2018-2019學(xué)年高中物理 第十九章 原子核 19.3-19.4 探測(cè)射線的方法 放射性的應(yīng)用與防護(hù)課后鞏固訓(xùn)練 新人教版選修3-5.doc

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19.3-19.4 探測(cè)射線的方法 放射性的應(yīng)用與防護(hù) [基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練] 1．(多選)下列說(shuō)法正確的是(　　) A．在威耳遜云室中能觀察三種粒子的徑跡 B．GM計(jì)數(shù)器利用了射線的電離本領(lǐng) C．應(yīng)用GM計(jì)數(shù)器除了用來(lái)計(jì)數(shù)，還能區(qū)分射線的種類 D．現(xiàn)在人類利用的射線都是用人工放射性同位素，不用天然放射性物質(zhì) 答案　BD 解析　在威耳遜云室中，γ射線的徑跡觀察不到，A錯(cuò)誤；GM 計(jì)數(shù)器并不能區(qū)分射線種類，C錯(cuò)誤；B、D正確。 2．(多選)聯(lián)合國(guó)環(huán)境公署對(duì)科索沃地區(qū)的調(diào)查表明，北約對(duì)南聯(lián)盟進(jìn)行的轟炸中，大量使用了貧鈾炸彈，貧鈾是從天然鈾中提煉鈾235以后的副產(chǎn)品，其主要成分為鈾238，貧鈾炸彈貫穿力是常規(guī)炸彈的9倍，殺傷力極大，而且殘留物可長(zhǎng)期危害環(huán)境，下列關(guān)于其殘留物長(zhǎng)期危害環(huán)境的理由正確的是(　　) A．爆炸后的彈片存在放射性，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生長(zhǎng)期危害 B．爆炸后的彈片不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生危害，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生長(zhǎng)期危害 C．鈾238的衰變速度很快 D．鈾的半衰期很長(zhǎng) 答案　AD 解析　貧鈾，是從金屬鈾中提煉出核材料鈾235以后得到的副產(chǎn)品，其主要成分是放射性較弱的鈾238，故稱貧化鈾，簡(jiǎn)稱貧鈾。貧鈾的輻射能僅是天然鈾的60%，雖然弱一些，但并無(wú)本質(zhì)減少，會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生傷害，對(duì)環(huán)境造成污染，故A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；在自然界中存在鈾的三種同位素(鈾234、235、238)，均帶有放射性，擁有非常長(zhǎng)的半衰期(數(shù)億年至數(shù)十億年)，故C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。 3．(多選)正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層顯像(PET)的基本原理是：將放射性同位素O注入人體，O在人體內(nèi)衰變放出的正電子與人體內(nèi)的負(fù)電子相遇湮滅轉(zhuǎn)化為一對(duì)γ光子，被探測(cè)器采集后，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理生成清晰圖象。則根據(jù)PET原理判斷下列表述正確的是(　　) A.O在人體內(nèi)衰變方程是O―→N＋e B．正、負(fù)電子湮滅方程是e＋e―→2γ C．在PET中，O主要用途是作為示蹤原子 D．在PET中，O主要用途是參與人體的新陳代謝 答案　ABC 解析　由題意知，A、B正確；顯像的原理是采集γ光子，即注入人體內(nèi)的O衰變放出正電子和人體內(nèi)的負(fù)電子湮滅轉(zhuǎn)化為γ光子，因此O主要用途是作為示蹤原子，故C正確，D錯(cuò)誤。 4．關(guān)于放射性同位素的應(yīng)用，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．利用γ射線使空氣電離，把靜電荷泄去 B．利用α射線照射植物的種子，使產(chǎn)量顯著增加 C．利用β射線來(lái)治肺癌、食道癌 D．利用放射性同位素跟它的非放射性同位素的化學(xué)性質(zhì)相同，作為示蹤原子 答案　D 解析　β或α射線的電離本領(lǐng)較大，可以消除工業(yè)上有害的靜電積累，A錯(cuò)誤；γ射線的穿透性強(qiáng)，可以輻射育種、輻射保鮮、消毒殺菌和醫(yī)治腫瘤等，B、C錯(cuò)誤；放射性同位素跟它的非放射性同位素的化學(xué)性質(zhì)相同，作示蹤原子，D正確。 