高中物理人教版选修3-5自测作业 第19章 第3、4节 探测射线的方法+放射性的应用与防护 Word版含解析
文档属性
| 名称 | 高中物理人教版选修3-5自测作业 第19章 第3、4节 探测射线的方法+放射性的应用与防护 Word版含解析 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 195.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-10-20 14:54:12 | ||
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文档简介
第十九章 第三、四节
一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题)
1．下列关于盖革—米勒计数器的说法错误的是( B )
A．射线的电离作用使计数器计数
B．α射线的电离作用强，而γ射线电离作用弱，故计数器只能记录α粒子
C．无论是α、β、γ射线都能用计数器计数
D．计数器不能区分时间间隔小于200 μs的两个粒子
解析：根据盖革—米勒计数器的计数原理可知，当射线进入管内时，它使管内气体电离，产生的电子在电场中加速到达阳极，正离子到达阴极，产生脉冲放电，使计数器计数。选项A、C正确，B错误；两个射来的粒子如果时间间隔小于200 μs，计数器不能区分，故选项D正确。
2．关于国际通用的放射性标志，下列说法错误的是( A )
A．国际通用的放射性标志是毒性标志的骷髅
B．国际通用的放射性标志是以黄色圆形为背景的黑色的圆形中心和三个黑色叶瓣的图形
C．有此项标志的地方是有放射性危险的地方
D．没有特别的极其特殊的需要要远离有国际通用的放射性标志的地方
解析：国际通用的放射性标志如图所示。
3．下面列出的是一些核反应方程：P→Si＋X，Be＋H→B＋Y，He＋He→Li＋Z。其中( A )
A．X是正电子，Y是中子，Z是质子
B．X是质子，Y是中子，Z是正电子
C．X是正电子，Y是质子，Z是中子
D．X是中子，Y是正电子，Z是质子
解析：根据电荷数守恒、质量数守恒，知X的电荷数为1，质量数为0，为正电子，Y的电荷数为0，质量数为1，为中子，Z的电荷数为1，质量数为1，为质子，故A正确，B、C、D错误。
4．关于放射性同位素的应用，下列说法正确的是( D )
A．利用γ射线使空气电离，把静电荷导走
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
解析：γ射线的电离作用很弱，应利用α射线的电离作用，A错误；γ射线对生物具有物理化学作用，照射种子可使基因变异，可用于放射性治疗，β射线α射线不具有生物作用，B、C错误；同位素的核外电子数相同，化学性质相同，放射性同位素带有“放射性标记”，可用探测器探测到，D正确。
5．关于威耳逊云室探测射线，下列说法正确的是( AB )
A．威耳逊云室内充满过饱和蒸气，射线经过时可显示出射线运动的径迹
B．威耳逊云室中径迹直而粗的是α射线
C．威耳逊云室中径迹细而弯曲的是γ射线
D．威耳逊云室中显示粒子径迹的原因是电离，所以无法由径迹判断射线所带电荷的正负
解析：云室内充满过饱和蒸气，射线经过时把气体电离，过饱和蒸气以离子为核心凝结成雾滴，雾滴沿射线的路径排列，显示出射线的径迹，故A正确；由于α粒子的电离本领大贯穿本领小，故α粒子在云室中的径迹直而粗，即B正确；γ射线的电离本领很弱，所以在云室中一般看不到它的径迹，而细而弯曲的是β射线，所以C错误；把云室放到磁场中，由射线径迹的弯曲方向就可以判断射线所带电荷的正负，故D错误。
6．以色列对加沙地带的哈马斯组织发动了代号为“铸铅”的军事打击行动，轰炸了加沙的大型工程设施，据报道，以色列在为期20多天的以巴军事战争中使用了白磷弹和贫铀弹。其中贫铀弹是从金属铀中提炼铀235以后的副产品，其主要成分是铀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( AD )
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
