第十九章 3 探测射线的方法--4 放射性的应用与防护 Word版含解析
文档属性
| 名称 | 第十九章 3 探测射线的方法--4 放射性的应用与防护 Word版含解析 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 64.5KB | ||
| 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 | 2019-11-06 10:30:16 | ||
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文档简介
3 探测射线的方法
4 放射性的应用与防护
基础巩固
1.利用威耳逊云室探测射线时能观察到短而粗且弯曲的径迹,则下列说法正确的是( )
A.可知是α射线射入云室中
B.可知是γ射线射入云室中
C.观察到的是射线粒子的运动
D.观察到的是射线粒子运动路径上的酒精雾滴
解析:威耳逊云室中观察到的短而粗且弯曲的径迹是β射线的径迹,A、B选项均错误;射线粒子的运动肉眼是观察不到的,观察到的是酒精的过饱和蒸气在射线粒子运动路径上形成的雾滴,C选项错误,D选项正确。
答案:D
2.卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变,其核反应方程为?24He+714N→817O+11H,下列说法错误的是 ( )
A.卢瑟福通过该实验提出了原子的核式结构模型
B.实验中是用α粒子轰击氮核的
C.卢瑟福通过该实验发现了质子
D.原子核在人工转变的过程中,电荷数一定守恒
解析:卢瑟福通过α粒子散射实验,提出原子的核式结构模型,故A错误;卢瑟福用α粒子轰击氮核首次实现了原子核的人工转变,并发现了质子,故B、C正确;核反应过程中质量数和电荷数是守恒的,故D正确。
答案:A
3.用中子轰击?510B发生的核反应是?510B+01n→37Li+X。其中的X粒子应是( )
A.α粒子 B.β粒子 C.质子 D.中子
解析:由核反应规律可知,X的质量数为4,核电荷数为2,X为α粒子,选项A正确。
答案:A
4.关于放射性同位素的应用,下列说法正确的是( )
A.放射线改变了布料的性质,使其不再因摩擦而生电,因此达到了消除有害静电的目的
B.利用γ射线的穿透性可以为金属探伤,也能进行人体的透视
C.用放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
解析:利用放射线消除有害静电是利用放射线的电离性,使空气分子电离成为导体,将静电导走,故选项A错误;γ射线对人体细胞伤害太大,不能用来进行人体透视,故选项B错误;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,故选项C错误;用γ射线治疗肿瘤对人体有副作用,因此要严格控制剂量,故选项D正确。
答案:D
5.(多选)一个质子以1.4×107 m/s的速度撞入一个孤立的静止铝原子核后被俘获,铝原子核变为硅原子核。已知铝原子核的质量是质子的27倍,硅原子核的质量是质子的28倍。则下列判断中正确的是( )
A.核反应方程为 ?1327Al+11H→1428Si
B.核反应方程为 ?1327Al+11H→1427Si+01n
C.硅原子核速度的数量级为107 m/s
D.硅原子核速度的数量级为105 m/s
解析:核反应方程为?1327Al+11H→1428Si,由动量守恒定律得m×1.4×107 m/s=28mv',解得v'=5×105 m/s,因此选项A、D正确。
答案:AD
6.完成下列各核反应方程,并指出哪个核反应是首次发现质子、中子和正电子的。
(1)510B+24He→713N+( )
(2)49Be+( )→612C+01n
(3)1327Al+( )→1227Mg+11H
(4)714N+24He→817O+( )
(5)1123Na+( )→1124Na+11H
(6)1327Al+24He→01n+( );1530P→1430Si+( )
解析:(1)510B+24He→713N+01n
(2)49Be+24He→612C+01n
此核反应使查德威克首次发现了中子。
(3)1327Al+01n→1227Mg+11H
(4)714N+24He→817O+11H
此核反应使卢瑟福首次发现了质子。
(5)1123Na+12H→1124Na+11H
(6)1327Al+24He→01n+1530P
?1530P→1430Si++10e(正电子)
此核反应使约里奥-居里夫妇首次发现了正电子。
答案:(1)01n (2)24He 首次发现中子 (3)01n (4)11H 首次发现质子 (5)12H (6)1530P +10e 首次发现正电子
7.核电池又叫放射性同位素电池,一个硬币大小的核电池,就可以让手机不充电使用5 000年。燃料中钚(94238Pu)是一种人造同位素,可通过下列反应合成:
①用氘核(12D)轰击轴(92238U)生成镎(238Np)和两个相同的粒子X,核反应方程是?92238U+12D→?93238Np+2X;
②镎(238Np)放出一个粒子Y后转变成钚(?94238Pu),核反应方程是?93238Np→94238Pu+Y。
则X粒子的符号为 ?;Y粒子的符号为 。?
