2018-2019學(xué)年高中物理 第十九章 原子核 19.3-19.4 探測射線的方法 放射性的應(yīng)用與防護(hù)課后提升作業(yè)新人教版選修3-5.doc

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19.3-19.4 探測射線的方法 放射性的應(yīng)用與防護(hù) 課后提升作業(yè) 【基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練】 1.(多選)有關(guān)放射性同位素1530P的下列說法,正確的是　(　　) A.1530P與1440X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.1530P能釋放正電子,可用其作示蹤原子,觀察磷肥對植物的影響 【解析】選B、D。同位素有相同的質(zhì)子數(shù),不同的質(zhì)量數(shù),故A錯(cuò);同位素有相同的化學(xué)性質(zhì),故B對;半衰期與物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān),故C錯(cuò);1530P為放射性同位素,可用作示蹤原子,故D對。故正確答案為B、D。 2.(多選)下列關(guān)于蓋革—米勒計(jì)數(shù)器的說法正確的是　(　　) A.射線的電離作用使計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù) B.α射線的電離作用強(qiáng),而γ射線電離作用弱,故計(jì)數(shù)器只能記錄α粒子 C.無論是α、β、γ射線都能用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù) D.計(jì)數(shù)器不能區(qū)分時(shí)間間隔小于200μs的兩個(gè)粒子 【解析】選A、C、D。根據(jù)蓋革—米勒計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)原理可知,當(dāng)射線進(jìn)入管內(nèi)時(shí),它使管內(nèi)氣體電離,產(chǎn)生的電子在電場中加速到達(dá)陽極,正離子到達(dá)陰極,產(chǎn)生脈沖放電,使計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。選項(xiàng)A、C正確,B錯(cuò)誤;兩個(gè)射來的粒子如果時(shí)間間隔小于200μs,計(jì)數(shù)器不能區(qū)分,故選項(xiàng)D正確。 3.(多選)盧瑟福通過實(shí)驗(yàn)首次實(shí)現(xiàn)了原子核的人工轉(zhuǎn)變,核反應(yīng)方程為24He+714N→817O+11H,下列說法中正確的是　(　　) A.通過此實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子 B.實(shí)驗(yàn)中利用了放射源放出的γ射線 C.實(shí)驗(yàn)中利用了放射源放出的α射線 D.原子核在人工轉(zhuǎn)變過程中,電荷數(shù)可能不守恒 【解析】選A、C。由物理學(xué)史知A項(xiàng)對;本實(shí)驗(yàn)用α粒子轟擊714N而非γ射線,B項(xiàng)錯(cuò)、C項(xiàng)對;核反應(yīng)方程兩邊電荷數(shù)必守恒,D項(xiàng)錯(cuò)。 4.對放射性的應(yīng)用,下列說法不正確的是　(　　) A.放射線能殺傷癌細(xì)胞或阻止癌細(xì)胞分裂,對人體的正常細(xì)胞不會有傷害作用 B.對放射性的廢料,要裝入特制的容器并埋入深地層進(jìn)行處理 C.射線探傷儀中的放射源必須存放在特制的容器里,而不能隨意放置 D.對可能有放射性污染的場所或物品進(jìn)行檢測是很有必要的 【解析】選A。放射線能殺傷癌細(xì)胞或阻止癌細(xì)胞分裂,但也會對人體的正常細(xì)胞有傷害,選項(xiàng)A錯(cuò);正因?yàn)榉派渚€具有傷害作用,選項(xiàng)B、C、D均是正確的。 5.原子核ZAX與氘核12H反應(yīng)生成一個(gè)α粒子和一個(gè)質(zhì)子。由此可知　(　　) A.A=2,Z=1　　　　　　　　B.A=2,Z=2 C.A=3,Z=3 D.A=3,Z=2 【解析】選D。ZAX+12H→24He+11H,應(yīng)用質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)的守恒A+2=4+1,Z+1=2+1,解得A=3,Z=2。 6.一質(zhì)子束入射到靜止靶核1327Al上,產(chǎn)生如下核反應(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 7.回旋加速器在核科學(xué)、核技術(shù)、核醫(yī)學(xué)等高新技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,有力地推動了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。當(dāng)今醫(yī)學(xué)影像診斷設(shè)備PET/CT堪稱“現(xiàn)代醫(yī)學(xué)高科技之冠”,它在醫(yī)療診斷中,常利用能放射正電子的同位素碳11作示蹤原子。碳11是由小型回旋加速器輸出的高速質(zhì)子轟擊氮14獲得,同時(shí)還產(chǎn)生另一粒子,試寫出核反應(yīng)方程。若碳11的半衰期τ為20 min,經(jīng)2.0 h剩余碳11的質(zhì)量占原來的百分之幾?(結(jié)果取2位有效數(shù)字) 【解析】核反應(yīng)方程為714N+11H→611C+24He 設(shè)碳11原有質(zhì)量為m0,經(jīng)過t1=2.0 h剩余的質(zhì)量為mτ,根據(jù)半衰期定義有: mτm0=(12)t1τ≈1.6% 答案:714N+11H→611C+24He　1.6% 8.