高中物理人教版选修3-5 同步测试题 第十九章 第3节、第4节放射性的应用与防护 Word版含答案

1．(探测射线的方法)(多选)下列说法正确的是(　　)
A．在威耳逊云室中能观察三种粒子的径迹
B．G-M计数器利用了射线的电离本领
C．应用G-M计数器除了用来计数，还能区分射线的种类
D．现在人类利用的射线都是用人工放射性同位素，不用天然放射性物质
答案　BD
解析　在威耳逊云室中，γ射线的径迹观察不到，A错误；G-M计数器并不能区分射线种类，C错误；B、D正确。
2．(核反应)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
答案　C
解析　根据质量数、电荷数守恒可知a＝17，b＝8＋0－7＝1，因此X表示正电子，故C正确，A、B、D错误。
3．(放射性同位素的应用)关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是(　　)
A．利用γ射线使空气电离，把静电荷泄去
B．利用α射线照射植物的种子，使产量显著增加
C．利用β射线来治肺癌、食道癌
D．利用放射性同位素跟它的非放射性同位素的化学性质相同，作为示踪原子
答案　D
解析　β或α射线的电离本领较大，可以消除工业上有害的静电积累，A错误；γ射线的穿透性强，可以辐射育种、辐射保鲜、消毒杀菌和医治肿瘤等，B、C错误；放射性同位素跟它的非放射性同位素的化学性质相同，作示踪原子，D正确。
4．(放射性同位素的应用)(多选)放射性同位素被作为示踪原子，主要是因为(　　)
A．放射性同位素不改变其化学性质
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．半衰期与元素所处的物理、化学状态无关
D．放射性同位素容易制造
答案　ABC
解析　放射性同位素被作为示踪原子，主要是用放射性同位素代替没有放射性的同位素参与正常的物理、化学、生物过程，既要利用化学性质相同，也要利用衰变规律不受物理、化学变化的影响，同时还要考虑放射性废料容易处理，因此A、B、C正确，D错误。
5．(γ射线的应用)(多选)近几年，我国北京、上海、山东、洛阳、广州各地引进了十多台γ刀，治疗患者5000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，半小时内完成手术，无需住院，因而γ刀被誉为“神刀”。据报道，我国自己研制的旋式γ刀性能更好，即将进入各大医院为患者服务。问：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射线能很容易地绕过阻碍物到达目的地
答案　AC
解析　γ射线是一种波长很短的电磁波，具有较高的能量，它的贯穿本领很强，甚至可以穿透几厘米厚的铅板，但它的电离作用很小。γ刀治疗肿瘤是应用了其贯穿本领和很高的能量，故A、C正确；B、D错误。
6．(放射性同位素的应用)(多选)正电子发射型计算机断层显像(PET)的基本原理是：将放射性同位素O注入人体，O在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇湮灭转化为一对γ光子，被探测器采集后，经计算机处理生成清晰图象。则根据PET原理判断下列表述正确的是(　　)
A.O在人体内衰变方程是O―→N＋e
B．正、负电子湮灭方程是e＋e―→2γ
C．在PET中，O主要用途是作为示踪原子
D．在PET中，O主要用途是参与人体的新陈代谢
答案　ABC
解析　由题意知，A、B正确；显像的原理是采集γ光子，即注入人体内的O衰变放出正电子和人体内的负电子湮灭转化为γ光子，因此O主要用途是作为示踪原子，故C正确，D错误。
7．(辐射与安全)(多选)联合国环境公署对科索沃地区的调查表明，北约对南联盟进行的轰炸中，大量使用了贫铀炸弹，贫铀是从天然铀中提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238，贫铀炸弹贯穿力是常规炸弹的9倍，杀伤力极大，而且残留物可长期危害环境，下列关于其残留物长期危害环境的理由正确的是(　　)
A．爆炸后的弹片存在放射性，对环境产生长期危害
B．爆炸后的弹片不会对人体产生危害，对环境产生长期危害
C．铀238的衰变速度很快
D．铀的半衰期很长
答案　AD
解析　贫铀，是从金属铀中提炼出核材料铀235以后得到的副产品，其主要成分是放射性较弱的铀238，故称贫化铀，简称贫铀。贫铀的辐射能仅是天然铀的60%，虽然弱一些，但并无本质减少，会对人体产生伤害，对环境造成污染，故A项正确，B项错误；在自然界中存在铀的三种同位素(铀234、235、238)，均带有放射性，拥有非常长的半衰期(数亿年至数十亿年)，故C项错误，D项正确。
8．(综合)带电的验电器在放射线照射下电荷会很快消失。其原因是(　　)