答案:?01n -1 0e
8.正电子发射计算机断层(PET)是分子水平上的人体功能显像的国际领先技术,它为临床诊断和治疗提供了全新手段。PET在心脏疾病诊疗中,需要使用放射正电子的同位素氮13作示踪剂。氮13 是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氧16获得的。反应中同时还产生另一种粒子,试写出核反应方程。
解析:由题意可知:氧16(816O)在质子(11H)的轰击下产生了氮13(713N)和另一种粒子,由质量数和电荷数守恒可知另外一种粒子是?24He,所以核反应方程为?816O+?11H→713N+24He。
答案:?816O+11H→713N+24He
能力提升
1.医学界通过14C标记的C60发现一种C60的羧酸衍生物,在特定条件下可以通过断裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖。14C的用途是( )
A.示踪原子 B.电离作用
C.催化作用 D.贯穿作用
答案:A
2.用中子轰击铝27,产生钠24和X粒子,钠24具有放射性,它衰变后变成镁24,则X粒子和钠的衰变过程分别是( )
A.质子、α衰变 B.电子、α衰变
C.α粒子、β衰变 D.正电子、β衰变
解析:中子轰击铝27的核反应方程为?1327Al+?01n→?1124Na+24He,钠24衰变后变成镁24的核反应方程为?1124Na→1224Mg+-10e,所以X粒子是α粒子,钠的衰变为β衰变,选项C正确。
答案:C
3.★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?1530P,放出一个正电子后变成原子核?1430Si,能近似反映正电子和Si核轨迹的是( )
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,选项C、D可排除。因为有洛伦兹力作为向心力,即qvB=mv2r,所以做匀速圆周运动的半径为r=mvqB。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半径与它们的电荷量成反比,即rerSi=qSiqe=141。可见正电子运动的圆半径较大,故选B。
答案:B
4.(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射线探伤仪
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.把含有放射性元素的肥料施给农作物,用检测放射性的办法确定放射性元素在农作物内转移和分布情况,找出合理施肥的规律
解析:选项A是利用了γ射线的穿透性;选项C利用了γ射线的生物作用;选项B、D是利用示踪原子。
答案:BD
5.(多选)在下列4个核反应方程中,X表示α粒子的是( )
A.1530P→1430Si+X
B.92238U→90234Th+X
C.1327Al+X→1227Mg+11H
D.1327Al+X→1530P+01n
答案:BD
6.(多选)下列事件中属于核辐射给人类带来环境灾难的是 ( )
A.日本福岛大地震引起的第一核电站机组核废料池泄漏
B.以美国为首的北约军队在科索沃、伊拉克和利比亚大量使用贫铀弹
C.汶川大地震
D.苏联切尔诺贝利核电站爆炸
解析:核废料池泄漏出高浓度的放射性物质可伤害人体细胞,故A正确;贫铀弹爆炸后所弥散的贫铀将长时间影响人类的生存环境,对人体产生慢性伤害,故B正确;地震不属于核辐射,故C错误;苏联切尔诺贝利核电站4号机组发生爆炸,泄漏的能量相当于200颗广岛原子弹,这是人类历史上迄今最严重的核事故,造成了极严重的后果,故D正确。
答案:ABD
7.1934年,约里奥-居里夫妇在用α粒子轰击铝箔时,除了测到预料中的中子外,还观察到了正电子。正电子的质量跟电子的质量相同,带一个单位的正电荷,跟电子的电性正好相反,是电子的反粒子。更意外的是,拿走α粒子放射源以后,铝箔虽不再发射中子,但仍然继续发射正电子,而且这种放射性也有一定的半衰期。原来,铝箔被α粒子击中后发生了如下反应:1327Al+24He→1530P+01n。这里的?1530P就是一种人工放射性同位素,正电子就是它在衰变过程中放射出来的。
(1)写出放射性同位素?1530P放出正电子的衰变方程;
(2)放射性同位素?1530P放出正电子的衰变称为正β衰变。我们知道原子核内只有中子和质子,那么正β衰变中的正电子从何而来?
