上海市北虹高中2019-2020学年物理沪科版选修3-5：4.3让射线造福人类 课时作业（含解析）

4.3让射线造福人类
1．在匀强磁场里有一个原来静止的放射性碳14，它所放射的粒子与反冲核X的径迹是两个相切的圆．圆的直径比为7∶1，碳14的衰变方程是(　　)
A． B．
C． D．
2．下列关于近代物理知识的阐述中，正确的是
A．只要入射光的强度足够大，就可以发生光电效应现象
B．一群处于n=4激发态的氢原子可以辐射出6种频率的光子
C．若使放射性物质的温度升高，则其半衰期将会减小
D．在、β、γ三种射线中，γ射线贯穿本领最弱
3．以下关于放射性元素及其放射性的说法正确的是(??)
A．氡的半衰期为天，若有四个氡原子核，经过天就只剩下一个
B．经一系列和衰变后变为总共少了16个中子
C．放射性元素产生的射线对人体存在危害，因此放射性元素为有害元素
D．放射性元素发出的射线全部来自于原子核内部，所以放射后的新核核子数一定减少
4．关于近代物理发展的成果，下列说法正确的是
A．只要增加人射光的强度，光电效应就可以发生
B．若使放射性物质的温度升高，则其半衰期将减小
C．氢原子从激发态向基态跃迁时会辐射特定频率的光子
D．α射线、β射线、γ射线都是高速电子流
5．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
6．一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
7．核反应方程式Be+HeC+X中的X表示
A．质子 B．电子 C．光子 D．中子
8．某医院利用放射线治疗肿瘤，被利用的放射源必须具备以下两个条件：（1）放出的射线有较强的穿透能力，能辐射到体内肿瘤所在处；（2）能在较长的时间内提供比较稳定的辐射强度．现有四种放射性同位素的放射线及半衰期如表所示．关于在表中所列的四种同位素，下列说法正确的是
同位素 钴60 锶90 锝99 氡222
放射线



半衰期 5年 28年 6小时 3.8天
A．最适宜作为放疗使用的放射源应是钴60
B．最适宜作为放疗使用的放射源应是锶90
C．放射线的电离能力最强的放射源是锝99
D．放射线的电离能力最强的放射源是氡222
9．实物粒子和光都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是
A．电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样
B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹
C．人们利慢中子衍射来研究晶体的结构
D．电子显微镜发出一束电子,穿透物体后在屏幕上形成条纹
E.光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关
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．_______________首先实现了用人工方法把原子核“轰开”,并使原子核发生转变,这个过程叫做_______________.
12．（1）在汤姆孙发现电子后，对于原子中正负电荷的分布的问题，科学家们提出了许多模型，最后他们认定：占原子质量绝大部分的正电荷集中在很小的空间范围内，电子绕正电荷旋转。此模型称原子的有核模型。最先提出原子有核模型的科学家是_____________。他所根据的实验是_______________
（2）写出下列两个核反应的反应方程（铝核）俘获一个粒子后放出一个中子：____________；粒子轰击（氮核）放出一个质子：_______________________.
13．卢瑟福通过如图所示的实验装置发现了质子．
①卢瑟福用α粒子轰击________核，第一次实现了原子核的________．
②关于该实验，下列说法中正确的是________
A．通过显微镜来观察荧光屏上α粒子所产生的闪光
B．银箔可以吸收产生的新粒子
C．实验必须在真空、密封容器内进行
D．测出新产生的粒子的质量和电量，明确这就是氢原子核．
14．1993年，中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的铂元素的同位素.制取过程如下：
（1）用质子轰击铍靶产生快中子；
（2）用快中子轰击汞，反应过程可能有两种：
①生成，放出氦原子核；②生成，同时放出质子、中子；
（3）生成的发生两次衰变，变成稳定的原子核.
写出上述核反应过程.
参考答案
1．C
【解析】
【分析】
【详解】
因，由动量守恒可知，放出的粒子和反冲核满足，所以，又因为两个粒子的速度方向相反，根据左手定则可知两个粒子的带电量电性相反，一正一负，可得，故C正确，ABD错误；
故选C．
【点睛】
静止的放射性碳14，它所放射的粒子与反冲核，系统动量守恒，结合带电粒子在匀强磁场中的半径公式，求出放射的两粒子的电量比，再根据左手定则确定电荷的电性，从而根据电荷数守恒、质量数守恒选出正确的核反应方程式
2．B
【解析】
【详解】
A．只要入射光的频率足够大，就可以发生光电效应现象，选项A错误；
B．一群处于n=4激发态的氢原子可以辐射出种频率的光子，选项B正确；
C．放射性物质的半衰期与外界因素无关，选项C错误；
D．在α、β、γ三种射线中，γ射线贯穿本领最强，选项D错误.
