高中物理人教版5第十九章原子核 第十九章34放射性的应用与防护

第十九章原子核3探测射线的方法4放射性的应用与防护1．(多选)关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是()A．作为示踪原子是利用了放射性同位素贯穿能力很强的性质B．作为示踪原子是利用了放射性同位素放出的射线可被仪器探测到的特点C．γ射线探伤利用了γ射线贯穿能力很强的性质D．γ射线探伤利用了γ射线电离能力很强的性质解析：作为示踪原子是利用放射性同位素放出的射线可被仪器探测到的特点，利用γ射线探伤是利用了γ射线的贯穿能力很强的性质，正确选项为B、C.答案：BC2．用中子轰击eq\o\al(10,5)B发生的核反应是eq\o\al(10,5)B＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(7,3)Li＋X.其中的X粒子应是()A．α粒子 B．β粒子C．质子 D．中子解析：由核反应规律可知，X的质量数为4，核电荷数为2，所以X为α粒子．答案：A3．用α粒子照射充氮的云室，得到如图所示的照片，下列说法中正确的是()A．A是α粒子的径迹，B是质子的径迹，C是新核的径迹B．B是α粒子的径迹，A是质子的径迹，C是新核的径迹C．C是α粒子的径迹，A是质子的径迹，B是新核的径迹D．B是α粒子的径迹，C是质子的径迹，A是新核的径迹解析：α粒子轰击氮核产生一个新核并放出质子，入射的是α粒子，所以B是α粒子的径迹．产生的新核，质量大，电离作用强，所以径迹粗而短，故A是新核径迹；质子的电离作用弱一些，贯穿作用强，所以细而长的径迹C是质子的径迹．故正确答案为D.答案：D4．(多选)一个质子以×107m/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A．核反应方程为eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(28,14)SiB．核反应方程为eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(27,14)Si＋eq\o\al(1,0)nC．硅原子核速度的数量级为107D．硅原子核速度的数量级为105解析：核反应方程为eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(28,14)Si，由动量守恒定律得m××107m/s＝28mv′，解得v′＝5×105m/s，因此选项A、D正确．答案：AD5．完成下列核反应方程，并指出其中________是发现质子的核反应方程，________是发现中子的核反应方程．(1)eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(14,6)C＋________；(2)eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋________；(3)eq\o\al(10,5)B＋eq\o\al(1,0)n→________＋eq\o\al(4,2)He；(4)eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→________＋eq\o\al(1,0)n；(5)eq\o\al(56,26)Fe＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(57,27)Co＋________．解析：根据电荷数和质量数守恒可得：(1)eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(14,6)C＋eq\o\al(1,1)H；(2)eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H；(3)eq\o\al(10,5)B＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(7,3)Li＋eq\o\al(4,2)He；(4)eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n；(5)eq\o\al(56,26)Fe＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(57,27)Co＋eq\o\al(1,0)n.其中发现质子的核反应方程是(2)．发现中子的核反应方程是(4)．答案：(2)(4)(1)eq\o\al(1,1)H(2)eq\o\al(1,1)H(3)eq\o\al(7,3)Li(4)eq\o\al(12,6)C(5)eq\o\al(1,0)n1．(多选)有关放射性同位素eq\o\al(30,15)P的下列说法，正确的是()\o\al(30,15)P与eq\o\al(30,14)X互为同位素\o\al(30,15)P与其同位素有相同的化学性质C．用eq\o\al(30,15)P制成化合物后它的半衰期变长D．含有eq\o\al(30,15)P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解析：同位素有相同的质子数，所以选项A错误．同位素有相同的化学性质，所以选项B正确．半衰期与元素属于化合物或单质没有关系，所以eq\o\al(30,15)P制成化合物后它的半衰期不变，即选项C错误．含有eq\o\al(30,15)P的磷肥由于衰变，可记录磷的踪迹，所以选项D正确．答案：BD2．(多选)下列应用中把放射性同位素作为示踪原子的是()A．射线探伤仪B．利用含有放射性eq\o\al(131,53)I的油，检测地下输油管的漏油情况C．利用eq\o\al(60,27)Co治疗肿瘤等疾病D．把含有放射性元素的肥料施给农作物，用以检测确定农作物吸收养分的规律解析：射线探伤仪利用了射线的贯穿能力，所以选项A错误．