解析:(1)正β衰变过程质量数、电荷数守恒,?1530P放出正电子的衰变方程为?1530P→1430Si+10e。
(2)原子核内只有质子和中子,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 ?11H→?10e+01n。
答案:(1)1530P→1430Si+10e
(2)一个质子衰变成一个中子时放出一个正电子。
8.★某实验室工作人员,用初速度为v0=0.09c(c为真空中的光速)的α粒子轰击静止在匀强磁场中的?1123Na,产生了质子和另一种粒子。若某次碰撞可看作对心正碰,碰后新核的运动方向与α粒子的初速度方向相同,质子的运动方向与新核运动方向相反,它们在垂直于磁场的平面内分别做匀速圆周运动。通过分析轨迹半径,可得出新核与质子的速度大小之比为1∶10,设质子质量和中子质量均为m,不考虑相对论效应。
(1)写出核反应方程;
(2)求出质子的速度v(结果保留两位有效数字)。
解析:(1)核反应方程为?24He+1123Na→?1226Mg+11H。
(2)α粒子、新核的质量分别为4m、26m,质子的速率为v,因为是对心正碰,由动量守恒定律得
4mv0=26mv10?mv
解得v=0.23c。
答案:(1)24He+1123Na→1226Mg+11H (2)0.23c
4 放射性的应用与防护
基础巩固
1.利用威耳逊云室探测射线时能观察到短而粗且弯曲的径迹,则下列说法正确的是( )
A.可知是α射线射入云室中
B.可知是γ射线射入云室中
C.观察到的是射线粒子的运动
D.观察到的是射线粒子运动路径上的酒精雾滴
解析:威耳逊云室中观察到的短而粗且弯曲的径迹是β射线的径迹,A、B选项均错误;射线粒子的运动肉眼是观察不到的,观察到的是酒精的过饱和蒸气在射线粒子运动路径上形成的雾滴,C选项错误,D选项正确。
答案:D
2.卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变,其核反应方程为?24He+714N→817O+11H,下列说法错误的是 ( )
A.卢瑟福通过该实验提出了原子的核式结构模型
B.实验中是用α粒子轰击氮核的
C.卢瑟福通过该实验发现了质子
D.原子核在人工转变的过程中,电荷数一定守恒
解析:卢瑟福通过α粒子散射实验,提出原子的核式结构模型,故A错误;卢瑟福用α粒子轰击氮核首次实现了原子核的人工转变,并发现了质子,故B、C正确;核反应过程中质量数和电荷数是守恒的,故D正确。
答案:A
3.用中子轰击?510B发生的核反应是?510B+01n→37Li+X。其中的X粒子应是( )
A.α粒子 B.β粒子 C.质子 D.中子
解析:由核反应规律可知,X的质量数为4,核电荷数为2,X为α粒子,选项A正确。
答案:A
4.关于放射性同位素的应用,下列说法正确的是( )
A.放射线改变了布料的性质,使其不再因摩擦而生电,因此达到了消除有害静电的目的
B.利用γ射线的穿透性可以为金属探伤,也能进行人体的透视
C.用放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
解析:利用放射线消除有害静电是利用放射线的电离性,使空气分子电离成为导体,将静电导走,故选项A错误;γ射线对人体细胞伤害太大,不能用来进行人体透视,故选项B错误;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,故选项C错误;用γ射线治疗肿瘤对人体有副作用,因此要严格控制剂量,故选项D正确。
答案:D
5.(多选)一个质子以1.4×107 m/s的速度撞入一个孤立的静止铝原子核后被俘获,铝原子核变为硅原子核。已知铝原子核的质量是质子的27倍,硅原子核的质量是质子的28倍。则下列判断中正确的是( )
A.核反应方程为 ?1327Al+11H→1428Si
B.核反应方程为 ?1327Al+11H→1427Si+01n
