高中物理人教版5第十九章原子核3探測(cè)射線的方法 第十九章34放射性的應(yīng)用與防護(hù)

第十九章原子核3探測(cè)射線的方法4放射性的應(yīng)用與防護(hù)1．(多選)關(guān)于放射性同位素的應(yīng)用，下列說(shuō)法中正確的是()A．作為示蹤原子是利用了放射性同位素貫穿能力很強(qiáng)的性質(zhì)B．作為示蹤原子是利用了放射性同位素放出的射線可被儀器探測(cè)到的特點(diǎn)C．γ射線探傷利用了γ射線貫穿能力很強(qiáng)的性質(zhì)D．γ射線探傷利用了γ射線電離能力很強(qiáng)的性質(zhì)解析：作為示蹤原子是利用放射性同位素放出的射線可被儀器探測(cè)到的特點(diǎn)，利用γ射線探傷是利用了γ射線的貫穿能力很強(qiáng)的性質(zhì)，正確選項(xiàng)為B、C.答案：BC2．用α粒子轟擊鈹-9核，生成一個(gè)碳-12核和一個(gè)粒子，則該粒子()A．帶正電，能在磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)B．帶負(fù)電，能在磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)C．電離本領(lǐng)特別強(qiáng)，是原子的組成部分之一D．在任何方向的磁場(chǎng)中都不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)解析：根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒知，2＋4＝6＋0，該粒子的電荷數(shù)為0；4＋9＝12＋1，該粒子的質(zhì)量數(shù)為1，因?yàn)橹凶硬粠щ?，在磁?chǎng)中不偏轉(zhuǎn)．故D正確，A、B、C錯(cuò)誤．答案：D3．用α粒子照射充氮的云室，得到如圖所示的照片，下列說(shuō)法中正確的是()A．A是α粒子的徑跡，B是質(zhì)子的徑跡，C是新核的徑跡B．B是α粒子的徑跡，A是質(zhì)子的徑跡，C是新核的徑跡C．C是α粒子的徑跡，A是質(zhì)子的徑跡，B是新核的徑跡D．B是α粒子的徑跡，C是質(zhì)子的徑跡，A是新核的徑跡解析：α粒子轟擊氮核產(chǎn)生一個(gè)新核并放出質(zhì)子，入射的是α粒子，所以B是α粒子的徑跡．產(chǎn)生的新核，質(zhì)量大，電離作用強(qiáng)，所以徑跡粗而短，故A是新核徑跡；質(zhì)子的電離作用弱一些，貫穿作用強(qiáng)，所以細(xì)而長(zhǎng)的徑跡C是質(zhì)子的徑跡．故正確答案為D.答案：D4．(多選)一個(gè)質(zhì)子以×107m/s的速度撞入一個(gè)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(27,13)Al＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(27,14)Si＋eq\o\al(1,0)nC．硅原子核速度的數(shù)量級(jí)為107D．硅原子核速度的數(shù)量級(jí)為105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(dòng)量守恒定律得m××107m/s＝28mv′，解得v′＝5×105m/s，因此選項(xiàng)A、D正確．答案：AD5．靜止的氮核eq\o\al(14,7)N被速度為v0的中子eq\o\al(1,0)n擊中生成碳核eq\o\al(12,6)C和另一種原子核甲，已知eq\o\al(12,6)C與甲核的速度方向與碰撞前中子的速度方向一致，碰后碳核eq\o\al(12,6)C與甲核的動(dòng)量之比為1∶1.(1)寫(xiě)出核反應(yīng)方程式；(2)eq\o\al(12,6)C與甲核的速度各是多大？解析：(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)與核電荷數(shù)守恒，可知甲核的核電荷數(shù)是1、質(zhì)量數(shù)是3，甲核是氚核，核反應(yīng)方程式為：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)設(shè)中子質(zhì)量為m0，eq\o\al(12,6)C核質(zhì)量mC，甲核質(zhì)量為m甲，由動(dòng)量守恒，得m0v0＝mCvC＋m甲v甲，即m0v0＝12m0vC＋3m0v又因?yàn)閑q\o\al(12,6)C與甲核動(dòng)量之比為1∶1，所以mCvC＝m甲v甲，即12m0vC＝3m0v甲聯(lián)立以上兩個(gè)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級(jí)抓基礎(chǔ)1．