高中物理 3.3 放射性的應(yīng)用與防護(hù)規(guī)范訓(xùn)練 魯科版選修3-5

第3節(jié)放射性的應(yīng)用與防護(hù)(時間：60分鐘)考查知識點及角度難度及題號基礎(chǔ)中檔稍難放射性的應(yīng)用1、2、34核反應(yīng)方程5、6、78、9綜合提升1011、12知識點一放射性的應(yīng)用1．人工放射性同位素被用作示蹤原子，主要是利用 ()．A．放射性同位素不改變其化學(xué)性質(zhì)B．人工放射性同位素的半衰期比天然放射性元素的半衰期短得多C．半衰期與元素所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)D．放射性同位素容易制造解析放射性同位素用作示蹤原子，主要是用放射性同位素代替沒有放射性的同位素參與正常的物理、化學(xué)、生物過程，既要利用化學(xué)性質(zhì)相同，也要利用衰變規(guī)律不受物理、化學(xué)變化的影響，同時還要考慮放射性廢料容易處理，因此選項A、B、C正確，選項D不正確．答案ABC圖3－3－22．用α粒子照射充氮的云室，攝得如圖3－3－2所示的照片，下列說法中正確的是 ()．圖3－3－2A．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粒子轟擊氮的核反應(yīng)方程為eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H，入射的是α粒子，所以B是α粒子產(chǎn)生的徑跡，質(zhì)量大電離作用強的新核eq\o\al(17,8)O，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，所以細(xì)而長的徑跡是質(zhì)子的徑跡，所以正確選項為D.答案D3．近幾年，我國北京、上海、山東、洛陽、廣州等地引進(jìn)了十多臺γ刀，治療患者5000余例，效果極好，成為治療腦腫瘤的最佳儀器．令人感嘆的是，用γ刀治療時不用麻醉，病人清醒，時間短，半個小時內(nèi)完成手術(shù)，無須住院，因而γ刀被譽為“神刀”．據(jù)報道，我國自己研究的旋式γ刀性能更好，將進(jìn)入各大醫(yī)院為患者服務(wù)．γ刀治療腦腫瘤主要是利用 ()．A．γ射線具有很強的貫穿本領(lǐng)B．γ射線具有很強的電離作用C．γ射線具有很高的能量D．γ射線能很容易地繞過阻礙物到達(dá)目的地答案AC4．目前，在居室裝修中經(jīng)常用到花崗巖、大理石等裝修材料，這些巖石都不同程度地含有放射性元素，比如，有些含有鈾、釷的花崗巖等巖石會釋放出放射性惰性氣體氡，而氡會發(fā)生放射性衰變，放出α、β、γ射線，這些射線會導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生癌變及呼吸道等方面的疾病．根據(jù)有關(guān)放射性知識可知，下列說法正確的是 ()．A．氡的半衰期為3.8天，若取4個氡原子核，經(jīng)7.6天后就一定剩下一個原子核了B．β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子和電子所產(chǎn)生的C．γ射線一般伴隨著α或β射線產(chǎn)生，在這三種射線中，γ射線的穿透能力最強，電離能力也最強D．發(fā)生α衰變時，生成核與原來的原子核相比，中子數(shù)減少了4解析半衰期是對大量原子核的統(tǒng)計規(guī)律，A項錯誤．β衰變釋放的電子是核內(nèi)中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子和電子產(chǎn)生的，B項正確．γ射線的電離作用弱，C錯誤．對α衰變，質(zhì)量數(shù)減少4，中子數(shù)減少2，D錯誤．答案B知識點二核反應(yīng)方程5．(·哈爾濱高二檢測)鋁箔被α粒子轟擊后發(fā)生了以下核反應(yīng)：eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→X＋eq\o\al(1,0)n.下列判斷正確的是 ()．A.eq\o\al(1,0)n是質(zhì)子 B.eq\o\al(1,0)n是中子C．X是eq\o\al(28,14)Si的同位素 D．X是eq\o\al(31,15)P的同位素解析eq\o\al(1,0)n是中子，eq\o\al(1,1)H才是質(zhì)子，A錯、B對．由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得X的質(zhì)量數(shù)為30，核電荷數(shù)為15，即是eq\o\al(31,15)P的同位素eq\o\al(30,15)P，C錯、D對．答案BD6．(·焦作高二檢測)在下列四個核反應(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)n ②eq\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則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．X2為eq\o\al(1,1)H，B錯．X3為eq\o\al(1,0)n，C錯．X4為eq\o\al(1,1)H，D對．