2024-2025學(xué)年高中物理第十九章原子核3+4放射性的應(yīng)用與防護課時作業(yè)含解析新人教版選修3-5

PAGE5-放射性的應(yīng)用與防護[A組素養(yǎng)達標(biāo)]1．現(xiàn)代建筑運用的花崗巖石材和家庭裝修運用的花崗巖板材中也存在不同程度的放射性，某同學(xué)要測定旁邊建筑材料廠生產(chǎn)的花崗巖板材的放射性輻射是否超標(biāo)，他選用哪種儀器較好()A．威爾遜云室 B．氣泡室C．蓋革—米勒計數(shù)器 D．以上三種效果都很好解析：花崗巖板材的放射性比較弱，用云室、氣泡室很難測出．而計數(shù)器特別靈敏，用它檢測射線特別便利．C正確．答案：C2．在下列4個核改變方程中，x表示質(zhì)子的是()A.eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋xB.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋xC.eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(27,12)Mg＋xD.eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋x解析：由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒知，選項A中x為正電子eq\o\al(0,1)e，選項B中x為eq\o\al(4,2)He，選項C中x為質(zhì)子eq\o\al(1,1)H，選項D中x為中子eq\o\al(1,0)n.答案：C3．(多選)下列應(yīng)用中，屬于將放射性同位素作為示蹤原子的是()A．γ射線探傷儀B．利用含有放射性碘131的油檢測地下輸油管道的漏油狀況C．利用鈷60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，用以檢測確定農(nóng)作物汲取養(yǎng)分的規(guī)律解析：利用放射性元素的放射性不受外界影響的規(guī)律，常被作為示蹤原子．答案：BD4．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的推斷正確的是()A．X代表中子，a＝17，b＝1B．X代表正電子，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：依據(jù)質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒可知a＝17，b＝8＋0－7＝1，因此X可表示為eq\o\al(0,1)e，為正電子，故C項正確，A、B、D三項錯誤．答案：C5．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：由質(zhì)量數(shù)守恒列式A＋2＝4＋1，得A＝3，由電荷數(shù)守恒列式Z＋1＝2＋1，得Z＝2.故選項D正確．答案：D6．如圖所示，1928年，德國物理學(xué)家玻特用α(eq\o\al(4,2)He)轟擊輕金屬鈹(eq\o\al(9,4)Be)時，發(fā)覺有一種貫穿實力很強的中性射線．查德威克對該粒子進行探討，進而發(fā)覺了新的粒子．用粒子流A轟擊石蠟時，會打出粒子流B.下述正確的是()A．該試驗核反應(yīng)方程：eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(13,6)C＋eq\o\al(1,0)nB．該試驗是查德威克發(fā)覺質(zhì)子的試驗C．粒子A為中子，粒子B為質(zhì)子D．粒子A為質(zhì)子，粒子B為中子解析：由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，核反應(yīng)方程為：eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n，選項A錯誤；該試驗生成的是中子，不是發(fā)覺質(zhì)子的試驗，選項B錯誤；由核反應(yīng)方程可知，A為中子，中子轟擊石蠟，將氫中的質(zhì)子打出，即形成質(zhì)子流，故B為質(zhì)子，選項C正確，D錯誤．答案：C7．(多選)一個質(zhì)子以1.0×107A．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107D．硅原子核速度的數(shù)量級為105解析：由核反應(yīng)中電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可知選項A正確，選項B錯誤．由動量守恒定律求得硅原子核速度的數(shù)量級為105m/s，即選項C錯誤，D正確．答案：AD8．在勻強磁場中，一個原來靜止的原子核，由于放出一個α粒子，結(jié)果得到一張兩個相切圓的徑跡照片(如圖所示)，今測得兩個相切圓半徑之比r1∶r2＝1∶44，求：(1)圖中哪一個圓是α粒子的徑跡？