2024-2025学年高中物理第十九章原子核3-4放射性的应用与防护课堂演练含解析新人教版选修3-5

PAGE5-探测射线的方法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实力很强的性质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射线贯穿实力很强的性质D．γ射线探伤利用了γ射线电离实力很强的性质解析：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射线的贯穿实力很强的性质，正确选项为B、C.答案：BC2.（多选）有关放射性同位素eq\o\al(30,15)P的下列说法中正确的是（）A.eq\o\al(30,15)P与eq\o\al(30,14)X互为同位素B.eq\o\al(30,15)P与其同位素具有相同的化学性质C.用eq\o\al(30,15)P制成化合物后它的半衰期变短D.含有eq\o\al(30,15)P的磷肥释放电子，可用来作示踪原子，以便视察磷肥对植物的影响解析：同位素具有相同的质子数，化学性质相同，A错误，B正确；半衰期与化学状态无关，C错误；选择半衰期短的放射性元素作为示踪原子，含有eq\o\al(30,15)P的磷肥放出正电子，eq\o\al(30,15)P可作为示踪原子，D正确.答案：BD3．用α粒子照耀充氮的云室，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1.4×107m/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，硅原子核的质量是质子的28倍．则下列推断中正确的是()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107m/sD．硅原子核速度的数量级为105m/s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×1.4×107m/s＝28mv′，解得v′＝5×105m/s，因此选项A、D正确．答案：AD5．静止的氮核eq\o\al(14,7)N被速度为v0的中子eq\o\al(1,0)n击中生成碳核eq\o\al(12,6)C和另一种原子核甲，已知eq\o\al(12,6)C与甲核的速度方向与碰撞前中子的速度方向一样，碰后碳核eq\o\al(12,6)C与甲核的动量之比为1∶1.(1)写出核反应方程式；(2)eq\o\al(12,6)C与甲核的速度各是多大？解析：(1)依据质量数与核电荷数守恒，可知甲核的核电荷数是1、质量数是3，甲核是氚核，核反应方程式为：eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(3,1)H.(2)设中子质量为m0，eq\o\al(12,6)C核质量mC，甲核质量为m甲，由动量守恒，得m0v0＝mCvC＋m甲v甲，即m0v0＝12m0vC＋3m0v甲，又因为eq\o\al(12,6)C与甲核动量之比为1∶1，所以mCvC＝m甲v甲，即12m0vC＝3m0v甲，联立以上两个方程，解得：vC＝eq\f(v0,24)，v甲＝eq\f(v0,6).答案：(1)eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(3,1)H(2)eq\f(v0,24)eq\f(v0,6)A级抓基础1.威耳逊云室能够视察到射线径迹，是利用（）A.射线在云室里的穿透本事B.射线在云室里的化学效应C.射线在云室里的热效应D.射线在云室里的电离作用解析：在云室中能够视察到射线的径迹是利用射线在云室里发生电离作用，故D正确.答案：D2.（多选）下列说法正确的是（）A.很多元素能自发地放出射线，使人们起先相识到原子是有困难结构的B.工业部门可以运用放射线来测厚度C.利用γ射线照耀种子，会使种子的遗传基因发生变异，从而培育出新的优良品种D.放射性同位素可以用来做示踪原子解析：自发地放出射线，使人们起先相识到原子核是有困难结构的，故A错误；工业部门可以运用放射线来测厚度，不同的放射线，可测量不同厚度，故B正确；γ射线照耀种子，会使种子的遗传基因发生变异，从而培育出新的优良品种，故C正确；放射性同位素可以用来做示踪原子，故D正确.答案：BCD3.下表给出了四种放射性同位素的辐射线和半衰期.同位素钋210锝99钴60锶90辐射线αγγβ半衰期138天6小时5年28年在医疗技术中，常用放射线治疗肿瘤，其放射线必需满意：①具有较强的穿透实力，以辐射到体内的肿瘤处；②在较长时间内具有相对稳定的辐射强度.为此所选择的放射源应为（）A.钋210 B.锝99C.钴60 D.锶90解析：三种射线中γ射线的穿透实力最强，α射线与β射线的穿透性都相对于γ射线较弱，不适合用做医学的放射源，故A、D错误；三种射线中γ射线的穿透实力最强，锝99的半衰期较短，而钴60的半衰期较长，钴60在较长时间内具有相对稳定的辐射强度，适合用做医学的放射源，故B错误，C正确.答案：C4．(多选)放射性同位素钴60能放出较强的γ射线，其强度简单限制．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，无须开颅即可治疗脑肿瘤B．机器运转时常产生很多静电，用γ射线照耀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限制D．用γ射线照耀草莓、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射线的穿透实力很强，薄铝板的厚度改变时，接收到的信号强度改变很小，不能限制铝板厚度，C错误；γ射线能量很大，可以杀菌，延长水果的保存期，对肿瘤细胞有很强的杀伤作用，故A、D正确．答案：AD5．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以下推断中正确的是()A．X1是质子 B．X2是中子C．X3是电子 D．X4是质子解析：依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：DB级提实力6.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，依据动量守恒定律正电子和Si核运动方向肯定相反，C、D可解除.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：B7．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210α138天氡222β3.8天锶90β28年铀238α、β、γ4.5×109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匀称，可利用的元素是()A．钋210 B．氡222C．锶90 D．铀238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．答案：C8．1934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，铝箔虽不再放射中子，但仍旧接着放射正电子，而且这种放射性也有肯定的半衰期．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放出正电子的衰变称为正β衰变，我们知道原子核内只有中子和质子，那么正β衰变中的正电子从何而来？解析：(1)核反应方程为eq\o