2019-2020学年高中物理第19章原子核第34节探测射线的方法放射性的应用与防护课后限时作业含解析 人教版选修3-5

2019-2020学年高中物理第19章原子核第34节探测射线的方法放射性的应用与防护课后限时作业含解析 人教版选修3-5

第十九章　第3、4节 ‎1．在威耳逊云室中，关于放射源产生的射线径迹，下列说法正确的是(　　)‎ A．由于γ射线的能量大，容易显示其径迹 B．由于β粒子的速度大，其径迹粗而且长 C．由于α粒子的速度小，不易显示其径迹 D．由于α粒子的电离作用强，其径迹直而粗 D　解析　在云室中显示粒子径迹是由于引起气体电离，电离作用强的α粒子容易显示其径迹，因质量较大，飞行时不易改变方向，所以径迹直而粗，选项D正确．‎ ‎2．用中子轰击铝Al，产生Na和X粒子，Na具有放射性，它衰变后变成Mg，则X粒子和钠的衰变过程分别是(　　)‎ A．质子，α衰变 B．电子，β衰变 C．α粒子，β衰变 D．正电子，β衰变 C　解析　利用一些射线轰击某些原子核，以实现原子核的人工转变，并可以得到一些元素的放射性同位素，它们和天然存在的放射性元素一样不断地衰变，也有半衰期，且核反应前后质量数、电荷数守恒，中子轰击铝27的核反应方程为Al＋n→Na＋He，钠24衰变为镁24的核反应方程为Na→Mg＋e，所以X粒子是α粒子，钠的衰变为β衰变，选项C正确．‎ ‎3．我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献．下列核反应方程中属于聚变反应的是(　　)‎ A．H＋H→He＋n B．N＋He→O＋H C．He＋Al→P＋n D．U＋n→Ba＋Kr＋3n B　解析 H＋H→He＋n是一个氘核与一个氚核结合成一个氦核，同时放出一个中子，属于聚变反应，选项A正确；N＋He→O＋H是卢瑟福发现质子的核反应方程，是人类第一次实现的原子核的人工转变，属于人工核反应，选项B错误；He＋Al→P＋n是小居里夫妇用α粒子轰击铝片时发现了放射性磷(磷30)，同时发现中子的核反应方程，属于人工核反应，选项C错误；U＋n→Ba＋Kr＋3n是一种典型的轴裂变，属于裂变反应，选项D错误．‎ ‎4．关于放射性同位素的应用，下列说法正确的是(　　)‎ A．利用γ射线使空气电离，把静电荷泄去 B．利用α射线照射植物的种子，使产量显著增加 C．利用β射线来治肺癌、食道癌 D．利用放射性同位素跟它的非放射性同位素的化学性质相同，作为示踪原子 D　解析　‎ 4‎ β或α射线的电离本领较大，可以消除工业上有害的静电积累，选项A错误；γ射线可以辐射育种、辐射保鲜、消毒杀菌和医治肿瘤等，选项B、C错误；放射性同位素跟它的非放射性同位素的化学性质相同，作示踪原子，选项D正确．‎ ‎5．(多选)下列关于盖革－米勒计数器的说法正确的是(　　)‎ A．射线的电离作用使计数器计数 B．α射线电离作用强，而β射线电离作用弱，故计数器只能记录α粒子 C．无论是α、β射线都能用计数器计数 D．计数器不能区分时间间隔小于200 μs的两个粒子 ACD　解析　根据盖革—米勒计数器的计数原理可知，当射线进入管内时，它使管内气体电离，产生的电子在电场中加速到达阳极，正离子到达阴极，产生脉冲放电，使计数器计数，选项A、C正确，B错误；两个射来的粒子如果时间间隔小于200 μs，计数器不能区分，选项D正确．‎ ‎6．(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 CD　解析　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，选项A、B错误；C、D两项是利用放射性同位素作为示踪原子，选项C、D正确．‎ ‎7．在轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度，其检测装置由放射源、探测器等构成，如图所示．