山东省济南历城四中2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-5：3.3放射性的应用与防护 达标作业（含解析）

3.3放射性的应用与防护
1．关于原子、原子核以及核反应，以下说法正确的是（　　）
A．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线，且γ射线穿透能力最强
B．一个氢原子从n=3的能级发生跃迁，可能只辐射1种频率的的光子
C．10个原子核经过一个半衰期后，一定还剩5个原子核没发生衰变
D．核泄漏事故污染物铯(Cs)137能够产生对人体有危害的辐射，其衰变方程为，由方程可判断x是正电子
2．下列说法正确的是(　　)
A．卢瑟福用α粒子轰击核获得反冲核发现了质子
B．普朗克通过对光电效应现象的分析提出了光子说
C．玻尔通过对天然放射现象的研究提出了氢原子能级理论
D．汤姆孙发现电子从而提出了原子的核式结构模型
3．曾任美国总统的老布什曾让医生们虚惊了一场，那是在访日宴会上他突然昏厥，美国政府急忙将他送回国，医生用进行诊断，通过体外跟踪，迅速查出了病因的特性是（ ）
A．半衰期长，并迅速从体内清除
B．半衰期长，并缓慢从体内清除
C．半衰期短，并迅速从体内清除
D．半衰期短，并缓慢从体内清除
4．如图所示，x为未知的放射源，L为薄铝片，计数器对粒子、β粒子、γ光子均能计数.若在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则x可能是（ ）
A．、β和γ的混合放射源
B．纯放射源
C．和γ的混合放射源
D．纯γ放射源
5．如图所示，放射性元素需衰变过程中释放、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是（ ）
A．①④表示β射线，其穿透能力最强
B．②⑤表示γ射线，其穿透能力最强
C．③⑥表示射线，其电离能力最强
D．②⑤表示γ射线，其电离能力最强
6．物理学史上3个著名的核反应方程：、、，方程式中x、y和z是3种不同粒子，则x是
A．中子 B．电子 C．α粒子 D．质子
7．下列观点正确的是（ ）
A．射线、射线、射线都是高速运动的带电粒子流
B．原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律
C．原子核发生衰变时一定同时放出射线、射线、射线
D．放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系
8．人工放射性同位素被广泛应用，是因为
A．放射性同位素的半衰期比较短
B．放射性同位素放射强度容易控制
C．放射性同位素的射线具有较强的杀伤力，能用来治疗癌症、灭菌消毒等
D．放射性同位素作为示踪剂时由于其放射性对人体有害故一定不能对人体使用
9．天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知
A．①的电离作用最弱
B．核内中子转化为质子和电子，电子发射到核外，形成②射线
C．③的穿透能力最强
D．③属于原子核内释放的光子
10．下列说法正确的是（　　）
A．氢原子光谱是连续光谱
B．示踪原子一般选用半衰期比较短的放射性元素
C．动能相同的电子和质子显微镜，电子显微镜的分辨本领更强
D．温度升高，黑体辐射电磁波强度的极大值向频率大的方向移动
11．近代物理学发展历史上，有关科学家及其贡献，下列说法中正确的是_____
A．居里夫妇研究沥青时，发现了天然放射现象
B．贝可勒耳发现了发射性元素镭
C．汤姆孙研究阴极射线，发现了电子
D．卢瑟福根据粒子散射实验，提出了原子核式结构模型
E.查德威克用α粒子轰击发现了中子
12．约里奥·居里夫妇因发现人工放射性而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素衰变成的同时放出另一种粒子，这种粒子是____________。是的同位素，被广泛应用于生物示踪技术。1mg随时间衰变的关系如图所示，请估算4mg的经多少天的衰变后还剩0.5mg？____________。
13．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的血液4 cm3分为两等分，其中一份留作标准样品，20 min后测量出其放射性强度为10 800 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？
14．一个静止的氮核N俘获一个速度为2.3×107m/s的中子后又变成B、C两个新核。设B、C的速度方向与中子速度方向相同，B的质量是中子的11倍，B的速度是106m/s,B、C两原子核的电荷数之比为5∶2。求:
①C为何种粒子？并写出核反应方程。
②C核的速度大小。
参考答案
1．B
【解析】
A. 一个原子核在一次衰变中不可能同时放出α、β和γ三种射线，γ射线穿透能力最强，选项A错误；
B. 一个氢原子从n=3的能级发生跃迁，可能只辐射1种频率的的光子，即对应于3→1的跃迁，选项B正确；
C. 半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量的原子核的衰变不适用，选项C错误；
D. 核泄漏事故污染物铯(Cs)137能够产生对人体有危害的辐射，其衰变方程为，由方程可知x质量数为0，电荷数为-1，可判断x是负电子，选项D错误.
2．A
【解析】
卢瑟福用α粒子轰击核获得反冲核发现了质子，选项A正确；爱因斯坦通过对光电效应现象的分析提出了光子说，故B错误；玻尔通过对氢光谱的成因的研究提出氢原子能级理论，故C错误；卢瑟福通过α粒子的散射实验分析，提出原子的核式结构模型，故D错误；
3．C
【解析】
的半衰期较短，可以迅速从体内消失，不至于因长时间辐射而对身体造成伤害.
