高中物理人教版选修3-5能力提升测试卷：第十九章+课时3探测射线的方法+Word版含答案
文档属性
| 名称 | 高中物理人教版选修3-5能力提升测试卷：第十九章+课时3探测射线的方法+Word版含答案 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 195.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-06-01 19:28:23 | ||
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文档简介
课时3 探测射线的方法
课时4 放射性的应用与防护
一、选择题
1．在威耳逊云室中，关于放射源产生的射线径迹，下列说法中正确的是( )
A．由于γ射线的能量大，容易显示其径迹
B．由于β粒子的速度大，其径迹粗而且长
C．由于α粒子的速度小，不易显示其径迹
D．由于α粒子的电离作用强，其径迹直而粗
答案 D
解析 在云室中显示粒子径迹是由于引起气体电离，电离作用强的α粒子容易显示其径迹，因质量较大，飞行时不易改变方向，所以径迹直而粗，故只有D正确。
2．关于气泡室，下列说法错误的是( )
A．气泡室里装的是液体
B．气泡室的工作原理是刚开始压强很大，以后压强突然降低，液体沸点变低，粒子通过液体时在它周围有气泡生成
C．气泡室的原理同云室相似
D．粒子在气泡室中运行轨迹可用来分析带电粒子动能等情况，不能用来分析动量
答案 D
解析 根据气泡室的工作原理可知A、B、C三选项正确。把气泡室放在磁场中，粒子在洛伦兹力的作用下径迹为曲线，根据照片可分析粒子的带电情况、动量和能量，故D是错误的说法。
3．(多选)铝箔被α粒子轰击后发生了以下核反应：Al＋He→X＋n。下列判断正确的是( )
A.n是质子 B.n是中子
C．X是Si的同位素 D．X是P的同位素
答案 BD
解析 n是中子，H才是质子，A错误，B正确；由质量数守恒和电荷数守恒得X的质量数为30，核电荷数为15，即是P的同位素P，C错误，D正确。
4．(多选)关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是( )
A．放射性同位素可以作为示踪原子在农业、医疗中应用
B．利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视
C．用射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种
D．用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的危害
答案 AD
解析 放射性同位素可以作为示踪原子在农业、医疗中应用。γ射线对人体细胞伤害太大，不能用来进行人体透视。作物种子发生的DNA突变不一定都是有益的，还要经过筛选才能培育出优秀品种。用γ射线治疗肿瘤对人体肯定有副作用，因此要严格控制剂量。本题选A、D。
5.
用α粒子照射充氮的云室，摄得如图所示的照片，下列说法中正确的是( )
A．A是α粒子的径迹，B是质子的径迹，C是新核的径迹
B．B是α粒子的径迹，A是质子的径迹，C是新核的径迹
C．C是α粒子的径迹，A是质子的径迹，B是新核的径迹
D．B是α粒子的径迹，C是质子的径迹，A是新核的径迹
答案 D
解析 α粒子轰击氮的核反应方程为He＋N→O＋H，入射的是α粒子，所以B是α粒子产生的径迹；质量大电离作用强的新核，径迹粗而短，故A是新核径迹；质子电离作用弱一些，贯穿作用强，径迹细而长，故C是质子的径迹，所以正确选项为D。
6．如图是带电粒子在气泡室中运动径迹的照片及其中某条径迹的放大图。匀强磁场与带电粒子的运动径迹垂直，A、B、C是该条径迹上的三点。若该粒子在运动过程中质量和电荷量保持不变，不断克服阻力做功，则关于此径迹下列说法正确的是( )
A．粒子由A经B向C运动
B．粒子由C经B向A运动
C．粒子一定带正电，磁场方向垂直纸面向里
D．粒子一定带负电，磁场方向垂直纸面向外
答案 A
解析 根据题意，带电粒子沿垂直于磁场方向射入匀强磁场，粒子的动能逐渐减小，速度减小，则由公式r＝得知，粒子的轨迹半径逐渐减小，由图看出，粒子是从A经B向C运动，故A正确，B错误。若粒子带正电，由左手定则判断可知，磁场方向垂直纸面向里；若粒子带负电，由左手定则判断可知，磁场方向垂直纸面向外，故C、D错误。
7．下面列出的是一些核反应方程：P―→Si＋X，Be＋H―→5B＋Y，He＋He―→Li＋Z
