2024-2025学年高中物理第十九章原子核34探测射线的方法放射性的应用与防护课后作业含解析新人教版选修3-5

PAGEPAGE5探测射线的方法放射性的应用与防护时间：45分钟一、选择题(1～5题为单选，6～10题为多选)1．关于气泡室，下列说法错误的是(D)A．气泡室里装的是液体B．气泡室的工作原理是刚起先压强很大，以后压强突然降低，液体沸点变低，粒子通过液体时在它四周有气泡生成C．气泡室的原理同云室相像D．粒子在气泡室中运行轨迹可用来分析带电粒子动能等状况，不能用来分析动量解析：依据气泡室的工作原理可知选项A、B、C正确．把气泡室放在磁场中，粒子在洛伦兹力的作用下径迹为曲线，依据照片可分析粒子的带电状况、动量和能量，故选项D错误．2．下列关于盖革—米勒计数器的说法错误的是(B)A．射线的电离作用使计数器计数B．α射线的电离作用强，而γ射线电离作用弱，故计数器只能记录α粒子C．无论是α、β、γ射线都能用计数器计数D．计数器不能区分时间间隔小于200μs的两个粒子解析：依据盖革—米勒计数器的计数原理可知，当射线进入管内时，它使管内气体电离，产生的电子在电场中加速到达阳极，正离子到达阴极，产生脉冲放电，使计数器计数．选项A、C正确，B错误；假如两个粒子射来的时间间隔小于200μs，计数器不能区分，故选项D正确．3.如图所示是“原子核人工转变”试验装置示意图，其中A是放射性物质，F是铝箔，S为荧光屏，在容器中充入氮气后，屏S上出现闪光，该闪光是(C)A．α粒子射到屏上产生的B．α粒子从F打出的粒子射到屏上产生的C．α粒子击中氮核后产生的新粒子射到屏上产生的D．放射性物质放出的γ射线射到屏上产生的解析：α粒子贯穿本事弱，被铝箔拦住，所以看到的亮点是α粒子击中氮核后新产生的粒子产生的，而不是α粒子产生的，另外α粒子击中氮核后产生的是质子，而不是γ射线，所以选项C正确．4.如图所示为离子式烟雾火警报警的原理图，在网罩内有电极a和b，通过外电路对两电极供电，左侧的c是放射性同位素镅eq\o\al(241,95)Am，在其分裂过程中，会释放出一种新的粒子而变成镎237.产生的这种新粒子很简单使空气电离，形成强电流．当发生火灾时烟雾进入网罩内，烟的颗粒汲取空气中的离子和镅放射出来的新粒子，导致电流改变，报警器检测到这种改变，发出报警，那么下列关于这种报警器的说法中正确的是(B)A．镅放射出的是α粒子，有烟雾时电流增加B．镅放射出的是α粒子，有烟雾时电流减小C．镅放射出的是β粒子，有烟雾时电流增加D．镅放射出的是β粒子，有烟雾时电流减小解析：新粒子很简单使空气电离，烟雾进入网罩即被汲取，可见穿透实力差电离本事强，故可推断放射出的粒子为α粒子．由于粒子被烟雾汲取后，必导致电流减小，故选B.5．放射性在技术上有很多应用，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线.元素射线半衰期钋210α138天氡222β3.8天锶90β28年铀238α、β、γ4.5×109年某塑料公司生产聚乙烯薄膜，方法是让厚的聚乙烯膜通过轧辊把聚乙烯膜轧薄，利用适当的放射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否匀称．可利用的元素是(C)A．钋210B．氡222C．锶90 D．铀238解析：要测定聚乙烯薄膜的厚度，则要求射线可以穿透薄膜，因此α射线不合适；另外，射线穿透作用还要受薄膜厚度影响，γ射线穿透作用最强，薄膜厚度不会影响γ射线穿透，所以只能选用β射线，而氡222半衰期太小，铀238半衰期太长，所以只有锶90较合适．6．一个质子以1.4×107m/s的速度撞入一个孤立的静止铝原子核后被俘获，铝原子核变为硅原子核，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．则下列推断中正确的是(AD)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(27,14)Al＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(27,14)Si＋eq\o\al(1,0)nC．硅原子核速度的数量级为107m/sD．硅原子核速度的数量级为105m/s解析：核反应方程为eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(28,14)Si，由动量守恒定律得m×1.4×107＝28mv′，解得v′＝5×105m/s，因此选项A、D正确．7．以色列对加沙地带的哈马斯组织发动了代号为“铸铅”的军事打击行动，轰炸了加沙的大型工程设施，据报道，以色列在为期20多天的以巴军事斗争中运用了白磷弹和贫铀弹．其中贫铀弹是从金属铀中提炼铀235以后的副产品，其主要成分是铀238.贫铀炸弹贯穿力是常规炸弹的9倍，杀伤力极大而且残留物可长期危害环境，下列关于其残留物长期危害环境的理由正确的是(AD)A．爆炸后的弹片存在放射性，对环境产生长期危害B．爆炸后的弹片不会对人体产生危害，对环境产生长期危害C．铀238的衰变速度很快D．铀的半衰期很长解析：自然放射现象周期很长，会对环境和生物造成长期的影响，故A、D正确，B、C错误．8．放射性同位素钴60能放出较强的γ射线，其强度简单限制，这使得γ射线得到广泛应用．