答案D7．(·全國卷Ⅱ)原子核eq\o\al(A,Z)X與氘核eq\o\al(2,1)H反應(yīng)生成一個α粒子和一個質(zhì)子，由此可知 ()．A．A＝2，Z＝1 B．A＝2，Z＝2C．A＝3，Z＝3 D．A＝3，Z＝2解析本題考查核反應(yīng)方程的書寫，主要考查電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒．根據(jù)這兩點有方程A＋2＝4＋1，Z＋1＝2＋1，解得A＝3，Z＝2.答案D8．用中子轟擊氧原子核的核反應(yīng)方程式為eq\o\al(16,8)O＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(a,7)N＋eq\o\al(0,b)X，對式中X、a、b的判斷正確的是 ()．A．X代表中子，a＝17，b＝1B．X代表電子，a＝17，b＝－1C．X代表正電子，a＝17，b＝1D．X代表質(zhì)子，a＝17，b＝1解析根據(jù)質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒可知a＝17，b＝8＋0－7＝1，因X可表示為0＋1e，為正電子，故C項正確，A、B、D三項錯誤．答案C9．一個質(zhì)子以1.0×107m/s的速度撞一個靜止的鋁原子核后被俘獲，鋁原子核變成硅原子核．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，則下列判斷正確的是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(1,0)n→eq\o\al(28,14)SiC．硅原子核速度的數(shù)量級為107mD．硅原子核速度的數(shù)量級為105m解析由核反應(yīng)中電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可知A選項正確、B選項錯誤．由動量守恒定律求得硅原子速度的數(shù)量級為105m/s，即答案AD圖3－3－310．如圖3－3－3所示，X為未知的放射源，L為薄鋁片，若在放射源和計數(shù)器之間加上L后，計數(shù)器的計數(shù)率大幅度減小；再在L和計數(shù)器之間加垂直紙面向里的勻強磁場，計數(shù)器的計數(shù)率不變．則X可能是圖3－3－3()．A．α和β的混合放射源 B．純α放射源C．α和γ的混合放射源 D．純γ的放射源解析此題考查運用三種射線的性質(zhì)分析問題的能力，正確理解計數(shù)器的計數(shù)率的含義，是解決本題的關(guān)鍵．在放射源和計數(shù)器之間加上薄鋁片后，計數(shù)器的計數(shù)率大幅度減小，說明射線中有穿透力很弱的粒子，即α粒子，在薄鋁片和計數(shù)器之間再加垂直紙面向里的勻強磁場，計數(shù)器計數(shù)率不變，說明穿過薄鋁片后的粒子中無帶電粒子，故此時只有γ射線，因此放射源可能是α和γ的混合放射源，正確選項是C.答案C11．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eq\o\al(30,15)P，放出一個正電子后變成原子核eq\o\al(30,14)Si，如圖所示能近似反映正電子和eq\o\al(30,14)Si核軌跡的是 ()．解析把放出的正電子和衰變生成物eq\o\al(30,14)Si核看成一個系統(tǒng)，衰變過程中系統(tǒng)的動量守恒，放出的正電子的方向跟eq\o\al(30,14)Si核運動方向一定相反．由于它們都帶正電荷，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．因為洛倫茲力提供向心力，即qvB＝meq\f(v2,r).所以做勻速圓周運動的半徑為r＝eq\f(mv,qB).衰變時，放出的正電子與反沖核eq\o\al(30,14)Si的動量大小相等，因此在同一個磁場中做圓周運動的半徑與它們的電荷量成反比，即eq\f(re,rSi)＝eq\f(qSi,qe)＝eq\f(14,1).可見正電子運動的圓半徑較大．答案B圖3－3－412．如圖3－3－4所示，帶電粒子在“云室”中運動時，可呈現(xiàn)運動徑跡，將“云室”放在勻強電場中，通過觀察帶電粒子的徑跡，可以研究原子核發(fā)生衰變的規(guī)律．現(xiàn)將一靜止的放射性14C放入上述裝置中，當(dāng)它發(fā)生衰變時，可能放出α粒子或電子或正電子．所放射的粒子與反沖核經(jīng)過相等的時間所形成的徑跡如圖3－3－4所示(發(fā)生衰變后瞬間放射出的粒子和反沖核的速度方向與電場強度E垂直，a、b圖3－3－4(1)14C(2)14C“②”)．(3)寫出14C(4)求發(fā)生衰變后的瞬間放出的粒子與反沖核的動能之比________．解析(1)由軌跡可以看出，反沖核與放出的粒子的受力方向均與電場強度方向一致，所以放出的粒子為α粒子．(2)由動量守恒得，α粒子的動量和反沖核的動量大小相等，α粒子的質(zhì)量小，速度必然大，在垂直于電場方向上的位移大，即②軌道為α粒子．(3)根據(jù)電荷與質(zhì)量數(shù)守恒可得eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(10,4)Be＋eq\o\al(