2024-2025学年高中物理第十九章原子核第三节探测射线的方法第四节放射性的应用与防护课时作业含解析新人教版选修3-5

PAGE5-第四节放射性的应用与防护基础夯实一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题)1．下列关于盖革—米勒计数器的说法错误的是(B)A．射线的电离作用使计数器计数B．α射线的电离作用强，而γ射线电离作用弱，故计数器只能记录α粒子C．无论是α、β、γ射线都能用计数器计数D．计数器不能区分时间间隔小于200μs的两个粒子解析：依据盖革—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；两个射来的粒子假如时间间隔小于200μs，计数器不能区分，故选项D正确。2．关于国际通用的放射性标记，下列说法错误的是(A)A．国际通用的放射性标记是毒性标记的骷髅B．国际通用的放射性标记是以黄色圆形为背景的黑色的圆形中心和三个黑色叶瓣的图形C．有此项标记的地方是有放射性危急的地方D．没有特殊的极其特殊的须要要远离有国际通用的放射性标记的地方解析：国际通用的放射性标记如图所示。3．下面列出的是一些核反应方程：eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋X，eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(10,5)B＋Y，eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(7,3)Li＋Z。其中(A)A．X是正电子，Y是中子，Z是质子B．X是质子，Y是中子，Z是正电子C．X是正电子，Y是质子，Z是中子D．X是中子，Y是正电子，Z是质子解析：依据电荷数守恒、质量数守恒，知X的电荷数为1，质量数为0，为正电子，Y的电荷数为0，质量数为1，为中子，Z的电荷数为1，质量数为1，为质子，故A正确，B、C、D错误。4．关于放射性同位素的应用，下列说法正确的是(D)A．利用γ射线使空气电离，把静电荷导走B．利用β射线照耀植物的种子，使产量显著增加C．利用α射线来治疗肺癌、食道癌等疾病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，作为示踪原子解析：γ射线的电离作用很弱，应利用α射线的电离作用，A错误；γ射线对生物具有物理化学作用，照耀种子可使基因变异，可用于放射性治疗，β射线α射线不具有生物作用，B、C错误；同位素的核外电子数相同，化学性质相同，放射性同位素带有“放射性标记”，可用探测器探测到，D正确。5．关于威耳逊云室探测射线，下列说法正确的是(AB)A．威耳逊云室内充溢过饱和蒸气，射线经过时可显示出射线运动的径迹B．威耳逊云室中径迹直而粗的是α射线C．威耳逊云室中径迹细而弯曲的是γ射线D．威耳逊云室中显示粒子径迹的缘由是电离，所以无法由径迹推断射线所带电荷的正负解析：云室内充溢过饱和蒸气，射线经过时把气体电离，过饱和蒸气以离子为核心凝聚成雾滴，雾滴沿射线的路径排列，显示出射线的径迹，故A正确；由于α粒子的电离本事大贯穿本事小，故α粒子在云室中的径迹直而粗，即B正确；γ射线的电离本事很弱，所以在云室中一般看不到它的径迹，而细而弯曲的是β射线，所以C错误；把云室放到磁场中，由射线径迹的弯曲方向就可以推断射线所带电荷的正负，故D错误。6．以色列对加沙地带的哈马斯组织发动了代号为“铸铅”的军事打击行动，轰炸了加沙的大型工程设施，据报道，以色列在为期20多天的以巴军事斗争中运用了白磷弹和贫铀弹。其中贫铀弹是从金属铀中提炼铀235以后的副产品，其主要成分是铀238。贫铀炸弹贯穿力是常规炸弹的9倍，杀伤力极大而且残留物可长期危害环境，下列关于其残留物长期危害环境的理由正确的是(AD)A．爆炸后的弹片存在放射性，对环境产生长期危害B．爆炸后的弹片不会对人体产生危害，对环境产生长期危害C．铀238的衰变速度很快D．铀的半衰期很长解析：自然放射现象周期很长，会对环境和生物造成长期的影响，故A、D正确，B、C错误。二、非选择题7．过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自然界产生破坏作用。(1)1945年美国向日本的广岛和长崎投了两枚原子弹，当日炸死了二十万人。另有多数的平民受到辐射后患有各种疾病，使无辜的平民痛不欲生。(2)1986年前苏联切尔诺贝利核电站的泄露造成了大量人员的伤亡，至今大片土地仍是生物活动的禁区。(3)美国在近几年的两次地区冲突(海湾地区、科索沃地区)中大量运用了含有放射性的炸弹，使很多人患有稀里糊涂的疾病。如何对放射线进行有效的防护？答案：应当避开接触有放射性的材料，远离放射源，运用放射性材料时要选用半衰期短的，核电站核反应堆外层用厚厚的水泥防护层防止放射线外泄，用过的核废料要放在厚金属箱内，深埋在深海等。实力提升一、选择题(1、2题为单选题，3、4题为多选题)1．(2024·安徽省明光中学高二下学期期中)2006年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器，通过eq\o\al(48,20)Ca(钙48)轰击eq\o\al(249,98)Cf(锎249)发生核反应，胜利合成了质量数为297的第118号元素，这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素，试验表明，该元素的原子核先放出3个相同的粒子x，再连续经过3次α衰变后，变成质量数为282的第112号元素的原子核，则上述过程中粒子x是(B)A．质子 B．中子C．电子 D．α粒子解析：设粒子x的质量数为A，质子数为B，列出核反应方程可得：eq\o\al(297,118)P→3eq\o\al(A,B)x＋3eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(282,112)Q，可得：297＝3A＋12＋282；118＝3B＋6＋112，所以A＝1，B＝0，可知粒子x是中子，B正确。2．下列说法正确的是(B)A．研制核武器的钚239(eq\o\al(239,94)Pu)由铀239(eq\o\al(239,92)U)经过4次β衰变而产生B．发觉中子的核反应方程是eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)nC．20g的eq\o\al(238,92)U经过两个半衰期后其质量变为15gD．