19.4放射性的应用与防护 同步练习（含答案） (1)

19.4放射性的应用与防护
同步练习
一、选择题(每小题8分，共64分)
1．光子的能量为hν，动量的大小为，如果一个静止的放射性元素的原子核发生衰变时只发射出了一个γ光子，则衰变后的原子核(　　)
A．仍然静止
B．沿着与光子运动方向相同的方向运动
C．沿着与光子运动方向相反的方向运动
D．可能在任何方向运动
解析：相互作用的物体，如果不受外力的作用，或它们所受外力的合力为零，它们的总动量保持不变，这就是动量守恒定律．动量守恒定律不但适用于宏观物体，也适用于微观粒子．静止的原子核动量为零，若原子核发出一个光子，衰变后的原子核和γ光子的动量之和仍为零，即衰变后的原子核的动量和发出的γ光子的动量大小相等、方向相反，故衰变后的原子核沿着与光子方向相反的方向运动．
答案：C
2．对放射性的应用，下列说法中正确的是(　　)
A．射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，对人体正常细胞不会有伤害作用
B．对有放射性的废料，要装入特制的容器并埋入深地层进行处理
C．γ射线探伤仪中的放射源必须存放在特制容器里，而不能随意放置
D．对可能产生放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的
解析：放疗的同时对人的身体也是有害的，A选项错误．B、C、D关于放射性的防护的表述都是正确的．
答案：BCD
3．用人工方法获得放射性同位素，这是一个很重要的发现，天然的放射性同位素不过四十几种，而今天人工制造的放射性同位素已达到1
000多种，每种元素都有放射性同位素．放射性同位素在工业、农业、医疗卫生和科学研究的许多方面都得到了广泛的应用．
(1)带电的检测器在射线的照射下电荷很快就会消失，其原因是(　　)
A．射线的贯穿作用
B．射线的电离作用
C．射线的物理化学作用
D．以上三个选项都不是
(2)1965年，我国科学家首次用人工合成的方法合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素是同一种物质，所使用的鉴别技术是(　　)
A．光谱分析
B．同位素示踪原子
C．微机技术
D．测定介电常数
答案：(1)B　(2)B　从放射性的应用方面去考虑．
4．下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的(　　)
A．利用钴60治疗肿瘤等疾病
B．γ射线探伤
C．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况
D．把含有放射性同位素的肥料施给农作物用以检测农作物吸收养分的规律
解析：利用钴60治疗肿瘤是利用它的射线能量高的特点，γ射线探伤是利用它的射线贯穿能力强的特点．
答案：CD
5．目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装修材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如，有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放出α射线、β射线、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病．根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是(　　)
A．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下一个原子核了
B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的
C．γ射线一般伴随着α射线或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力也最强
D．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4
解析：半衰期是对大量原子核的统计规律，A项错误；γ射线的电离作用最弱，C错误；对α衰变，质量数减少4，电荷数减少2，D错误．
答案：B
6．(1)有一名病人突然发病昏厥，医生用123I进行诊断，通过体外跟踪，迅速查出病因．这是利用了123I所放出的(　　)
A．热量
B．α射线
C．β射线
D．γ射线
(2)医生使用123I对病人诊断，使其很快恢复健康．可知123I的特性是(　　)
A．半衰期长，并可迅速从体内消除
B．半衰期长，并可缓慢从体内消除
C．半衰期短，并可迅速从体内消除
D．半衰期短，并可缓慢从体内消除
解析：在α射线、β射线及γ射线中，γ射线的穿透本领最大.123I的半衰期较短，可以迅速从体内消除，不至于因为长时间辐射而对身体造成损害．
答案：(1)D　(2)C
7．近几年，我国北京、上海、山东、洛阳、广州等地引进了十多台γ刀，治疗患者5
000余例，效果极好，成为治疗脑肿瘤的最佳仪器．令人感叹的是，用γ刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半个小时内完成手术，无须住院，因而γ刀被誉为“神刀”．据报道，我国自己研究的旋式γ刀性能更好，将进入各大医院为患者服务．γ刀治疗脑肿瘤主要是利用(　　)
A．γ射线具有很强的贯穿本领
B．γ射线具有很强的电离作用
C．γ射线具有很高的能量
D．γ射线能很容易的绕过阻碍物到达目的地
解析：γ射线是一种波长很短的电磁波，具有较高的能量，它的贯穿本领很高，甚至可以穿透几厘米的铅板，但它的电离作用很小．
γ刀治疗肿瘤时，通常是同时用多束γ射线，使它们穿透脑颅和健康区域在病灶处会聚，利用γ射线的高能量杀死肿瘤细胞，综上所述，本题正确选项为A、C.