下列选项中，属于γ射线的应用的是(AD)A．医学上制成γ刀，无需开颅即可治疗脑肿瘤B．机器运转时常产生很多静电，用γ射线照耀机器可将电荷导入大地C．铝加工厂将接收到的γ射线信号输入计算机，可对薄铝板的厚度进行自动限制D．用γ射线照耀草莓、荔枝等水果，可延长保存期解析：γ射线的电离作用很弱，不能使空气电离成为导体，B错误；γ射线的穿透实力很强，薄铝板的厚度改变时，接收到的信号强度改变很小，不能限制铝板厚度，C错误．9．防止放射性污染的防护措施有(ACD)A．将废弃的放射性物质进行深埋B．将废弃的放射性物质倒在下水道里C．接触放射性物质的人员穿上铅防护服D．严格和精确限制放射性物质的放射剂量解析：为了有效地防止放射性污染，废弃的放射性物质必需深埋，不能倒入下水道中，运用时严格和精确地限制放射性物质的剂量，接触放射性物质的人员需穿上防护服，故A、C、D正确，B错误．10．下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的(ABD)A．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油状况B．把含有放射性元素的肥料施给农作物，利用探测器的测量，找出合理的施肥规律C．利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹D．给怀疑患有甲状腺病的病人注射碘131，论断甲状腺的器质性和功能性疾病解析：利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹是利用γ射线穿透实力强的特点，因此选项C不属于示踪原子的应用．二、非选择题11．1956年李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，并由吴健雄用eq\o\al(60,27)Co的衰变来验证，其核反应是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，它的电荷量为零，静止质量可认为是零．(1)在上述衰变方程中，衰变产物eq\o\al(A,Z)Ni的质量数A是60，核电荷数Z是28.(2)在衰变前eq\o\al(60,27)Co核静止，依据云室照片可以看出，衰变产物Ni和eq\o\al(0,－1)e的运动径迹不在一条直线上，假如认为衰变产物只有Ni和eq\o\al(0,－1)e，那么衰变过程将违反动量守恒定律．(3)eq\o\al(60,27)Co是典型的γ放射源，可用于作物诱变育种．我国应用该方法培育出了很多农作物新品种，如棉花高产品种“鲁棉1号”，年种植面积曾达到3000多万亩，在我国自己培育的棉花品种中栽培面积最大．γ射线处理作物后主要引起基因突变．从而产生可遗传的变异．解析：(1)依据质量数和电荷数守恒，核反应方程写成：eq\o\al(60,27)Co→eq\o\al(60,28)Ni＋eq\o\al(0,－1)e＋eq\x\to(νe)，由此得出两空分别为60和28.(2)衰变过程遵循动量守恒定律．原来静止的核动量为零，分裂成两个粒子后，这两个粒子的动量和应还是零，则两粒子径迹必在同始终线上．现在发觉Ni和eq\o\al(0,－1)e的运动径迹不在同始终线上，假如认为衰变产物只有Ni和eq\o\al(0,－1)e，就肯定会违反动量守恒定律．(3)用γ射线照耀种子，会使种子的遗传基因发生突变，从而培育出优良品种．12．同位素这个概念是1913年英国科学家索迪(1877—1956)提出的．很多元素都存在同位素现象，在目前已发觉的114种元素中，稳定同位素约300多种，而放射性同位素达1500种以上，而且大多数是人工制造的．(1)中国科学院近代物理探讨所的科学家利用兰州重离子加速器在重质量半中子区首次制得镤元素的一种同位素(234Pa)．已知eq\o\al(234,90)Th(钍)→234Pa(镤)＋eq\o\al(0,－1)e(电子)，则234Pa原子核里的中子数应为143.(2)1934年，科学家在用α粒子轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测到了正电子，更意外的是拿走α放射源后，铝箔虽不再放射中子，但仍接着放射正电子，而且这种放射性随时间衰减规律跟自然放射性一样，也有肯定的半衰期．①写出α粒子轰击铝箔(eq\o\al(27,13)Al)产生中子的核反应方程式，并请写出核反应和一般化学反应的不同点(请答3点)．②上述产生的具有放射性的同位素叫放射性同位素，写出其产生正电子的核反应方程式．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不同点见解析②eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,1)e解析：(1)依据质量数和电荷数守恒，可知234Pa中质子数为91，则中子数为234－91＝143.(2)①铝核被α粒子击中后产生中子的反应为eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n，核反应和一般化学反应的不同点：核反应是原子层次上的改变，而化学反应是分