3)生成的‎20278Pt发生两次β衰变，变成稳定的原子核汞20280Hg.‎ 写出上述核反应方程式.‎ ‎12.核能是一种高效的能源.‎ ‎(1)在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳，压力壳和安全壳.‎ 由图甲可知，安全壳应当选用的材料是___________.‎ ‎(2)图乙是用来监测工作人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，可以判断工作人员受到何种辐射.当胸章上‎1 mm铝片和‎3 mm铝片下的照相底片被感光，而‎5 mm铅片下的照相底片未被感光时，结合图分析可知工作人员受到了___________射线的辐射；当所有照相底片被感光时，工作人员受到了___________射线的辐射.‎ 答案解析 ‎1.【解析】选B.查德威克实验用人工转变的方法发现了中子，中子的贯穿能力很强，故B正确.‎ ‎2.【解析】选A、D.同位素的质子数相同，在元素周期表中的位置相同，具有相同的化学性质，但物理性质不一定相同，所以选项A、D正确，B错误.同位素不一定具有放射性,所以选项C错误.‎ ‎3.【解析】选D.根据核反应的质量数和电荷数守恒知，X1为21H，A错.X2为11H，B错.X3为10n，C错.X4为11H，D对.‎ ‎4.【解析】选C.利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹是利用γ射线穿透能力强的特点，因此选项C不属于示踪原子的应用.选项A、B、D中都是利用了放射性同位素作为示踪原子.‎ ‎5.【解析】由题意可知：氧16(168O)在质子(11H)的轰击下产生了氮13(137N)和另一种粒子，由质量数和电荷数守恒可知另外一种粒子是42He，所以核反应方程为：168O+11H→137N+42He 答案:168O+11H→137N+42He ‎6.【解析】选B、D.同位素应具有相同的质子数，故A错；同位素具有相同的化学性质，B对；元素的半衰期与其所处的状态无关，C错；放射性同位素可作为示踪原子，故D对.‎ ‎7.【解析】选C.根据质量数、电荷数守恒可知a=17,b=8+0-7=1,因此X可表示为01e，即正电子，故C项正确，A、B、D三项错.‎ ‎【变式备选】铝箔被α粒子轰击后发生了以下核反应：2713Al+42He→X+10n.下列判断正确的是( )‎ A.10n是质子 B.10n是中子 C.X是2814Si的同位素 D.X是3115P的同位素 ‎【解析】选B、D.10n是中子，11H才是质子，A错B对.由质量数守恒和电荷数守恒得X的质量数为30，核电荷数为15，即是3115P的同位素3015P，C错D对.‎ ‎8.【解题指南】解答本题应首先确定这是一个人工核反应，根据电荷数、质量数 守恒写出核反应方程，然后根据原子核的组成确定质量数、质子数、中子数等.‎ ‎【解析】选C.核反应方程为20882Pb+8636Kr→10n+293118X，新核质量数为293，质子数为118，中子数为293-118=175.故正确选项为C.‎ ‎9.【解析】选B.把放出的正电子和衰变生成物Si核看成一个系统，衰变过程中系统的动量守恒，发出正电子的方向跟Si核运动方向一定相反.由于它们都带正电,在洛伦兹力作用下一定形成两个外切圆的轨道,C、D可排除.‎ 由洛伦兹力提供向心力，即qvB=‎ 所以做匀速圆周运动的半径为r=‎ 衰变时放出的正电子与反冲核Si的动量大小相等,因此在同一个磁场中做圆周运动的半径与它们的电荷量成反比，即 可见正电子运动的圆周半径较大.‎ ‎10.【解析】选C.要测定聚乙烯薄膜的厚度，则要求射线可以穿透薄膜，因此α射线不合适；另外，射线穿透作用还要受薄膜厚度影响，γ射线穿透作用最强，薄膜厚度不会影响γ射线穿透，所以只能选用β射线，而氡222半衰期太小，铀238半衰期太长，所以只有锶90较合适.‎ ‎【总结提升】放射性技术应用问题 放射性同位素在生产、科技和医疗等方面有很多的应用.解答这类问题要弄清以下两个方面：‎ ‎(1)弄清各种射线的特性，确定应用射线的哪种特性，如穿透本领、电离本领等.‎ ‎(2)对于半衰期不同的放射性元素，要根据实际需要来确定半衰期的长短，半衰期太长或太短都不适用.‎ ‎11.【解析】根据质量数守恒和电荷数守恒，算出新核的电荷数和质量数，然后写出核反应方程.‎ ‎(1)94Be+11H→95B+10n ‎(2)20480Hg+10n→‎20278Pt+32He ‎20480Hg+10n→‎20278Pt+211H+10n ‎(3) ‎20278Pt→20279Au+0-1e；20279Au→20280Hg+0-1e 答案:见解析 ‎12.【解题指南】解决本题要熟悉放射线的应用及防护知识.‎ ‎【解析】(1)反应堆最外层是厚厚的水泥防护层.防止射线外泄，所以安全壳应选用的材料是混凝土.‎ ‎(2)β射线可穿透几毫米厚的铝片，而γ射线可穿透几厘米厚的铅板，所以两个空分别是：β和γ.‎ 答案:(1)混凝土 (2)β γ