人教版高中物理選修3-5同步練習(xí)：19.3-4探測射線的方法、放射性的應(yīng)用與防護

1、課時 3 探測射線的方法課時 4 放射性的應(yīng)用與防護對應(yīng)學(xué)生用書 P55一、選擇題1在威耳遜云室中 ，關(guān)于放射源產(chǎn)生的射線徑跡 ， 下列說法中正確的是 ()A.由于丫射線的能量大，容易顯示其徑跡B.由于B粒子的速度大，其徑跡粗而且長C.由于a粒子的速度小，不易顯示其徑跡D 由于a粒子的電離作用強，其徑跡直而粗答案 D解析 在云室中顯示粒子徑跡是由于引起氣體電離， 電離作用強的a粒子容 易顯示其徑跡，因質(zhì)量較大，飛行時不易改變方向，所以徑跡直而粗，故只有 D 正確。2關(guān)于氣泡室 ， 下列說法錯誤的是 ()A.氣泡室里裝的是液體B.氣泡室的工作原理是剛開始壓強很大，以后壓強突然降低，液體沸點變 低

2、，粒子通過液體時在它周圍有氣泡生成C. 氣泡室的原理同云室相似D.粒子在氣泡室中運行軌跡可用來分析帶電粒子動能等情況， 不能用來分 析動量答案 D解析 根據(jù)氣泡室的工作原理可知 A、B、C 三選項正確。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，根據(jù)照片可分析粒子的帶電情況、動量和能量，故 D 是錯誤的說法。3.侈選)鋁箔被a粒子轟擊后發(fā)生了以下核反應(yīng)：23Al +2He-X +0n。下列判斷正確的是 ()1 1A.on 是質(zhì)子 B.on 是中子C. X 是i4si 的同位素 D. X 是?5P 的同位素答案 BD解析On 是中子，iH 才是質(zhì)子，A 錯誤，B 正確；由質(zhì)量數(shù)守恒和

3、電荷數(shù) 守恒得 X的質(zhì)量數(shù)為 30,核電荷數(shù)為 15,即是35P的同位素35p, C 錯誤，D 正 確。4.（多選）關(guān)于放射性同位素的應(yīng)用，下列說法中正確的是（）A.放射性同位素可以作為示蹤原子在農(nóng)業(yè)、醫(yī)療中應(yīng)用B.利用丫射線的貫穿性可以為金屬探傷，也能進行人體的透視C. 用射線照射作物種子能使其 DNA 發(fā)生變異，其結(jié)果一定是成為更優(yōu)秀 的品種D. 用丫射線治療腫瘤時一定要嚴格控制劑量，以免對人體正常組織造成太 大的危害答案 AD解析放射性同位素可以作為示蹤原子在農(nóng)業(yè)、醫(yī)療中應(yīng)用。丫射線對人體細胞傷害太大，不能用來進行人體透視。作物種子發(fā)生的DNA 突變不一定都是有益的，還要經(jīng)過篩選才能培育

4、出優(yōu)秀品種。 用丫射線治療腫瘤對人體肯定有副 作用，因此要嚴格控制劑量。本題選 A、D。用a粒子照射充氮的云室，攝得如圖所示的照片，下列說法中正確的是（）A.A 是a粒子的徑跡，B 是質(zhì)子的徑跡，C 是新核的徑跡B.B 是a粒子的徑跡，A 是質(zhì)子的徑跡，C 是新核的徑跡C. C 是a粒子的徑跡，A 是質(zhì)子的徑跡，B 是新核的徑跡D. B 是a粒子的徑跡，C 是質(zhì)子的徑跡，A 是新核的徑跡 答案 D解析a粒子轟擊氮的核反應(yīng)方程為2He+14N18O+1H,入射的是a粒子,17所以 B 是a粒子產(chǎn)生的徑跡；質(zhì)量大電離作用強的新核80,徑跡粗而短，故 A 是新核徑跡；質(zhì)子電離作用弱一些，貫穿作用強，

