2019-2020學(xué)年高中物理 第十九章 原子核 3、4 探測射線的方法 放射性的應(yīng)用與防護(hù)練習(xí)（含解析）新人教版選修3-5.docx

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3、4 探測射線的方法 放射性的應(yīng)用與防護(hù) 基礎(chǔ)鞏固 　　　　　　　　　　　　　　　　 1.用高能3686Kr(氪)離子轟擊82208Pb(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122 B.其質(zhì)量數(shù)為294 C.其原子序數(shù)為118 D.其中子數(shù)為90 解析核反應(yīng)方程為82208Pb+3686Kr→01n+118293X,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C。 答案C 2.用蓋革—米勒計數(shù)器測定放射源的放射強(qiáng)度為每分鐘405次,若將一張厚紙板放在計數(shù)器與放射源之間,計數(shù)器幾乎測不到射線。10天后再次測量,測得該放射源的放射強(qiáng)度為每分鐘101次,則下列關(guān)于射線性質(zhì)及它的半衰期的說法正確的是(　　) A.放射源射出的是γ射線 B.放射源射出的是β射線 C.這種放射性元素的半衰期是5天 D.這種放射性元素的半衰期是2.5天 解析由厚紙板能擋住這種射線,知這種射線是穿透能力最差的α射線,選項A、B均錯誤;因放射性元素原子核個數(shù)與單位時間內(nèi)衰變的次數(shù)成正比,10天后測出放射強(qiáng)度為原來的四分之一,說明10天后放射性元素的原子核個數(shù)只有原來的四分之一,由半衰期公式知已經(jīng)過了兩個半衰期,故半衰期是5天。 答案C 3.用α粒子照射充氮的云室,攝得如所示的照片,下列說法正確的是 (　　) 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是新核的徑跡,質(zhì)子電離作用弱一些,貫穿能力強(qiáng),所以細(xì)而長的徑跡是質(zhì)子的徑跡,所以正確選項為D。 答案D 4.以下幾個原子核反應(yīng)中,X代表α粒子的反應(yīng)式是(　　) A.24He+49Be→612C+X B.90234Th→91234Pa+X C.92238U→90234Th+X D.1530P→1430Si+X 解析核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒,故各核反應(yīng)方程補(bǔ)充完整應(yīng)為:A.24He+49Be→612C+01n。B.90234Th→91234Pa+-10e。C.92238U→90234Th+24He。D.1530P→1430Si+10e。故選C。 答案C 5.一個質(zhì)子以1.0107 m/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,則下列判斷正確的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A.核反應(yīng)方程為1327Al+11H→1428Si B.核反應(yīng)方程為1327Al+01n→1428Si C.硅原子核速度的數(shù)量級為107 m/s,方向跟質(zhì)子的初速度方向一致 D.硅原子核速度的數(shù)量級為105 m/s,方向跟質(zhì)子的初速度方向相反 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速度的數(shù)量級為105 m/s,方向和質(zhì)子的初速度方向相同,故C、D選項錯誤。 答案A 6.在下列四個核反應(yīng)方程中,X1、X2、X3和X4各代表某種粒子 ①13H+X1→24He+01n ②714N+24He→817O+X2 ③49Be+24He→612C+X3 ④1224Mg+24He→1327Al+X4 則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12H,A錯;X2為11H,B錯;X3為01n,C錯;X4為11H,D對。 答案D 7.一質(zhì)子束入射到靶核1327Al上,產(chǎn)生核反應(yīng):p+1327Al→X+n,式中p代表質(zhì)子,n代表中子,X代表核反應(yīng)產(chǎn)生的新核。由反應(yīng)式可知,新核X的質(zhì)子數(shù)為　　　　,中子數(shù)為　　　　。 解析根據(jù)核反應(yīng)過程電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒,新核X的質(zhì)子數(shù)為1+13-0=14,質(zhì)量數(shù)為1+27-1=27,所以中子數(shù)=27-14=13。 答案14　13 能力提升 1.下列說法正確的是(　　) A.用α粒子轟擊鈹核49Be,鈹核變?yōu)樘己?12C,同時放出β射線 B.β射線是由原子核外電子受到激發(fā)而產(chǎn)生的 C.γ射線是波長很短的電磁波,它的貫穿能力很強(qiáng) D.利用γ射線的電離作用,可消除機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的靜電 解析根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒知,用α粒子轟擊鈹核49Be時,產(chǎn)生中子,A錯誤;β射線是原子核內(nèi)放出的,B錯誤;γ射線是波長很短的電磁波,它的貫穿能力很強(qiáng),但電離能力很弱,無法利用其電離作用消除靜電,C正確、D錯誤。 