四川省合江中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：3.3放射性的应用、危害与防护 同步练习（含解析）

3.3放射性的应用、危害与防护
1．放射性在技术上有很多应用，不同的放射源可用于不同目的。下表列出了一些放射性元素的半衰期和可供利用的射线。
元素 射线 半衰期
钋210
138天
氡222
3.8天
锶90
28天
铀238 、、 年
某塑料公司生产聚乙烯薄膜，方法是让厚的聚乙烯膜通过轧辊把聚乙烯膜轧薄，利用适当的放射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀，可利用的元素是（ ）
A．钋210 B．氡222 C．锶90 D．铀238
2．英国物理学家布拉凯特在充氮的云室中做粒子轰击氮核的实验。在如图所示的云室照片中，正确的图是（ ）
A． B． C． D．
3．关于放射性同位素的应用，下列说法正确的是( )
A．利用γ射线使空气电离，消除静电
B．利用β射线照射植物的种子，使产量显著增加
C．利用α射线来治疗肺癌、食道癌等疾病
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
4．下列实验或发现中能提示原子具有核式结构的是
A．粒子散射实验
B．光电效应实验
C．中子的发现
D．氢原子光谱的发现
5．关于天然放射性，下列说法正确的是
A．所有元素都可能发生衰变
B．放射性元素的半衰期与外界的温度有关
C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性
D．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最弱
6．日本地震造成的核泄漏，对周边环境的污染是由放射性元素造成的，下列有关放射性元素的说法中正确的是（ ）
A．β射线与γ射线一样都是电磁波，但穿透本领远比γ射线弱
B．氡的半衰期为3.8天，4个氧原子核经过7.6天后就一定只剩下1个氧原子核
C．衰变成要经过6次β衰变和8次α衰变
D．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的
7．下列说法中，正确的是（ ）
A．射线的本质是高速氦核流
B．射线必须伴随射线或射线的产生
C．天然放射现象表明原子核也是可分的
D．同一原子核内，有、、三种射线
8．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：，下列说法正确的是（ ）
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
9．正电子发射型计算机断层显像（PET）的基本原理是：将放射性同位素注入人体，在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器的探测到．经计算机处理后产生清晰的图象，根据PET原理判断，下列选项正确的是（ ）
A．在人体内衰变的方程是
B．正负电子湮灭的方程式是
C．在PET中，的主要用途是作为示踪原子
D．在PET中，的主要用途是参与人体的代谢过程
10．天然放射性物质的放射线包括三种成分，下列说法正确的是（ ）
A．一张厚的黑纸能挡住α射线，但不能挡住β射线和γ射线
B．某原子核在放出γ射线后会变成另一种元素的原子核
C．三种射线中对气体电离作用最强的是射线
D．β粒子是电子，但不是原来绕核旋转的核外电子
11．某核反应过程中产生了一种新的原子核X，反应方程为He +N→O+ X，将该方程配平后，可知它的质量数m为________电荷数n为________
12．在β衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出。中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测.1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中的核反应，间接地证实了中微子的存在。
（1）中微子与水中的发生核反应，产生中子（）和正电子（），即中微子+→+可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是_______。（填写选项前的字母）
A．0和0 B．0和1 C．1和0 D．1和1
（2）上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子（γ），即+→2γ正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子，原因是________。
（3）试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小。λn_____λe（填“＞”“＜”或“＝”）
13．质量为m1的He核，以速度v0轰击质量为m2的静止的N核，发生了核反应，最终产生两种新粒子A和B．其中A为O核，质量为m3，速度为v3；B的质量为m4.
