山东省章丘中学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 课时作业（含解析）

3.3放射性的应用与防护
1．卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现质子的核反应方程中，n的数值为
A．18 B．17 C．16 D．8
2．下列说法正确的是
A．氢原子从低能级跃迁到高能级时能量减少
B．在核反应中,X为质子
C．若用蓝光照射某金属表面时有电子逸出,则用红光(频率比蓝光的小)照射该金属表面时一定有电子
D．将放射性元素掺杂到其他稳定元素中并大幅降低其温度后,其半衰期减小
3．物理学家查德威克用α粒子轰击铍核Be，发现了中子，其核反应方程是α+Be→n+X，则Ⅹ的质量数和原子序数分别为
A．9和2 B．9和3 C．12和5 D．12和6
4．下列方程属于原子核人工转变的是（ ）
A． B．
C． D．
5．原子核俘获一个中子，生成一个核 并释放一个质子。由此可知
A．A=13 Z=6 B．A= 13 Z=7 C．A=14 Z=6 D．A=14 Z=7
6．关于放射线及放射性同位素,下列说法正确的是
A．威尔逊云室和气泡室都是利用射线的穿透本领显示射线的径迹
B．利用放射性同位素的放射作用，可将它作为示踪原子
C．β、γ两种射线都可以用来对金属探伤
D．β射线是放射性元素的原子核外的电子电离而放出的
7．一种天然放射性物质射出α、β、γ三种射线，垂直经过一个匀强磁场和匀强电场共存的区域，调整电场强度E和磁场强度B的大小，使得在MN上只有a、b两个点受到射线照射，再用一块厚纸板放在放射源和调好的电、磁之间，设能穿过纸面板的射线速度的变化可以忽略。则下列判断正确的是
A．不放厚纸板时，射线的轨迹和a、b两个点的位置一定如图1所示
B．不放厚纸板时，射线的轨迹和a、b两个点的位置一定如图2所示
C．放上厚纸板时，射线的轨迹和在MN上得到的照射点一定如图3所示
D．放上厚纸板时，射线的轨迹和在MN上得到的照射点可能如图3所示
8．关于原子和原子核的结构，下列说法正确的是（ ）
A．汤姆逊发现了电子，并测量出了电子的电量，从而认识到原子是可以分割的，是由更小的微粒组成的
B．卢瑟福通过粒子散射实验得到这样的结论：电子在库仑力的作用下绕原子核做圆周运动，并且电子的轨道是量子化的
C．卢瑟福通过实验验证了质子和中子的存在，质子和中子是原子核的组成部分，统称为核子
D．玛丽居里夫妇发现了天然放射性元素镭，约里奥居里夫如发现了人工放射性同位素
9．一静止的铝原子核Al俘获一速度为1.0×107 m/s 的质子p后,变为处于激发态的硅原子核Si,下列说法正确的是(　　)
A．核反应方程为
B．核反应过程中系统能量不守恒
C．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和
D．硅原子核速度的数量级为m/s，方向与质子初速度的方向一致
10．关于天然放射性，下列说法正确的是（ ）
A．所有的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无关
C．、、三种射线中，射线电离能力最强
D．一个原子核在一次衰变中可同时发出、、三种射线
11．请写出下列有关核反应的三大发现中：
①查德威克Be+He____；
②卢瑟福 N+He_____；
③居里夫妇Al+He____；
12．如图所示，铅盒内放有B放射性的放射性物质，铅盒小孔的正上方有荧光屏MN，在孔与屏之间加垂直于纸面的匀强磁场，屏上a、b两点出现亮斑，可知匀强磁场方向垂直于纸面_____，若在小孔上放一张厚纸，屏上还有_____个亮斑．
13．在下列四个核反应方程中，x1、x2、x3和x4各代表某种粒子，
①
②
③
④
①x1是__②x2是___③x3是__④x4是_____
参考答案
1．B
【解析】
根据核反应中质量数和电荷数守恒可得：n=17，故B正确。
2．B
【解析】
氢原子从低能级跃迁到高能级时需要吸收能量，则能量增加，选项A错误；在核反应中，X的质量数为1，电荷数为1，则X为质子，选项B正确；因红光的频率比蓝光的小，则若用蓝光照射某金属表面时有电子逸出，则用红光照射该金属表面时不一定有电子，选项C错误；外界条件不能改变放射性元素的半衰期，选项D错误；故选B.
3．D
【解析】
根据“核反应方程 ”可知，本题考查原子核的反应类型，根据质量数守恒和核电荷数守恒判断生成物分析推断.
【详解】
由质量数守恒和核电荷数守恒知，X的质量数为4+9-1=12，原子序数为2+4-0=6；故选D.
【点睛】
人工核转变是指通过人工技术（射线，激光，粒子撞击等手段）是原子发生反应；典型的人工核转变是三大发现的核反应.
4．D
【解析】
A反应放出电子，属于β衰变方程；
B是聚变反应；
C反应放出α粒子，属于α衰变方程；
D属于原子核的人工转变方程；
故选D.