同位素這個(gè)概念是1913年英國科學(xué)家索迪提出的。許多元素都存在同位素現(xiàn)象,在目前已發(fā)現(xiàn)的114種元素中,穩(wěn)定同位素約300多種,而放射性同位素達(dá)1 500種,而且大多數(shù)是人工制造的。 (1)中國科學(xué)院近代物理研究所的科學(xué)家利用蘭州重離子加速器在重質(zhì)量半中子區(qū)首次制得鏷元素的一種同位素(234Pa)。已知90234Th(釷)→234Pa(鏷)+-1　0e(電子),則234Pa原子核里的中子數(shù)應(yīng)為　　　　。 (2)1934年,科學(xué)家在用α粒子轟擊鋁箔時(shí),除探測到預(yù)料中的中子外,還探測到了正電子,更意外的是拿走α放射源后,鋁箔雖不再發(fā)射中子,但仍繼續(xù)發(fā)射正電子,而且這種放射性隨時(shí)間衰減規(guī)律跟天然放射性一樣,也有一定的半衰期。 ①寫出α粒子轟擊鋁箔(1327Al)產(chǎn)生中子的核反應(yīng)方程式,并請寫出核反應(yīng)和一般化學(xué)反應(yīng)的不同點(diǎn)(請答3點(diǎn))。 ②上述產(chǎn)生的具有放射性的同位素叫放射性同位素,寫出其產(chǎn)生正電子的核反應(yīng)方程式。 【解析】(1)由方程兩邊的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)相同,可知234Pa中質(zhì)子數(shù)為91,則中子數(shù)為234-91=143。 (2)①鋁核被α粒子擊中后產(chǎn)生中子的反應(yīng)為1327Al+24He→1530P+01n;核反應(yīng)和一般化學(xué)反應(yīng)的不同點(diǎn):核反應(yīng)是原子層次上的變化,而化學(xué)反應(yīng)是分子層次上的變化(或核反應(yīng)前后元素發(fā)生變化,化學(xué)反應(yīng)前后則元素種類不變);一種同位素不論處于何種狀態(tài),它們的核反應(yīng)性質(zhì)是相同的,而它們的化學(xué)性質(zhì)是不同的;同一元素的不同同位素,它們的化學(xué)性質(zhì)是相同的,但它們的核反應(yīng)性質(zhì)是不同的。 ②1530P是磷的一種同位素,也有放射性,像天然放射性元素一樣發(fā)生衰變,衰變時(shí)放出正電子,該反應(yīng)為:1530P→1430Si++1　0e。 答案:(1)143 (2)①1327Al+24He→1530P+01n　不同點(diǎn)見解析 ②1530P→1430Si++1　0e 【能力提升練】 1.(多選)一個(gè)質(zhì)子以1.4107m/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,硅原子核的質(zhì)量是質(zhì)子的28倍。則下列判斷中正確的是　(　　) A.核反應(yīng)方程為1327Al+11H→1428Si B.核反應(yīng)方程為1327Al+11H→1427Si+01n C.硅原子核速度的數(shù)量級為107m/s D.硅原子核速度的數(shù)量級為105m/s 【解析】選A、D。核反應(yīng)方程為1327Al+11H→1428Si,由動量守恒定律得m1.4107m/s=28mv′,解得v′=5105m/s,因此選項(xiàng)A、D正確。 2.(多選)(2018鄭州高二檢測)靜止的鐳原子核88226Ra經(jīng)一次α衰變后變成一 個(gè)新核Rn。則下列相關(guān)說法正確的是　(　　) A.該衰變方程為88226Ra→86222Rn+24He B.若該元素的半衰期為T,則經(jīng)過3T的時(shí)間,2 kg的88226Ra中仍有0.25 kg沒發(fā)生衰變 C.由方程可知反應(yīng)前88226Ra的質(zhì)量等于反應(yīng)后的新核Rn與24He的質(zhì)量之和 D.若只改變該元素所處的物理狀態(tài),則其半衰期不變 E.該元素的半衰期會隨它所處的化學(xué)環(huán)境的變化而變化 【解析】選A、B、D。由核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒知,A項(xiàng)正確;根據(jù)半衰期的意義知剩余鐳的質(zhì)量為m=m0(12)3=0.25 kg,B項(xiàng)正確;在核反應(yīng)過程中有質(zhì)量虧損,C項(xiàng)錯(cuò)誤;放射性元素的半衰期與該元素的物理狀態(tài)無關(guān),與所處的化學(xué)環(huán)境也無關(guān),D項(xiàng)正確,E項(xiàng)錯(cuò)誤。 3.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】選D。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)子電離作用弱一些,貫穿作用強(qiáng),所以細(xì)而長的徑跡是質(zhì)子的徑跡,所以正確選項(xiàng)為D。 4.某實(shí)驗(yàn)室工作人員,用初速度v0=0.09c(c為真空的光速)的α粒子,轟擊靜止的氮原子核+714N,產(chǎn)生了質(zhì)子11H,若某次碰撞可看作對心正碰,碰后新核與質(zhì)子同方向運(yùn)動,垂直磁場方向射入磁場,通過分析偏轉(zhuǎn)半徑可得出新核與質(zhì)子的速度大小之比為1∶20,已知質(zhì)子質(zhì)量為m。 (1)寫出核反應(yīng)方程。 (2)求出質(zhì)子的速度v。 【解析】(1)24He+714N→817O+11H。 (2)設(shè)α粒子、新核質(zhì)量分別為4m、17m,質(zhì)子速度為v,由于對心碰撞,滿足動量守恒,故4mv0=17mv20+mv,解得v=0.20c。 答案:(1)24He+714N→817O+11H　(2)0.20c