C.硅原子核速度的数量级为107 m/s
D.硅原子核速度的数量级为105 m/s
解析:核反应方程为?1327Al+11H→1428Si,由动量守恒定律得m×1.4×107 m/s=28mv',解得v'=5×105 m/s,因此选项A、D正确。
答案:AD
6.完成下列各核反应方程,并指出哪个核反应是首次发现质子、中子和正电子的。
(1)510B+24He→713N+( )
(2)49Be+( )→612C+01n
(3)1327Al+( )→1227Mg+11H
(4)714N+24He→817O+( )
(5)1123Na+( )→1124Na+11H
(6)1327Al+24He→01n+( );1530P→1430Si+( )
解析:(1)510B+24He→713N+01n
(2)49Be+24He→612C+01n
此核反应使查德威克首次发现了中子。
(3)1327Al+01n→1227Mg+11H
(4)714N+24He→817O+11H
此核反应使卢瑟福首次发现了质子。
(5)1123Na+12H→1124Na+11H
(6)1327Al+24He→01n+1530P
?1530P→1430Si++10e(正电子)
此核反应使约里奥-居里夫妇首次发现了正电子。
答案:(1)01n (2)24He 首次发现中子 (3)01n (4)11H 首次发现质子 (5)12H (6)1530P +10e 首次发现正电子
7.核电池又叫放射性同位素电池,一个硬币大小的核电池,就可以让手机不充电使用5 000年。燃料中钚(94238Pu)是一种人造同位素,可通过下列反应合成:
①用氘核(12D)轰击轴(92238U)生成镎(238Np)和两个相同的粒子X,核反应方程是?92238U+12D→?93238Np+2X;
②镎(238Np)放出一个粒子Y后转变成钚(?94238Pu),核反应方程是?93238Np→94238Pu+Y。
则X粒子的符号为 ?;Y粒子的符号为 。?
答案:?01n -1 0e
8.正电子发射计算机断层(PET)是分子水平上的人体功能显像的国际领先技术,它为临床诊断和治疗提供了全新手段。PET在心脏疾病诊疗中,需要使用放射正电子的同位素氮13作示踪剂。氮13 是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氧16获得的。反应中同时还产生另一种粒子,试写出核反应方程。
解析:由题意可知:氧16(816O)在质子(11H)的轰击下产生了氮13(713N)和另一种粒子,由质量数和电荷数守恒可知另外一种粒子是?24He,所以核反应方程为?816O+?11H→713N+24He。
答案:?816O+11H→713N+24He
能力提升
1.医学界通过14C标记的C60发现一种C60的羧酸衍生物,在特定条件下可以通过断裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖。14C的用途是( )
A.示踪原子 B.电离作用
C.催化作用 D.贯穿作用
答案:A
2.用中子轰击铝27,产生钠24和X粒子,钠24具有放射性,它衰变后变成镁24,则X粒子和钠的衰变过程分别是( )
A.质子、α衰变 B.电子、α衰变
C.α粒子、β衰变 D.正电子、β衰变
解析:中子轰击铝27的核反应方程为?1327Al+?01n→?1124Na+24He,钠24衰变后变成镁24的核反应方程为?1124Na→1224Mg+-10e,所以X粒子是α粒子,钠的衰变为β衰变,选项C正确。
答案:C
3.★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?1530P,放出一个正电子后变成原子核?1430Si,能近似反映正电子和Si核轨迹的是( )
