高中物理粵教版5第四章原子核 學(xué)業(yè)分層測評14第4章第3節(jié)放射性同位素

學(xué)業(yè)分層測評(十四)(建議用時：45分鐘)[學(xué)業(yè)達標]1．關(guān)于放射性的應(yīng)用，下列說法正確的是()A．利用α射線使空氣電離，把靜電荷導(dǎo)走B．利用β射線照射植物的種子，使產(chǎn)量顯著增加C．利用γ射線來治療肺癌、食道癌等疾病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E．利用β射線進行金屬探傷【解析】α射線的電離作用很強，應(yīng)利用α射線的電離作用，A對；γ射線對生物具有物理化學(xué)作用，照射種子可使基因變異，可用于放射性治療，β射線不具有生物作用，B錯，C對；同位素的核外電子數(shù)相同，化學(xué)性質(zhì)相同，放射性同位素帶有“放射性標記”，可用探測器探測，D對；利用γ射線進行金屬探傷，E錯．【答案】ACD2．用高能eq\o\al(86,36)Kr(氪)離子轟擊eq\o\al(208,82)Pb(鉛)，釋放出一個中子后，生成了一個新核，關(guān)于新核的推斷正確的是()A．其質(zhì)子數(shù)為118 B．其質(zhì)量數(shù)為293C．其原子序數(shù)為118 D．其中子數(shù)為90E．其質(zhì)子數(shù)為122【解析】核反應(yīng)方程為eq\o\al(208,82)Pb＋eq\o\al(86,36)Kr→eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(293,118)X，新核質(zhì)量數(shù)為293，質(zhì)子數(shù)為118，中子數(shù)為293－118＝175.故正確選項為A、B、C.【答案】ABC3．有一種新型鎳銅長效電池，它是采用半衰期長達100年的放射性同位素鎳63(eq\o\al(63,28)Ni)和銅兩種金屬作為長壽命電池的材料，利用鎳63發(fā)生β衰變時釋放電子給銅片，把鎳63和銅片作電池兩極，外接負載為負載提供電能．下面有關(guān)該電池的說法正確的是()A．鎳63的衰變方程是eq\o\al(63,28)Ni→eq\o\al(63,29)Cu＋eq\o\al(0,－1)eB．鎳63的衰變方程是eq\o\al(63,28)Ni→eq\o\al(63,27)Cu＋eq\o\al(0,1)eC．外接負載時鎳63的電勢比銅片高D．該電池內(nèi)電流方向是從鎳片到銅片E．該電池內(nèi)電流方向是從銅片到鎳片【解析】鎳63的衰變方程為eq\o\al(63,28)Ni→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(63,29)Cu，選項A對，B錯．電流方向為正電荷定向移動方向，在電池內(nèi)部電流從銅片到鎳片，鎳片電勢高，選項C、E對，D錯．【答案】ACE4．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，觀察磷肥對植物的影響\o\al(30,15)P的半衰期與所處的狀態(tài)無關(guān)【解析】同位素應(yīng)具有相同的質(zhì)子數(shù)，故A錯；同位素具有相同的化學(xué)性質(zhì)，B對；元素的半衰期與其所處的狀態(tài)無關(guān)，C錯E對；放射性同位素可作為示蹤原子，故D對．【答案】BDE5．醫(yī)學(xué)界通過14C標記的C60發(fā)現(xiàn)一種C60的羧酸衍生物，在特定條件下可以通過斷裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，則14C的用途是________．【解析】用14C標記C60來查明元素的行蹤，發(fā)現(xiàn)可以通過斷裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，因此14C的作用是做示蹤原子．【答案】示蹤原子6．放射性在技術(shù)上有很多應(yīng)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線.元素射線半衰期釙210α138天氡222β天鍶90β28年鈾238α、β、γ×109年某塑料公司生產(chǎn)聚乙烯薄膜，方法是讓厚的聚乙烯膜通過軋輥把聚乙烯膜軋薄，利用適當?shù)姆派渚€來測定通過軋輥后的薄膜厚度是否均勻．