2019年高中物理 第十九章 原子核 第3節(jié)-第4節(jié) 放射性的應(yīng)用與防護(hù) 探測(cè)射線的方法隨堂演練鞏固提升 新人教版選修3-5

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1、第3節(jié)-第4節(jié) 放射性的應(yīng)用與防護(hù) 探測(cè)射線的方法 [隨堂檢測(cè)] 1．關(guān)于放射性同位素的應(yīng)用，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．放射線改變了布料的性質(zhì)使其不再因摩擦而產(chǎn)生電，因此達(dá)到消除有害靜電的目的 B．利用γ射線的貫穿性可以為金屬探傷，也能進(jìn)行人體的透視 C．用放射線照射作物種子能使其DNA發(fā)生變異，其結(jié)果一定是使其成為更優(yōu)良的品種 D．用γ射線治療腫瘤時(shí)一定要嚴(yán)格控制劑量，以免對(duì)人體正常組織造成太大的危害 解析：選D．利用放射線消除有害靜電是利用放射線的電離性，使空氣分子電離成為導(dǎo)體，將靜電泄出．γ射線對(duì)人體細(xì)胞傷害太大，不能用來(lái)進(jìn)行人體透視．作物種子發(fā)生的DNA突變不

2、一定都是有益的，還要經(jīng)過(guò)篩選才能培育出優(yōu)良品種．用γ射線治療腫瘤對(duì)人體肯定有副作用，因此要科學(xué)地嚴(yán)格控制劑量．本題選D． 2．(2017·寧夏銀川九中高二檢測(cè))盧瑟福通過(guò)實(shí)驗(yàn)首次實(shí)現(xiàn)了原子核的人工轉(zhuǎn)變，其核反應(yīng)方程為：He＋N→O＋H，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A．盧瑟福通過(guò)該實(shí)驗(yàn)提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型 B．實(shí)驗(yàn)中是用α粒子轟擊氮核的 C．盧瑟福通過(guò)該實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子 D．原子核在人工轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，電荷數(shù)一定守恒 解析：選A．盧瑟福用α粒子轟擊金箔散射的實(shí)驗(yàn)，提出原子的核式結(jié)構(gòu)模型，故A錯(cuò)誤；用α粒子轟擊氮核首次實(shí)現(xiàn)了原子核的人工轉(zhuǎn)變，并發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，故B、C正確；核反應(yīng)方程質(zhì)量數(shù)和

3、電荷數(shù)是守恒的，故D正確． 3．下列方程中屬于衰變的是________，屬于人工轉(zhuǎn)變的是________，生成原來(lái)元素的同位素的是________，放出β粒子的是______________． ①I＋n→I ②U→Th＋He ③Bb→Bi＋e ④Be＋He→C＋n 解析：首先從方程左端去判斷哪種是衰變、哪種是人工轉(zhuǎn)變，當(dāng)方程左端只有一種元素的原子核時(shí)，只能是衰變，故②③為衰變，①④為人工轉(zhuǎn)變；而同位素的產(chǎn)生，是根據(jù)原子序數(shù)相同而質(zhì)量數(shù)不同來(lái)判斷，所以①會(huì)生成該元素的同位素；判斷β衰變，只需要看清衰變方程右端是否產(chǎn)生電子即可，應(yīng)選③. 答案：②③　①④?、佟、? [課時(shí)作業(yè)] 一

4、、單項(xiàng)選擇題 1．關(guān)于放射性同位素的應(yīng)用，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．利用γ射線使空氣電離，把靜電荷導(dǎo)走 B．利用β射線照射植物的種子，使產(chǎn)量顯著增加 C．利用α射線來(lái)治療肺癌、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學(xué)性質(zhì)相同，作為示蹤原子 解析：選D．γ射線的電離作用很弱，應(yīng)利用α射線的電離作用，A錯(cuò)；γ射線對(duì)生物具有物理化學(xué)作用，照射種子可使基因變異，可用于放射性治療，β射線不具有生物作用，B、C均錯(cuò)；同位素的核外電子數(shù)相同，化學(xué)性質(zhì)相同，放射性同位素帶有“放射性標(biāo)記”，可用探測(cè)器探測(cè)，D對(duì)． 2．英國(guó)物理學(xué)家布拉凱特在充氮的云室中做α粒子轟擊氮核的實(shí)驗(yàn)

