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

PAGEPAGE5探測(cè)射線的方法放射性的應(yīng)用與防護(hù)時(shí)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(shuō)法錯(cuò)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(qiáng)很大，以后壓強(qiáng)突然降低，液體沸點(diǎn)變低，粒子通過(guò)液體時(shí)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(yùn)行軌跡可用來(lái)分析帶電粒子動(dòng)能等狀況，不能用來(lái)分析動(dòng)量解析：依據(jù)氣泡室的工作原理可知選項(xiàng)A、B、C正確．把氣泡室放在磁場(chǎng)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(dòng)量和能量，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．2．下列關(guān)于蓋革—米勒計(jì)數(shù)器的說(shuō)法錯(cuò)誤的是(B)A．射線的電離作用使計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)B．α射線的電離作用強(qiáng)，而γ射線電離作用弱，故計(jì)數(shù)器只能記錄α粒子C．無(wú)論是α、β、γ射線都能用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)D．計(jì)數(shù)器不能區(qū)分時(shí)間間隔小于200μs的兩個(gè)粒子解析：依據(jù)蓋革—米勒計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)原理可知，當(dāng)射線進(jìn)入管內(nèi)時(shí)，它使管內(nèi)氣體電離，產(chǎn)生的電子在電場(chǎng)中加速到達(dá)陽(yáng)極，正離子到達(dá)陰極，產(chǎn)生脈沖放電，使計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)．選項(xiàng)A、C正確，B錯(cuò)誤；假如兩個(gè)粒子射來(lái)的時(shí)間間隔小于200μs，計(jì)數(shù)器不能區(qū)分，故選項(xiàng)D正確．3.如圖所示是“原子核人工轉(zhuǎn)變”試驗(yàn)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?dú)夂?，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(diǎn)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(xiàng)C正確．4.如圖所示為離子式煙霧火警報(bào)警的原理圖，在網(wǎng)罩內(nèi)有電極a和b，通過(guò)外電路對(duì)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(guò)程中，會(huì)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(jiǎn)單使空氣電離，形成強(qiáng)電流．當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)煙霧進(jìn)入網(wǎng)罩內(nèi)，煙的顆粒汲取空氣中的離子和镅放射出來(lái)的新粒子，導(dǎo)致電流改變，報(bào)警器檢測(cè)到這種改變，發(fā)出報(bào)警，那么下列關(guān)于這種報(bào)警器的說(shuō)法中正確的是(B)A．镅放射出的是α粒子，有煙霧時(shí)電流增加B．镅放射出的是α粒子，有煙霧時(shí)電流減小C．镅放射出的是β粒子，有煙霧時(shí)電流增加D．镅放射出的是β粒子，有煙霧時(shí)電流減小解析：新粒子很簡(jiǎn)單使空氣電離，煙霧進(jìn)入網(wǎng)罩即被汲取，可見(jiàn)穿透實(shí)力差電離本事強(qiáng)，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(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勻稱．可利用的元素是(C)A．釙210B．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．6．一個(gè)質(zhì)子以1.4×107m/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(jí)為107m/sD．硅原子核速度的數(shù)量級(jí)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(dòng)量守恒定律得m×1.4×107＝28mv′，解得v′＝5×105m/s，因此選項(xiàng)A、D正確．7．以色列對(duì)加沙地帶的哈馬斯組織發(fā)動(dòng)了代號(hào)為“鑄鉛”的軍事打擊行動(dòng)，轟炸了加沙的大型工程設(shè)施，據(jù)報(bào)道，以色列在為期20多天的以巴軍事斗爭(zhēng)中運(yùn)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(zhǎng)期危害環(huán)境，下列關(guān)于其殘留物長(zhǎng)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(duì)環(huán)境產(chǎn)生長(zhǎng)期危害B．爆炸后的彈片不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生危害，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生長(zhǎng)期危害C．鈾238的衰變速度很快D．鈾的半衰期很長(zhǎng)解析：自然放射現(xiàn)象周期很長(zhǎng)，會(huì)對(duì)環(huán)境和生物造成長(zhǎng)期的影響，故A、D正確，B、C錯(cuò)誤．8．放射性同位素鈷60能放出較強(qiáng)的γ射線，其強(qiáng)度簡(jiǎn)單限制，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(AD)A．醫(yī)學(xué)上制成γ刀，無(wú)需開(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射線照耀機(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)限制D．用γ射線照耀草莓、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射線的穿透實(shí)力很強(qiáng)，薄鋁板的厚度改變時(shí)，接收到的信號(hào)強(qiáng)度改變很小，不能限制鋁板厚度，C錯(cuò)誤．9．防止放射性污染的防護(hù)措施有(ACD)A．將廢棄的放射性物質(zhì)進(jìn)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(hù)服D．嚴(yán)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(yùn)用時(shí)嚴(yán)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(hù)服，故A、C、D正確，B錯(cuò)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(cè)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(cè)器的測(cè)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(shí)力強(qiáng)的特點(diǎn)，因此選項(xiàng)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(lái)驗(yàn)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(rèn)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(yùn)動(dòng)徑跡不在一條直線上，假如認(rèn)為衰變產(chǎn)物只有Ni和eq\o\al(0,－1)e，那么衰變過(guò)程將違反動(dòng)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(guó)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(hào)”，年種植面積曾達(dá)到3000多萬(wàn)畝，在我國(guó)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(xiě)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(guò)程遵循動(dòng)量守恒定律．原來(lái)靜止的核動(dòng)量為零，分裂成兩個(gè)粒子后，這兩個(gè)粒子的動(dòng)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(jué)Ni和eq\o\al(0,－1)e的運(yùn)動(dòng)徑跡不在同始終線上，假如認(rèn)為衰變產(chǎn)物只有Ni和eq\o\al(0,－1)e，就肯定會(huì)違反動(dòng)量守恒定律．(3)用γ射線照耀種子，會(huì)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(gè)概念是1913年英國(guó)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(jué)的114種元素中，穩(wěn)定同位素約300多種，而放射性同位素達(dá)1500種以上，而且大多數(shù)是人工制造的．(1)中國(guó)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(shí)，除探測(cè)到預(yù)料中的中子外，還探測(cè)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(shí)間衰減規(guī)律跟自然放射性一樣，也有肯定的半衰期．①寫(xiě)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(qǐng)寫(xiě)出核反應(yīng)和一般化學(xué)反應(yīng)的不同點(diǎn)(請(qǐng)答3點(diǎn))．②上述產(chǎn)生的具有放射性的同位素叫放射性同位素，寫(xiě)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(diǎn)見(jiàn)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(diǎn)：核反應(yīng)是原子層次上的改變，而化學(xué)反應(yīng)是分