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2016高中物理 第19章 第3、4节 探测射线的方法 放射性的应用与防护同步练习 新人教版选修3-5


2016 高中物理 第 19 章 第 3、4 节 探测射线的方法 放射性的应用 与防护同步练习 新人教版选修 3-5
基础夯实 一、选择题(1~4 题为单选题,5、6 题为多选题) 1.关于气泡室,下列说法错误的是( A.气泡室里装的是液体 B.气泡室的Ⅰ作原理是刚开始压强很大,以后压强突然降低,液体沸点变低,粒子通 过液体时在它周围有气泡生成 C.气泡室的原理同云室相似 D.粒子在气泡室中运行轨迹可用来分析带电粒子动能等情况,不能用来分析动量 答案:D 解析:根据气泡室的工作原理可知 A、B、C 三选项正确。把气泡室放在磁场中,粒子在 洛伦兹力的作用下径迹为曲线,根据照片可分析粒子的带电情况、动量和能量,故 D 选项是 错误的说法。 2.下列关于盖革—米勒计数器的说法错误的是( 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 200μ s 的两个粒子 答案:B 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 200μ s,计数器不能区分,故选项 D 正确。 3.用中子轰击氧原子核的核反应方程式 8O+0n→7N+bX,对式中 X、a、b 的判断正确的 是( ) A.X 代表中子,a=17,b=1 B.X 代表正电子,a=17,b=-1 C.X 代表正电子,a=17,b=1 D.X 代表质子,a=17,b=1 答案:C 解析:根据质量数、电荷数守恒可知 a=17,b=8+0-7=1,因此 X 可表示为1e,为正 电子,故 C 项正确。
1
0 16 1

)

)

a

0

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,把静电荷导走 B.利用 β 射线照射植物的种子,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 答案:D 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,照射种子可使基因变异,可用于放射性治疗,β 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. 利用威耳逊云室探测射线时能观察到细长而弯曲的径迹, 则下列说法正确的是( A.可知有 α 射线射入云室中 B.可知有 β 射线射入云室中 C.观察到的是射线粒子的运动 D.观察到的是射线粒子运动路径上的酒精雾滴 答案:BD 解析:观察到的威耳逊云室中存在的细长而弯曲的径迹,是 β 射线的径迹,A 项错而 B 项正确; 射线粒子的运动用肉眼是观察不到的, 观察到的是酒精的过饱和蒸气在射线粒子运 动路径上形成的雾滴,D 项正确。 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 多天的以巴军事战争中使用了白磷弹和贫铀 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( ) )

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 答案:AD 解析: 天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 两项正确,B、 C 两项错误。 二、非选择题 7.请将下列两个核反应方程补充完整。 (1)2He+ 7N→ 8O+________。
2
4 14 17

(2) 92U+0n→ 54Xe+38Sr+________。 答案:(1)1H
1

235

1

140

94

(2)20n

1

解析:写核反应方程式时,要遵循电荷数与质量数守恒。 8.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。另有无数 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 年前苏联切尔诺贝尔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)中大量使用了含有放射性的 炸弹,使许多人患有莫名其妙的疾病。 如何对放射线进行有效的防护? 答案:应该避免接触有放射性的材料,远离放射源,使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。 能力提升 一、选择题(1~4 题为单选题,5、6 题为多选题) 1. (淄博市 2014~2015 学年高二下学期检测)以下是物理学史上 3 个著名的核反应方程
17 12 x+7 y+14 y+9 3Li→2y 7N→x+ 8O 4Be→z+ 6C

x、y 和 z 是 3 种不同的粒子,其中 z 是(
A.α 粒子 C.中子 答案:C

) B.质子 D.电子

解析: 考查核反应方程, 解题的关键是明确核反应中的电荷数守恒和质量数守恒。 设 x、

y、z 的电荷数分别为 Zx、Zy、Zz,质量数分别为 Ax、Ay、Az。由前两个核反应方程中的电荷
数守恒,Zx+3=2Zy,Zy+7=Zx+8,可得 Zy=2;质量数守恒 Ax+7=2Ay,Ay+14=Ax+17, 可得 Ay=4;由第三个核反应方程中的电荷数守恒 2+4=Zz+6,得 Zz=0,质量数守恒 4+9 =Az+12,Az=1。即 z 是电荷数为零,质量数为 1 的粒子,也就是中子,选 C。 2.用 α 粒子照射充氮的云室,摄得如图所示的照片,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
3