解析：天然放射现象周期很长，会对环境和生物造成长期的影响，故A、D正确，B、C错误。
二、非选择题
7．过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自然界产生破坏作用。
(1)1945年美国向日本的广岛和长崎投了两枚原子弹，当日炸死了二十万人。另有无数的平民受到辐射后患有各种疾病，使无辜的平民痛不欲生。
(2)1986年前苏联切尔诺贝利核电站的泄露造成了大量人员的伤亡，至今大片土地仍是生物活动的禁区。
(3)美国在近几年的两次地区冲突(海湾地区、科索沃地区)中大量使用了含有放射性的炸弹，使许多人患有莫名其妙的疾病。
如何对放射线进行有效的防护？
答案：应该避免接触有放射性的材料，远离放射源，使用放射性材料时要选用半衰期短的，核电站核反应堆外层用厚厚的水泥防护层防止放射线外泄，用过的核废料要放在厚金属箱内，深埋在深海等。
能力提升
一、选择题(1、2题为单选题，3、4题为多选题)
1．(2020·安徽省明光中学高二下学期期中)2006年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器，通过Ca(钙48)轰击Cf(锎249)发生核反应，成功合成了质量数为297的第118号元素，这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素，实验表明，该元素的原子核先放出3个相同的粒子x，再连续经过3次α衰变后，变成质量数为282的第112号元素的原子核，则上述过程中粒子x是( B )
A．质子 B．中子
C．电子 D．α粒子
解析：设粒子x的质量数为A，质子数为B，列出核反应方程可得：P→3x＋3He＋Q，可得：297＝3A＋12＋282；118＝3B＋6＋112，所以A＝1，B＝0，可知粒子x是中子，B正确。
2．下列说法正确的是( B )
A．研制核武器的钚239(Pu)由铀239(U)经过4次β衰变而产生
B．发现中子的核反应方程是Be＋He→C＋n
C．20g的U经过两个半衰期后其质量变为15g
D．U在中子轰击下，生成Sr和Xe的核反应前后，原子核的核子总数减少
解析：经过β衰变电荷数多1，质量数不变，所以钚239(Pu)由铀239(U)经过2次β衰变而产生，A错误；发现中子的核反应方程是Be＋He→C＋n，B正确；根据公式m＝m0()知，20 g的U经过两个半衰期后其质量变为5 g，C错误；核反应前后，原子核的核子总数守恒，D错误。
3．某实验室工作人员，用初速度为v0＝0.09c(c为真空中的光速)的α粒子轰击静止在匀强磁场中的钠原子核Na，产生了质子。若某次碰撞可看做对心正碰，碰后新核的运动方向与α粒子的初速度方向相同，质子的运动方向与新核运动方向相反，它们在垂直于磁场的平面内分别做匀速圆周运动。通过分析轨迹半径，可得出新核与质子的速度大小之比为1∶10，已知质子质量为m。则( AC )
A．该核反应方程是He＋Na→Mg＋H
B．该核反应方程是He＋Na→Mg＋n
C．质子的速度约为0.225c
D．质子的速度为0.09c
解析：新原子核的质量数：m＝23＋4－1＝26，核电荷数：
z＝11＋2－1＝12
核反应方程：He＋Na→Mg＋H。故A正确，B错误；质子质量为m，α粒子、新核的质量分别为4m、26m，设质子的速度为v，对心正碰，选取α粒子运动的方向为正方向，则由动量守恒得：
4mv0＝26m－mv
解出v＝0.225c，故C正确，D错误。
4．(2020·辽宁省沈阳郊联体高二下学期期末)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像。则根据PET原理判断下列表述正确的是( ABC )
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
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。
二、非选择题
5．完成下列各核反应方程，并指出哪个核反应是首次发现质子、中子和正电子的