下列判断正确的是( )
A．X是质子，Y是中子，Z是正电子
B．X是正电子，Y是质子，Z是中子
C．X是中子，Y是正电子，Z是质子
D．X是正电子，Y是中子，Z是质子
答案 D
解析 由质量数和核电荷数守恒可知D正确。
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
答案 A
解析 半衰期越长，放射性废料越难处理，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为示踪原子，故选A。
9．将威耳逊云室置于磁场中，一个静止在磁场中的放射性同位素原子核P，放出一个正电子后变成原子核Si，能近似反映正电子和Si核轨迹的是( )
答案 B
解析 把放出的正电子和衰变生成物Si核看成一个系统，衰变过程中系统的动量守恒，放出的正电子的运动方向跟Si核运动方向一定相反，由于它们都带正电荷，在洛伦兹力作用下一定形成两个外切圆的轨道，C、D可排除。因为洛伦兹力提供向心力，即qvB＝m，所以做匀速圆周运动的轨道半径为r＝，衰变时，放出的正电子与反冲核Si的动量大小相等，因此在同一个磁场中做圆周运动的轨道半径与它们的电荷量成反比，即＝＝，可见正电子运动的圆周轨道半径较大，故选B。
10．(多选)下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的( )
A．γ射线探伤
B．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况
C．利用钴60治疗肿瘤等疾病
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
答案 BD
解析 A是利用了γ射线的穿透性，A错误；C是利用了γ射线的生物作用，C错误；B、D是应用放射性同位素作为示踪原子，B、D正确。
二、非选择题
11．完成下列各核反应、衰变方程并指出哪个核反应是首次发现质子、中子和人工放射性同位素的。
(1)5B＋He―→7N＋( )；
(2)Be＋( )―→6C＋n；
(3)Al＋( )―→Mg＋H；
(4)7N＋He―→8O＋( )；
(5)U―→Th＋( )；
(6)Na＋( )―→Na＋H；
(7)Al＋He―→n＋( )；P―→Si＋( )。
答案 见解析
解析 (1)5B＋He―→7N＋n；
(2)Be＋He―→6C＋n，此核反应使查德威克首次发现了中子；
(3)Al＋n―→Mg＋H；
(4)7N＋He―→8O＋H，此核反应使卢瑟福首次发现了质子；
(5)U―→Th＋He；
(6)Na＋H―→Na＋H；
(7)Al＋He―→n＋P；P―→Si＋e，约里奥-居里夫妇首次发现了人工放射性同位素。
12．1956年李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，并由吴健雄用Co的衰变来验证，其衰变方程是Co→Ni＋e＋，其中是反中微子，它的电荷量为零，静止质量可认为是零。
(1)中性Co原子的核外电子数为________。在上述衰变方程中，衰变产物Ni的质量数A是________，核电荷数Z是________。
(2)在衰变前Co核静止，根据云室照片可以看出，衰变产物Ni和e的运动径迹不在一条直线上，如果认为衰变产物只有Ni和e，那么衰变过程将违背________守恒定律。
答案 (1)27'60'28'(2)动量
解析 (1)由Co可知它的质子数为27，又因为中性原子核外电子数与质子数相等，故中性Co原子的核外电子数为27，由Co→Ni＋e＋可推得Ni中A为60，Z为28。
(2)衰变前Co核静止，动量为零，衰变后，Ni和e运动径迹不在一条直线，此时它们两个动量之和不为零，如果衰变产物只有Ni和e，则动量不守恒，故还应有其他产物。
13．许多元素都存在同位素现象，在目前已发现的元素中，稳定同位素约300多种，而放射性同位素达1500种以上，而且大多数是人工制造的。
(1)中国科学院近代物理研究所的科学家利用兰州重离子加速器在重质量半中子区首次制得镤元素的一种同位素(234Pa)。已知Th(钍)―→234Pa(镤)＋e(电子)，则234Pa原子核里的中子数应为________。
(2)1934年，科学家在用α粒子轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测到了正电子，更意外的是拿走α放射源后，铝箔虽不再发射中子，但仍继续发射正电子，而且这种放射性随时间衰减规律跟天然放射性一样，也有一定的半衰期。