D.B 是 α 粒子的径迹,C 是质子的径迹,A 是新核的径迹 答案:D 解析:α 粒子轰击氮的核反应方程为
4 2

He+ 7N→ 8O+1H
17

14

14

1

入射的是 α 粒子,所以 B 是 α 粒子产生的径迹。质量大、电离作用强的新核 8O,径迹 粗而短,故 A 是新核径迹。质子电离作用弱一些,贯穿作用强,所以细而长的径迹是质子的 径迹,所以正确选项为 D。 3.如图所示是“原子核人工转变”实验装置示意图,其中 A 是放射性物质,F 是铝箔,

S 为荧光屏,在容器中充入氮气后,屏 S 上出现闪光,该闪光是(

)

A.α 粒子射到屏上产生的 B.α 粒子从 F 打出的粒子射到屏上产生的 C.α 粒子击中氮核后产生的新粒子射到屏上产生的 D.放射性物质放出的 γ 射线射到屏上产生的 答案:C 解析:α 粒子贯穿本领弱,被铝箔挡住,所以看到的亮点是 α 粒子击中氮核后新产生 的粒子产生的,而不是 α 粒子产生的,另 α 粒子击中氮核后产生的是质子,而不是 γ 射 线,所以正确选项是 C。 4.在下列四个核反应方程中,X1、X2、X3 和 X4 各代表某种粒子: ①1H+X1→2He+0n ② 7N+2He→ 8O+X2 ③4Be+2He→ 6C+X3 ④12Mg+2He→13Al+X4 以下判断中正确的是( A.X1 是质子 C.X3 是电子 答案:D 解析:由质量数和电荷数守恒可知:X1 是1H(氘核);X2 是1H(质子);X3 是0n(中子);X4 是1H(质子);故选项 D 正确。 5.一个质子以 1.4×10 m/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 列判断中正确的是( )
4
7 1 2 1 1 24 4 27 9 4 12 14 4 17 3 4 1

) B.X2 是中子 D.X4 是质子

A.核反应方程为13Al+1H→14Si B.核反应方程为14Al+1H→14Si+0n C.硅原子核速度的数量级为 10 m/s D.硅原子核速度的数量级为 10 m/s 答案:AD 解析:核反应方程为13Al+1H→14Si,由动量守恒定律得 m×1.4×10 =28mv′,解得 v′ =5×10 m/s,因此选项 A、D 正确。 6.正电子发射型计算机断层显像(PET)的基本原理是:将放射性同位素8 O 注入人体,8
15 15 5 27 1 28 7 5 7 27 1 27 1

27

1

28

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晰图象。则根据 PET 原理判断下列表述正确的是( A. 8O 在人体内衰变方程是 8O→ 7N+1e B.正、负电子湮灭方程是1e+-1e→2γ C.在 PET 中, 8O 主要用途是作为示踪原子 D.在 PET 中, 8O 主要用途是参与人体的新陈代谢 答案:ABC 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 8O 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 8O 主要用途是作为示踪原子,故 C 对, D 错。 二、非选择题 7.同位素这个概念是 1913 年英国科学家索迪(1877~1956)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 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( Pa)。已知 90Th(钍)― → Pa(镤)+-1e(电子),则 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(13Al)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。 答案:(1)143 (2)13Al+2He― →15P+0n;15P― →14Si++1e
5
27 4 30 1 30 30 0 27 234 234 234 0 234 15 15 15 15 0 0 15 15 15 0

)

Pa 原子核里

解析:(1)由方程两边的质量数和电荷数相同,可知 234-91=143。

234

Pa 中质子数为 91,则中子数为

(2)①②铝核被 α 粒子击中后产生中子的反应为13Al+2He― →15P+0n;15P 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: →14 15P― Si++1e,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。
0 30 30

27

4

30

1

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