2024-2025學(xué)年高中物理第十九章原子核34探測射線的方法放射性的應(yīng)用與防護課后作業(yè)含解析新人教版選修3-5

PAGEPAGE5探測射線的方法放射性的應(yīng)用與防護時間：45分鐘一、選擇題(1～5題為單選，6～10題為多選)1．關(guān)于氣泡室，下列說法錯誤的是(D)A．氣泡室里裝的是液體B．氣泡室的工作原理是剛起先壓強很大，以后壓強突然降低，液體沸點變低，粒子通過液體時在它四周有氣泡生成C．氣泡室的原理同云室相像D．粒子在氣泡室中運行軌跡可用來分析帶電粒子動能等狀況，不能用來分析動量解析：依據(jù)氣泡室的工作原理可知選項A、B、C正確．把氣泡室放在磁場中，粒子在洛倫茲力的作用下徑跡為曲線，依據(jù)照片可分析粒子的帶電狀況、動量和能量，故選項D錯誤．2．下列關(guān)于蓋革—米勒計數(shù)器的說法錯誤的是(B)A．射線的電離作用使計數(shù)器計數(shù)B．α射線的電離作用強，而γ射線電離作用弱，故計數(shù)器只能記錄α粒子C．無論是α、β、γ射線都能用計數(shù)器計數(shù)D．計數(shù)器不能區(qū)分時間間隔小于200μs的兩個粒子解析：依據(jù)蓋革—米勒計數(shù)器的計數(shù)原理可知，當(dāng)射線進入管內(nèi)時，它使管內(nèi)氣體電離，產(chǎn)生的電子在電場中加速到達陽極，正離子到達陰極，產(chǎn)生脈沖放電，使計數(shù)器計數(shù)．選項A、C正確，B錯誤；假如兩個粒子射來的時間間隔小于200μs，計數(shù)器不能區(qū)分，故選項D正確．3.如圖所示是“原子核人工轉(zhuǎn)變”試驗裝置示意圖，其中A是放射性物質(zhì)，F(xiàn)是鋁箔，S為熒光屏，在容器中充入氮氣后，屏S上出現(xiàn)閃光，該閃光是(C)A．α粒子射到屏上產(chǎn)生的B．α粒子從F打出的粒子射到屏上產(chǎn)生的C．α粒子擊中氮核后產(chǎn)生的新粒子射到屏上產(chǎn)生的D．放射性物質(zhì)放出的γ射線射到屏上產(chǎn)生的解析：α粒子貫穿本事弱，被鋁箔攔住，所以看到的亮點是α粒子擊中氮核后新產(chǎn)生的粒子產(chǎn)生的，而不是α粒子產(chǎn)生的，另外α粒子擊中氮核后產(chǎn)生的是質(zhì)子，而不是γ射線，所以選項C正確．4.如圖所示為離子式煙霧火警報警的原理圖，在網(wǎng)罩內(nèi)有電極a和b，通過外電路對兩電極供電，左側(cè)的c是放射性同位素镅eq\o\al(241,95)Am，在其分裂過程中，會釋放出一種新的粒子而變成镎237.產(chǎn)生的這種新粒子很簡單使空氣電離，形成強電流．當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時煙霧進入網(wǎng)罩內(nèi)，煙的顆粒汲取空氣中的離子和镅放射出來的新粒子，導(dǎo)致電流改變，報警器檢測到這種改變，發(fā)出報警，那么下列關(guān)于這種報警器的說法中正確的是(B)A．镅放射出的是α粒子，有煙霧時電流增加B．镅放射出的是α粒子，有煙霧時電流減小C．镅放射出的是β粒子，有煙霧時電流增加D．镅放射出的是β粒子，有煙霧時電流減小解析：新粒子很簡單使空氣電離，煙霧進入網(wǎng)罩即被汲取，可見穿透實力差電離本事強，故可推斷放射出的粒子為α粒子．由于粒子被煙霧汲取后，必導(dǎo)致電流減小，故選B.5．放射性在技術(shù)上有很多應(yīng)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線.元素射線半衰期釙210α138天氡222β3.8天鍶90β28年鈾238α、β、γ4.5×109年某塑料公司生產(chǎn)聚乙烯薄膜，方法是讓厚的聚乙烯膜通過軋輥把聚乙烯膜軋薄，利用適當(dāng)?shù)姆派渚€來測定通過軋輥后的薄膜厚度是否勻稱．可利用的元素是(C)A．釙210B．氡222C．鍶90 D．