高中物理 3.3 放射性的应用 危害与防护规范训练 教科版选修3-5

3放射性的应用、危害与防护(时间：60分钟)知识点基础中档稍难原子核的人工转变1、2、3放射线的应用4、56示踪原子7、9、108综合提升11、12、13知识点一原子核的人工转变1．用中子轰击氧原子核的核反应方程式为eq\o\al(16,8)O＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(a,7)N＋eq\o\al(0,b)X，对式中X、a、b的判断正确的是()．A．X代表中子，a＝17，b＝1B．X代表电子，a＝17，b＝－1C．X代表正电子，a＝17，b＝1D．X代表质子，a＝17，b＝1解析根据质量数、电荷数守恒可知a＝17，b＝8＋0－7＝1，因X可表示为eq\o\al(0,＋1)e，为正电子，故C项正确，A、B、D三项错误．答案C2．铝箔被α粒子轰击后发生了以下核反应：eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→X＋eq\o\al(1,0)n.下列判断正确的是()．A.eq\o\al(1,0)n是质子 B.eq\o\al(1,0)n是中子C．X是eq\o\al(28,14)Si的同位素 D．X是eq\o\al(31,15)P的同位素解析根据核反应方程质量数和电荷数守恒可知选项B、D正确．答案BD3．用高能eq\o\al(86,36)Kr(氪)离子轰击eq\o\al(208,82)Pb(铅)，释放出一个中子后，生成了一个新核．下列关于新核的推断正确的是()．A．其质子数为122B．其质量数为294C．其原子序数为118D．其中子数为90解析本题考查核反应方程及原子核的组成．核反应方程为eq\o\al(208,82)Pb＋eq\o\al(86,36)Kr→eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(293,118)X，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.答案C知识点二放射线的应用4．如图3-3-6所示，x为未知放射源，它向右方发出射线，放射线首先通过一张黑纸P，并经过一个强电场区域后到达计数器，计数器上单位时间内记录到的射线粒子数是一定的，现将黑纸移开，计数器单位时间内记录的射线粒子数明显增加，然后再将强电场移开，计数器单位时间内记录的射线粒子数没有变化，则可以判定x可能为()．图3-3-6A．α及γ放射源 B．α及β放射源C．β及γ放射源 D．γ放射源解析此题要考查α射线、β射线、γ射线的穿透本领、电离本领大小．黑纸P可以把α射线挡住，如果有β射线，那么在撤去电场后，显微镜内观察到荧光屏上每分钟闪烁的亮点数应该明显增加，而电场对γ射线没有影响，因此含有α射线和γ射线．故正确答案为A.答案A5．关于放射性同位素，以下说法正确的是()．A．放射性同位素与放射性元素一样，都具有一定的半衰期，衰变规律一样B．放射性同位素衰变可生成另一种新元素C．放射性同位素只能是天然衰变时产生的，不能用人工方法制得D．以上说法均不对解析放射性同位素也具有放射性，半衰期也不受物理和化学因素的影响，衰变后形成新的原子核，选项A、B正确，大部分放射性同位素都是人工转变后获得的，C、D错误．答案AB6．放射性同位素钴60能放出较强的γ射线，其强度容易控制，这使得γ射线得到广泛应用．下列选项中，属于γ射线的应用的是()．A．医学上制成γ刀，无需开颅即可治疗脑肿瘤B．机器运转时常产生很多静电，用γ射线照射机器可将电荷导入大地C．铝加工厂将接收到的γ射线信号输入计算机，可对薄铝板的厚度进行自动控制D．用γ射线照射草莓、荔枝等水果，可延长保存期解析γ射线的电离作用很弱，不能使空气电离成为导体，B错误；γ射线的穿透能力很强，薄铝板的厚度变化时，接收到的信号强度变化很小，不能控制铝板厚度，C错误．答案AD知识点三示踪原子7．(1)1992年1月初，如图3-3-7美国前总统老布什应邀访日，在欢迎宴会上，突然发病昏厥，日本政府将他急送回国，回国后医生用123I进行诊断，通过体外跟踪，迅速查出病因．这是利用123I所放出的()．图3-3-7A．热量 B．α射线C．β射线 D．γ射线(2)美国医生使用123I布什总统诊断，使其很快恢复健康，可知123I的特性是()．A．半衰期长，并可迅速从体内消除B．半衰期长，并可缓慢从体内消除C．半衰期短，并可迅速从体内消除D．半衰期短，并可缓慢从体内消除解析在α射线、β射线及γ射线中，γ射线穿透本领最大，123I的半衰期较短，可以迅速从体内消除，不至于因为长时间辐射而对身体造成损害．答案(1)D(2)C8．