A．B＋He―→N＋( )
B．Be＋( )―→C＋n
C．Al＋( )―→Mg＋H
D．N＋He―→O＋( )
E.U―→Th＋( )
F.Na＋( )―→Na＋H
G.Al＋He―→n＋( )
P―→Si＋( )
解析：A．B＋He―→N＋n
B．Be＋He―→C＋n此核反应使查德威克首次发现了中子。
C．Al＋n―→Mg＋H
D．N＋He―→O＋H此核反应是卢瑟福首次发现了质子。
E.U―→Th＋He
F.Na＋H―→Na＋H
G.Al＋He―→n＋P(磷30放射性同位素)，P―→Si＋e(正电子)，此核反应使约里奥·居里夫妇首次发现了正电子。
6．同位素这个概念是1913年英国科学家索迪(1877～1956)提出的。许多元素都存在同位素现象，在目前已发现的114种元素中，稳定同位素约300多种，而放射性同位素达1 500种以上，而且大多数是人工制造的。
(1)中国科学院近代物理研究所的科学家利用兰州重离子加速器在重质量半中子区首次制得镤元素的一种同位素(234Pa)。已知Th(钍)―→234Pa(镤)＋e(电子)，则234Pa原子核里的中子数应为__143__。
(2)1934年，科学家在用α粒子轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测到了正电子，更意外的是拿走α放射源后，铝箔虽不再发射中子，但仍继续发射正电子，而且这种放射性随时间衰减规律跟天然放射性一样，也有一定的半衰期。
①写出α粒子轰击铝箔(Al)产生中子的核反应方程式，并请写出核反应和一般化学反应的不同点(请答3点)。
②上述产生的具有放射性的同位素叫放射性同位素，写出其产生正电子的核反应方程式。
答案：(2)Al＋He―→P＋n；P―→Si＋e
解析：(1)由方程两边的质量数和电荷数相同，可知234Pa中质子数为91，则中子数为234－91＝143。
(2)①②铝核被α粒子击中后产生中子的反应为Al＋He―→P＋n；P是磷的一种同位素，也有放射性，像天然放射性元素一样发生衰变，衰变时放出正电子，该反应为：P―→Si＋e，核反应和一般化学反应的不同点：核反应是原子层次上的变化，而化学反应是分子层次上的变化(或核反应前后元素发生变化，化学反应前后则元素种类不变)；一种同位素不论处于何种状态，它们的核反应性质是相同的，而它们的化学性质是不同的；同一元素的不同同位素，它们的化学性质是相同的，但它们的核反应性质是不同的。
一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题)
1．下列关于盖革—米勒计数器的说法错误的是( B )
A．射线的电离作用使计数器计数
B．α射线的电离作用强，而γ射线电离作用弱，故计数器只能记录α粒子
C．无论是α、β、γ射线都能用计数器计数
D．计数器不能区分时间间隔小于200 μs的两个粒子
解析：根据盖革—米勒计数器的计数原理可知，当射线进入管内时，它使管内气体电离，产生的电子在电场中加速到达阳极，正离子到达阴极，产生脉冲放电，使计数器计数。选项A、C正确，B错误；两个射来的粒子如果时间间隔小于200 μs，计数器不能区分，故选项D正确。
2．关于国际通用的放射性标志，下列说法错误的是( A )
A．国际通用的放射性标志是毒性标志的骷髅
B．国际通用的放射性标志是以黄色圆形为背景的黑色的圆形中心和三个黑色叶瓣的图形
C．有此项标志的地方是有放射性危险的地方
D．没有特别的极其特殊的需要要远离有国际通用的放射性标志的地方
解析：国际通用的放射性标志如图所示。
3．下面列出的是一些核反应方程：P→Si＋X，Be＋H→B＋Y，He＋He→Li＋Z。其中( A )
A．X是正电子，Y是中子，Z是质子
B．X是质子，Y是中子，Z是正电子
C．X是正电子，Y是质子，Z是中子
D．X是中子，Y是正电子，Z是质子
解析：根据电荷数守恒、质量数守恒，知X的电荷数为1，质量数为0，为正电子，Y的电荷数为0，质量数为1，为中子，Z的电荷数为1，质量数为1，为质子，故A正确，B、C、D错误。
4．关于放射性同位素的应用，下列说法正确的是( D )
A．利用γ射线使空气电离，把静电荷导走
