高中物理人教版5第十九章原子核 第十九章34放射性的應(yīng)用與防護(hù)

第十九章原子核3探測(cè)射線的方法4放射性的應(yīng)用與防護(hù)1．(多選)關(guān)于放射性同位素的應(yīng)用，下列說法中正確的是()A．作為示蹤原子是利用了放射性同位素貫穿能力很強(qiáng)的性質(zhì)B．作為示蹤原子是利用了放射性同位素放出的射線可被儀器探測(cè)到的特點(diǎn)C．γ射線探傷利用了γ射線貫穿能力很強(qiáng)的性質(zhì)D．γ射線探傷利用了γ射線電離能力很強(qiáng)的性質(zhì)解析：作為示蹤原子是利用放射性同位素放出的射線可被儀器探測(cè)到的特點(diǎn)，利用γ射線探傷是利用了γ射線的貫穿能力很強(qiáng)的性質(zhì)，正確選項(xiàng)為B、C.答案：BC2．用中子轟擊eq\o\al(10,5)B發(fā)生的核反應(yīng)是eq\o\al(10,5)B＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(7,3)Li＋X.其中的X粒子應(yīng)是()A．α粒子 B．β粒子C．質(zhì)子 D．中子解析：由核反應(yīng)規(guī)律可知，X的質(zhì)量數(shù)為4，核電荷數(shù)為2，所以X為α粒子．答案：A3．用α粒子照射充氮的云室，得到如圖所示的照片，下列說法中正確的是()A．A是α粒子的徑跡，B是質(zhì)子的徑跡，C是新核的徑跡B．B是α粒子的徑跡，A是質(zhì)子的徑跡，C是新核的徑跡C．C是α粒子的徑跡，A是質(zhì)子的徑跡，B是新核的徑跡D．B是α粒子的徑跡，C是質(zhì)子的徑跡，A是新核的徑跡解析：α粒子轟擊氮核產(chǎn)生一個(gè)新核并放出質(zhì)子，入射的是α粒子，所以B是α粒子的徑跡．產(chǎn)生的新核，質(zhì)量大，電離作用強(qiáng)，所以徑跡粗而短，故A是新核徑跡；質(zhì)子的電離作用弱一些，貫穿作用強(qiáng)，所以細(xì)而長(zhǎng)的徑跡C是質(zhì)子的徑跡．故正確答案為D.答案：D4．(多選)一個(gè)質(zhì)子以×107m/s的速度撞入一個(gè)孤立的靜止鋁原子核后被俘獲，鋁原子核變?yōu)楣柙雍?，已知鋁原子核的質(zhì)量是質(zhì)子的27倍，硅A．核反應(yīng)方程為eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(28,14)SiB．核反應(yīng)方程為eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(27,14)Si＋eq\o\al(1,0)nC．硅原子核速度的數(shù)量級(jí)為107D．硅原子核速度的數(shù)量級(jí)為105解析：核反應(yīng)方程為eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(28,14)Si，由動(dòng)量守恒定律得m××107m/s＝28mv′，解得v′＝5×105m/s，因此選項(xiàng)A、D正確．答案：AD5．完成下列核反應(yīng)方程，并指出其中________是發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程，________是發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程．(1)eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(14,6)C＋________；(2)eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋________；(3)eq\o\al(10,5)B＋eq\o\al(1,0)n→________＋eq\o\al(4,2)He；(4)eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→________＋eq\o\al(1,0)n；(5)eq\o\al(56,26)Fe＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(57,27)Co＋________．解析：根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可得：(1)eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(14,6)C＋eq\o\al(1,1)H；(2)eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H；(3)eq\o\al(10,5)B＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(7,3)Li＋eq\o\al(4,2)He；(4)eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n；(5)eq\o\al(56,26)Fe＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(57,27)Co＋eq\o\al(1,0)n.