高中物理人教版5第十九章原子核3探測射線的方法 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α粒子轟擊鈹-9核，生成一個(gè)碳-12核和一個(gè)粒子，則該粒子()A．帶正電，能在磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)B．帶負(fù)電，能在磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)C．電離本領(lǐng)特別強(qiáng)，是原子的組成部分之一D．在任何方向的磁場中都不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)解析：根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒知，2＋4＝6＋0，該粒子的電荷數(shù)為0；4＋9＝12＋1，該粒子的質(zhì)量數(shù)為1，因?yàn)橹凶硬粠щ?，在磁場中不偏轉(zhuǎn)．故D正確，A、B、C錯(cuò)誤．答案：D3．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)量級為107D．硅原子核速度的數(shù)量級為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．靜止的氮核eq\o\al(14,7)N被速度為v0的中子eq\o\al(1,0)n擊中生成碳核eq\o\al(12,6)C和另一種原子核甲，已知eq\o\al(12,6)C與甲核的速度方向與碰撞前中子的速度方向一致，碰后碳核eq\o\al(12,6)C與甲核的動量之比為1∶1.(1)寫出核反應(yīng)方程式；(2)eq\o\al(12,6)C與甲核的速度各是多大？解析：(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)與核電荷數(shù)守恒，可知甲核的核電荷數(shù)是1、質(zhì)量數(shù)是3，甲核是氚核，核反應(yīng)方程式為：eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(3,1)H.(2)設(shè)中子質(zhì)量為m0，eq\o\al(12,6)C核質(zhì)量mC，甲核質(zhì)量為m甲，由動量守恒，得m0v0＝mCvC＋m甲v甲，即m0v0＝12m0vC＋3m0v又因?yàn)閑q\o\al(12,6)C與甲核動量之比為1∶1，所以mCvC＝m甲v甲，即12m0vC＝3m0v甲聯(lián)立以上兩個(gè)方程，解得：vC＝eq\f(v0,24)，v甲＝eq\f(v0,6).答案：(1)eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(3,1)H(2)eq\f(v0,24)eq\f(v0,6)A級抓基礎(chǔ)1．(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)會很少B．氮?dú)獾拿芏群苄?，α粒子與氮接觸的機(jī)會很少C．氮核很小，α粒子接近氮核的機(jī)會很少D．氮?dú)夂挺亮Ｗ拥拿芏榷己苄。率顾鼈兘咏臋C(jī)會很少解析：氮原子核很小，所以α粒子接近氮核的機(jī)會很少，所以發(fā)生核反應(yīng)的機(jī)會很少，即觀察到α粒子徑跡分叉的機(jī)會少，所以C選項(xiàng)正確．答案：C4．(多選)放射性同位素鈷60能放出較強(qiáng)的γ射線，其強(qiáng)度容易控制．這使得γ射線得到廣泛應(yīng)用．下列選項(xiàng)中，屬于γ射線的應(yīng)用的是()A．醫(yī)學(xué)上制成γ刀，無須開顱即可治療腦腫瘤B．機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)常產(chǎn)生很多靜電，用γ射線照射機(jī)器可將電荷導(dǎo)入大地C．鋁加工廠將接收到的γ射線信號輸入計(jì)算機(jī)，可對薄鋁板的厚度進(jìn)行自動控制D．用γ射線照射草莓、荔枝等水果，可延長保存期解析：γ射線的電離作用很弱，不能使空氣電離成為導(dǎo)體，B錯(cuò)誤；γ射線的穿透能力很強(qiáng)，薄鋁板的厚度變化時(shí)，接收到的信號強(qiáng)度變化很小，不能控制鋁板厚度，C錯(cuò)誤；γ射線能量很大，可以殺菌，延長水果的保存期，對腫瘤細(xì)胞有很強(qiáng)的殺傷作用，故A、D正確．答案：AD5．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．答案：DB級提能力6．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)動的徑跡，云室放置在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直照片向里，云室中橫放的金屬板對粒子的運(yùn)動起阻礙作用，分析此徑跡可知粒子()A．帶正電，由下往上運(yùn)動B．帶正電，由上往下運(yùn)動C．帶負(fù)電，由上往下運(yùn)動D．帶負(fù)電，由下往上運(yùn)動解析：由于金屬板對粒子有阻礙作用，穿過金屬板后速度減小，由R＝eq\f(mv,qB)可知在同一勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動半徑減小，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：A7．將威耳遜云室置于磁場中，一個(gè)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(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)動量守恒定律正電子和Si核運(yùn)動方向一定相反，C、D可排除．由qvB＝meq\f(v2,R)得，R＝eq\f(mv,qB)，因?yàn)閯恿縨v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)動半徑較小，選B.答案：B8．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(dāng)?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()A．釙210 B．氡222C．鍶90 D．鈾238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(qiáng)，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：C9．1934年，約里奧—居里夫婦在用α粒子轟擊鋁箔時(shí)，除了測到預(yù)料中的中子外，還探測到了正電子．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放出正電子的衰變稱為正β衰變，我們知道原子核內(nèi)只有中子和質(zhì)子，那么正β衰變中的正電子從何而來