可利用的元素是________．【解析】要測定聚乙烯薄膜的厚度，則要求射線可以穿透薄膜，因此α射線不合適；另外，射線穿透作用還要受薄膜厚度影響，γ射線穿透作用最強，薄膜厚度不會影響γ射線穿透，所以只能選用β射線，而氡222半衰期太小，鈾238半衰期太長，所以只有鍶90較合適．【答案】鍶907．一個靜止在磁場中的放射性同位素原子核eq\o\al(30,15)P，放出一個正電子后變成原子核eq\o\al(30,14)Si，畫出反映正電子和Si核的軌跡示意圖．【解析】把放出的正電子和衰變生成物Si核看成一個系統(tǒng)，衰變過程中系統(tǒng)的動量守恒，放出的正電子的運動方向跟Si核運動方向一定相反．由于它們都帶正電荷，在洛倫茲力作用下一定形成兩個外切圓的軌道．因為有洛倫茲力作為向心力，即qvB＝meq\f(v2,r).所以做勻速圓周運動的半徑為r＝eq\f(mv,qB).衰變時，放出的正電子與反沖核Si的動量大小相等，因此在同一個磁場中做圓周運動的半徑與它們的電荷量成反比，即eq\f(re,rSi)＝eq\f(qSi,qe)＝eq\f(14,1).可見正電子運動的圓半徑較大．故其示意圖應(yīng)為.【答案】見解析圖8．用人工方法得到放射性同位素，這是一個很重要的發(fā)現(xiàn)，天然放射性同位素只不過40幾種，而今天人工制造的同位素已達1000多種，每種元素都有放射性同位素，放射性同位素在農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、科研等許多方面得到廣泛應(yīng)用．(1)帶電的驗電器在放射線照射下電荷會很快消失，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、化學(xué)作用D．以上三個選項都不是(2)如圖4-3-2是工廠利用放射線自動控制鋁板厚度的裝置示意圖，如工廠生產(chǎn)的是厚度1mm鋁板，在α、β、γ三種射線中，你認為對鋁板的厚度起主要作用的是________射線．圖4-3-2(3)在我國首先用人工方法合成牛胰島素時需要證明人工合成的牛胰島素結(jié)晶跟天然牛胰島素結(jié)晶是同一物質(zhì)，為此曾采用放射性同位素14C做________．【解析】(1)因放射性的電離作用，空氣中與驗電器所帶電荷電性相反的離子與之中和，所以使驗電器所帶電荷消失．(2)α射線穿透物質(zhì)的本領(lǐng)弱，不能穿透厚度1mm的鋁板，因而探測器不能探到，γ射線穿透本領(lǐng)最強，穿透1mm的鋁板和幾毫米厚鋁板打在探測器上很難分辨，β射線也能穿透幾毫米厚的鋁板，但厚度不同，穿透后β射線中的電子運動狀態(tài)不同，探測器容易分辨．(3)把摻入14C的人工合成牛胰島素與天然牛胰島素混合在一起，經(jīng)多次重新結(jié)晶后，得到了放射性14C分布均勻的牛胰島素結(jié)晶，這就證明了人工合成的牛胰島素與天然牛胰島素合為一體，它們是同一物質(zhì)，把這種放射性同位素的原子摻到其他物質(zhì)中去，讓它們一起運動遷移，再用放射性探測儀器進行追蹤，就可以知道放射性原子通過什么路徑，運動到哪里了，是怎樣分布的，從而可了解某些不容易查明的情況或規(guī)律，人們把這種用途的放射性同位素叫做示蹤原子．【答案】(1)B(2)β(3)示蹤原子[能力提升]9．一個質(zhì)子以×107m/s的速度撞一個靜止的鋁原子核后被俘獲，鋁原子核變成硅原子核．已知鋁原子核的質(zhì)量是質(zhì)子的27倍，硅原子核的質(zhì)量是質(zhì)子的28倍，則下列說法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：78220231】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(1,0)n→eq\o\al(28,14)SiC．質(zhì)子撞鋁原子核的過程動量守恒D．硅原子核速度的數(shù)量級為107m/s，方向跟質(zhì)子的初速度方向一致E．硅原子核速度的數(shù)量級為105m/s，方向跟質(zhì)子的初速度方向一致【解析】由核反應(yīng)中電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可知A選項正確，B選項錯誤；由動量守恒定律求得硅原子核速度的數(shù)量級為105m/s，即D選項錯誤，C、E選項正確．【答案】ACE10．