其中發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程是(2)．發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程是(4)．答案：(2)(4)(1)eq\o\al(1,1)H(2)eq\o\al(1,1)H(3)eq\o\al(7,3)Li(4)eq\o\al(12,6)C(5)eq\o\al(1,0)n1．(多選)有關(guān)放射性同位素eq\o\al(30,15)P的下列說法，正確的是()\o\al(30,15)P與eq\o\al(30,14)X互為同位素\o\al(30,15)P與其同位素有相同的化學(xué)性質(zhì)C．用eq\o\al(30,15)P制成化合物后它的半衰期變長(zhǎng)D．含有eq\o\al(30,15)P的磷肥釋放正電子，可用作示蹤原子，觀察磷肥對(duì)植物的影響解析：同位素有相同的質(zhì)子數(shù)，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤．同位素有相同的化學(xué)性質(zhì)，所以選項(xiàng)B正確．半衰期與元素屬于化合物或單質(zhì)沒有關(guān)系，所以eq\o\al(30,15)P制成化合物后它的半衰期不變，即選項(xiàng)C錯(cuò)誤．含有eq\o\al(30,15)P的磷肥由于衰變，可記錄磷的蹤跡，所以選項(xiàng)D正確．答案：BD2．(多選)下列應(yīng)用中把放射性同位素作為示蹤原子的是()A．射線探傷儀B．利用含有放射性eq\o\al(131,53)I的油，檢測(cè)地下輸油管的漏油情況C．利用eq\o\al(60,27)Co治療腫瘤等疾病D．把含有放射性元素的肥料施給農(nóng)作物，用以檢測(cè)確定農(nóng)作物吸收養(yǎng)分的規(guī)律解析：射線探傷儀利用了射線的貫穿能力，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤．利用含有放射性eq\o\al(131,53)I的油，可以記錄油的運(yùn)動(dòng)蹤跡，可以檢查管道是否漏油，所以選項(xiàng)B正確．利用eq\o\al(60,27)Co治療腫瘤等疾病，利用了射線的貫穿能力和高能量，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤．把含有放射性元素的肥料施給農(nóng)作物，可以記錄放射性元素的蹤跡，用以檢測(cè)確定農(nóng)作物吸收養(yǎng)分的規(guī)律，所以選項(xiàng)D正確．答案：BD3．為了說明用α粒子轟擊氮核打出質(zhì)子是怎樣的一個(gè)物理過程，布拉凱特在充氮云室中，用α粒子轟擊氮，在他拍攝的兩萬多張照片中，終于從四十多萬條α粒子徑跡中發(fā)現(xiàn)了8條產(chǎn)生分叉，這一實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說明了()A．α粒子的數(shù)目很少，與氮發(fā)生相互作用的機(jī)會(huì)很少B．氮?dú)獾拿芏群苄?，α粒子與氮接觸的機(jī)會(huì)很少C．氮核很小，α粒子接近氮核的機(jī)會(huì)很少D．氮?dú)夂挺亮Ｗ拥拿芏榷己苄。率顾鼈兘咏臋C(jī)會(huì)很少解析：氮原子核很小，所以α粒子接近氮核的機(jī)會(huì)很少，所以發(fā)生核反應(yīng)的機(jī)會(huì)很少，即觀察到α粒子徑跡分叉的機(jī)會(huì)少，所以C選項(xiàng)正確．答案：C4．(多選)近幾年，我國(guó)北京、上海、山東、洛陽、廣州等地從國(guó)外引進(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，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)，無須住院，因而γ刀被譽(yù)為“神刀”．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阻礙物解析：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?。玫吨委熌[瘤時(shí)，通常是同時(shí)用多束γ射線，使它們穿透腦顱和健康區(qū)域在病灶處會(huì)聚，利用γ射線的高能量殺死腫瘤細(xì)胞．故選項(xiàng)A、C正確．答案：AC5．下圖是科學(xué)史上一張著名的實(shí)驗(yàn)照片，顯示一個(gè)帶電粒子在云室中穿過某種金屬板運(yùn)動(dòng)的徑跡，云室放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直照片向里，云室中橫放的金屬板對(duì)粒子的運(yùn)動(dòng)起阻礙作用，分析此徑跡可知粒子()A．帶正電，由下往上運(yùn)動(dòng)B．帶正電，由上往下運(yùn)動(dòng)C．帶負(fù)電，由上往下運(yùn)動(dòng)D．帶負(fù)電，由下往上運(yùn)動(dòng)解析：由于金屬板對(duì)粒子有阻礙作用，穿過金屬板后速度減小，由R＝eq\f(mv,qB)可知在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑減小，由題圖知金屬板下面半徑大于上面的半徑，所以粒子從下向上穿過金屬板，磁場(chǎng)方向垂直于照片向里，所受洛倫茲力方向指向圓心位置，根據(jù)左手定則判斷該粒子應(yīng)帶正電荷，故A項(xiàng)正確．