(多選)有關(guān)放射性同位素eq\o\al(30,15)P的下列說(shuō)法，正確的是()\o\al(30,15)P與eq\o\al(30,14)X互為同位素\o\al(30,15)P與其同位素有相同的化學(xué)性質(zhì)C．用eq\o\al(30,15)P制成化合物后它的半衰期變長(zhǎng)D．含有eq\o\al(30,15)P的磷肥釋放正電子，可用作示蹤原子，觀察磷肥對(duì)植物的影響解析：同位素有相同的質(zhì)子數(shù)，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤．同位素有相同的化學(xué)性質(zhì)，所以選項(xiàng)B正確．半衰期與元素屬于化合物或單質(zhì)沒(méi)有關(guān)系，所以eq\o\al(30,15)P制成化合物后它的半衰期不變，即選項(xiàng)C錯(cuò)誤．含有eq\o\al(30,15)P的磷肥由于衰變，可記錄磷的蹤跡，所以選項(xiàng)D正確．答案：BD2．(多選)下列應(yīng)用中把放射性同位素作為示蹤原子的是()A．射線探傷儀B．利用含有放射性eq\o\al(131,53)I的油，檢測(cè)地下輸油管的漏油情況C．利用eq\o\al(60,27)Co治療腫瘤等疾病D．把含有放射性元素的肥料施給農(nóng)作物，用以檢測(cè)確定農(nóng)作物吸收養(yǎng)分的規(guī)律解析：射線探傷儀利用了射線的貫穿能力，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤．利用含有放射性eq\o\al(131,53)I的油，可以記錄油的運(yùn)動(dòng)蹤跡，可以檢查管道是否漏油，所以選項(xiàng)B正確．利用eq\o\al(60,27)Co治療腫瘤等疾病，利用了射線的貫穿能力和高能量，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤．把含有放射性元素的肥料施給農(nóng)作物，可以記錄放射性元素的蹤跡，用以檢測(cè)確定農(nóng)作物吸收養(yǎng)分的規(guī)律，所以選項(xiàng)D正確．答案：BD3．為了說(shuō)明用α粒子轟擊氮核打出質(zhì)子是怎樣的一個(gè)物理過(guò)程，布拉凱特在充氮云室中，用α粒子轟擊氮，在他拍攝的兩萬(wàn)多張照片中，終于從四十多萬(wàn)條α粒子徑跡中發(fā)現(xiàn)了8條產(chǎn)生分叉，這一實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說(shuō)明了()A．α粒子的數(shù)目很少，與氮發(fā)生相互作用的機(jī)會(huì)很少B．氮?dú)獾拿芏群苄。亮Ｗ优c氮接觸的機(jī)會(huì)很少C．氮核很小，α粒子接近氮核的機(jī)會(huì)很少D．氮?dú)夂挺亮Ｗ拥拿芏榷己苄。率顾鼈兘咏臋C(jī)會(huì)很少解析：氮原子核很小，所以α粒子接近氮核的機(jī)會(huì)很少，所以發(fā)生核反應(yīng)的機(jī)會(huì)很少，即觀察到α粒子徑跡分叉的機(jī)會(huì)少，所以C選項(xiàng)正確．答案：C4．(多選)放射性同位素鈷60能放出較強(qiáng)的γ射線，其強(qiáng)度容易控制．這使得γ射線得到廣泛應(yīng)用．下列選項(xiàng)中，屬于γ射線的應(yīng)用的是()A．醫(yī)學(xué)上制成γ刀，無(wú)須開(kāi)顱即可治療腦腫瘤B．機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)常產(chǎn)生很多靜電，用γ射線照射機(jī)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(hào)輸入計(jì)算機(jī)，可對(duì)薄鋁板的厚度進(jìn)行自動(dòng)控制D．用γ射線照射草莓、荔枝等水果，可延長(zhǎng)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(cuò)誤；γ射線的穿透能力很強(qiáng)，薄鋁板的厚度變化時(shí)，接收到的信號(hào)強(qiáng)度變化很小，不能控制鋁板厚度，C錯(cuò)誤；γ射線能量很大，可以殺菌，延長(zhǎng)水果的保存期，對(duì)腫瘤細(xì)胞有很強(qiáng)的殺傷作用，故A、D正確．