(1)写出核反应方程式；
(2)计算粒子B的速度vB；
(3)粒子A的速度符合什么条件时，粒子B的速度方向与He核的运动方向相反？
参考答案
1．C
【解析】
A．要测定聚乙烯薄膜的厚度，则要求射线可以穿透薄膜，因此α射线不合适，故A不符合题意；
BCD．射线穿透作用还要受薄膜厚度影响，γ射线穿透作用最强，薄膜厚度不会影响γ射线穿透，所以只能选用β射线，而氡222半衰期太小，铀238半衰期太长，所以只有锶90较合适，故C符合题意，BD不符合题意。
2．B
【解析】
粒子轰击氮核的实验核反应方程
++
首先在粒子（）、反冲核（）和质子（）这三种粒子中，反冲核的电离能力最强，穿透能力最弱——径迹短而粗；质子的电离能力最弱，穿透能力最强——径迹细而长。另外，在粒子轰击氮核的过程中，系统动量守恒，即，因此，反冲核与质子的运动方向不可能在同一直线上。
AB. 在粒子轰击氮核实验的云室照片中，分叉后细而长的是质子的径迹，短而粗是反冲核的径迹，故选项A不合题意，选项B符合题意；
C.根据动量守恒定律，反冲核与质子的运动方向不可能在同一直线上，故选项C不合题意；
D. 云室照片中，质子的径迹比反冲核径迹的径迹还要粗，故选项D不合题意。
3．D
【解析】
A、γ射线的电离本领最弱，故消除静电的效果最差，而用α射线消除静电最好，A错误．
B、人们利用γ射线照射种子，可以使种子内的遗传物质发生变异，培育出新的优良品种，故B错误．
C、治疗肺癌用的“γ刀”是利用了γ射线具有很高的能量，穿透能力很强的特性，故C错误．
D、放射性同位素具有相同的化学性质和不同的物理性质，则作为示踪原子，D正确．
故选D
4．A
【解析】
在卢瑟福的α粒子散射实验中，少数α粒子能发生大角度偏转，说明原子中绝大部分质量和全部正电荷都集中在原子核上，卢瑟福就此提出了原子具有核式结构学说。
A.α粒子散射实验，与结论相符，选项A正确；
B. 光电效应实验，与结论不相符，选项B错误；
C. 中子的发现，与结论不相符，选项C错误；
D. 氢原子光谱的发现，与结论不相符，选项D错误；
5．C
【解析】
A．原子核可以自发地衰变，但不是所有元素都可以发生衰变，故A错误。
B．放射性元素的半衰期由原子核本身决定的，与外界的温度无关，故B错误。
C．放射性元素的放射性与核外电子无关，故放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性，故C正确。
D．α、β和γ三种射线，γ射线的穿透力最强，电离能力最弱，故D错误。
6．CD
【解析】
A.β射线是电子流，γ射线才是电磁波，选项A不符合题意；
B.半衰期的意义只有对大量原子核才成立，选项B不符合题意；
C.衰变成，质量数减少了32，因此发生了次α衰变，α衰变8次则核电荷数要减少16，实际核电荷数减少10，因此发生了16－10=6次β衰变，选项C符合题意；
D.β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的，选项D符合题意；
7．ABC
【解析】
A. 射线的本质是高速氦核流，选项A符合题意；
B.γ射线是由原子核外的外层电子跃迁产生，必须伴随α射线或β射线而产生。故B符合题意；
C.天然放射现象的发现使人们认识到原子核有复杂的结构还可以再分，选项C符合题意；
D.天然放射性元素放出的射线都是从原子核内部放出的，并不是原子核内部就有，故选项D不符合题意；
8．BCD
【解析】
A.原子的核式结构模型是卢瑟福在α粒子的散射实验的基础上提出的，选项A不符合题意。
BC.1919年卢瑟福做了用α粒子轰击氮原子核的实验，用人工的方法使原子核发生变化从而发现了质子，选项BC符合题意；
D.原子核在人工转变过程中，电荷数一定守恒，选项D符合题意。
9．ABC
【解析】
由质量数守恒和电荷数守恒知应该生成正电子，A正确；正负电子湮灭生成两个光子，，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．
10．ACD
【解析】
A.由三种射线的本质和特点可知，α射线穿透本领最弱，一张黑纸就能挡住，β射线需要铝板才能够阻挡，γ射线的穿透能力最强，需要混凝土才能阻挡，故A正确；
B.γ射线是一种波长很短的光子，不会使原子核变成新核，故B错误；
C.三种射线中α射线电离作用最强，故C正确；
D.β粒子是电子，来源于原子核内中子转变为质子和电子，故D正确.
11．1 1
【解析】
由核反应的质量数和电荷数守恒可知，X的质量数m为：4+14-17=1；电荷数n为：2+7-8=1.
12．A 要遵循动量守恒 ＜
【解析】
（1）根据质量数守恒、电荷数守恒，知中微子的质量数和电荷数为0和0．故A正确，BCD错误。
（2）正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子，因为要遵循动量守恒。
（3）EK＝mv2，P=mv，联立两式得，粒子的动量。
物质波的波长，由于中子和电子的动能相等，中子的质量大于电子的质量，所以中子的波长小于电子的波长。
13．（1）He＋N O＋H （2） （3）
【解析】
(1)
(2)由动量守恒定律有m1v0＝m3v3＋m4vB，
解得vB＝.
(3)当m1v0－m3v3＜0时，B的速度与He核的速度方向相反．
解得v3＞