高中物理 3.3 放射性的应用与防护规范训练 鲁科版选修3-5

第3节放射性的应用与防护(时间：60分钟)考查知识点及角度难度及题号基础中档稍难放射性的应用1、2、34核反应方程5、6、78、9综合提升1011、12知识点一放射性的应用1．人工放射性同位素被用作示踪原子，主要是利用 ()．A．放射性同位素不改变其化学性质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．半衰期与元素所处的物理、化学状态无关D．放射性同位素容易制造解析放射性同位素用作示踪原子，主要是用放射性同位素代替没有放射性的同位素参与正常的物理、化学、生物过程，既要利用化学性质相同，也要利用衰变规律不受物理、化学变化的影响，同时还要考虑放射性废料容易处理，因此选项A、B、C正确，选项D不正确．答案ABC图3－3－22．用α粒子照射充氮的云室，摄得如图3－3－2所示的照片，下列说法中正确的是 ()．图3－3－2A．A是α粒子的径迹，B是质子的径迹，C是新核的径迹B．B是α粒子的径迹，A是质子的径迹，C是新核的径迹C．C是α粒子的径迹，A是质子的径迹，B是新核的径迹D．B是α粒子的径迹，C是质子的径迹，A是新核的径迹解析α粒子轰击氮的核反应方程为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粒子产生的径迹，质量大电离作用强的新核eq\o\al(17,8)O，径迹粗而短，故A是新核径迹，质子电离作用弱一些，贯穿作用强，所以细而长的径迹是质子的径迹，所以正确选项为D.答案D3．近几年，我国北京、上海、山东、洛阳、广州等地引进了十多台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．令人感叹的是，用γ刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半个小时内完成手术，无须住院，因而γ刀被誉为“神刀”．据报道，我国自己研究的旋式γ刀性能更好，将进入各大医院为患者服务．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到达目的地答案AC4．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解析半衰期是对大量原子核的统计规律，A项错误．β衰变释放的电子是核内中子转化成质子和电子产生的，B项正确．γ射线的电离作用弱，C错误．对α衰变，质量数减少4，中子数减少2，D错误．答案B知识点二核反应方程5．(·哈尔滨高二检测)铝箔被α粒子轰击后发生了以下核反应：eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→X＋eq\o\al(1,0)n.下列判断正确的是 ()．A.eq\o\al(1,0)n是质子 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才是质子，A错、B对．由质量数守恒和电荷数守恒得X的质量数为30，核电荷数为15，即是eq\o\al(31,15)P的同位素eq\o\al(30,15)P，C错、D对．答案BD6．(·焦作高二检测)在下列四个核反应方程中，X1、X2、X3和X4各代表某种粒子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则以下判断中正确的是 ()．A．X1是质子 B．X2是中子C．X3是电子 D．X4是质子解析根据核反应的质量数和电荷数守恒知，X1为eq\o\al(2,1)H，A错．X2为eq\o\al(1,1)H，B错．X3为eq\o\al(1,0)n，C错．X4为eq\o\al(1,1)H，D对．答案D7．(·全国卷Ⅱ)原子核eq\o\al(A,Z)X与氘核eq\o\al(2,1)H反应生成一个α粒子和一个质子，由此可知 ()．A．A＝2，Z＝1 B．A＝2，Z＝2C．A＝3，Z＝3 D．A＝3，Z＝2解析本题考查核反应方程的书写，主要考查电荷数守恒和质量数守恒．根据这两点有方程A＋2＝4＋1，Z＋1＝2＋1，解得A＝3，Z＝2.答案D8．用中子轰击氧原子核的核反应方程式为eq\o\al(16,8)O＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(a,7)N＋eq\o\al(0,b)X，对式中X、a、b的判断正确的是 ()．A．X代表中子，a＝17，b＝1B．X代表电子，a＝17，b＝－1C．X代表正电子，a＝17，b＝1D．X代表质子，a＝17，b＝1解析根据质量数、电荷数守恒可知a＝17，b＝8＋0－7＝1，因X可表示为0＋1e，为正电子，故C项正确，A、B、D三项错误．答案C9．一个质子以1.0×107m/s的速度撞一个静止的铝原子核后被俘获，铝原子核变成硅原子核．已知铝原子核的质量是质子的27倍，硅原子核的质量是质子的28倍，则下列判断正确的是A．核反应方程为eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(28,14)SiB．核反应方程为eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(28,14)SiC．硅原子核速度的数量级为107mD．硅原子核速度的数量级为105m解析由核反应中电荷数和质量数守恒可知A选项正确、B选项错误．由动量守恒定律求得硅原子速度的数量级为105m/s，即答案AD图3－3－310．如图3－3－3所示，X为未知的放射源，L为薄铝片，若在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小；再在L和计数器之间加垂直纸面向里的匀强磁场，计数器的计数率不变．则X可能是图3－3－3()．A．α和β的混合放射源 B．纯α放射源C．α和γ的混合放射源 D．纯γ的放射源解析此题考查运用三种射线的性质分析问题的能力，正确理解计数器的计数率的含义，是解决本题的关键．在放射源和计数器之间加上薄铝片后，计数器的计数率大幅度减小，说明射线中有穿透力很弱的粒子，即α粒子，在薄铝片和计数器之间再加垂直纸面向里的匀强磁场，计数器计数率不变，说明穿过薄铝片后的粒子中无带电粒子，故此时只有γ射线，因此放射源可能是α和γ的混合放射源，正确选项是C.答案C11．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eq\o\al(30,15)P，放出一个正电子后变成原子核eq\o\al(30,14)Si，如图所示能近似反映正电子和eq\o\al(30,14)Si核轨迹的是 ()．解析把放出的正电子和衰变生成物eq\o\al(30,14)Si核看成一个系统，衰变过程中系统的动量守恒，放出的正电子的方向跟eq\o\al(30,14)Si核运动方向一定相反．由于它们都带正电荷，在洛伦兹力作用下一定形成两个外切圆的轨道，C、D可排除．因为洛伦兹力提供向心力，即qvB＝meq\f(v2,r).所以做匀速圆周运动的半径为r＝eq\f(mv,qB).衰变时，放出的正电子与反冲核eq\o\al(30,14)Si的动量大小相等，因此在同一个磁场中做圆周运动的半径与它们的电荷量成反比，即eq\f(re,rSi)＝eq\f(qSi,qe)＝eq\f(14,1).可见正电子运动的圆半径较大．答案B图3－3－412．如图3－3－4所示，带电粒子在“云室”中运动时，可呈现运动径迹，将“云室”放在匀强电场中，通过观察带电粒子的径迹，可以研究原子核发生衰变的规律．现将一静止的放射性14C放入上述装置中，当它发生衰变时，可能放出α粒子或电子或正电子．所放射的粒子与反冲核经过相等的时间所形成的径迹如图3－3－4所示(发生衰变后瞬间放射出的粒子和反冲核的速度方向与电场强度E垂直，a、b图3－3－4(1)14C(2)14C“②”)．(3)写出14C(4)求发生衰变后的瞬间放出的粒子与反冲核的动能之比________．解析(1)由轨迹可以看出，反冲核与放出的粒子的受力方向均与电场强度方向一致，所以放出的粒子为α粒子．(2)由动量守恒得，α粒子的动量和反冲核的动量大小相等，α粒子的质量小，速度必然大，在垂直于电场方向上的位移大，即②轨道为α粒子．(3)根据电荷与质量数守恒可得eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(10,4)Be＋eq\o\al(