该装置中探测器接收到的是(　　)‎ A．X射线 B．α射线 C．β射线 D．γ射线 D　解析　放射源放出α、β、γ三种射线，而这三种射线中只有γ射线能穿过钢板，选项D正确．‎ ‎8．(多选)放射性同位素的应用主要有两方面，下列实际应用中利用其射线的有(　　)‎ A．进行金属探伤 B．检查输油管是否漏油 C．消毒灭菌 D．证明人工合成的牛胰岛素和天然牛胰岛素是同一物质 AC　解析　利用射线可以给金属探伤，也可以消毒灭菌，选项A、C正确；而选项B、D是作为示踪原子来应用的，选项B、D错误．‎ 4‎ ‎[能力提升]‎ ‎9．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 C　解析　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射穿透，所以只能选用β射线，而氡222半衰期太短，铀238半衰期太长，所以只有锶90较合适，选项C正确．‎ ‎10．为了说明用α粒子轰击氮打出了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 D．氮气和α粒子的密度都很小，致使它们接近的机会很少 C　解析　氮原子核很小，所以α粒子接近氮原子核的机会很少，使得发生反应的机会很少，也就是径迹分叉的机会很少，选项C正确．‎ ‎11．1934年约里奥－居里夫妇用α粒子轰击静止的Al，发现了放射性磷P和另一种粒子，并因这一伟大发现而获得诺贝尔物理学奖．‎ ‎(1)写出这个过程的核反应方程式；‎ ‎(2)若该种粒子以初速度v0与一个静止的12C核发生碰撞，但没有发生核反应，该粒子碰后的速度大小为v1，运动方向与原运动方向相反，求碰撞后12C核的速度．‎ 解析　(1)核反应方程式为He＋Al→P＋n．‎ ‎(2)设该种粒子的质量为m，则12C核的质量为12m，碰撞后12C核的速度为v2.由动量守恒定律可得mv0＝m(－v1)＋12mv2，解得v2＝，则碰撞后12‎ 4‎ C核的运动方向与该粒子原运动方向相同．‎ 答案　见解析 ‎12．同位素这个概念是1913年英国科学家索迪提出的．许多元素都存在同位素现象，在目前已发现的114种元素中，稳定同位素约300多种，而放射性同位素达1 500种，而且大多数是人工制造的．‎ ‎(1)中国科学院近代物理研究所的科学家利用兰州重离子加速器在重质量半中子区首次制得镤元素的一种同位素(234Pa)．已知Th(钍)→234Pa(镤)＋e(电子)，则234Pa原子核里的中子数应为________．‎ ‎(2)1934年，科学家在用α粒子轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测到了正电子，更意外的是拿走α放射源后，铝箔虽不再发射中子，但仍继续发射正电子，而且这种放射性随时间衰减规律跟天然放射性一样，也有一定的半衰期．‎ ‎①写出α粒子轰击铝箔(Al)产生中子的核反应方程式，并请写出核反应和一般化学反应的不同点(请答3点)；‎ ‎②上述产生的具有放射性的同位素叫放射性同位素，写出其产生正电子的核反应方程式．‎ 解析　(1)由方程两边的质量数和电荷数相同，可知237Pa中质子数为91，则中子数为234－91＝143．‎ ‎(2)①铝核被α粒子击中后产生中子的反应为Al＋He→P＋n；核反应和一般化学反应的不同点：核反应是原子层次上的变化，而化学反应是分子层次上的变化(或核反应前后元素发生变化，化学反应前后则元素种类不变)；一种同位素不论处于何种状态，它们的核反应性质是相同的，而它们的化学性质是不同的；同一元素的不同同位素，它们的化学性质是相同的，但它们的核反应性质是不同的．‎ ‎②P是磷的一种同位素，也有放射性，像天然放射性元素一样发生衰变，衰变时放出正电子，该反应为P→Si＋e．‎ 答案　(1)143　(2)①Al＋He→P＋n　不同点见解析②P→Si＋e 4‎