高中物理 第3章 原子核與放射性 第3節(jié) 放射性的應用與防護學業(yè)分層測評 魯科版選修3-5

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第3節(jié) 放射性的應用與防護 (建議用時：45分鐘) [學業(yè)達標] 1．關于放射性同位素，以下說法正確的是(　　) A．放射性同位素與放射性元素一樣，都具有一定的半衰期，衰變規(guī)律一樣 B．放射性同位素衰變可生成另一種新元素 C．放射性同位素只能是天然衰變時產(chǎn)生的，不能用人工方法制得 D．放射性同位素可用于培育良種 E．放射性同位素放出的射線照射馬鈴薯，可使其很快發(fā)芽 【解析】　放射性同位素也具有放射性，半衰期也不受物理和化學因素的影響，衰變后形成新的原子核，選項A、B正確；大部分放射性同位素都是人工轉變后獲得的，選項C錯誤；放射性同位素放出的射線照射種子，可使種子內的遺傳物質發(fā)生變異，從而培育出良種，D正確；用射線照射馬鈴薯，可以抑制其發(fā)芽，E錯誤． 【答案】　ABD 2．關于放射性的應用與防護，下列說法正確的是(　　) A．通過原子核的人工轉變可以發(fā)現(xiàn)和制造新元素 B．在人工核反應過程中，質量守恒 C．利用示蹤原子可以研究生物大分子的結構 D．人類一直生活在放射性的環(huán)境中 E．射線對人體沒有破壞作用 【解析】　通過原子核的人工轉變可以發(fā)現(xiàn)和制造新元素，A項正確；在人工核反應過程中，質量數(shù)守恒，B項錯；利用示蹤原子可以研究生物大分子的結構，C項正確；人類一直生活在放射性的環(huán)境中，地球上的每個角落都有射線，D項正確；只有在安全劑量之內的射線才對人體沒有破壞作用，E項錯． 【答案】　ACD 3．放射性同位素鈷60能放出較強的γ射線，其強度容易控制，這使得γ射線得到廣泛應用．下列選項中，屬于γ射線的應用的是(　　) 【導學號：18850045】 A．醫(yī)學上制成γ刀，無需開顱即可治療腦腫瘤 B．機器運轉時常產(chǎn)生很多靜電，用γ射線照射機器可將電荷導入大地 C．鋁加工廠將接收到的γ射線信號輸入計算機，可對薄鋁板的厚度進行自動控制 D．用γ射線照射草莓、荔枝等水果，可延長保存期 E．γ射線的穿透能力很強，可用于鋼板探傷 【解析】　γ射線的電離作用很弱，不能使空氣電離成為導體，B錯誤；γ射線的穿透能力很強，薄鋁板的厚度變化時，接收到的信號強度變化很小，不能控制鋁板厚度，但可用于金屬鋼板探傷，C錯誤，E正確；γ射線能量很大，可以殺菌，延長水果的保存期，對腫瘤細胞有很強的殺傷作用，故A、D正確． 【答案】　ADE 4．下列哪些應用是把放射性同位素是作為示蹤原子的(　　) A．利用含有放射性碘131的油，檢測地下輸油管的漏油情況 B．把含有放射性元素的肥料施給農(nóng)作物，利用探測器的測量，找出合理的施肥規(guī)律 C．利用射線探傷法檢查金屬中的砂眼和裂紋 D．給懷疑患有甲狀腺病的病人注射碘131，以判斷甲狀腺的器質性和功能性疾病 E．醫(yī)學上利用“放療”治療惡性腫瘤，使癌細胞活動受到抑制或使其死亡 【解析】　利用射線探傷法檢查金屬中的砂眼和裂紋是利用γ射線穿透能力強的特點，醫(yī)學上利用“放療”治療惡性腫瘤，利用的是射線照射，而不是作為示蹤原子． 【答案】　ABD 5．防止放射性污染的防護措施有(　　) A．將廢棄的放射性物質進行深埋 B．將廢棄的放射性物質倒在下水道里 C．接觸放射性物質的人員穿上鉛防護服 D．嚴格和準確控制放射性物質的放射劑量 E．將廢棄的放射性物質投放到大海里 【解析】　因為放射性物質殘存的時間太長，具有輻射性，故應將其深埋，A對、B、E均錯；鉛具有一定的防止放射性的能力，接觸放射性物質的人員穿上鉛防護服，并要控制一定的放射劑量．