5．D
【解析】
核反应过程中，电荷数守恒，质量数守恒。
【详解】
核反应方程为：，则，即，，故选D。
【点睛】
解决本题的关键知道在核反应过程中电荷数守恒、质量数守恒的特点。
6．B
【解析】
在云室中能够观察到射线的径迹是利用射线在云室里发生电离作用；放射性同位素可以作为失踪原子；β射线不能用来金属探伤；β衰变释放的电子来自原子核，不是核外电子．
【详解】
在云室中能够观察到射线的径迹是利用射线在云室里发生电离作用，故A错误。利用放射性同位素的放射作用，可将它作为示踪原子，故B正确。由于β射线的穿透能力较弱，金属可以挡住β射线，不能用β射线进行金属探伤，故C错误。β射线是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，故D错误。故选B。
【点睛】
本题考查了威尔逊云室和气泡室径迹产生的原因、放射性同位素、射线的性质、衰变的实质等基础知识点，关键要熟悉教材，牢记这些基础知识点，注意β衰变释放的电子来自原子核，不是核外电子．
7．D
【解析】
α、β射线分别带正电和负电，在电磁场中受到电场力和洛伦兹力，γ射线不带电，不受电场力和洛伦兹力．纸板能挡住α射线．结合左手定则分析．
【详解】
不放厚纸板时，粒子向左偏转，若打在b点的α射线，应有 qvB＞qE，即 v＞E/B．β射线的速度比α射线更大，也有qvB＞qE，β射线应打在a点的右侧，故AB错误。放上厚纸板后，纸板能挡住α射线。γ射线不带电，不受电场力和洛伦兹力，直接打在a点。β射线带负电，所受的电场力向左，洛伦兹力向右，若qvB＜qE，β射线打在b点，若qvB=qE，β射线打在a点，故C错误，D正确。故选D。
【点睛】
本题考查了α、β、γ三种射线的特性，结合力学的受力分析即可判断．要知道纸板能挡住α射线．
8．D
【解析】
本题比较简单考查了学生对物理学史的了解情况，在物理学发展的历史上有很多科学家做出了重要贡献，大家熟悉的汤姆孙、卢瑟福、查德威克等，在学习过程中要了解、知道这些著名科学家的重要贡献。
【详解】
A、汤姆逊发现了电子，美国物理学家罗伯特密立根通过油滴实验测量出电子的带电量，故A错误。
B、卢瑟福通过对粒子散射实验的研究确立了原子的核式结构模型，认为电子在库仑力的作用下绕原子核做圆周运动；波尔认为氢原子能级是分立的，即电子的轨道是量子化的。故B错误。
C、1919年英国物理学家卢瑟福通过对粒子轰击氮原子核实验的研究，首次完成了人工核转变，发现了质子，并猜测“原子核是由质子和中子组成的”；查德威克通过原子核人工转变的实验发现了中子。故C错误。
D、玛丽居里夫妇发现了天然放射性元素镭，约里奥居里夫如发现了人工放射性同位素。故D正确。
故选：D。
【点睛】
物理学史也是高考考查内容之一。对于著名物理学家、经典实验和重要学说一定要记牢，不能张冠李戴
9．AD
【解析】
根据核反应的质量数和电荷数守恒判断核反应方程的正误；核反应过程中系统能量守恒，动量守恒；由于有能量放出，则反应后质量减小.
【详解】
根据核反应的质量数和电荷数守恒，可知核反应方程为正确，选项A正确；核反应过程中系统能量总是守恒的，选项B错误；核反应前后核子数相等，所以生成物的质量数等于反应物的质量数之和，该反应因放出能量，有质量亏损，则生成物的质量小于反应物的总质量，选项C错误；根据动量守恒定律可知：，解得，即硅原子核速度的数量级为105m/s，方向与质子初速度的方向一致，选项D正确；故选AD.
10．BCD
【解析】
自然界中有些原子核是不稳定的，可以自发地发生衰变，衰变的快慢用半衰期表示，与元素的物理、化学状态无关.
【详解】
有些原子核不稳定，可以自发地衰变，但不是所有元素都可能发生衰变，故A错误；放射性元素的半衰期由原子核决定，与外界的温度无关，故B正确；α、β和γ三种射线，γ射线的穿透力最强，电离能力最弱，故C错误；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，故D错误．故选B．
11．
【解析】根据质量数守恒和电荷数守恒，可得德威克通过粒子轰击铍核发现了中子的核反应方程为；发现质子的核反应方程为；发现放射性同位素及正电子的核反应方程为
12．向外 两
【解析】
β放射性的放射性物质向外辐射出的两种射线是β射线与γ射线，β射线是电子流，带负电荷，在磁场中辐射偏转，γ射线在磁场中不偏转，由左手定则可知磁场的方向垂直于纸面向外；若在小孔上放一张厚纸，β射线和γ射线都能穿过纸片，所以屏上还有两个亮斑．
13．
【解析】
据质量数和电荷数守恒可得，中的是；据质量数和电荷数守恒可得，中的是；据质量数和电荷数守恒可得，中的是；据质量数和电荷数守恒可得，中的是。