正电子发射计算机断层显像(PET)的基本原理是：将放射性同位素eq\o\al(15,8)O注入人体，eq\o\al(15,8)O在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇而湮灭转化为一对γ光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像．如图3-3-8所示根据PET的原理，下列选项正确的是()．图3-3-8A.eq\o\al(15,8)O在人体内衰变的方程式是：eq\o\al(15,8)O→eq\o\al(15,7)N＋eq\o\al(0,＋1)eB．正负电子湮灭的方程式是：eq\o\al(0,1)e＋eq\o\al(0,－1)e→2γC．在PET中，eq\o\al(15,8)O的主要用途是作为示踪原子D．在PET中，eq\o\al(15,8)O的主要用途是参与人体的代谢过程解析根据题意eq\o\al(15,8)O在人体内衰变放出正电子，其衰变方程应为eq\o\al(15,8)O→eq\o\al(15,7)N＋eq\o\al(0,＋1)e，可知选项A正确；正电子与人体内的负电子相遇而湮灭转化为一对γ光子的方程式是：eq\o\al(0,＋1)e＋eq\o\al(0,－1)e→2γ，可知选项B正确；在PET中，eq\o\al(15,8)O的主要用途是作为示踪原子而不是参与人体的代谢过程，可知选项C正确、选项D不正确．答案ABC9．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，诊断甲状腺的疾病解析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．答案C10．放射性同位素被用作示踪原子的下列说法中不正确的是()．A．放射性同位素不改变其化学性质B．放射性同位素的半衰期比天然放射性元素的半衰期短得多C．半衰期与元素所处的物理、化学状态无关D．放射性同位素容易制造解析放射性同位素用作示踪原子，主要是用放射性同位素替代没有放射性的同位素参与的正常的物理、化学、生物的过程，既要利用化学性质相同，也要利用衰变规律不受物理、化学变化的影响，同时还要考虑放射性的危害，因此，选项A、B、C正确，选项D错误．答案D11．1934年约里奥·居里夫妇用α粒子轰击静止的eq\o\al(27,13)Al，发现了放射性磷eq\o\al(30,15)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12解析(1)核反应方程式为：eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)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)＋12解得：v2＝eq\f(v0＋v1,12)，且碰撞后12C答案见解析12．某实验室工作人员，用初速度v0＝2.7×107m/s的α粒子，轰击静止的氮原子核eq\o\al(14,7)N，产生了质子eq\o\al(1,1)H.若某次碰撞可看做对心正碰，碰后新核与质子同方向运动，垂直磁场方向，通过分析偏转半径可得出新核与质子的速度大小之比为1∶20，已知质子的质量为m.(1)写出核反应方程；(2)求出质子的速度大小．解析(1)eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H(2)α粒子、新核的质量分别为4m、17m，质子的速度为v，由动量守恒定律得：4mv0＝17m·eq\f(v,20)＋mv解得v＝5.84×107答案(1)eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H(2)5.84×10713．用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现，天然的放射性同位素只不过40多种，而今天人工制造的放射性同位素已达1000多种，每种元素都有放射性同位素，放射性同位素在工业、农业、医疗卫生和科学研究的许多方面得到了广泛的应用．(1)带电的验电器在放射线的照射下电荷会很快“消失”，其原因是()．A．射线的贯穿作用B．射线的电离作用C．射线的物理、化学作用D．以上三个选项都不是(2)如图3-3-9所示是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图．如果工厂生产的是厚度为1mm的铝板，在α、β、γ三种射线中，你认为对铝板的厚度控制起主要作用的是__________射线．图3-3-9(3)在我国首先用人工方法合成牛胰岛素时，需要证明人工合成的牛胰岛素结晶跟天然牛胰岛素的结晶是同一种物质，为此可以采用放射性同位素14C解析(1)因放射线的电离作用，空气中与验电器所带