5、．在如圖所示的云室照片中，正確的圖是(　　) 解析：選B．首先在α粒子(He)、反沖核(O)和質(zhì)子(H)這三種粒子中，反沖核的電離能力最強(qiáng)，穿透能力最弱——徑跡短而粗；質(zhì)子的電離能力最弱，穿透能力最強(qiáng)——徑跡細(xì)而長(zhǎng)．另外，在α粒子轟擊氮核的過(guò)程中，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，即pα＝pO＋pH.因此，反沖核與質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)方向不可能在同一直線上． 3．以下是物理學(xué)史上3個(gè)著名的核反應(yīng)方程 x＋Li→2y　y＋N→x＋O　y＋Be→z＋C x、y和z是3種不同的粒子，其中z是(　　) A．α粒子　　　　　　 B．質(zhì)子 C．中子 D．電子 解析：選C．根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可以確定x為質(zhì)子H

6、，y為He即α粒子，z為中子n. 4．(2017·廣州高二檢測(cè))以下幾個(gè)核反應(yīng)方程，粒子X代表中子的方程是(　　) A．N＋He―→O＋X B．Be＋He―→C＋X C．P―→Si＋X D．C―→N＋X 解析：選B．由核反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可以判斷出選項(xiàng)B正確． 5．放射性在技術(shù)上有很多應(yīng)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線． 元素 射線 半衰期 釙210 α 138天 氡222 β 3.8天 鍶90 β 28年 鈾238 α、β、γ 4.5×109年 某塑料公司生產(chǎn)聚乙烯薄膜，方法是讓厚的聚乙烯

7、膜通過(guò)軋輥把聚乙烯膜軋薄，利用適當(dāng)?shù)姆派渚€來(lái)測(cè)定通過(guò)軋輥后的薄膜厚度是否均勻．可利用的元素是(　　) A．釙210　　　　　　 B．氡222 C．鍶90 D．鈾238 解析：選C．要測(cè)定聚乙烯薄膜的厚度，則要求射線可以穿透薄膜，因此α射線不合適；另外，射線穿透作用還要受薄膜厚度影響，γ射線穿透作用最強(qiáng)，薄膜厚度不會(huì)影響γ射線穿透，所以只能選用β射線，而氡222半衰期太短，鈾238半衰期太長(zhǎng)，所以只有鍶90較合適． 二、多項(xiàng)選擇題 6．下列哪些應(yīng)用是把放射性同位素作為示蹤原子(　　) A．γ射線探傷儀 B．利用含有放射性碘131的油，檢測(cè)地下輸油管的漏油情況 C．利用鈷60治療

8、腫瘤等疾病 D．把含有放射性元素的肥料施給農(nóng)作物，用檢測(cè)放射性的辦法確定放射性元素在農(nóng)作物內(nèi)轉(zhuǎn)移和分布情況，找出合理施肥的規(guī)律 解析：選BD．A是利用了γ射線的穿透性；C利用了γ射線的生物作用；B、D是利用示蹤原子． 7．近幾年來(lái)，我國(guó)北京、上海、山東、洛陽(yáng)、廣州等地引進(jìn)了十多臺(tái)γ刀，治療患者5 000余例，效果極好，成為治療腦腫瘤的最佳儀器．令人感嘆的是，用γ刀治療時(shí)不用麻醉，病人清醒，時(shí)間短，半小時(shí)完成手術(shù)，無(wú)需住院，因而γ刀被譽(yù)為“神刀”．據(jù)報(bào)道，我國(guó)自己研制的旋式γ刀性能更好，即將進(jìn)入各大醫(yī)院為患者服務(wù)．γ刀治療腦腫瘤主要是利用(　　) A．γ射線具有很強(qiáng)的穿透能力 B．γ射

9、線具有很強(qiáng)的電離作用 C．γ射線具有很高的能量 D．γ射線能很容易繞過(guò)阻礙物到達(dá)目的地 解析：選AC．γ刀就是γ射線，γ射線的特點(diǎn)是穿透能力強(qiáng)，γ射線波長(zhǎng)短，光子的能量高，殺傷力強(qiáng)，應(yīng)用γ刀治療腦腫瘤就是利用其穿透能力強(qiáng)和殺傷力強(qiáng)． 8．用蓋革—米勒計(jì)數(shù)器測(cè)定放射源的放射強(qiáng)度為每分鐘405次，若將一張厚紙板放在計(jì)數(shù)器與放射源之間，計(jì)數(shù)器幾乎測(cè)不到射線.10天后再次測(cè)量，測(cè)得該放射源的放射強(qiáng)度為每分鐘101次，則下列關(guān)于射線性質(zhì)及它的半衰期的說(shuō)法正確的是(　　) A．放射源射出的是α射線 B．放射源射出的是β射線 C．這種放射性元素的半衰期是5天 D．這種放射性元素的半衰期是2.