鈾238解析：要測定聚乙烯薄膜的厚度，則要求射線可以穿透薄膜，因此α射線不合適；另外，射線穿透作用還要受薄膜厚度影響，γ射線穿透作用最強，薄膜厚度不會影響γ射線穿透，所以只能選用β射線，而氡222半衰期太小，鈾238半衰期太長，所以只有鍶90較合適．6．一個質(zhì)子以1.4×107m/s的速度撞入一個孤立的靜止鋁原子核后被俘獲，鋁原子核變?yōu)楣柙雍?，已知鋁原子核的質(zhì)量是質(zhì)子的27倍，硅原子核的質(zhì)量是質(zhì)子的28倍．則下列推斷中正確的是(AD)A．核反應(yīng)方程為eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(28,14)SiB．核反應(yīng)方程為eq\o\al(27,14)Al＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(27,14)Si＋eq\o\al(1,0)nC．硅原子核速度的數(shù)量級為107m/sD．硅原子核速度的數(shù)量級為105m/s解析：核反應(yīng)方程為eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(28,14)Si，由動量守恒定律得m×1.4×107＝28mv′，解得v′＝5×105m/s，因此選項A、D正確．7．以色列對加沙地帶的哈馬斯組織發(fā)動了代號為“鑄鉛”的軍事打擊行動，轟炸了加沙的大型工程設(shè)施，據(jù)報道，以色列在為期20多天的以巴軍事斗爭中運用了白磷彈和貧鈾彈．其中貧鈾彈是從金屬鈾中提煉鈾235以后的副產(chǎn)品，其主要成分是鈾238.貧鈾炸彈貫穿力是常規(guī)炸彈的9倍，殺傷力極大而且殘留物可長期危害環(huán)境，下列關(guān)于其殘留物長期危害環(huán)境的理由正確的是(AD)A．爆炸后的彈片存在放射性，對環(huán)境產(chǎn)生長期危害B．爆炸后的彈片不會對人體產(chǎn)生危害，對環(huán)境產(chǎn)生長期危害C．鈾238的衰變速度很快D．鈾的半衰期很長解析：自然放射現(xiàn)象周期很長，會對環(huán)境和生物造成長期的影響，故A、D正確，B、C錯誤．8．放射性同位素鈷60能放出較強的γ射線，其強度簡單限制，這使得γ射線得到廣泛應(yīng)用．下列選項中，屬于γ射線的應(yīng)用的是(AD)A．醫(yī)學(xué)上制成γ刀，無需開顱即可治療腦腫瘤B．機器運轉(zhuǎn)時常產(chǎn)生很多靜電，用γ射線照耀機器可將電荷導(dǎo)入大地C．鋁加工廠將接收到的γ射線信號輸入計算機，可對薄鋁板的厚度進行自動限制D．用γ射線照耀草莓、荔枝等水果，可延長保存期解析：γ射線的電離作用很弱，不能使空氣電離成為導(dǎo)體，B錯誤；γ射線的穿透實力很強，薄鋁板的厚度改變時，接收到的信號強度改變很小，不能限制鋁板厚度，C錯誤．9．防止放射性污染的防護措施有(ACD)A．將廢棄的放射性物質(zhì)進行深埋B．將廢棄的放射性物質(zhì)倒在下水道里C．接觸放射性物質(zhì)的人員穿上鉛防護服D．嚴格和精確限制放射性物質(zhì)的放射劑量解析：為了有效地防止放射性污染，廢棄的放射性物質(zhì)必需深埋，不能倒入下水道中，運用時嚴格和精確地限制放射性物質(zhì)的劑量，接觸放射性物質(zhì)的人員需穿上防護服，故A、C、D正確，B錯誤．10．下列哪些應(yīng)用是把放射性同位素作為示蹤原子的(ABD)A．利用含有放射性碘131的油，檢測地下輸油管的漏油狀況B．把含有放射性元素的肥料施給農(nóng)作物，利用探測器的測量，找出合理的施肥規(guī)律C．利用射線探傷法檢查金屬中的砂眼和裂紋D．給懷疑患有甲狀腺病的病人注射碘131，論斷甲狀腺的器質(zhì)性和功能性疾病解析：利用射線探傷法檢查金屬中的砂眼和裂紋是利用γ射線穿透實力強的特點，因此選項C不屬于示蹤原子的應(yīng)用．二、非選擇題11．1956年李政道和楊振寧提出在弱相互作用中宇稱不守恒，并由吳健雄用eq\o\al(60,27)Co的衰變來驗證，其核反應(yīng)是eq\o\al(60,27)Co→eq\o\al(A,Z)Ni＋eq\o\al(0,－1)e＋eq\x\to(νe).