2018-2019學年高中物理 第十九章 原子核 19.3-19.4 探測射線的方法 放射性的應用與防護課后鞏固訓練 新人教版選修3-5.doc

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19.3-19.4 探測射線的方法 放射性的應用與防護 [基礎達標練] 1．(多選)下列說法正確的是(　　) A．在威耳遜云室中能觀察三種粒子的徑跡 B．GM計數(shù)器利用了射線的電離本領 C．應用GM計數(shù)器除了用來計數(shù)，還能區(qū)分射線的種類 D．現(xiàn)在人類利用的射線都是用人工放射性同位素，不用天然放射性物質 答案　BD 解析　在威耳遜云室中，γ射線的徑跡觀察不到，A錯誤；GM 計數(shù)器并不能區(qū)分射線種類，C錯誤；B、D正確。 2．(多選)聯(lián)合國環(huán)境公署對科索沃地區(qū)的調查表明，北約對南聯(lián)盟進行的轟炸中，大量使用了貧鈾炸彈，貧鈾是從天然鈾中提煉鈾235以后的副產(chǎn)品，其主要成分為鈾238，貧鈾炸彈貫穿力是常規(guī)炸彈的9倍，殺傷力極大，而且殘留物可長期危害環(huán)境，下列關于其殘留物長期危害環(huán)境的理由正確的是(　　) A．爆炸后的彈片存在放射性，對環(huán)境產(chǎn)生長期危害 B．爆炸后的彈片不會對人體產(chǎn)生危害，對環(huán)境產(chǎn)生長期危害 C．鈾238的衰變速度很快 D．鈾的半衰期很長 答案　AD 解析　貧鈾，是從金屬鈾中提煉出核材料鈾235以后得到的副產(chǎn)品，其主要成分是放射性較弱的鈾238，故稱貧化鈾，簡稱貧鈾。貧鈾的輻射能僅是天然鈾的60%，雖然弱一些，但并無本質減少，會對人體產(chǎn)生傷害，對環(huán)境造成污染，故A項正確，B項錯誤；在自然界中存在鈾的三種同位素(鈾234、235、238)，均帶有放射性，擁有非常長的半衰期(數(shù)億年至數(shù)十億年)，故C項錯誤，D項正確。 3．(多選)正電子發(fā)射型計算機斷層顯像(PET)的基本原理是：將放射性同位素O注入人體，O在人體內衰變放出的正電子與人體內的負電子相遇湮滅轉化為一對γ光子，被探測器采集后，經(jīng)計算機處理生成清晰圖象。則根據(jù)PET原理判斷下列表述正確的是(　　) A.O在人體內衰變方程是O―→N＋e B．正、負電子湮滅方程是e＋e―→2γ C．在PET中，O主要用途是作為示蹤原子 D．在PET中，O主要用途是參與人體的新陳代謝 答案　ABC 解析　由題意知，A、B正確；顯像的原理是采集γ光子，即注入人體內的O衰變放出正電子和人體內的負電子湮滅轉化為γ光子，因此O主要用途是作為示蹤原子，故C正確，D錯誤。 4．關于放射性同位素的應用，下列說法中正確的是(　　) A．利用γ射線使空氣電離，把靜電荷泄去 B．利用α射線照射植物的種子，使產(chǎn)量顯著增加 C．利用β射線來治肺癌、食道癌 D．利用放射性同位素跟它的非放射性同位素的化學性質相同，作為示蹤原子 答案　D 解析　β或α射線的電離本領較大，可以消除工業(yè)上有害的靜電積累，A錯誤；γ射線的穿透性強，可以輻射育種、輻射保鮮、消毒殺菌和醫(yī)治腫瘤等，B、C錯誤；放射性同位素跟它的非放射性同位素的化學性質相同，作示蹤原子，D正確。 5．(多選)放射性同位素被作為示蹤原子，主要是因為(　　) A．放射性同位素不改變其化學性質 B．放射性同位素的半衰期比天然放射性元素的半衰期短得多 C．半衰期與元素所處的物理、化學狀態(tài)無關 D．放射性同位素容易制造 答案　ABC 解析　放射性同位素被作為示蹤原子，主要是用放射性同位素代替沒有放射性的同位素參與正常的物理、化學、生物過程，既要利用化學性質相同，也要利用衰變規(guī)律不受物理、化學變化的影響，同時還要考慮放射性廢料容易處理，因此選項A、B、C正確，選項D錯誤。 6．用中子轟擊氧原子核的核反應方程式為O＋n→N＋X，對式中X、a、b的判斷正確的是(　　) A．X代表中子，a＝17，b＝1 B．X代表電子，a＝17，b＝－1 C．X代表正電子，a＝17，b＝1 D．X代表質子，a＝17，b＝1 答案　C 解析　根據(jù)質量數(shù)、電荷數(shù)守恒可知a＝17，b＝8＋0－7＝1，因此X表示正電子，故C項正確，A、B、D項錯誤。 7．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．射線的物理和化學作用 D．以上三個選項都不是 答案　B 解析　因放射線的電離作用，空氣中與驗電器所帶電荷電性相反的離子與之中和，從而使驗電器所帶電荷消失。所以B正確，A、C、D錯誤。 8．