①写出α粒子轰击铝箔(Al)产生中子的核反应方程式，并请写出核反应和一般化学反应的不同点(请答3点)。
②上述产生的具有放射性的同位素叫放射性同位素，写出其产生正电子的方程。
③我们知道原子核内只有中子和质子，那么正电子是从何而来的？
答案 (1)143 (2)见解析
解析 (1)由方程两边的质量数和电荷数相等，可知234Pa中质子数为91，则中子数为234－91＝143。
(2)①铝核被α粒子击中后产生中子的核反应方程式为Al＋He―→P＋n。核反应和一般化学反应的不同点：核反应是原子核层次上的变化，而化学反应是分子层次上的变化(或核反应前后元素发生变化，化学反应前后元素种类不变)；核反应不受压强、温度、所处化学状态的影响，化学反应受其影响很大；核反应中能量变化巨大，化学反应能量变化较小。
②P是磷的一种同位素，也有放射性，像天然放射性元素一样发生衰变，衰变时放出正电子，该衰变方程式为：P―→Si＋e。
③原子核中只有质子和中子，没有电子，也没有正电子。正β衰变是原子核内的一个质子转换成一个中子同时放出一个正电子，其衰变方程为H―→e＋n。
14．如图所示，静止在匀强磁场中的Li核俘获一个速度为v0＝7.7×104 m/s的中子而发生核反应，Li＋n→H＋He。若已知氦核的速度为v2＝2.0×104 m/s，其方向跟中子反应前的速度方向相同，求：
(1)H的速度是多大？
(2)求粒子H和He运动轨迹的轨道半径之比；
(3)当粒子He旋转了3周时，粒子H旋转几周？
答案 (1)1.0×103 m/s'(2)3∶40'(3)2周
解析 (1)Li核俘获n的过程，系统动量守恒，则mnv0＝mHv1＋mHev2，即v1＝，代入数据mn＝1 u，mHe＝4 u，mH＝3 u，得v1＝－1.0×103 m/s，负号表示跟v0的方向相反。
(2)H和He在磁场中轨道半径之比为
rH∶rHe＝∶＝3∶40。
(3)H和He的周期之比为
TH∶THe＝∶＝3∶2
所以相同时间它们的转动圈数之比为
nH∶nHe＝THe∶TH＝2∶3，
当粒子He转3周时，粒子H转动2周。
课时4 放射性的应用与防护
一、选择题
1．在威耳逊云室中，关于放射源产生的射线径迹，下列说法中正确的是( )
A．由于γ射线的能量大，容易显示其径迹
B．由于β粒子的速度大，其径迹粗而且长
C．由于α粒子的速度小，不易显示其径迹
D．由于α粒子的电离作用强，其径迹直而粗
答案 D
解析 在云室中显示粒子径迹是由于引起气体电离，电离作用强的α粒子容易显示其径迹，因质量较大，飞行时不易改变方向，所以径迹直而粗，故只有D正确。
2．关于气泡室，下列说法错误的是( )
A．气泡室里装的是液体
B．气泡室的工作原理是刚开始压强很大，以后压强突然降低，液体沸点变低，粒子通过液体时在它周围有气泡生成
C．气泡室的原理同云室相似
D．粒子在气泡室中运行轨迹可用来分析带电粒子动能等情况，不能用来分析动量
答案 D
解析 根据气泡室的工作原理可知A、B、C三选项正确。把气泡室放在磁场中，粒子在洛伦兹力的作用下径迹为曲线，根据照片可分析粒子的带电情况、动量和能量，故D是错误的说法。
3．(多选)铝箔被α粒子轰击后发生了以下核反应：Al＋He→X＋n。下列判断正确的是( )
A.n是质子 B.n是中子
C．X是Si的同位素 D．X是P的同位素
答案 BD
解析 n是中子，H才是质子，A错误，B正确；由质量数守恒和电荷数守恒得X的质量数为30，核电荷数为15，即是P的同位素P，C错误，D正确。
4．(多选)关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是( )
A．放射性同位素可以作为示踪原子在农业、医疗中应用
B．利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视
C．用射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种
D．用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的危害
答案 AD
解析 放射性同位素可以作为示踪原子在农业、医疗中应用。γ射线对人体细胞伤害太大，不能用来进行人体透视。作物种子发生的DNA突变不一定都是有益的，还要经过筛选才能培育出优秀品种。用γ射线治疗肿瘤对人体肯定有副作用，因此要严格控制剂量。本题选A、D。
5.