10、5天 解析：選AC．因厚紙板能擋住這種射線，可知這種射線是穿透能力最差的α射線，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；因放射性元素原子核個(gè)數(shù)與單位時(shí)間內(nèi)衰變的次數(shù)成正比，10天后測(cè)出放射強(qiáng)度為原來(lái)的四分之一，說(shuō)明10天后放射性元素的原子核個(gè)數(shù)只有原來(lái)的四分之一，由半衰期公式知，已經(jīng)過(guò)了兩個(gè)半衰期，故半衰期是5天． 9．(2017·江蘇揚(yáng)州期末)正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像(PET)的基本原理是：將放射性同位素O注入人體，O在人體內(nèi)衰變放出的正電子與人體內(nèi)的負(fù)電子相遇而湮滅轉(zhuǎn)化為一對(duì)γ光子，被探測(cè)器采集后，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理生成清晰圖象．則根據(jù)PET的原理判斷下列表述正確的是(　　) A．O在人體內(nèi)的衰變方程是O―→

11、N＋e B．正、負(fù)電子湮滅方程是e＋e―→2γ C．在PET中，O主要用途是作為示蹤原子 D．在PET中，O主要用途是參與人體的新陳代謝 解析：選ABC．顯像的原理是采集γ光子，即注入人體內(nèi)的O衰變放出正電子和人體內(nèi)的負(fù)電子湮滅轉(zhuǎn)化為γ光子，因此O主要用途是作為示蹤原子，D錯(cuò)． 三、非選擇題 10．中國(guó)科學(xué)院上海原子核研究所制得了一種新的鉑元素的同位素Pt.制取過(guò)程如下： (1)用質(zhì)子轟擊鈹靶Be產(chǎn)生快中子； (2)用快中子轟擊汞Hg，反應(yīng)過(guò)程可能有兩種： ①生成Pt，放出氦原子核； ②生成Pt，放出質(zhì)子、中子； (3)生成的Pt發(fā)生兩次β衰變，變成穩(wěn)定的原子核汞Hg.

12、 寫出上述核反應(yīng)方程式． 解析：根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，算出新核的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)，然后寫出核反應(yīng)方程． (1)Be＋H→B＋n. (2)①Hg＋n→Pt＋He； ②Hg＋n→Pt＋2H＋n. (3)Pt→Au＋e； Au→Hg＋e. 答案：見解析 11．1934年，約里奧·居里和伊麗芙·居里夫婦在用α粒子轟擊鋁箔時(shí)，除了測(cè)到預(yù)料中的中子外，還探測(cè)到了正電子．正電子的質(zhì)量跟電子的質(zhì)量相同，帶一個(gè)單位的正電荷，跟電子的電性正好相反，是電子的反粒子，更意外的是，拿走α放射源以后，鋁箔雖不再發(fā)射中子，但仍然繼續(xù)發(fā)射正電子，而且這種放射性也有一定的半衰期．原來(lái)，鋁箔被α粒子擊中后發(fā)生

13、了如下反應(yīng)：Al＋He→P＋n.這里的P就是一種人工放射性同位素，正電子就是它衰變過(guò)程中放射出來(lái)的． (1)寫出放射性同位素P放出正電子的核反應(yīng)方程； (2)放射性同位素P放出正電子的衰變稱為正β衰變，我們知道原子核內(nèi)只有中子和質(zhì)子，那么正β衰變中的正電子從何而來(lái)？ 解析：(1)正β衰變過(guò)程質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)也守恒，P放出正電子的核反應(yīng)方程為P→Si＋e，可見正β衰變后新核質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)減1. (2)原子核內(nèi)只有質(zhì)子和中子，沒(méi)有電子，也沒(méi)有正電子，正β衰變是原子核的一個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)換成一個(gè)中子，同時(shí)放出一個(gè)正電子，反應(yīng)過(guò)程為H→e＋n. 答案：(1)P→Si＋e　(2)H→e＋n 12．用中子轟擊Cu核時(shí)，產(chǎn)生鎳的放射性同位素，其質(zhì)量數(shù)為65，寫出人工制造鎳的核反應(yīng)方程，所產(chǎn)生的放射性鎳要發(fā)生β衰變，寫出鎳發(fā)生β衰變的方程． 解析：中子轟擊銅的核反應(yīng)方程為 n＋Cu―→Ni＋X， 則1＋65＝65＋A，0＋29＝28＋Z， 得A＝1、Z＝1，則X為H. 上述方程為n＋Cu―→Ni＋H. 同樣辦法可得鎳發(fā)生β衰變的方程： Ni―→Cu＋e. 答案：n＋Cu―→Ni＋H　Ni―→Cu＋e 6