2024-2025学年高中物理课时作业10放射性的应用危害与防护含解析教科版选修3-5

PAGEPAGE6课时作业10放射性的应用、危害与防护时间：45分钟一、选择题(1～3为单选，4～9为多选)1．如图所示，x为未知放射源，它向右方发出射线，放射线首先通过一张黑纸P，并经过一个强电场区域后到达计数器，计数器上单位时间内记录到的射线粒子数是肯定的，现将黑纸移开，计数器单位时间内记录的射线粒子数明显增加，然后放上黑纸再将强电场移开，计数器单位时间内记录的射线粒子数与原来相比没有变更，则可以判定x可能为(A)A．α及γ放射源 B．α及β放射源C．β及γ放射源 D．γ放射源解析：此题要考查α射线、β射线、γ射线的穿透本事、电离本事大小．黑纸P可以把α射线拦住，假如有β射线，那么在撤去电场后，计数器单位时间内记录的射线粒子数应当明显增加，而电场对γ射线没有影响，因此含有α射线和γ射线．故正确答案为A.2．下列说法正确的是(B)A．给农作物施肥时，在肥料里放一些放射性同位素，是因为农作物汲取放射性同位素后生长更好B．输油管道漏油时，可以在输的油中放一些放射性同位素探测其射线，确定漏油位置C．自然放射元素也可以作为示踪原子加以利用，只是较少，经济上不划算D．放射性元素被植物汲取，其放射性将发生变更解析：放射性元素与它的同位素的化学性质相同，但是利用放射性元素可以确定农作物在各生长阶段汲取含有哪种元素的肥料．无论植物汲取含放射性元素的肥料，还是无放射性肥料，植物生长是相同的，A错；放射性同位素，含量易限制，衰变周期短，不会对环境造成永久污染，而自然放射性元素，剂量不易限制、衰变周期长、会污染环境，所以不用自然放射元素，C错；放射性是原子核的本身性质，与元素的状态、组成等无关，D错；放射性同位素可作为示踪原子，故B正确．3．传统电脑的各个配件都能产生电磁辐射，并对人体造成损害．废弃的电脑设备变成“电脑垃圾”时，将对环境造成新的污染，因此生产厂商推出绿色电脑．这里的“绿色电脑”是指(D)A．绿颜色的电脑B．价格低的电脑C．木壳的电脑D．低辐射、低噪声、健康环保的电脑解析：辐射、噪声对人体都能产生损害，所以“绿色电脑”是指低辐射、低噪声、健康环保的电脑，选项D正确．4．下列哪些应用是利用了放射性的射线(ABD)A．利用射线照耀种子可以使种子变异，培育出新品种B．利用α射线照耀可以消退机器运转时产生的有害静电C．用伦琴射线透视人体D．肿瘤病人在医院进行放疗解析：放射性射线照耀种子可以使种子变异培育新品种，选项A正确；α射线电离实力强，可以消退静电危害，选项B正确；伦琴射线不是放射性元素产生的，选项C错误；用γ射线作为手术刀可以治疗肿瘤癌症，选项D正确．5．有关放射性同位素eq\o\al(30,15)P的下列说法，正确的是(BD)A．eq\o\al(30,15)P与eq\o\al(30,14)X互为同位素B．eq\o\al(30,15)P与其同位素有相同的化学性质C．用eq\o\al(30,15)P制成化合物后它的半衰期变长D．含有eq\o\al(30,15)P的磷肥释放正电子，可用作示踪原子，视察磷肥对植物的影响解析：同位素有相同的质子数，所以选项A错误；同位素有相同的化学性质，所以选项B正确；半衰期与元素属于化合物或单质没有关系，所以eq\o\al(30,15)P制成化合物后它的半衰期不变，选项C错误；含有eq\o\al(30,15)P的磷肥由于衰变，可记录磷的踪迹，所以选项D正确．6．关于放射性同位素，以下说法正确的是(AB)A．放射性同位素与放射性元素一样，都具有肯定的半衰期，衰变规律一样B．放射性同位素衰变可生成另一种新元素C．放射性同位素只能是自然衰变时产生的，不能用人工方法制得D．以上说法均不对解析：放射性同位素也具有放射性，半衰期不受物理和化学因素的影响，衰变后形成新的原子核，选项A、B正确，大部分放射性同位素都是人工转变后获得的，C、D错误．7．近几年，我国γ刀成为治疗脑肿瘤的最佳仪器，用γ刀治疗时不用麻醉，病人醒悟，时间短，半小时内完成手术，无需住院，因而γ刀被誉为“神刀”，进入各大医院为患者服务．γ刀治疗脑肿瘤主要是利用(AC)A．γ射线具有很强的贯穿本事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射线能很简单地绕过阻碍物解析：γ射线是一种波长很短的电磁波，具有较高的能量，它的贯穿本事很强，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射线的高能杀死肿瘤细胞．