用α粒子照射充氮的云室，摄得如图所示的照片，下列说法中正确的是( )
A．A是α粒子的径迹，B是质子的径迹，C是新核的径迹
B．B是α粒子的径迹，A是质子的径迹，C是新核的径迹
C．C是α粒子的径迹，A是质子的径迹，B是新核的径迹
D．B是α粒子的径迹，C是质子的径迹，A是新核的径迹
答案 D
解析 α粒子轰击氮的核反应方程为He＋N→O＋H，入射的是α粒子，所以B是α粒子产生的径迹；质量大电离作用强的新核，径迹粗而短，故A是新核径迹；质子电离作用弱一些，贯穿作用强，径迹细而长，故C是质子的径迹，所以正确选项为D。
6．如图是带电粒子在气泡室中运动径迹的照片及其中某条径迹的放大图。匀强磁场与带电粒子的运动径迹垂直，A、B、C是该条径迹上的三点。若该粒子在运动过程中质量和电荷量保持不变，不断克服阻力做功，则关于此径迹下列说法正确的是( )
A．粒子由A经B向C运动
B．粒子由C经B向A运动
C．粒子一定带正电，磁场方向垂直纸面向里
D．粒子一定带负电，磁场方向垂直纸面向外
答案 A
解析 根据题意，带电粒子沿垂直于磁场方向射入匀强磁场，粒子的动能逐渐减小，速度减小，则由公式r＝得知，粒子的轨迹半径逐渐减小，由图看出，粒子是从A经B向C运动，故A正确，B错误。若粒子带正电，由左手定则判断可知，磁场方向垂直纸面向里；若粒子带负电，由左手定则判断可知，磁场方向垂直纸面向外，故C、D错误。
7．下面列出的是一些核反应方程：P―→Si＋X，Be＋H―→5B＋Y，He＋He―→Li＋Z
下列判断正确的是( )
A．X是质子，Y是中子，Z是正电子
B．X是正电子，Y是质子，Z是中子
C．X是中子，Y是正电子，Z是质子
D．X是正电子，Y是中子，Z是质子
答案 D
解析 由质量数和核电荷数守恒可知D正确。
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
答案 A
解析 半衰期越长，放射性废料越难处理，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为示踪原子，故选A。
9．将威耳逊云室置于磁场中，一个静止在磁场中的放射性同位素原子核P，放出一个正电子后变成原子核Si，能近似反映正电子和Si核轨迹的是( )
答案 B
解析 把放出的正电子和衰变生成物Si核看成一个系统，衰变过程中系统的动量守恒，放出的正电子的运动方向跟Si核运动方向一定相反，由于它们都带正电荷，在洛伦兹力作用下一定形成两个外切圆的轨道，C、D可排除。因为洛伦兹力提供向心力，即qvB＝m，所以做匀速圆周运动的轨道半径为r＝，衰变时，放出的正电子与反冲核Si的动量大小相等，因此在同一个磁场中做圆周运动的轨道半径与它们的电荷量成反比，即＝＝，可见正电子运动的圆周轨道半径较大，故选B。
10．(多选)下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的( )
A．γ射线探伤
B．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况
C．利用钴60治疗肿瘤等疾病
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
答案 BD
解析 A是利用了γ射线的穿透性，A错误；C是利用了γ射线的生物作用，C错误；B、D是应用放射性同位素作为示踪原子，B、D正确。
二、非选择题
11．完成下列各核反应、衰变方程并指出哪个核反应是首次发现质子、中子和人工放射性同位素的。
(1)5B＋He―→7N＋( )；
(2)Be＋( )―→6C＋n；
(3)Al＋( )―→Mg＋H；
(4)7N＋He―→8O＋( )；
(5)U―→Th＋( )；
(6)Na＋( )―→Na＋H；
(7)Al＋He―→n＋( )；P―→Si＋( )。
答案 见解析
解析 (1)5B＋He―→7N＋n；
(2)Be＋He―→6C＋n，此核反应使查德威克首次发现了中子；
(3)Al＋n―→Mg＋H；
(4)7N＋He―→8O＋H，此核反应使卢瑟福首次发现了质子；