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,选项C、D可排除。因为有洛伦兹力作为向心力,即qvB=mv2r,所以做匀速圆周运动的半径为r=mvqB。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半径与它们的电荷量成反比,即rerSi=qSiqe=141。可见正电子运动的圆半径较大,故选B。
答案:B
4.(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射线探伤仪
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.把含有放射性元素的肥料施给农作物,用检测放射性的办法确定放射性元素在农作物内转移和分布情况,找出合理施肥的规律
解析:选项A是利用了γ射线的穿透性;选项C利用了γ射线的生物作用;选项B、D是利用示踪原子。
答案:BD
5.(多选)在下列4个核反应方程中,X表示α粒子的是( )
A.1530P→1430Si+X
B.92238U→90234Th+X
C.1327Al+X→1227Mg+11H
D.1327Al+X→1530P+01n
答案:BD
6.(多选)下列事件中属于核辐射给人类带来环境灾难的是 ( )
A.日本福岛大地震引起的第一核电站机组核废料池泄漏
B.以美国为首的北约军队在科索沃、伊拉克和利比亚大量使用贫铀弹
C.汶川大地震
D.苏联切尔诺贝利核电站爆炸
解析:核废料池泄漏出高浓度的放射性物质可伤害人体细胞,故A正确;贫铀弹爆炸后所弥散的贫铀将长时间影响人类的生存环境,对人体产生慢性伤害,故B正确;地震不属于核辐射,故C错误;苏联切尔诺贝利核电站4号机组发生爆炸,泄漏的能量相当于200颗广岛原子弹,这是人类历史上迄今最严重的核事故,造成了极严重的后果,故D正确。
答案:ABD
7.1934年,约里奥-居里夫妇在用α粒子轰击铝箔时,除了测到预料中的中子外,还观察到了正电子。正电子的质量跟电子的质量相同,带一个单位的正电荷,跟电子的电性正好相反,是电子的反粒子。更意外的是,拿走α粒子放射源以后,铝箔虽不再发射中子,但仍然继续发射正电子,而且这种放射性也有一定的半衰期。原来,铝箔被α粒子击中后发生了如下反应:1327Al+24He→1530P+01n。这里的?1530P就是一种人工放射性同位素,正电子就是它在衰变过程中放射出来的。
(1)写出放射性同位素?1530P放出正电子的衰变方程;
(2)放射性同位素?1530P放出正电子的衰变称为正β衰变。我们知道原子核内只有中子和质子,那么正β衰变中的正电子从何而来?
解析:(1)正β衰变过程质量数、电荷数守恒,?1530P放出正电子的衰变方程为?1530P→1430Si+10e。
(2)原子核内只有质子和中子,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 ?11H→?10e+01n。
答案:(1)1530P→1430Si+10e
(2)一个质子衰变成一个中子时放出一个正电子。
8.★某实验室工作人员,用初速度为v0=0.09c(c为真空中的光速)的α粒子轰击静止在匀强磁场中的?1123Na,产生了质子和另一种粒子。若某次碰撞可看作对心正碰,碰后新核的运动方向与α粒子的初速度方向相同,质子的运动方向与新核运动方向相反,它们在垂直于磁场的平面内分别做匀速圆周运动。通过分析轨迹半径,可得出新核与质子的速度大小之比为1∶10,设质子质量和中子质量均为m,不考虑相对论效应。
(1)写出核反应方程;
(2)求出质子的速度v(结果保留两位有效数字)。
解析:(1)核反应方程为?24He+1123Na→?1226Mg+11H。
(2)α粒子、新核的质量分别为4m、26m,质子的速率为v,因为是对心正碰,由动量守恒定律得
4mv0=26mv10?mv
解得v=0.23c。
答案:(1)24He+1123Na→1226Mg+11H (2)0.23c