5、徑跡細而長，故 C 是質(zhì)子的徑跡，所以正確選項為 D6.如圖是帶電粒子在氣泡室中運動徑跡的照片及其中某條徑跡的放大圖。勻強磁場與帶電粒子的運動徑跡垂直,A、B、C 是該條徑跡上的三點。若該粒 子在運動過程中質(zhì)量和電荷量保持不變，不斷克服阻力做功，則關(guān)于此徑跡下列 說法正確的是（）A. 粒子由 A 經(jīng) B 向 C 運動B. 粒子由 C 經(jīng) B 向 A 運動C. 粒子一定帶正電，磁場方向垂直紙面向里D. 粒子一定帶負電，磁場方向垂直紙面向外答案 A解析 根據(jù)題意，帶電粒子沿垂直于磁場方向射入勻強磁場， 粒子的動能逐 漸減小，速度減小，則由公式 mBV 得知，粒子的軌跡半徑逐漸減小，由圖看出, 粒子

6、是從A 經(jīng) B 向 C 運動，故 A 正確，B 錯誤。若粒子帶正電，由左手定則判斷可知，磁場方向垂直紙面向里；若粒子帶負電，由左手定則判斷可知，磁場方 向垂直紙面向外，故 C、D 錯誤。下列判斷正確的是（）A. X 是質(zhì)子，丫是中子，Z 是正電子B. X 是正電子，丫是質(zhì)子，Z 是中子7.+4He-F面列出的是一些核反應(yīng)方程:Z+i0Si+ X,4Be+iH 5B + Y,2HeC. X 是中子，丫是正電子，Z 是質(zhì)子D. X 是正電子，丫是中子，Z 是質(zhì)子答案 D解析 由質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)守恒可知 D 正確。8.放射性同位素可作為示蹤原子，例如，在醫(yī)學(xué)上可以確定腫瘤的位置等： 今有四種不同的放

7、射性同位素 R、P、Q、S，它們的半衰期分別為半年、38 天、 15 天和2 天，則應(yīng)選用的同位素是（）A. SB. Q C. P D. R答案 A解析 半衰期越長，放射性廢料越難處理，所以一旦研究結(jié)束，就希望放出的射線量大大減小，因此應(yīng)選擇半衰期較短、衰變稍快的放射性元素作為示蹤原 子，故選 Ao9 .將威耳遜云室置于磁場中，一個靜止在磁場中的放射性同位素原子核 放出一個正電子后變成原子核30Si,能近似反映正電子和 Si 核軌跡的是（答案 B解析 把放出的正電子和衰變生成物 Si 核看成一個系統(tǒng)，衰變過程中系統(tǒng)的動量守恒，放出的正電子的運動方向跟 Si 核運動方向一定相反，由于它們都 帶正

8、電荷，在洛倫茲力作用下一定形成兩個外切圓的軌道，C、D 可排除。因為2洛倫茲力提供向心力，即 qvB= m*，所以做勻速圓周運動的軌道半徑為=m，衰變時，放出的正電子與反沖核 Si 的動量大小相等，因此在同一個磁場中做圓reqSi14周運動的軌道半徑與它們的電荷量成反比，即二=q=1，可見正電子運動的圓rsiqeI周軌道半徑較大，故選 B010. 侈選）下列哪些應(yīng)用是把放射性同位素作為示蹤原子的（）A.丫射線探傷B.利用含有放射性碘 131 的油，檢測地下輸油管的漏油情況C.利用鉆 60 治療腫瘤等疾病D. 把含有放射性同位素的肥料施給農(nóng)作物用以檢測農(nóng)作物吸收養(yǎng)分的規(guī)律 答案BD解析 A 是利

9、用了Y射線的穿透性，A 錯誤；C 是利用了 丫射線的生物作用，C 錯誤; B、D 是應(yīng)用放射性同位素作為示蹤原子，B、D 正確。二、非選擇題11. 完成下列各核反應(yīng) 、衰變方程并指出哪個核反應(yīng)是首次發(fā)現(xiàn)質(zhì)子 、中子 和人工放射性同位素的 。(1)105B +2He137N+ ()9(2)49Be+()126C +0n；27(3)1273AI+()27112Mg+1H；(4)147N +2He171780+()(5)238U 290Th+ ()；23(6)1231Na+ ()241 nNa+1H ；(7)27AI +4Heon+ (答案 見解析解析(1)5B +2He137N +on；(2)4B

10、e+4He 126C+Bn，此核反應(yīng)使查德威克首次發(fā)現(xiàn)了中子;(3)27AI +1n12Mg +1H;o7o 80+iH，此核反應(yīng)使盧瑟福首次發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子;2382344(5)92U 9oTh+2He；232241(6)23Na+2H1lNa+1H ;（7）13AI+2He1n+15P；30P30Si+1e,約里奧-居里夫婦首次發(fā)現(xiàn)了人|+s0314(4)147N工 放射性同位素12.1956 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20Co 的衰變來驗證，其衰變方程是20CoANi +-ie+v，其中v是反中微子， 它的電荷量為零，靜止質(zhì)量可認為是零。中性27co 原子的