A. 半衰期长，并迅速从体内清除，与结论不相符，选项A错误；
B. 半衰期长，并缓慢从体内清除，与结论不相符，选项B错误；
C. 半衰期短，并迅速从体内清除，与结论相符，选项C正确；
D. 半衰期短，并缓慢从体内清除，与结论不相符，选项D错误；
4．C
【解析】
在放射源和计数器之间加上薄铝片后，计数器的计数率大幅度减小，说明射线中有穿透力很弱的粒子，即α粒子，在薄铝片和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，说明穿过薄铝片的只有γ射线.因此放射源可能是α和γ的混合放射源.
A. 、β和γ的混合放射源，与结论不相符，选项A错误；
B. 纯放射源，与结论不相符，选项B错误；
C. 和γ的混合放射源，与结论相符，选项C正确；
D. 纯γ放射源，与结论不相符，选项D错误；
5．B
【解析】
α射线实质为氦核流，带正电，β射线为电子流，带负电，γ射线为高频电磁波，根据电荷所受电场力特点可知①为β射线，②为γ射线，③为α射线；根据左手定则，α射线受到的洛伦兹力向左，故④是α射线，β射线受到的洛伦兹力向右，故⑥是β射线，⑤是γ射线，α射线电离能力最强，γ射线穿透能力最强.
A. ①④表示β射线，其穿透能力最强，与结论不相符，选项A错误；
B. ②⑤表示γ射线，其穿透能力最强，与结论相符，选项B正确；
C. ③⑥表示射线，其电离能力最强，与结论不相符，选项C错误；
D. ②⑤表示γ射线，其电离能力最强，与结论不相符，选项D错误；
6．D
【解析】
根据核反应的质量数和电荷数守恒，结合物理学史上3个著名的核反应可知，第二个反应卢瑟福发现质子的反应，第三个反应是查德威克发现中子的反应，因此x是质子；y是α粒子；z是中子；
A. 中子，与结论不相符，选项A错误；
B. 电子，与结论不相符，选项B错误；
C. α粒子，与结论不相符，选项C错误；
D. 质子，与结论相符，选项D正确；
7．D
【解析】
A.α射线、β射线都是高速运动的带电粒子流，γ射线不带电，故A错误；
B.原子核发生衰变时要遵守电荷和质量数守恒的规律，但质量不一定守恒，故B错误；
C.根据两种衰变的特点可知，原子核发生衰变时一定不能同时放出α射线、β射线。故C错误；
D.放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，故D正确。
8．ABC
【解析】
A．人造放射性同位素的半衰期比天然放射性物质短，故A正确；
B．人工制造的放射性同位素的放射强度容易控制，故B正确；
C．人工制造的放射性同位素的γ射线能进行金属探伤，且具有较强的杀伤力，能用来治疗癌症、灭菌消毒等，故C正确；
D．使用人工制造的放射性同位素作为示踪剂时，虽然过量放射性对人体有害，但调整剂量仍然能对人体使用，故D错误；
9．BCD
【解析】
A.α射线贯穿能力最弱，电离作用最强，一张纸就能把它挡住，故①是α射线，它的电离本领最强，故A错误。
B.天然放射性元素放出的三种射线都是原子核发生衰变造成的，β射线能贯穿几毫米厚的铝板，电离作用较强，故②是β射线，是原子核中的一个中子转化成一个质子，同时释放出一个高速电子，该电子即β射线，故β射线来自原子核，故B正确；
C.γ射线穿透本领最强，甚至能穿透几厘米厚的铅板，电离本领很弱，故③是γ射线，③的穿透能力最强，故C正确。
D.③是γ射线，它的电离作用最弱，是原子核发生衰变时释放的能量以γ光子的形式辐射出来，故③属于原子核内释放的光子，故D正确。
10．BD
【解析】
A．氢原子只能够发出或吸收特定频率的光，所以氢原子光谱是线状谱。故A错误；
B．选择半衰期短的放射性同位素，因为这样才能保证人体只受短时间的放射性影响，而不致长时间受放射性辐射的困扰。故B正确；
C．布罗意波长短的分辨率高，根据λ＝，p＝，电子和质子动能相同，质子的质量大，动量也大，所以质子的德布罗意波长短，分辨率高。故C错误；
D．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加，辐射强度的极大值向波长频率大的方向移动。故D正确；
11．CDE
【解析】
首先发现天然放射性现象的是贝可勒耳；居里夫妇研究沥青时，发现了天然放射性元素钋和镭，选项AB错误；汤姆孙研究阴极射线，发现了电子，选项C正确；卢瑟福根据粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，选项D正确；查德威克用α粒子轰击发现了中子，选项E正确；故选CDE.
12． 正电子 42天
【解析】由核反应过程中电荷数和质量数守恒可写出核反应方程：，可知这种粒子是正电子．由图象可知的半衰期为14天，4mg的衰变后还剩0.5mg，则，解得经历了3个半衰期，所以为42天．
【点睛】根据质量数和电荷数守恒书写核反应方程，在半衰期计算这一块，剩余质量计算公式为．
13．4 320 cm3
【解析】由于标准样品与输入体内的的总量是相等的，因此两者的放射性强度与原子核的总数均是相等的．设病人血液总体积为V，应有×V＝10 800.解得V＝4 320 cm3.
14．（1）；（2）
【解析】试题分析：根据电荷数守恒、质量数守恒确定c为何种粒子，根据动量守恒定律求出c核的速度大小．
①根据电荷数守恒、质量数守恒得，B、C电荷数之和为7，因为B、C两原子核的电荷数之比为5：2．则C的电荷数为2，B、C质量数之和为15．因为B的质量是中子的11倍，则B的质量数为11，则C的质量数为4，所以C为粒子．
②根据动量守恒得，代入数据
解得．