目前，在居室裝修中經(jīng)常用到花崗巖、大理石等裝飾材料，這些巖石都不同程度地含有放射性元素，比如，有些含有鈾、釷的花崗巖等巖石會釋放出放射性惰性氣體氡，而氡會發(fā)生放射性衰變，放射出α、β、γ射線，這些射線會導致細胞發(fā)生癌變及呼吸道等方面的疾病，根據(jù)有關放射性知識可知，下列說法正確的是(　　) A．氡的半衰期為3.8天，若取4個氡原子核，經(jīng)7.6天后就剩下一個氡原子核了 B．β衰變所釋放的電子是原子核內的中子轉化成質子時所產(chǎn)生的 C．γ射線一般伴隨著α射線或β射線產(chǎn)生的，在這三種射線中，γ射線的穿透能力最強，電離能力最弱 D．發(fā)生α衰變時，生成核與原來的原子核相比，中子數(shù)減少了4 答案　BC 解析　半衰期具有統(tǒng)計意義，適用于大量的原子核，故A項錯誤；β衰變所釋放的電子來自原子核，是原子核中的一個中子轉變?yōu)橐粋€電子和一個質子，電子釋放出來形成的，故B項正確；γ射線一般伴隨著α射線或β射線產(chǎn)生，在這三種射線中，γ射線的穿透能力最強，電離能力最弱，故C項正確；發(fā)生α衰變時，電荷數(shù)減少2，質量數(shù)減少4，則中子數(shù)減少2，故D項錯誤。 [題組通關練] 9．(1)(多選)近幾年，我國北京、上海、山東、洛陽、廣州各地引進了十多臺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，令人感嘆的是，用γ刀治療時不用麻醉，病人清醒，時間短，半小時內完成手術，無需住院，因而γ刀被譽為“神刀”。據(jù)報道，我國自己研制的旋式γ刀性能更好，即將進入各大醫(yī)院為患者服務。問：γ刀治療腦腫瘤主要是利用(　　) A．γ射線具有很強的貫穿本領 B．γ射線具有很強的電離作用 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到達目的地 (2)為了臨床測定病人血液的體積，可根據(jù)磷酸鹽在血液中被紅血球吸收這一事實，向病人體內輸入適量含有P作示蹤原子的血液。先將含有P的血液4 cm3分為兩等份，其中一份留作標準樣品，20 min后測量出其放射性強度為10800 s－1；另一份則通過靜脈注射進入病人體內，經(jīng)20 min后，放射性血液分布于全身，再從病人體內抽出血液樣品2 cm3，測出其放射性強度為5 s－1，則病人的血液體積大約為多少？ 答案　(1)AC　(2)4320 cm3 解析　(1)γ射線是一種波長很短的電磁波，具有較高的能量，它的貫穿本領很強，甚至可以穿透幾厘米厚的鉛板，但它的電離作用很小。γ刀治療腫瘤是應用了其貫穿本領和很高的能量，故A、C正確；B、D錯誤。 (2)由于標準樣品與輸入體內的P的總量是相等的，因此兩者的放射性強度與P原子核的總數(shù)均是相等的。設病人血液總體積為V，應有V＝10800，解得V＝4320 cm3。 10．(1)(多選)“軌道電子俘獲”是放射性同位素衰變的一種形式，它是指原子核(稱為母核)俘獲一個核外電子，使其內部的一個質子變?yōu)橹凶?，并放出一個中微子，從而變成一個新核(稱為子核)的過程。中微子的質量遠小于質子的質量，且不帶電，很難被探測到，人們最早就是通過核的反沖而間接證明了中微子的存在。一個靜止的原子核發(fā)生“軌道電子俘獲”，衰變?yōu)樽雍瞬⒎懦鲋形⒆樱铝姓f法正確的是(　　) A．母核的質量數(shù)等于子核的質量數(shù) B．母核的電荷數(shù)大于子核的電荷數(shù) C．子核的動量與中微子的動量相同 D．子核的動能大于中微子的動能 (2)钚的同位素粒子Pu發(fā)生α衰變后生成鈾(U)的一個同位素粒子，同時放出能量為ε＝0.09 MeV的光子。從靜止的钚核中放出的α粒子垂直進入正交的勻強電場和勻強磁場中做勻速直線運動。已知勻強電場的電場強度為E＝2.22104 N/C，勻強磁場的磁感應強度為B＝2.0010－4 T。(普朗克常量h＝6.6310－34 Js，真空中的光速為c＝3108 m/s，電子電荷量為e＝1.610－19 C) ①寫出該衰變方程式； ②求該光子的波長； ③求放出的α粒子的速度大?。? ④若不計光子的動量，求α粒子和鈾核的動能之比。 答案　(1)AB　(2)①Pu→U＋He ②1.3810－11 m?、?.11108 m/s　④ 解析　(1)原子核衰變時電荷數(shù)守恒，質量數(shù)守恒，母核俘獲一個核外電子，使其內部的一個質子變?yōu)橹凶樱宰雍说暮穗姾蓴?shù)比母核小1，質量數(shù)不變，A、B正確；子核的動量與中微子的動量大小相等，方向相反，C錯誤；由Ek＝知，動量大小相等的兩粒子，質量大的動能小，因子核的質量大，所以子核的動能小，D錯誤。 (2)①Pu→U＋He ②ε＝hν，λ＝， λ＝＝ m ≈1.3810－11 m。 ③由受力平衡得：qαE＝qαvαB， 則vα＝＝1.11108 m/s ④Ek＝，動量大小相等，動能大小與質量成反比， 所以：＝。