高中物理选修3-5人教版课时素养提升19-3-19-4探测射线的方法放射性的应用与防护

课时素养提升十五探测射线的方法放射性的应用与防护(25分钟50分)一、选择题(本题共4小题，每题5分，共20分)1.关于天然放射现象，下列说法中正确的是()A.β衰变证明原子核里有电子B.某原子核经过一次α衰变，核内中子数减少2个C.放射性物质的温度升高，其半衰期将缩短D.γ射线的电离作用很强，可用来消除有害静电【解析】选B。β衰变时，原子核中的一个中子转化为一个质子和一个电子，释放出来的电子就是β粒子，β衰变不能证明电子是原子核的组成部分，故A错误。某放射性元素经过1次α衰变质量数减少4，电荷数减少2，根据质量数守恒和电荷数守恒得知，中子数减少2，故B正确。半衰期是由原子核自身决定的，与温度无关，所以升高放射性物质的温度，不能缩短其半衰期，故C错误。γ射线的电离作用很弱，不能用来消除有害静电，故D错误。2.目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装修材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如，有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病。根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是()A.氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下一个原子核了B.β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的C.γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力也最强D.发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4【解析】选B。半衰期是对大量原子核的统计规律，对少数的原子核是不适用的，A错误；原子核内没有电子，发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的，B正确；三种射线中，穿透能力和电离能力强弱是相反的，γ射线一般伴随着α或β射线产生，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱，故C错误；发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，质子数和中子数各减少了2，质量数减少4，故D错误。3.(多选QUOTEC是高层大气中的QUOTEC原子核在太阳射来的高能粒子流作用下产生的QUOTEC容易发生β衰变变成QUOTEN，它可以用来判定古生物体的年代，被考古学家称为“碳钟”，下列说法中正确的有()A.QUOTEC的半衰期与古生物体的死亡时间有关B.高能粒子流的能量主要来自太阳内部的轻核聚变CQUOTEC发生β衰变是由于原子核内部中子变成一个质子和一个电子DQUOTEC发生β衰变是QUOTEC原子失去最外层电子造成的【解析】选B、C。放射性元素的半衰期与原子所处的状态无关，某种元素确定，其半衰期也确定，A错误；太阳辐射的能量主要来自太阳内部的轻核聚变，故B正确；β衰变是由于原子核内部中子变成一个质子和一个电子，故C正确，D错误。4.某校学生在进行社会综合实践活动时，收集列出了一些放射性同位素的半衰期和可供利用的射线(见表)，并总结出它们的几种用途。同位素放射线半衰期同位素放射线半衰期同位素放射线半衰期钋210α138天锶99β28年钴60γ5年镅241β433天锝99γ6小时氡222α3.8天根据表格内容请你分析判断下列结论正确的是 ()A.塑料公司生产聚乙烯薄膜，方法是让较厚的聚乙烯膜通过轧辊后变薄，利用α射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀B.钴60的半衰期为5年，若取4个钴60原子核，经10年后就一定剩下一个原子核C.把放射性元素钋210掺杂到其他稳定元素中，放射性元素的半衰期变短D.可以用锝99作示踪原子，来诊断人体内的器官是否正常。方法是给被检查者注射或口服附有放射性同位素元素的某些物质，当这些物质的一部分到达要检查的器官时，可根据放射性同位素的射线情况分析器官正常与否【解析】选D。因为α射线不能穿透聚乙烯薄膜，无法测量聚乙烯薄膜的厚度，所以选项A错误；钴60的半衰期为5年是指大量钴60原子核因衰变而减少到它原来数目的一半所需要的时间，放射性元素的半衰期，跟原子所处的化学状态等外部条件没有关系，因此选项B、C错误；检查时，要在人体外探测到体内辐射出来的射线，而又不能让放射性物质长期留在体内，所以应选取锝99作为放射源，选项D正确。【补偿训练】(多选)近几年，我国北京、上海、山东、洛阳、广州等地从国外引进了十多台γ刀，治疗患者5000余例，效果极好，成为治疗脑肿瘤的最佳仪器，用γ刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半小时内完成手术，无需住院，因而γ刀被誉为“神刀”。γ刀治疗脑肿瘤主要是利用 ()A.γ射线具有很强的贯穿本领B.γ射线具有很强的电离作用C.γ射线具有很高的能量D.γ射线能很容易地绕过阻碍物【解析】选A、C。γ射线是一种波长很短的电磁波，具有较高的能量，它的贯穿本领很强，甚至可以穿透几厘米厚的铅板，但它的电离作用很小。γ刀治疗肿瘤时，通常是同时用多束γ射线，使它们穿透脑颅和健康区域在病灶处会聚，利用γ射线的高能量杀死肿瘤细胞。故选项A、C正确。二、非选择题(12分)5.恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应，当温度达到108K时，可以发生“氦燃烧”。(1)完成“氦燃烧”的核反应方程QUOTEHe+_____

Be+γ。(2QUOTEBe是一种不稳定的粒子，其半衰期为2.6×1016s。一定质量的QUOTEBe，经7.8×1016s后所剩QUOTEBe占开始时的____________。

【解析】(1)根据核反应过程电荷数守恒可知QUOTEHeQUOTEHeBe+γ。(2QUOTEBe的半衰期为2.6×1016s，经过7.8×1016s后，也就是经过3个半衰期后剩余的质量为m′=(QUOTE)nm=(QUOTE)3m，所剩QUOTEBe占开始时的QUOTE。答案：(1QUOTEHe(2)QUOTE【补偿训练】回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用，有力地推动了现代科学技术的发展。当今医学影像诊断设备PET/CT堪称“现代医学高科技之冠”，它在医疗诊断中，常利用能放射正电子的同位素碳11作示踪原子。碳11是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氮14获得，同时还产生另一粒子，试写出核反应方程。若碳11的半衰期τ为20min，经2.0h剩余碳11的质量占原来的百分之几？(结果取2位有效数字)【解析】核反应方程为QUOTENQUOTEHQUOTECQUOTEHe设碳11原有质量为m0，经过t1=2.0h剩余的质量为mτ，根据半衰期定义有：QUOTE=(QUOTE≈1.6%答案QUOTENQUOTEHQUOTECQUOTEHe1.6%【能力挑战区】6.(6分)将威耳逊云室置于磁场中，一个静止在磁场中的放射性同位素原子核QUOTEP，放出一个正电子后变成原子核QUOTESi，能近似反映正电子和Si核轨迹的是 ()【解析】选B。把放出的正电子和衰变生成物Si核看成一个系统，根据动量守恒定律，正电子和Si核运动方向一定相反，C、D可排除。由qvB=mQUOTE得，R=QUOTE，因为动量mv相等，磁场相同，故R∝QUOTE，即QUOTE=QUOTE=QUOTE，可见Si核的运动半径较小，故选B。7.(12分)某实验室工作人员，用初速度v0=0.09c(c为真空的光速)的α粒子，轰击静止的氮原子核QUOTEN，产生了质子QUOTEH，若某次碰撞可看作对心正碰，碰后新核与质子同方向运动，垂直磁场方向射入磁场，通过分析偏转半径可得出新核与质子的速度大小之比为1∶20，已知质子质量为m。(1)写出核反应方程。(2)求出质子的速度