答案：AD5．在下列四個(gè)核反應(yīng)方程中，X1、X2、X3和X4各代表某種粒子．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以下判斷中正確的是()A．X1是質(zhì)子 B．X2是中子C．X3是電子 D．X4是質(zhì)子解析：根據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒知，X1為eq\o\al(2,1)H，A錯(cuò)；X2為eq\o\al(1,1)H，B錯(cuò)；X3為eq\o\al(1,0)n，C錯(cuò)；X4為eq\o\al(1,1)H，D對(duì)．答案：DB級(jí)提能力6．下圖是科學(xué)史上一張著名的實(shí)驗(yàn)照片，顯示一個(gè)帶電粒子在云室中穿過(guò)某種金屬板運(yùn)動(dòng)的徑跡，云室放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直照片向里，云室中橫放的金屬板對(duì)粒子的運(yùn)動(dòng)起阻礙作用，分析此徑跡可知粒子()A．帶正電，由下往上運(yùn)動(dòng)B．帶正電，由上往下運(yùn)動(dòng)C．帶負(fù)電，由上往下運(yùn)動(dòng)D．帶負(fù)電，由下往上運(yùn)動(dòng)解析：由于金屬板對(duì)粒子有阻礙作用，穿過(guò)金屬板后速度減小，由R＝eq\f(mv,qB)可知在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑減小，由題圖知金屬板下面半徑大于上面的半徑，所以粒子從下向上穿過(guò)金屬板，磁場(chǎng)方向垂直于照片向里，所受洛倫茲力方向指向圓心位置，根據(jù)左手定則判斷該粒子應(yīng)帶正電荷，故A項(xiàng)正確．答案：A7．將威耳遜云室置于磁場(chǎng)中，一個(gè)靜止在磁場(chǎng)中的放射性同位素原子核eq\o\al(30,15)P，放出一個(gè)正電子后變成原子核eq\o\al(30,14)Si，能近似反映正電子和Si核軌跡的是()解析：把放出的正電子和衰變生成物Si核看成一個(gè)系統(tǒng)，根據(jù)動(dòng)量守恒定律正電子和Si核運(yùn)動(dòng)方向一定相反，C、D可排除．由qvB＝meq\f(v2,R)得，R＝eq\f(mv,qB)，因?yàn)閯?dòng)量mv相等，故R∝eq\f(1,q)，即eq\f(Re,Rsi)＝eq\f(qsi,qe)＝eq\f(14,1)，可見(jiàn)Si核的運(yùn)動(dòng)半徑較小，選B.答案：B8．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222β天鍶90β28年鈾238α、β、γ×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(guò)軋輥把聚乙烯膜軋薄，利用適當(dāng)?shù)姆派渚€來(lái)測(cè)定通過(guò)軋輥后的薄膜厚度是否均勻，可利用的元素是()A．釙210 B．氡222C．鍶90 D．鈾238解析：要測(cè)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(qiáng)，薄膜厚度不會(huì)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(zhǎng)，所以只有鍶90較合適．答案：C9．1934年，約里奧—居里夫婦在用α粒子轟擊鋁箔時(shí)，除了測(cè)到預(yù)料中的中子外，還探測(cè)到了正電子．正電子的質(zhì)量跟電子的質(zhì)量相同，帶一個(gè)單位的正電荷，跟電子的電性正好相反，是電子的反粒子．更意外的是，拿走α放射源以后，鋁箔雖不再發(fā)射中子，但仍然繼續(xù)發(fā)射正電子，而且這種放射性也有一定的半衰期．原來(lái)，鋁箔被α粒子擊中后發(fā)生了如下反應(yīng)：eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n，這里的eq\o\al(30,15)P就是一種人工放射性同位素，正電子就是它衰變過(guò)程中放射出來(lái)的．(1)寫(xiě)出放射性同位素eq\o\al(30,15)P放出正電子的核反應(yīng)方程．(2)放射性同位素eq\o\al(30,15)P放出正電子的衰變稱為正β衰變，我們知道原子核內(nèi)只有中子和質(zhì)子，那么正β衰變中的正電子從何而來(lái)