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
解析：γ射线的电离作用很弱，应利用α射线的电离作用，A错误；γ射线对生物具有物理化学作用，照射种子可使基因变异，可用于放射性治疗，β射线α射线不具有生物作用，B、C错误；同位素的核外电子数相同，化学性质相同，放射性同位素带有“放射性标记”，可用探测器探测到，D正确。
5．关于威耳逊云室探测射线，下列说法正确的是( AB )
A．威耳逊云室内充满过饱和蒸气，射线经过时可显示出射线运动的径迹
B．威耳逊云室中径迹直而粗的是α射线
C．威耳逊云室中径迹细而弯曲的是γ射线
D．威耳逊云室中显示粒子径迹的原因是电离，所以无法由径迹判断射线所带电荷的正负
解析：云室内充满过饱和蒸气，射线经过时把气体电离，过饱和蒸气以离子为核心凝结成雾滴，雾滴沿射线的路径排列，显示出射线的径迹，故A正确；由于α粒子的电离本领大贯穿本领小，故α粒子在云室中的径迹直而粗，即B正确；γ射线的电离本领很弱，所以在云室中一般看不到它的径迹，而细而弯曲的是β射线，所以C错误；把云室放到磁场中，由射线径迹的弯曲方向就可以判断射线所带电荷的正负，故D错误。
6．以色列对加沙地带的哈马斯组织发动了代号为“铸铅”的军事打击行动，轰炸了加沙的大型工程设施，据报道，以色列在为期20多天的以巴军事战争中使用了白磷弹和贫铀弹。其中贫铀弹是从金属铀中提炼铀235以后的副产品，其主要成分是铀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( AD )
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
解析：天然放射现象周期很长，会对环境和生物造成长期的影响，故A、D正确，B、C错误。
二、非选择题
7．过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自然界产生破坏作用。
(1)1945年美国向日本的广岛和长崎投了两枚原子弹，当日炸死了二十万人。另有无数的平民受到辐射后患有各种疾病，使无辜的平民痛不欲生。
(2)1986年前苏联切尔诺贝利核电站的泄露造成了大量人员的伤亡，至今大片土地仍是生物活动的禁区。
(3)美国在近几年的两次地区冲突(海湾地区、科索沃地区)中大量使用了含有放射性的炸弹，使许多人患有莫名其妙的疾病。
如何对放射线进行有效的防护？
答案：应该避免接触有放射性的材料，远离放射源，使用放射性材料时要选用半衰期短的，核电站核反应堆外层用厚厚的水泥防护层防止放射线外泄，用过的核废料要放在厚金属箱内，深埋在深海等。
能力提升
一、选择题(1、2题为单选题，3、4题为多选题)
1．(2020·安徽省明光中学高二下学期期中)2006年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器，通过Ca(钙48)轰击Cf(锎249)发生核反应，成功合成了质量数为297的第118号元素，这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素，实验表明，该元素的原子核先放出3个相同的粒子x，再连续经过3次α衰变后，变成质量数为282的第112号元素的原子核，则上述过程中粒子x是( B )
A．质子 B．中子
C．电子 D．α粒子
解析：设粒子x的质量数为A，质子数为B，列出核反应方程可得：P→3x＋3He＋Q，可得：297＝3A＋12＋282；118＝3B＋6＋112，所以A＝1，B＝0，可知粒子x是中子，B正确。
2．下列说法正确的是( B )
A．研制核武器的钚239(Pu)由铀239(U)经过4次β衰变而产生
B．发现中子的核反应方程是Be＋He→C＋n
C．20g的U经过两个半衰期后其质量变为15g
D．U在中子轰击下，生成Sr和Xe的核反应前后，原子核的核子总数减少
解析：经过β衰变电荷数多1，质量数不变，所以钚239(Pu)由铀239(U)经过2次β衰变而产生，A错误；发现中子的核反应方程是Be＋He→C＋n，B正确；根据公式m＝m0()知，20 g的U经过两个半衰期后其质量变为5 g，C错误；核反应前后，原子核的核子总数守恒，D错误。