答案C 2.在下列4個核反應(yīng)方程中,X表示質(zhì)子的是(　　) A.1530P→1430Si+X B.92238U→90234Th+X C.1327Al+01n→1227Mg+X D.1327Al+24He→1530P+X 解析由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒知,A中X為正電子10e,B中X為24He,C中X為質(zhì)子11H,D中X為中子01n。C對。 答案C 3.(多選)有關(guān)放射性同位素1530P的下列說法,正確的是(　　) A.1530P與1430X互為同位素 B.1530P與其同位素有相同的化學(xué)性質(zhì) C.用1530P制成化合物后它的半衰期變長 D.含有1530P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A錯誤。同位素有相同的化學(xué)性質(zhì),所以選項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1530P制成化合物后它的半衰期不變,選項C錯誤。含有1530P的磷肥由于衰變,可記錄磷的蹤跡,所以選項D正確。 答案BD 4.(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53131I的油,檢測地下輸油管的漏油情況 C.利用2760Co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穿透能力,所以選項A錯誤。利用含有放射性53131I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B正確。利用2760Co治療腫瘤等疾病,利用了射線的穿透能力和高能量,所以選項C錯誤。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D正確。 答案BD 5.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210 α 138天 氡222 β 3.8天 鍶90 β 28年 鈾238 α、β、γ 4.5109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222 C.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C 6.1934年,約里奧—居里夫婦在用α粒子轟擊鋁箔時,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):1327Al+24He→1530P+01n,這里的1530P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1530P放出正電子的核反應(yīng)方程; (2)放射性同位素1530P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? 解析(1)核反應(yīng)方程為1530P→1430Si++10e。 (2)原子核內(nèi)只有質(zhì)子和中子,沒有電子,也沒有正電子,正β衰變是原子核內(nèi)的一個質(zhì)子轉(zhuǎn)換成一個中子,同時放出正電子,核反應(yīng)方程為11H→01n++1　0e。 答案(1)1530P→1430Si++10e (2)正電子是原子核內(nèi)的一個質(zhì)子轉(zhuǎn)換成一個中子放出的 7.1930年發(fā)現(xiàn),在真空條件下用α射線轟擊鈹(49Be)時,會產(chǎn)生一種看不見的、貫穿力極強(qiáng)的不知名射線的另一種粒子。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn),這種不知名射線具有如下的特點(diǎn):①在任意方向的磁場中均不發(fā)生偏轉(zhuǎn);②這種射線的速度小于光速的十分之一;③用它轟擊含有氫核的物質(zhì),可以把氫核打出來;用它轟擊含有氮核的物質(zhì),可以把氮核打出來,并且被打出的氫核的最大速度vH和被打出的氮核的最大速度vN之比近似等于15∶2。若該射線中的粒子均具有相同的能量,與氫核和氮核碰前氫核和氮核可以認(rèn)為靜止,碰撞過程中沒有機(jī)械能的損失。已知?dú)浜说馁|(zhì)量MH與氮核的質(zhì)量MN之比等于1∶14。 (1)寫出α射線轟擊鈹核的核反應(yīng)方程; (2)試根據(jù)上面所述的各種情況,通過具體分析說明該射線是不帶電的,但不是γ射線,而是由中子組成的。 解析(1)49Be+24He→612C+01n (2)由①可知,該射線在任何方向的磁場中均不發(fā)生偏轉(zhuǎn),因此該射線不帶電。 由②可知,該射線速度小于光速,所以它不是γ射線。 由③可知,由于碰撞中無機(jī)械能損失,當(dāng)被打出的氫核和氮核的速度為最大值時,表明它們發(fā)生的是彈性正碰。設(shè)該粒子的質(zhì)量為m,碰撞前速度為v0,與氫核碰撞后速度為v1,與氮核碰撞后速度為v2,則有 mv0=mv1+MHvH　12mv02=12mv12+12MHvH2　解得vH=2mv0m+MH　同理得vN=2mv0m+MN 由題意知vHvN=152,MNMH=141　解得m=MH,即該粒子的質(zhì)量與氫核(質(zhì)子)的質(zhì)量相近,因此這種粒子是中子。 答案(1)49Be+24He→612C+01n　(2)見解析