(說明理由)(2)這個原子核原來所含的質(zhì)子數(shù)是多少？解析：(1)因為動量相等，由r＝eq\f(mv,qB)知軌道半徑與粒子的電荷量成反比，所以圓軌道2是α粒子的徑跡，圓軌道1是新生核的徑跡．(2)設(shè)衰變后新生核的電荷量為q1，α粒子的電荷量為q2＝2e，它們的質(zhì)量分別為m1和m2，衰變后的速度分別是v1和v2，所以原來原子核的電荷量q＝q1＋q2.依據(jù)軌道半徑公式有eq\f(r1,r2)＝eq\f(\f(m1v1,Bq1),\f(m2v2,Bq2))＝eq\f(m1v1q2,m2v2q1)又由于衰變過程中遵循動量守恒定律，則m1v1＝m2v2以上三式聯(lián)立解得q＝90e.即這個原子核原來所含的質(zhì)子數(shù)為90.答案：(1)見解析(2)90[B組素養(yǎng)提升]9．某校學(xué)生在進行社會綜合實踐活動時，收集列出了一些放射性同位素的半衰期和可供利用的射線(見下表)，并總結(jié)出它們的幾種用途.同位素放射線半衰期同位素放射線半衰期同位素放射線半衰期釙210α138天鍶90β28年鈷60γ5年镅241β433天锝99γ6小時氡222α3.8天依據(jù)上表請你分析推斷下列結(jié)論正確的是()A．塑料公司生產(chǎn)聚乙烯薄膜，方法是讓較厚的聚乙烯膜通過軋輥后變薄，利用α射線來測定通過軋輥后的薄膜厚度是否勻稱B．鈷60的半衰期為5年，若取4個鈷60原子核，經(jīng)10年后就肯定剩下一個原子核C．把放射性元素釙210摻雜到其他穩(wěn)定元素中，放射性元素的半衰期變短D．可以用锝99作示蹤原子，來診斷人體內(nèi)的器官是否正常．方法是給被檢查者注射或口服附有放射性同位素元素的某些物質(zhì)，當(dāng)這些物質(zhì)的一部分到達要檢查的器官時，可依據(jù)放射性同位素的射線狀況分析器官正常與否解析：因為α射線不能穿透薄膜，故無法測量薄膜的厚度，所以選項A錯誤；鈷60的半衰期為5年是指大量鈷60原子核因衰變而削減到它原來數(shù)目的一半所須要的時間，放射性元素的半衰期，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)等外部條件沒有關(guān)系，因此，選項B、C錯誤；檢查時，要在人體外探測到體內(nèi)輻射出來的射線，而又不能讓放射性物質(zhì)長期留在體內(nèi)，所以應(yīng)選取锝99作為放射源，選項D正確．答案：D10．一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，能近似反映正電子和Si核軌跡的是下圖中的()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，放出正電子的方向跟Si核運動方向肯定相反．由于它們都帶正電，在洛倫茲力作用下肯定形成兩個外切圓的軌道，C、D可解除．因為由洛倫茲力供應(yīng)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周半徑較大．答案：B11．某試驗室工作人員用初速度為v0＝0.09c(c為真空中的光速)的α粒子轟擊靜止在勻強磁場中的Na，產(chǎn)生了質(zhì)子．若某次碰撞可看作對心正碰，碰后新核的運動方向與α粒子的初速度方向相同，質(zhì)子的運動方向與新核運動方向相反，它們在垂直于磁場的平面內(nèi)分別做勻速圓周運動．通過分析軌跡半徑，可得出新核與質(zhì)子的速度大小之比為1∶10，已知質(zhì)子質(zhì)量為m(1)寫出核反應(yīng)方程．(2)求出質(zhì)子的速度v(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)．解析：(1)核反應(yīng)方程為eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(23,11)Na→eq\o\al(26,12)Mg＋eq\o\al(1,1)H.(2)α粒子、新核的質(zhì)量分別為4m、26m，質(zhì)子的速率為4mv0＝26m×eq\f(v,10)－mv解得v≈0.23c.答案：(1)eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(23,11)Na→eq\o\al(26,12)Mg＋eq\o\al(1,1)H(2)0.23[C組學(xué)霸沖刺]12．靜止在勻強磁場中的鋰核(eq\o\al(6,3)Li)在俘獲一個速度為7.7×104m/s的中子后，生成一個α粒子和一個氚核．若α粒子的速度為2.0×104m(1)氚核的速度；(2)當(dāng)α粒子在磁場中運動6周時，氚核運動了幾周？解析：(1)系統(tǒng)動量守恒，有mnvn＝mαvα＋mHvH1×7.7×104＝4×2×104＋3vHvH＝－1.0×103m