3．某实验室工作人员，用初速度为v0＝0.09c(c为真空中的光速)的α粒子轰击静止在匀强磁场中的钠原子核Na，产生了质子。若某次碰撞可看做对心正碰，碰后新核的运动方向与α粒子的初速度方向相同，质子的运动方向与新核运动方向相反，它们在垂直于磁场的平面内分别做匀速圆周运动。通过分析轨迹半径，可得出新核与质子的速度大小之比为1∶10，已知质子质量为m。则( AC )
A．该核反应方程是He＋Na→Mg＋H
B．该核反应方程是He＋Na→Mg＋n
C．质子的速度约为0.225c
D．质子的速度为0.09c
解析：新原子核的质量数：m＝23＋4－1＝26，核电荷数：
z＝11＋2－1＝12
核反应方程：He＋Na→Mg＋H。故A正确，B错误；质子质量为m，α粒子、新核的质量分别为4m、26m，设质子的速度为v，对心正碰，选取α粒子运动的方向为正方向，则由动量守恒得：
4mv0＝26m－mv
解出v＝0.225c，故C正确，D错误。
4．(2020·辽宁省沈阳郊联体高二下学期期末)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像。则根据PET原理判断下列表述正确的是( ABC )
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
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。
二、非选择题
5．完成下列各核反应方程，并指出哪个核反应是首次发现质子、中子和正电子的
A．B＋He―→N＋( )
B．Be＋( )―→C＋n
C．Al＋( )―→Mg＋H
D．N＋He―→O＋( )
E.U―→Th＋( )
F.Na＋( )―→Na＋H
G.Al＋He―→n＋( )
P―→Si＋( )
解析：A．B＋He―→N＋n
B．Be＋He―→C＋n此核反应使查德威克首次发现了中子。
C．Al＋n―→Mg＋H
D．N＋He―→O＋H此核反应是卢瑟福首次发现了质子。
E.U―→Th＋He
F.Na＋H―→Na＋H
G.Al＋He―→n＋P(磷30放射性同位素)，P―→Si＋e(正电子)，此核反应使约里奥·居里夫妇首次发现了正电子。
6．同位素这个概念是1913年英国科学家索迪(1877～1956)提出的。许多元素都存在同位素现象，在目前已发现的114种元素中，稳定同位素约300多种，而放射性同位素达1 500种以上，而且大多数是人工制造的。
(1)中国科学院近代物理研究所的科学家利用兰州重离子加速器在重质量半中子区首次制得镤元素的一种同位素(234Pa)。已知Th(钍)―→234Pa(镤)＋e(电子)，则234Pa原子核里的中子数应为__143__。
(2)1934年，科学家在用α粒子轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测到了正电子，更意外的是拿走α放射源后，铝箔虽不再发射中子，但仍继续发射正电子，而且这种放射性随时间衰减规律跟天然放射性一样，也有一定的半衰期。
①写出α粒子轰击铝箔(Al)产生中子的核反应方程式，并请写出核反应和一般化学反应的不同点(请答3点)。
②上述产生的具有放射性的同位素叫放射性同位素，写出其产生正电子的核反应方程式。
答案：(2)Al＋He―→P＋n；P―→Si＋e
解析：(1)由方程两边的质量数和电荷数相同，可知234Pa中质子数为91，则中子数为234－91＝143。
(2)①②铝核被α粒子击中后产生中子的反应为Al＋He―→P＋n；P是磷的一种同位素，也有放射性，像天然放射性元素一样发生衰变，衰变时放出正电子，该反应为：P―→Si＋e，核反应和一般化学反应的不同点：核反应是原子层次上的变化，而化学反应是分子层次上的变化(或核反应前后元素发生变化，化学反应前后则元素种类不变)；一种同位素不论处于何种状态，它们的核反应性质是相同的，而它们的化学性质是不同的；同一元素的不同同位素，它们的化学性质是相同的，但它们的核反应性质是不同的。