(5)U―→Th＋He；
(6)Na＋H―→Na＋H；
(7)Al＋He―→n＋P；P―→Si＋e，约里奥-居里夫妇首次发现了人工放射性同位素。
12．1956年李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，并由吴健雄用Co的衰变来验证，其衰变方程是Co→Ni＋e＋，其中是反中微子，它的电荷量为零，静止质量可认为是零。
(1)中性Co原子的核外电子数为________。在上述衰变方程中，衰变产物Ni的质量数A是________，核电荷数Z是________。
(2)在衰变前Co核静止，根据云室照片可以看出，衰变产物Ni和e的运动径迹不在一条直线上，如果认为衰变产物只有Ni和e，那么衰变过程将违背________守恒定律。
答案 (1)27'60'28'(2)动量
解析 (1)由Co可知它的质子数为27，又因为中性原子核外电子数与质子数相等，故中性Co原子的核外电子数为27，由Co→Ni＋e＋可推得Ni中A为60，Z为28。
(2)衰变前Co核静止，动量为零，衰变后，Ni和e运动径迹不在一条直线，此时它们两个动量之和不为零，如果衰变产物只有Ni和e，则动量不守恒，故还应有其他产物。
13．许多元素都存在同位素现象，在目前已发现的元素中，稳定同位素约300多种，而放射性同位素达1500种以上，而且大多数是人工制造的。
(1)中国科学院近代物理研究所的科学家利用兰州重离子加速器在重质量半中子区首次制得镤元素的一种同位素(234Pa)。已知Th(钍)―→234Pa(镤)＋e(电子)，则234Pa原子核里的中子数应为________。
(2)1934年，科学家在用α粒子轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测到了正电子，更意外的是拿走α放射源后，铝箔虽不再发射中子，但仍继续发射正电子，而且这种放射性随时间衰减规律跟天然放射性一样，也有一定的半衰期。
①写出α粒子轰击铝箔(Al)产生中子的核反应方程式，并请写出核反应和一般化学反应的不同点(请答3点)。
②上述产生的具有放射性的同位素叫放射性同位素，写出其产生正电子的方程。
③我们知道原子核内只有中子和质子，那么正电子是从何而来的？
答案 (1)143 (2)见解析
解析 (1)由方程两边的质量数和电荷数相等，可知234Pa中质子数为91，则中子数为234－91＝143。
(2)①铝核被α粒子击中后产生中子的核反应方程式为Al＋He―→P＋n。核反应和一般化学反应的不同点：核反应是原子核层次上的变化，而化学反应是分子层次上的变化(或核反应前后元素发生变化，化学反应前后元素种类不变)；核反应不受压强、温度、所处化学状态的影响，化学反应受其影响很大；核反应中能量变化巨大，化学反应能量变化较小。
②P是磷的一种同位素，也有放射性，像天然放射性元素一样发生衰变，衰变时放出正电子，该衰变方程式为：P―→Si＋e。
③原子核中只有质子和中子，没有电子，也没有正电子。正β衰变是原子核内的一个质子转换成一个中子同时放出一个正电子，其衰变方程为H―→e＋n。
14．如图所示，静止在匀强磁场中的Li核俘获一个速度为v0＝7.7×104 m/s的中子而发生核反应，Li＋n→H＋He。若已知氦核的速度为v2＝2.0×104 m/s，其方向跟中子反应前的速度方向相同，求：
(1)H的速度是多大？
(2)求粒子H和He运动轨迹的轨道半径之比；
(3)当粒子He旋转了3周时，粒子H旋转几周？
答案 (1)1.0×103 m/s'(2)3∶40'(3)2周
解析 (1)Li核俘获n的过程，系统动量守恒，则mnv0＝mHv1＋mHev2，即v1＝，代入数据mn＝1 u，mHe＝4 u，mH＝3 u，得v1＝－1.0×103 m/s，负号表示跟v0的方向相反。
(2)H和He在磁场中轨道半径之比为
rH∶rHe＝∶＝3∶40。
(3)H和He的周期之比为
TH∶THe＝∶＝3∶2
所以相同时间它们的转动圈数之比为
nH∶nHe＝THe∶TH＝2∶3，
当粒子He转3周时，粒子H转动2周。