答案：AC
8．放射性同位素可作为示踪原子，例如，在医学上可以确定肿瘤的位置等，今有四种不同的放射性同位素R、P、Q、S，它们的半衰期分别为半年、38天、15天和2天，则应选用的同位素是(　　)
A．S
B．Q
C．P
D．R
解析：作为示踪原子的放射性同位素，应该有稳定的放射性，半衰期越长，放射性越稳定；但考虑到放射性对人体的危害，半衰期越长，对人体的危害越大，所以一旦研究结束，就希望放出的射线量大大减小，因此应选择半衰期较短、衰变稍快的放射性元素作示踪原子，用2天就可以了．
答案：A
二、非选择题(共36分)
9．(8分)如下图所示，带电粒子在“云室”中运动时，可呈现运动径迹，将“云室”放在匀强电场中，通过观察带电粒子的径迹，可以研究原子核发生衰变的规律．现将一静止的放射性14C放入上述装置中，当它发生衰变时，可能放出α粒子或电子或正电子．所放射的粒子与反冲核经过相等的时间所形成的径迹如图所示(发生衰变后瞬间放射出的粒子和反冲核的速度方向与电场强度E垂直，a、b均表示长度)．则
(1)14C发生衰变时所放射出的粒子是________．
(2)14C发生衰变时所放射出的粒子的运动轨迹是________(填“①”或“②”)．
(3)14C的衰变方程是________．
(4)简要推导发生衰变后的瞬间放出的粒子与反冲核的动能之比．
解析：(1)由轨迹可以看出，反冲核与放出的射线的受力方向均与电场强度方向一致，所以放出的粒子为α粒子．
(2)由动量守恒得，α粒子的动量和反冲核的动量相同，α粒子的质量小，速度必然大，在垂直于电场方向上的位移大，即②轨道为α粒子．
(3)根据电荷数与质量数守恒可得
C→Be＋He.
(4)由动量守恒可得：＝＝＝
又Ek＝mv2＝pv
所以＝＝.
答案：(1)α粒子　(2)②　(3)C→Be＋He　(4)5∶2
10．(10分)自然界中的铀和钴都有同位素．
(1)铀主要以三种同位素的形式存在，三者的原子百分含量分别为U占0.005%，U占0.72%，U占99.275%.请写出计算铀元素近似原子量的计算式(不必计算出具体数值)________．
(2)放射性同位素钴60能够产生γ射线．高速运动的γ射线作用于DNA，能够产生氢键断裂、碱基替换等效应，从而有可能诱发生物产生________，使生物出现可遗传的变异，从而选择和培育优良品种．此外，用γ射线照射过的食品有利于储藏，这是因为γ射线能________、________.在进行照射生物或食品的操作时，需要注意人体保护．操作完毕后，人体________(填“可以”或“不可以”)直接接触射线处理过的材料．
解析：铀元素的原子量等于每种同位素的原子量与百分含量乘积之和，即(234×0.005＋235×0.72＋238×99.275)×10－2.γ射线的照射强度增大到一定程度往往会使品种基因突变．由于经过放射性同位素照射处理过的材料无放射性，所以人体完全可以直接接触它．
答案：(1)(234×0.005＋235×0.72＋238×99.275)×10－2
(2)基因突变　杀虫　杀菌　可以
11．(8分)静止在匀强磁场中的核发生α衰变后，α粒子和反冲核在垂直于它们运动方向的匀强磁场中分别做匀速圆周运动，其半径之比为45∶1，周期之比为90∶117.求α粒子和反冲核的动能之比为多少？
解析：根据衰变时系统的总动量守恒，做匀速圆周运动时由洛伦兹力提供向心力这样两个基本关系，即可解得．
衰变时，α粒子和反冲核的动量大小相等，即mαvα＝mxvx，式中mx、vx为反冲核的质量与速度．
在磁场中，它们做匀速圆周运动时都由洛伦兹力提供向心力，由
qvB＝得r＝.
由此可见，α粒子和反冲核的圆周运动半径之比为＝＝＝
所以反冲核的核电荷数为qx＝90.
因为由洛伦兹力提供向心力时，做圆周运动的周期为T＝
所以α粒子和反冲核的周期之比为＝，得
mx＝··mα＝××4＝234
所以α粒子和反冲核的动能之比为
＝＝＝＝.
答案：117∶2
12．(10分)静止在匀强磁场中的锂核(Li)在俘获一个速度为7.7×104
m/s的中子后，生成一个α粒子和一个氚核．若α粒子的速度为2.0×104
m/s，其方向与反应前中子的速度方向相同，且与磁场方向垂直．求：
(1)氚核的速度是多少？
(2)当α粒子在磁场中运动6周时，氚核运动了几周？
解析：(1)系统动量守恒mnvn＝mαvα＋mHvH
1×7.7×104＝4×2×104＋3vH
vH＝－1.0×103
m/s，方向与中子速度方向相反．
(2)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期为T＝
＝·＝×＝
2TH＝3Tα，即4TH＝6Tα
α粒子运动了6周时，氚核运动了4周．
答案：(1)1.0×103
m/s，方向与中子速度方向相反
(2)4周