11、核外電子數(shù)為_ 。在上述衰變方程中，衰變產(chǎn)物ANi 的質(zhì)量數(shù) A 是_，核電荷數(shù) Z 是_ 。(2)在衰變前60Co 核靜止，根據(jù)云室照片可以看出，衰變產(chǎn)物 Ni 和-ie 的運 動徑跡不在一條直線上，如果認為衰變產(chǎn)物只有 Ni 和-i0e，那么衰變過程將違 背 恒定律。答案(1)276028(2)動量解析(1)由20Co可知它的質(zhì)子數(shù)為 27,又因為中性原子核外電子數(shù)與質(zhì)子 數(shù)相等，故中性67co 原子的核外電子數(shù)為 27,由60CoANi +-10e+v可推得ANi 中 A 為 60，Z為 28。(2)衰變前27Co 核靜止，動量為零，衰變后，Ni 和-1e 運動徑跡不在一條 直線，此時它

12、們兩個動量之和不為零，如果衰變產(chǎn)物只有 Ni 和-1 e,則動量不 守恒，故還應(yīng)有其他產(chǎn)物。13.許多元素都存在同位素現(xiàn)象，在目前已發(fā)現(xiàn)的元素中，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)院近代物理研究所的科學(xué)家利用蘭州重離子加速器在重質(zhì)量半中子區(qū)首次制得鎂元素的一種同位素(234Pa)。已知29oTh(釷)234Pa(鎂)+-1e(電 子)，則234Pa 原子核里的中子數(shù)應(yīng)為 _。(2) 1934 年，科學(xué)家在用a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a放射源后，鋁箔雖不再發(fā)射中子，但仍繼續(xù) 發(fā)射

13、正電子，而且這種放射性隨時間衰減規(guī)律跟天然放射性一樣 ，也有一定的半 衰期。1寫出a粒子轟擊鋁箔(13A1)產(chǎn)生中子的核反應(yīng)方程式，并請寫出核反應(yīng)和般化學(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)生正電子的方程。3我們知道原子核內(nèi)只有中子和質(zhì)子，那么正電子是從何而來的？答案(1)143 (2)見解析解析(1)由方程兩邊的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)相等，可知234Pa 中質(zhì)子數(shù)為 91,則 中子數(shù)為 234- 91= 143。(2)鋁核被a粒子擊中后產(chǎn)生中子的核反應(yīng)方程式為AI +4He35P+in。核反應(yīng)和一般化學(xué)反應(yīng)的不同點：核反應(yīng)是原子核層次上的變化，而化學(xué)反應(yīng)

14、是 分子層次上的變化(或核反應(yīng)前后元素發(fā)生變化，化學(xué)反應(yīng)前后元素種類不變);核反應(yīng)不受壓強、溫度、所處化學(xué)狀態(tài)的影響，化學(xué)反應(yīng)受其影響很大；核反應(yīng) 中能量變化巨大，化學(xué)反應(yīng)能量變化較小。210P 是磷的一種同位素，也有放射性，像天然放射性元素一樣發(fā)生衰變， 衰變時放出正電子，該衰變方程式為：30P10Si +1e。3原子核中只有質(zhì)子和中子，沒有電子，也沒有正電子。正B衰變是原子核內(nèi)的一個質(zhì)子轉(zhuǎn)換成一個中子同時放出一個正電子， 其衰變方程為1H 1e+0n。XX冥XXXXXXXh一*，住*X給正確會XXXXXXX14如圖所示，靜止在勻強磁場中的3Li 核俘獲一個速度為 vo= 7.7X104m/s的中子而發(fā)生核反應(yīng) ，3Li +on3H +快。 右已知氦核的速度為 V2= 2.0X10 m/s，其方向跟中子反應(yīng)前的速度方向相同，求：3(1)1H 的速度是多大？(2) 求粒子泊和2He 運動軌跡的軌道半徑之比；(3) 當(dāng)粒子2He 旋轉(zhuǎn)了 3 周時，粒子泊旋轉(zhuǎn)幾周?3答案(1)1.ox10 m/s(2)3 : 4O(3)2 周解析(1)6Li 核俘獲On 的過程，系統(tǒng)動量守恒，則mnvo=mHVi+ mHeV2，即3代入數(shù)據(jù) mn=