某校學(xué)生在進行社會綜合實踐活動時，收集列出了一些放射性同位素的半衰期和可供利用的射線(見下表)，并總結(jié)出它們的幾種用途.同位素放射線半衰期同位素放射線半衰期同位素放射線半衰期釙210α138天鍶90β28年鈷60γ5年镅241β433天锝99γ6小時氡α天根據(jù)上表請你分析判斷下面結(jié)論正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：78220232】A．塑料公司生產(chǎn)聚乙烯薄膜，方法是讓較厚的聚乙烯膜通過軋輥后變薄，利用α射線來測定通過軋輥后的薄膜厚度是否均勻B．鈷60的半衰期為5年，若取4個鈷60原子核，經(jīng)10年后就一定剩下一個原子核C．把放射性元素釙210摻雜到其他穩(wěn)定元素中，放射性元素的半衰期不變D．用锝99可以作示蹤原子，用來診斷人體內(nèi)的器官是否正常．方法是給被檢查者注射或口服附有放射性同位素的元素的某些物質(zhì)，當這些物質(zhì)的一部分到達到檢查的器官時，可根據(jù)放射性同位素的射線情況分析器官正常與否E．半衰期是一個統(tǒng)計概念，對大量的原子核的衰變才有意義【解析】因為α射線不能穿透薄膜，無法測量薄膜的厚度，所以A不正確；鈷60的半衰期為5年是指大量鈷60原子核因衰變而減少到它原來數(shù)目的一半所需要的時間，因此B錯誤，C、E正確；檢查時，要在人體外探測到體內(nèi)輻射出來的射線，而又不能讓放射性物質(zhì)長期留在體內(nèi)，所以應(yīng)選取锝99作為放射源，D正確．【答案】CDE11．中國科學(xué)院上海原子核研究所制得了一種新的鉑元素的同位素eq\o\al(202,78)Pt.制取過程如下：(1)用質(zhì)子轟擊鈹靶eq\o\al(9,4)Be產(chǎn)生快中子；(2)用快中子轟擊汞eq\o\al(204,80)Hg，反應(yīng)過程可能有兩種：①生成eq\o\al(202,78)Pt，放出氦原子核；②生成eq\o\al(202,78)Pt，放出質(zhì)子、中子；(3)生成的eq\o\al(202,78)Pt發(fā)生兩次β衰變，變成穩(wěn)定的原子核汞eq\o\al(202,80)Hg.寫出上述核反應(yīng)方程式．【解析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，算出新核的電荷和質(zhì)量數(shù)，然后寫出核反應(yīng)方程．(1)eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(9,5)B＋eq\o\al(1,0)n.(2)①eq\o\al(204,80)Hg＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(202,78)Pt＋eq\o\al(3,2)He；②eq\o\al(204,80)Hg＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(202,78)Pt＋2eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(1,0)n.(3)eq\o\al(202,78)Pt→eq\o\al(202,79)Au＋eq\o\al(0,－1)e；eq\o\al(202,79)Au→eq\o\al(202,80)Hg＋eq\o\al(0,－1)e.【答案】見解析12．1956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\x\to(ν)e.其中eq\x\to(ν)e是反中微子，它的電荷量為零，靜止質(zhì)量可認為是零．(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的運動徑跡不在一條直線上，如果認為衰變產(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”，年種植面積曾達到3000多萬畝，在我國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.【導(dǎo)學(xué)號：78220233】【解析】(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，核反應(yīng)方程為：eq\o\al(60,27)Co→