利用含有放射性eq\o\al(131,53)I的油，可以记录油的运动踪迹，可以检查管道是否漏油，所以选项B正确．利用eq\o\al(60,27)Co治疗肿瘤等疾病，利用了射线的贯穿能力和高能量，所以选项C错误．把含有放射性元素的肥料施给农作物，可以记录放射性元素的踪迹，用以检测确定农作物吸收养分的规律，所以选项D正确．答案：BD3．为了说明用α粒子轰击氮核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，在他拍摄的两万多张照片中，终于从四十多万条α粒子径迹中发现了8条产生分叉，这一实验数据说明了()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解析：氮原子核很小，所以α粒子接近氮核的机会很少，所以发生核反应的机会很少，即观察到α粒子径迹分叉的机会少，所以C选项正确．答案：C4．(多选)近几年，我国北京、上海、山东、洛阳、广州等地从国外引进了十多台γ刀，治疗患者5000余例，效果极好，成为治疗脑肿瘤的最佳仪器，用γ刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半小时内完成手术，无须住院，因而γ刀被誉为“神刀”．γ刀治疗脑肿瘤主要是利用()A．γ射线具有很强的贯穿本领B．γ射线具有很强的电离作用C．γ射线具有很高的能量D．γ射线能很容易地绕过阻碍物解析：γ射线是一种波长很短的电磁波，具有较高的能量，它的贯穿本领很强，甚至可以穿透几厘米厚的铅板，但它的电离作用很小．γ刀治疗肿瘤时，通常是同时用多束γ射线，使它们穿透脑颅和健康区域在病灶处会聚，利用γ射线的高能量杀死肿瘤细胞．故选项A、C正确．答案：AC5．下图是科学史上一张著名的实验照片，显示一个带电粒子在云室中穿过某种金属板运动的径迹，云室放置在匀强磁场中，磁场方向垂直照片向里，云室中横放的金属板对粒子的运动起阻碍作用，分析此径迹可知粒子()A．带正电，由下往上运动B．带正电，由上往下运动C．带负电，由上往下运动D．带负电，由下往上运动解析：由于金属板对粒子有阻碍作用，穿过金属板后速度减小，由R＝eq\f(mv,qB)可知在同一匀强磁场中运动半径减小，由题图知金属板下面半径大于上面的半径，所以粒子从下向上穿过金属板，磁场方向垂直于照片向里，所受洛伦兹力方向指向圆心位置，根据左手定则判断该粒子应带正电荷，故A项正确．答案：A6．在下列四个核反应方程中，X1、X2、X3和X4各代表某种粒子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是质子解析：根据核反应的质量数和电荷数守恒知，X1为eq\o\al(2,1)H，A错；X2为eq\o\al(1,1)H，B错；X3为eq\o\al(1,0)n，C错；X4为eq\o\al(1,1)H，D对．答案：D7．将威耳逊云室置于磁场中，一个静止在磁场中的放射性同位素原子核eq\o\al(30,15)P，放出一个正电子后变成原子核eq\o\al(30,14)Si，能近似反映正电子和Si核轨迹的是()解析：把放出的正电子和衰变生成物Si核看成一个系统，根据动量守恒定律正电子和Si核运动方向一定相反，C、D可排除．由qvB＝meq\f(v2,R)得，R＝eq\f(mv,qB)，因为动量mv相等，故R∝eq\f(1,q)，即eq\f(Re,Rsi)＝eq\f(qsi,qe)＝eq\f(14,1)，可见Si核的运动半径较小，选B.答案：B8．1956年李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，并由吴健雄用eq\o\al(60,27)Co的衰变来验证，其核反应方程是eq\o\al(60,27)Co→eq\o\al(A,Z)Ni＋eq\o\al(0,－1)e＋eq\o(\s\up7(—),\s\do3(ν))e.其中eq\o(\s\up7(—),\s\do3(ν))e是反中微子，它的电荷量为零，静止质量可认为是零．(1)在上述衰变方程中，衰变产物eq\o\al(A,Z)Ni的质量数A是________，核电荷数Z是________．(2)在衰变前eq\o\al(60,27)Co核静止，根据云室照片可以看出：衰变产物Ni和eq\o\al(0,－1)e的运动径迹不在一条直线上，如果认为衰变产物只有Ni和eq\o\al(0,－1)e，那么衰变过程将违背________守恒定律．(3)eq\o\al(60,27)Co是典型的γ放射源，可用于作物诱变育种．我国应用该方法培育出了许多农作物新品种，如棉花高产品种“鲁棉1号”，年种植面积曾达到3000多万亩，在我国自己培育的棉花品种中栽培面积最大．γ射线处理作物后主要引起________，从而产生可遗传的变异．解析：(1)根据质量数和电荷数守桓，核反应方程写成：eq\o\al(60,27)Co→eq\o\al(60,28)Ni＋eq\o\al(0,－1)e＋eq\o(\s\up7(—),\s\do3(ν))e.由此得出两空分别为60和28.(2)衰变过程遵循动量守恒定律．原来静止的核动量为零，分裂成两个粒子后，这两个粒子的动量和应还是零，则两粒子径迹必在同一直线上．现在发现Ni和eq\o\al(0,－1)e的运动径迹不在同一直线上，如果认为衰变产物只有Ni和eq\o\al(0,－1)e，就一定会违背动量守恒定律．(3)用γ射线照射种子，会使种子的遗传基因发生突变，从而培育出优良品种．答案：(1)6028(2)动量(3)基因突变9．1934年，约里奥—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：eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n，这里的eq\o\al(30,15)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eq\o\al(30,15)P放出正电子的核反应方程．(2)放射性同位素eq\o\al(30,15)P放出正电子的衰变