高中物理人教版选修3-5 作业 第十九章 3 4　放射性的应用与防护 Word版含解析

[A组　素养达标]
1．现代建筑使用的花岗岩石材和家庭装修使用的花岗岩板材中也存在不同程度的放射性，某同学要测定附近建筑材料厂生产的花岗岩板材的放射性辐射是否超标，他选用哪种仪器较好(　　)
A．威尔逊云室　　　　　 B．气泡室
C．盖革—米勒计数器 D．以上三种效果都很好
解析：花岗岩板材的放射性比较弱，用云室、气泡室很难测出．而计数器非常灵敏，用它检测射线十分方便．C正确．
答案：C
2．在下列4个核变化方程中，x表示质子的是(　　)
A.P→Si＋x B.U→Th＋x
C.Al＋n→Mg＋x D.Al＋He→P＋x
解析：由质量数守恒和电荷数守恒知，选项A中x为正电子e，选项B中x为He，选项C中x为质子H，选项D中x为中子n.
答案：C
3．(多选)下列应用中，属于将放射性同位素作为示踪原子的是 (　　)
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道的漏油情况
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，用以检测确定农作物吸收养分的规律
解析：利用放射性元素的放射性不受外界影响的规律，常被作为示踪原子．
答案：BD
4．用中子轰击氧原子核的核反应方程式为O＋n→N＋X，对式中X、a、b的判断正确的是(　　)
A．X代表中子，a＝17，b＝1
B．X代表正电子，a＝17，b＝－1
C．X代表正电子，a＝17，b＝1
D．X代表质子，a＝17，b＝1
解析：根据质量数、电荷数守恒可知a＝17，b＝8＋0－7＝1，因此X可表示为e，为正电子，故C项正确，A、B、D三项错误．
答案：C
5．原子核X与氘核H反应生成一个α粒子和一个质子，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：由质量数守恒列式A＋2＝4＋1，得A＝3，由电荷数守恒列式Z＋1＝2＋1，得Z＝2.故选项D正确．
答案：D
6．如图所示，1928年，德国物理学家玻特用α(He)轰击轻金属铍(Be)时，发现有一种贯穿能力很强的中性射线．查德威克对该粒子进行研究，进而发现了新的粒子．用粒子流A轰击石蜡时，会打出粒子流B.下述正确的是(　　)
A．该实验核反应方程：Be＋He→C＋n
B．该实验是查德威克发现质子的实验
C．粒子A为中子，粒子B为质子
D．粒子A为质子，粒子B为中子
解析：由质量数和电荷数守恒可知，核反应方程为：Be＋He→C＋n，选项A错误；该实验生成的是中子，不是发现质子的实验，选项B错误；由核反应方程可知，A为中子，中子轰击石蜡，将氢中的质子打出，即形成质子流，故B为质子，选项C正确，D错误．
答案：C
7．(多选)一个质子以1.0×107 m/s的速度撞击一个静止的铝原子核后被俘获，铝原子核变成硅原子核．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，则下列说法正确的是(　　)
A．核反应方程为Al＋H→Si
B．核反应方程为Al＋n→Si
C．硅原子核速度的数量级为107 m/s，方向跟质子的初速度方向一致
D．硅原子核速度的数量级为105 m/s，方向跟质子的初速度方向一致
解析：由核反应中电荷数和质量数守恒可知选项A正确，选项B错误．由动量守恒定律求得硅原子核速度的数量级为105 m/s，即选项C错误，D正确．
答案：AD
8．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个α粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图所示)，今测得两个相切圆半径之比r1∶r2＝1∶44，求：
(1)图中哪一个圆是α粒子的径迹？(说明理由)
(2)这个原子核原来所含的质子数是多少？
解析：(1)因为动量相等，由r＝知轨道半径与粒子的电荷量成反比，所以圆轨道2是α粒子的径迹，圆轨道1是新生核的径迹．
(2)设衰变后新生核的电荷量为q1，α粒子的电荷量为q2＝2e，它们的质量分别为m1和m2，衰变后的速度分别是v1和v2，所以原来原子核的电荷量
q＝q1＋q2.
根据轨道半径公式有＝＝
又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，则
m1v1＝m2v2
以上三式联立解得q＝90e.即这个原子核原来所含的质子数为90.
答案：(1)见解析　(2)90
[B组　素养提升]
9．某校学生在进行社会综合实践活动时，收集列出了一些放射性同位素的半衰期和可供利用的射线(见下表)，并总结出它们的几种用途.
同位素
放射线
半衰期
同位素
放射线
半衰期
同位素
放射线
半衰期
钋210
α
138天
锶90
β
28年
钴60
γ
5年
镅241
β
433天
锝99
γ
6小时
氡222
α
3.8天
根据上表请你分析判断下列结论正确的是(　　)
A．塑料公司生产聚乙烯薄膜，方法是让较厚的聚乙烯膜通过轧辊后变薄，利用α射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀
B．钴60的半衰期为5年，若取4个钴60原子核，经10年后就一定剩下一个原子核
C．把放射性元素钋210掺杂到其他稳定元素中，放射性元素的半衰期变短
D．可以用锝99作示踪原子，来诊断人体内的器官是否正常．方法是给被检查者注射或口服附有放射性同位素元素的某些物质，当这些物质的一部分到达要检查的器官时，可根据放射性同位素的射线情况分析器官正常与否
解析：因为α射线不能穿透薄膜，故无法测量薄膜的厚度，所以选项A错误；钴60的半衰期为5年是指大量钴60原子核因衰变而减少到它原来数目的一半所需要的时间，放射性元素的半衰期，跟原子所处的化学状态等外部条件没有关系，因此，选项B、C错误；检查时，要在人体外探测到体内辐射出来的射线，而又不能让放射性物质长期留在体内，所以应选取锝99作为放射源，选项D正确．
答案：D
10．一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核轨迹的是下图中的(　　)
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，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．
因为由洛伦兹力提供向心力，即qvB＝m
所以做匀速圆周运动的半径为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半径与它们的电荷量成反比，即＝＝
可见正电子运动的圆周半径较大．
答案：B
11．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Na，产生了质子．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，已知质子质量为m.
(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He＋Na→Mg＋H.
(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＝26m×－mv
解得v≈0.23c.
答案：(1)He＋Na→Mg＋H
(2)0.23c
[C组　学霸冲刺]
12．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；
(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，有mnvn＝mαvα＋mHvH
1×7.7×104＝4×2×104＋3vH
vH＝－1.0×103 m/s，即氚核的速度大小为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