eq\o\al(238,92)U在中子轰击下，生成eq\o\al(94,38)Sr和eq\o\al(140,54)Xe的核反应前后，原子核的核子总数削减解析：经过β衰变电荷数多1，质量数不变，所以钚239(eq\o\al(239,94)Pu)由铀239(eq\o\al(239,92)U)经过2次β衰变而产生，A错误；发觉中子的核反应方程是eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n，B正确；依据公式m＝m0(eq\f(1,2))eq\f(t,T)知，20g的eq\o\al(238,92)U经过两个半衰期后其质量变为5g，C错误；核反应前后，原子核的核子总数守恒，D错误。3．某试验室工作人员，用初速度为v0＝0.09c(c为真空中的光速)的α粒子轰击静止在匀强磁场中的钠原子核eq\o\al(23,11)Na，产生了质子。若某次碰撞可看做对心正碰，碰后新核的运动方向与α粒子的初速度方向相同，质子的运动方向与新核运动方向相反，它们在垂直于磁场的平面内分别做匀速圆周运动。通过分析轨迹半径，可得出新核与质子的速度大小之比为1∶10，已知质子质量为m。则(AC)A．该核反应方程是eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(23,11)Na→eq\o\al(26,12)Mg＋eq\o\al(1,1)HB．该核反应方程是eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(23,11)Na→eq\o\al(26,12)Mg＋eq\o\al(1,0)nC．质子的速度约为0.225cD．质子的速度为0.09c解析：新原子核的质量数：m＝23＋4－1＝26，核电荷数：z＝11＋2－1＝12核反应方程：eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(23,11)Na→eq\o\al(26,12)Mg＋eq\o\al(1,1)H。故A正确，B错误；质子质量为m，α粒子、新核的质量分别为4m、26m，设质子的速度为v，对心正碰，选取α粒子运动的方向为正方向，则由动量守恒得：4mv0＝26meq\f(v,10)－mv解出v＝0.225c，故C正确，D错误。4．(2024·辽宁省沈阳郊联体高二下学期期末)正电子放射型计算机断层显像(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湮灭转化为一对γ光子，被探测器采集后，经计算机处理生成清楚图像。则依据PET原理推断下列表述正确的是(ABC)A．eq\o\al(15,8)O在人体内衰变方程是eq\o\al(15,8)O→eq\o\al(15,7)N＋eq\o\al(0,1)eB．正、负电子湮灭方程是eq\o\al(0,1)e＋eq\o\al(0,－1)e→2γC．在PET中，eq\o\al(15,8)O主要用途是作为示踪原子D．在PET中，eq\o\al(15,8)O主要用途是参加人体的新陈代谢解析：由题意知A、B正确；显像的原理是采集γ光子，即注入人体内的eq\o\al(15,8)O衰变放出正电子和人体内的负电子湮灭转化为γ光子，因此eq\o\al(15,8)O主要用途是作为示踪原子，故C正确，D错误。二、非选择题5．完成下列各核反应方程，并指出哪个核反应是首次发觉质子、中子和正电子的A．eq\o\al(10,5)B＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(13,7)N＋()B．eq\o\al(9,4)Be＋()→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)nC．eq\o\al(27,13)Al＋()→eq\o\al(27,12)Mg＋eq\o\al(1,1)HD．eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋()E.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋()F.eq\o\al(23,11)Na＋()→eq\o\al(24,11)Na＋eq\o\al(1,1)HG.eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(1,0)n＋()eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋()解析：A．eq\o\al(10,5)B＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(13,7)N＋eq\o\al(1,0)nB．eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n此核反应使查德威克首次发觉了中子。C．eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(27,12)Mg＋eq\o\al(1,1)HD．eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H此核反应是卢瑟福首次发觉了质子。E.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)HeF.eq\o\al(23,11)Na＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(24,11)Na＋eq\o\al(1,1)HG.eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(30,15)P(磷30放射性同位素)，eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,1)e(正电子)，此核反应使约里奥·居里夫妇首次发觉了正电子。6．同位素这个概念是1913年英国科学家索迪(1877～1956)提出的。很多元素都存在同位素现象，在目前已发觉的114种元素中，稳定同位素约300多种，而放射性同位素达1500种以上，而且大多数是人工制造的。(1)中国科学院近代物理探讨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eq\o\al(234,90)Th(钍)→234Pa(镤)＋eq\o\al(0,－1)e(电子)，则234Pa原子核里的中子数应为__143__。(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，铝箔虽不再放射中子，但仍接着放射正电子，而且这种放射性随时间衰减规律跟自然放射性一样，也有肯定的半衰期。①写出α粒子轰击铝箔(eq\o\al(27,13)Al