故选项A、C正确．8．用计数器测定放射源的放射强度为每分钟405次，若将一张厚纸板放在计数器与放射源之间，计数器几乎测不到射线.10天后再次测量，测得该放射源的放射强度为每分钟101次，则下列关于射线性质及它的半衰期的说法正确的是(AC)A．放射源射出的是α射线B．放射源射出的是β射线C．这种放射性元素的半衰期是5天D．这种放射性元素的半衰期是2.5天解析：一张厚纸板几乎都能把射线拦住，说明射线为α射线．因为每分钟的衰变次数与物质中所含原子核的数目成正比，10天后放射性元素的原子核个数只有原来的eq\f(1,4)，说明经过了两个半衰期，故半衰期为5天．9．静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它放出一个α粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得α粒子和反冲核轨道半径之比为441，如图所示，则下列说法正确的是(ABC)A．α粒子与反冲核的动量大小相等，方向相反B．原来放射性元素的原子核电荷数为90C．反冲核的电荷数为88D．α粒子和反冲粒子的速度之比为188解析：微粒之间相互作用的过程中遵循动量守恒，由于初始总动量为0，则末动量也为0，即α粒子和反冲核的动量大小相等、方向相反．由于释放的α粒子和反冲核均在垂直于磁场的平面内且在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，由Bqv＝meq\f(v2,R)得：R＝eq\f(mv,qB).若原来放射性元素的原子核电荷数为Q，则对α粒子：R1＝eq\f(p1,B·2e)，对反冲核：R2＝eq\f(p2,BQ－2e).由于p1＝p2，R1R2＝441，得Q＝90.它们的速度大小与质量成反比，故选项A、B、C正确，选项D错误．二、非选择题10．自然放射性铀(eq\o\al(238,92)U)发生衰变后产生钍(eq\o\al(234,90)Th)和另一个原子核．(1)请写出衰变方程；(2)若衰变前铀(eq\o\al(238,92)U)核的速度为v，衰变产生的钍(eq\o\al(234,90)Th)核的速度为eq\f(v,2)，且与铀核速度方向相同，试估算产生的另一种新核的速度．答案：(1)eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He(2)eq\f(121,4)v，方向与铀核速度方向相同解析：(1)原子核衰变时电荷数和质量数都守恒，有eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He.(2)由(1)知新核为氦核，设一个核子的质量为m，则氦核的质量为4m.铀核的质量为238m.钍核的质量为234m，氦核的速度为v′，由动量守恒定律得238mv＝234m·eq\f(v,2)＋4mv′，解得v′＝eq\f(121,4)v，方向与铀核速度方向相同．11．某试验室工作人员，用初速度v0＝0.09c(c为真空中的光速)的α粒子，轰击静止的氮原子核eq\o\al(14,7)N，产生了质子eq\o\al(1,1)H，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120，已知质子质量为m.(1)写出核反应方程；(2)求出质子的速度v.答案：(1)eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H(2)0.20c解析：(1)eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H.(2)设α粒子、新核质量分别为4m、17m，质子速度为v，由于对心碰撞，满意动量守恒，故4mv0＝17meq\f(v,20)＋mv，解得v＝0.20c.12．同位素这个概念是1913年英国科学家索迪提出的．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)由方程两边的质量数和电荷数相同，可知237Pa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变更，而化学反应是分子层次