答案：A6．在下列四個(gè)核反應(yīng)方程中，X1、X2、X3和X4各代表某種粒子①eq\o\al(3,1)H＋X1→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n②eq\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以下判斷中正確的是()A．X1是質(zhì)子 B．X2是中子C．X3是電子 D．X4是質(zhì)子解析：根據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒知，X1為eq\o\al(2,1)H，A錯(cuò)；X2為eq\o\al(1,1)H，B錯(cuò)；X3為eq\o\al(1,0)n，C錯(cuò)；X4為eq\o\al(1,1)H，D對(duì)．答案：D7．將威耳遜云室置于磁場(chǎng)中，一個(gè)靜止在磁場(chǎng)中的放射性同位素原子核eq\o\al(30,15)P，放出一個(gè)正電子后變成原子核eq\o\al(30,14)Si，能近似反映正電子和Si核軌跡的是()解析：把放出的正電子和衰變生成物Si核看成一個(gè)系統(tǒng)，根據(jù)動(dòng)量守恒定律正電子和Si核運(yùn)動(dòng)方向一定相反，C、D可排除．由qvB＝meq\f(v2,R)得，R＝eq\f(mv,qB)，因?yàn)閯?dòng)量mv相等，故R∝eq\f(1,q)，即eq\f(Re,Rsi)＝eq\f(qsi,qe)＝eq\f(14,1)，可見Si核的運(yùn)動(dòng)半徑較小，選B.答案：B8．1956年李政道和楊振寧提出在弱相互作用中宇稱不守恒，并由吳健雄用eq\o\al(60,27)Co的衰變來驗(yàn)證，其核反應(yīng)方程是eq\o\al(60,27)Co→eq\o\al(A,Z)Ni＋eq\o\al(0,－1)e＋eq\o(\s\up7(—),\s\do3(ν))e.其中eq\o(\s\up7(—),\s\do3(ν))e是反中微子，它的電荷量為零，靜止質(zhì)量可認(rèn)為是零．(1)在上述衰變方程中，衰變產(chǎn)物eq\o\al(A,Z)Ni的質(zhì)量數(shù)A是________，核電荷數(shù)Z是________．(2)在衰變前eq\o\al(60,27)Co核靜止，根據(jù)云室照片可以看出：衰變產(chǎn)物Ni和eq\o\al(0,－1)e的運(yùn)動(dòng)徑跡不在一條直線上，如果認(rèn)為衰變產(chǎn)物只有Ni和eq\o\al(0,－1)e，那么衰變過程將違背________守恒定律．(3)eq\o\al(60,27)Co是典型的γ放射源，可用于作物誘變育種．我國(guó)應(yīng)用該方法培育出了許多農(nóng)作物新品種，如棉花高產(chǎn)品種“魯棉1號(hào)”，年種植面積曾達(dá)到3000多萬畝，在我國(guó)自己培育的棉花品種中栽培面積最大．γ射線處理作物后主要引起________，從而產(chǎn)生可遺傳的變異．解析：(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守桓，核反應(yīng)方程寫成：eq\o\al(60,27)Co→eq\o\al(60,28)Ni＋eq\o\al(0,－1)e＋eq\o(\s\up7(—),\s\do3(ν))e.由此得出兩空分別為60和28.(2)衰變過程遵循動(dòng)量守恒定律．原來靜止的核動(dòng)量為零，分裂成兩個(gè)粒子后，這兩個(gè)粒子的動(dòng)量和應(yīng)還是零，則兩粒子徑跡必在同一直線上．現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)Ni和eq\o\al(0,－1)e的運(yùn)動(dòng)徑跡不在同一直線上，如果認(rèn)為衰變產(chǎn)物只有Ni和eq\o\al(0,－1)e，就一定會(huì)違背動(dòng)量守恒定律．(3)用γ射線照射種子，會(huì)使種子的遺傳基因發(fā)生突變，從而培育出優(yōu)良品種．答案：(1)6028(2)動(dòng)量(3)基因突變9．1934年，約里奧—居里夫婦在用α粒子轟擊鋁箔時(shí)，除了測(cè)到預(yù)料中的中子外，還探測(cè)到了正電子．正電子的質(zhì)量跟電子的質(zhì)量相同，帶一個(gè)單位的正電荷，跟電子的電性正好相反，是電子的反粒子．更意外的是，拿走α放射源以后，鋁箔雖不再發(fā)射中子，但仍然繼續(xù)發(fā)射正電子，而且這種放射性也有一定的半衰期．原來，鋁箔被α粒子擊中后發(fā)生了如下反應(yīng)：eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n，這里的eq\o\al(30,15)P就是一種人工放射性同位素，正電子就是它衰變過程中放射出來的．(1)寫出放射性同位素eq\o\al(30,15)P放出正電子的核反應(yīng)方程．(2)放射性同位素eq\o\al(30,15)P放出正電子的衰變