A．射线的贯穿作用 B．射线的电离作用
C．射线的物理和化学作用 D．以上三个选项都不是
答案　B
解析　因放射线的电离作用，空气中与验电器所带电荷电性相反的离子与之中和，从而使验电器所带电荷消失。所以B正确，A、C、D错误。
B组：等级性水平训练
9．(放射性同位素的应用)(多选)“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核(称为母核)俘获一个核外电子，使其内部的一个质子变为中子，并放出一个中微子，从而变成一个新核(称为子核)的过程。中微子的质量远小于质子的质量，且不带电，很难被探测到，人们最早就是通过核的反冲而间接证明了中微子的存在。一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”，衰变为子核并放出中微子，下列说法正确的是(　　)
A．母核的质量数等于子核的质量数
B．母核的电荷数大于子核的电荷数
C．子核的动量与中微子的动量相同
D．子核的动能大于中微子的动能
答案　AB
解析　原子核衰变时电荷数守恒，质量数守恒，母核俘获一个核外电子，使其内部的一个质子变为中子，所以子核的核电荷数比母核小1，质量数不变，A、B正确；子核的动量与中微子的动量大小相等，方向相反，C错误；由Ek＝知，动量大小相等的两粒子，质量大的动能小，因子核的质量大，所以子核的动能小，D错误。
10．(综合)贫铀炸弹是一种杀伤力很强的武器，贫铀是提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238，贫铀炸弹不仅有很强的穿甲能力，而且铀238具有放射性，残留物可长期对环境起破坏作用而造成污染。人长期生活在该环境中会受到核辐射而患上皮肤癌和白血病。下列叙述错误的是(　　)
A．铀238的衰变方程式：U→Th＋He
B.U和U互为同位素
C．人患皮肤癌和白血病是因为核辐射导致了基因突变
D．贫铀炸弹的穿甲能力很强，也是因为它的放射性
答案　D
解析　铀238具有放射性，放出一个α粒子，变成钍234，A正确。铀238和铀235质子数相同，互为同位素，B正确。核辐射能导致基因突变，是皮肤癌和白血病的诱因之一，C正确。贫铀炸弹的穿甲力很强，是因为它的弹芯是由高密度、高强度的铀合金组成，所以其穿透力远远超过一般炸弹，D错误。
11．(综合)完成下列核反应、衰变方程，并指出哪个核反应是首次发现质子、中子和正电子的。
(1)B＋He→N＋(　　)；
(2)Be＋(　　)→C＋n；
(3)Al＋(　　)→Mg＋H；
(4)N＋He→O＋(　　)；
(5)U→Th＋(　　)；
(6)Na＋(　　)→Na＋H；
(7)Al＋He→n＋(　　)；P→Si＋(　　)。
答案　(1)n　(2)He(首次发现中子)　(3)n　(4)H(首次发现质子)　(5)He　(6)H
(7)P　e(首次发现正电子)
解析　根据质量数守恒和电荷数守恒解答。
12．(放射性同位素的应用)为了临床测定病人血液的体积，可根据磷酸盐在血液中被红血球吸收这一事实，向病人体内输入适量含有P作示踪原子的血液。先将含有P的血液4 cm3分为两等份，其中一份留作标准样品，20 min后测量出其放射性强度为10800 s－1；另一份则通过静脉注射进入病人体内，经20 min后，放射性血液分布于全身，再从病人体内抽出血液样品2 cm3，测出其放射性强度为5 s－1，则病人的血液体积大约为多少？
答案　4320 cm3
解析　由于标准样品与输入体内的P的总量是相等的，因此两者的放射性强度与P原子核的总数均是相等的。设病人血液总体积为V，应有×V＝10800，解得V＝4320 cm3。
13．(综合)钚的同位素粒子Pu发生α衰变后生成铀(U)的一个同位素粒子，同时放出能量为ε＝0.09 MeV的光子。从静止的钚核中放出的α粒子垂直进入正交的匀强电场和匀强磁场中做匀速直线运动。已知匀强电场的电场强度为E＝2.22×104 N/C，匀强磁场的磁感应强度为B＝2.00×10－4 T。(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，真空中的光速为c＝3×108 m/s，电子电荷量为e＝1.6×10－19 C)
(1)写出该衰变方程式；
(2)求该光子的波长；
(3)求放出的α粒子的速度大小；
(4)若不计光子的动量，求α粒子和铀核的动能之比。
答案　(1)Pu→U＋He　(2)1.38×10－11 m　(3)1.11×108 m/s　(4)
解析　(1)Pu→U＋He。
(2)ε＝hν，λ＝，
λ＝＝ m≈1.38×10－11 m。
(3)由受力平衡得：qαE＝qαvαB，
则vα＝＝1.11×108 m/s。
(4)Ek＝，动量大小相等，动能大小与质量成反比，
所以：＝。