5．(多選)放射性同位素被作為示蹤原子，主要是因?yàn)?　　) A．放射性同位素不改變其化學(xué)性質(zhì) B．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．半衰期與元素所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān) D．放射性同位素容易制造 答案　ABC 解析　放射性同位素被作為示蹤原子，主要是用放射性同位素代替沒(méi)有放射性的同位素參與正常的物理、化學(xué)、生物過(guò)程，既要利用化學(xué)性質(zhì)相同，也要利用衰變規(guī)律不受物理、化學(xué)變化的影響，同時(shí)還要考慮放射性廢料容易處理，因此選項(xiàng)A、B、C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 6．用中子轟擊氧原子核的核反應(yīng)方程式為O＋n→N＋X，對(duì)式中X、a、b的判斷正確的是(　　) A．X代表中子，a＝17，b＝1 B．X代表電子，a＝17，b＝－1 C．X代表正電子，a＝17，b＝1 D．X代表質(zhì)子，a＝17，b＝1 答案　C 解析　根據(jù)質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒可知a＝17，b＝8＋0－7＝1，因此X表示正電子，故C項(xiàng)正確，A、B、D項(xiàng)錯(cuò)誤。 7．帶電的驗(yàn)電器在放射線照射下電荷會(huì)很快消失。其原因是(　　) A．射線的貫穿作用 B．射線的電離作用 C．射線的物理和化學(xué)作用 D．以上三個(gè)選項(xiàng)都不是 答案　B 解析　因放射線的電離作用，空氣中與驗(yàn)電器所帶電荷電性相反的離子與之中和，從而使驗(yàn)電器所帶電荷消失。所以B正確，A、C、D錯(cuò)誤。 8．目前，在居室裝修中經(jīng)常用到花崗巖、大理石等裝飾材料，這些巖石都不同程度地含有放射性元素，比如，有些含有鈾、釷的花崗巖等巖石會(huì)釋放出放射性惰性氣體氡，而氡會(huì)發(fā)生放射性衰變，放射出α、β、γ射線，這些射線會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生癌變及呼吸道等方面的疾病，根據(jù)有關(guān)放射性知識(shí)可知，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．氡的半衰期為3.8天，若取4個(gè)氡原子核，經(jīng)7.6天后就剩下一個(gè)氡原子核了 B．β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子時(shí)所產(chǎn)生的 C．γ射線一般伴隨著α射線或β射線產(chǎn)生的，在這三種射線中，γ射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力最弱 D．發(fā)生α衰變時(shí)，生成核與原來(lái)的原子核相比，中子數(shù)減少了4 答案　BC 解析　半衰期具有統(tǒng)計(jì)意義，適用于大量的原子核，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；β衰變所釋放的電子來(lái)自原子核，是原子核中的一個(gè)中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)電子和一個(gè)質(zhì)子，電子釋放出來(lái)形成的，故B項(xiàng)正確；γ射線一般伴隨著α射線或β射線產(chǎn)生，在這三種射線中，γ射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力最弱，故C項(xiàng)正確；發(fā)生α衰變時(shí)，電荷數(shù)減少2，質(zhì)量數(shù)減少4，則中子數(shù)減少2，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。 [題組通關(guān)練] 9．(1)(多選)近幾年，我國(guó)北京、上海、山東、洛陽(yáng)、廣州各地引進(jìn)了十多臺(tái)γ刀，治療患者5000余例，效果極好，成為治療腦腫瘤的最佳儀器，令人感嘆的是，用γ刀治療時(shí)不用麻醉，病人清醒，時(shí)間短，半小時(shí)內(nèi)完成手術(shù)，無(wú)需住院，因而γ刀被譽(yù)為“神刀”。