3．B
【解析】
【详解】
A.半衰期是对大量原子核的统计规律，对少数并不适用，故A选项中只有四个，不一定服从衰变方程，A错误
B. 中共有中子数：，中共有中子数，所以中子数减少，B正确
C.放射性元素的射线对人体虽然存在危害，只要方法得当也可以利用，比如放疗；并且不能说放射性元素是有害元素，C错误
D.如果发生的是衰变，一个中子转变成一个电子和一个质子，核子数不变，D错误
4．C
【解析】
【分析】
【详解】
根据光电效应的规律，只要增加入射光的频率，光电效应就可以发生，选项A错误；放射性物质的半衰期与外界因素无关，选项B错误；根据玻尔理论，氢原子从激发态向基态跃迁时会辐射特定频率的光子，选项C正确；α射线是氦核、β射线是高速电子流、γ射线是高速光子流，是电磁波，选项D错误；故选C.
5．B
【解析】
【分析】
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．
6．D
【解析】
【分析】
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．
7．D
【解析】
【分析】
【详解】
核反应方程式遵循电荷数守恒和质量数守恒，设X的质量数为，电荷数为，则有，，可得，，所有对应得粒子是中子，选项D对．
8．AD
【解析】
【分析】
【详解】
钴60放出的射线穿透能力强，半衰期长，选项A正确，B错误；射线电离能力最强，射线的电离能力最弱，氡222放出的是射线，选项C错误，D正确，故选AD．
【点睛】
本题只要知道三种射线的电离与穿透能力关系就可正确解题．
9．ACD
【解析】
【详解】
干涉是波具有的特性，电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，说明电子具有波动性，所以A正确；β粒子在云室中受磁场力的作用，做的是圆周运动，与波动性无关，所以B错误；可以利用慢中子衍射来研究晶体的结构，说明中子可以产生衍射现象，说明中子具有波动性，所以C正确；电子显微镜发出一束电子，穿透物体后在屏幕上形成条纹，属于电子束的衍射现象，说明电子束的波动性，选项D正确；光电效应实验，说明的是能够从金属中打出光电子，说明的是光的粒子性，故E错误；故选ACD.
10．BCD
【解析】
【分析】
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．卢瑟福 原子核的人工转变
【解析】
【详解】
[1][2]卢瑟福首先实现了用人工方法把原子核“轰开”,并使原子核发生转变,这个过程叫做原子核的人工转变。
12．卢瑟福 α粒子散射实验
【解析】
【详解】
（1）[1][2]．最先提出原子有核模型的科学家是卢瑟福。他所根据的实验是α粒子散射实验；
（2）[3]．（铝核）俘获一个粒子后放出一个中子：；
[4]．粒子轰击（氮核）放出一个质子：
13．氮 人工转变 D
【解析】
【分析】
【详解】
①卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子，并首次实现原子核的人工转变；
②卢瑟福第一次完成了原子核的人工转变并发现了质子，实验装置中银箔的作用是刚好阻挡α粒子打到荧光屏，但是不能阻挡其它粒子的穿过，这样可判断是否有新的粒子产生试验中根据质量数和电荷数守恒，明确了新产生的粒子就是氢原子核．故ABC错，D正确．故选D.
【点睛】
卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子并首次实现原子核的人工转变在历史上有着重要意义，要了解实验和该核反应方程．
14．（1）（2）①② （3）
【解析】
【分析】
【详解】
(1)用质子轰击铍靶产生快中子，根据质量数守恒和电荷数守恒，核反应方程为：
。
(2)①用快中子轰击汞，生成，放出氦原子核，根据质量数守恒和电荷数守恒，核反应方程为：
。
②用快中子轰击汞，生成，同时放出质子、中子。根据质量数守恒和电荷数守恒，核反应方程为：
(3)生成的发生两次衰变，变成稳定的原子核，根据质量数守恒和电荷数守恒，核反应方程为：
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