其中eq\x\to(νe)是反中微子，它的電荷量為零，靜止質(zhì)量可認為是零．(1)在上述衰變方程中，衰變產(chǎn)物eq\o\al(A,Z)Ni的質(zhì)量數(shù)A是60，核電荷數(shù)Z是28.(2)在衰變前eq\o\al(60,27)Co核靜止，依據(jù)云室照片可以看出，衰變產(chǎn)物Ni和eq\o\al(0,－1)e的運動徑跡不在一條直線上，假如認為衰變產(chǎn)物只有Ni和eq\o\al(0,－1)e，那么衰變過程將違反動量守恒定律．(3)eq\o\al(60,27)Co是典型的γ放射源，可用于作物誘變育種．我國應(yīng)用該方法培育出了很多農(nóng)作物新品種，如棉花高產(chǎn)品種“魯棉1號”，年種植面積曾達到3000多萬畝，在我國自己培育的棉花品種中栽培面積最大．γ射線處理作物后主要引起基因突變．從而產(chǎn)生可遺傳的變異．解析：(1)依據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，核反應(yīng)方程寫成：eq\o\al(60,27)Co→eq\o\al(60,28)Ni＋eq\o\al(0,－1)e＋eq\x\to(νe)，由此得出兩空分別為60和28.(2)衰變過程遵循動量守恒定律．原來靜止的核動量為零，分裂成兩個粒子后，這兩個粒子的動量和應(yīng)還是零，則兩粒子徑跡必在同始終線上．現(xiàn)在發(fā)覺Ni和eq\o\al(0,－1)e的運動徑跡不在同始終線上，假如認為衰變產(chǎn)物只有Ni和eq\o\al(0,－1)e，就肯定會違反動量守恒定律．(3)用γ射線照耀種子，會使種子的遺傳基因發(fā)生突變，從而培育出優(yōu)良品種．12．同位素這個概念是1913年英國科學(xué)家索迪(1877—1956)提出的．很多元素都存在同位素現(xiàn)象，在目前已發(fā)覺的114種元素中，穩(wěn)定同位素約300多種，而放射性同位素達1500種以上，而且大多數(shù)是人工制造的．(1)中國科學(xué)院近代物理探討所的科學(xué)家利用蘭州重離子加速器在重質(zhì)量半中子區(qū)首次制得鏷元素的一種同位素(234Pa)．已知eq\o\al(234,90)Th(釷)→234Pa(鏷)＋eq\o\al(0,－1)e(電子)，則234Pa原子核里的中子數(shù)應(yīng)為143.(2)1934年，科學(xué)家在用α粒子轟擊鋁箔時，除探測到預(yù)料中的中子外，還探測到了正電子，更意外的是拿走α放射源后，鋁箔雖不再放射中子，但仍接著放射正電子，而且這種放射性隨時間衰減規(guī)律跟自然放射性一樣，也有肯定的半衰期．①寫出α粒子轟擊鋁箔(eq\o\al(27,13)Al)產(chǎn)生中子的核反應(yīng)方程式，并請寫出核反應(yīng)和一般化學(xué)反應(yīng)的不同點(請答3點)．②上述產(chǎn)生的具有放射性的同位素叫放射性同位素，寫出其產(chǎn)生正電子的核反應(yīng)方程式．答案：①eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n不同點見解析②eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,1)e解析：(1)依據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，可知234Pa中質(zhì)子數(shù)為91，則中子數(shù)為234－91＝143.(2)①鋁核被α粒子擊中后產(chǎn)生中子的反應(yīng)為eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n，核反應(yīng)和一般化學(xué)反應(yīng)的不同點：核反應(yīng)是原子層次上的改變，而化學(xué)反應(yīng)是分