據(jù)報(bào)道，我國(guó)自己研制的旋式γ刀性能更好，即將進(jìn)入各大醫(yī)院為患者服務(wù)。問(wèn)：γ刀治療腦腫瘤主要是利用(　　) A．γ射線具有很強(qiáng)的貫穿本領(lǐng) B．γ射線具有很強(qiáng)的電離作用 C．γ射線具有很高的能量 D．γ射線能很容易地繞過(guò)阻礙物到達(dá)目的地 (2)為了臨床測(cè)定病人血液的體積，可根據(jù)磷酸鹽在血液中被紅血球吸收這一事實(shí)，向病人體內(nèi)輸入適量含有P作示蹤原子的血液。先將含有P的血液4 cm3分為兩等份，其中一份留作標(biāo)準(zhǔn)樣品，20 min后測(cè)量出其放射性強(qiáng)度為10800 s－1；另一份則通過(guò)靜脈注射進(jìn)入病人體內(nèi)，經(jīng)20 min后，放射性血液分布于全身，再?gòu)牟∪梭w內(nèi)抽出血液樣品2 cm3，測(cè)出其放射性強(qiáng)度為5 s－1，則病人的血液體積大約為多少？ 答案　(1)AC　(2)4320 cm3 解析　(1)γ射線是一種波長(zhǎng)很短的電磁波，具有較高的能量，它的貫穿本領(lǐng)很強(qiáng)，甚至可以穿透幾厘米厚的鉛板，但它的電離作用很小。γ刀治療腫瘤是應(yīng)用了其貫穿本領(lǐng)和很高的能量，故A、C正確；B、D錯(cuò)誤。 (2)由于標(biāo)準(zhǔn)樣品與輸入體內(nèi)的P的總量是相等的，因此兩者的放射性強(qiáng)度與P原子核的總數(shù)均是相等的。設(shè)病人血液總體積為V，應(yīng)有V＝10800，解得V＝4320 cm3。 10．(1)(多選)“軌道電子俘獲”是放射性同位素衰變的一種形式，它是指原子核(稱為母核)俘獲一個(gè)核外電子，使其內(nèi)部的一個(gè)質(zhì)子變?yōu)橹凶樱⒎懦鲆粋€(gè)中微子，從而變成一個(gè)新核(稱為子核)的過(guò)程。中微子的質(zhì)量遠(yuǎn)小于質(zhì)子的質(zhì)量，且不帶電，很難被探測(cè)到，人們最早就是通過(guò)核的反沖而間接證明了中微子的存在。一個(gè)靜止的原子核發(fā)生“軌道電子俘獲”，衰變?yōu)樽雍瞬⒎懦鲋形⒆樱铝姓f(shuō)法正確的是(　　) A．母核的質(zhì)量數(shù)等于子核的質(zhì)量數(shù) B．母核的電荷數(shù)大于子核的電荷數(shù) C．子核的動(dòng)量與中微子的動(dòng)量相同 D．子核的動(dòng)能大于中微子的動(dòng)能 (2)钚的同位素粒子Pu發(fā)生α衰變后生成鈾(U)的一個(gè)同位素粒子，同時(shí)放出能量為ε＝0.09 MeV的光子。從靜止的钚核中放出的α粒子垂直進(jìn)入正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速直線運(yùn)動(dòng)。已知?jiǎng)驈?qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E＝2.22104 N/C，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝2.0010－4 T。(普朗克常量h＝6.6310－34 Js，真空中的光速為c＝3108 m/s，電子電荷量為e＝1.610－19 C) ①寫(xiě)出該衰變方程式； ②求該光子的波長(zhǎng)； ③求放出的α粒子的速度大?。? ④若不計(jì)光子的動(dòng)量，求α粒子和鈾核的動(dòng)能之比。 答案　(1)AB　(2)①Pu→U＋He ②1.3810－11 m?、?.11108 m/s　④ 解析　(1)原子核衰變時(shí)電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)守恒，母核俘獲一個(gè)核外電子，使其內(nèi)部的一個(gè)質(zhì)子變?yōu)橹凶?，所以子核的核電荷?shù)比母核小1，質(zhì)量數(shù)不變，A、B正確；子核的動(dòng)量與中微子的動(dòng)量大小相等，方向相反，C錯(cuò)誤；由Ek＝知，動(dòng)量大小相等的兩粒子，質(zhì)量大的動(dòng)能小，因子核的質(zhì)量大，所以子核的動(dòng)能小，D錯(cuò)誤。 (2)①Pu→U＋He ②ε＝hν，λ＝， λ＝＝ m ≈1.3810－11 m。 ③由受力平衡得：qαE＝qαvαB， 則vα＝＝1.11108 m/s ④Ek＝，動(dòng)量大小相等，動(dòng)能大小與質(zhì)量成反比， 所以：＝。