故C、D對． 【答案】　ACD 6．關于放射性同位素的應用，下列說法中正確的是(　　) A．放射線改變了布料的性質使其不再因摩擦而生電，從而達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，也能進行人體透視 C．用放射線照射作物種子使其DNA發(fā)生變異，其結果也不一定是更優(yōu)良的品種 D．用γ射線治療腫瘤時一定要嚴格控制劑量，以免對人體正常組織造成太大的傷害 E．用于人體透視的是X射線而不是γ射線 【解析】　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體，將靜電導出，A錯誤；γ射線對人體細胞傷害太大，不能用來進行人體透視，用于人體透視的是X射線，故B錯誤，E正確；作物種子發(fā)生的DNA突變不一定都是有益的，還要經(jīng)過篩選才能培育出優(yōu)秀品種，C正確；用γ射線治療腫瘤對人體肯定有副作用，因此要科學地控制劑量，D正確． 【答案】　CDE 7．放射性在技術上有很多應用，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 4.5109年 某塑料公司生產(chǎn)聚乙烯薄膜，方法是讓厚的聚乙烯膜通過軋輥把聚乙烯膜軋薄，利用適當?shù)姆派渚€來測定通過軋輥后的薄膜厚度是否均勻，可利用的元素是________． 【解析】　要測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，薄膜厚度不會影響γ射線穿透，所以只能選用β射線，而氡222半衰期太小，鈾238半衰期太長，所以只有鍶90較合適． 【答案】　鍶90 8．如圖332所示是工廠利用放射線自動控制鋁板厚度的裝置示意圖． 圖332 (1)請簡述自動控制的原理； (2)如果工廠生產(chǎn)的是厚度為2 mm的鋁板，在α、β和γ三種射線中，哪一種對鋁板的厚度控制起主要作用？為什么？ 【解析】　(1)放射線具有穿透本領，如果向前移動的鋁板的厚度有變化，則探測器接收到的放射線的強度就會隨之變化，將這種變化轉變?yōu)殡娦盘栞斎氲较鄳难b置，使之自動地控制圖中右側的兩個輪間的距離，達到自動控制鋁板厚度的目的． (2)β射線起主要作用，因為α射線的貫穿本領很小，穿不過2毫米的鋁板；γ射線的貫穿本領很強，能穿過幾厘米的鉛板，2毫米左右的鋁板厚度發(fā)生變化時，透過鋁板的γ射線強度幾乎不發(fā)生變化；β射線的貫穿本領較強，能穿過幾毫米厚的鋁板，當鋁板厚度發(fā)生變化時，透過鋁板的β射線強度變化較大，探測器可明顯地反映出這種變化，使自動化系統(tǒng)做出相應的反應． 【答案】　見解析 [能力提升] 9．貧鈾炸彈是一種殺傷力很強的武器，貧鈾是提煉鈾235以后的副產(chǎn)品，其主要成分為鈾238，貧鈾炸彈不僅有很強的穿甲能力，而且鈾238具有放射性，殘留物可長期對環(huán)境起破壞作用而造成污染．人長期生活在該環(huán)境中會受到核輻射而患上皮膚癌和白血?。铝薪Y論正確的是(　　) A．鈾238的衰變方程式為：U→Th＋He B.U和U互為同位素 C．人患皮膚癌和白血病是因為核輻射導致了基因突變 D．貧鈾彈的穿甲能力很強，也是因為它的放射性 E．癌癥病人可以生活在遭受貧鈾炸彈破壞的環(huán)境里，以達到放射性治療的效果 【解析】　鈾238具有放射性，放出一個α粒子，變成釷234，A正確．鈾238和鈾235質子數(shù)相同，故互為同位素，B正確．核輻射能導致基因突變，是皮膚癌和白血病的誘因之一，C正確．貧鈾彈的穿甲能力很強，是因為它的彈芯是由高密度、高強度、高韌性的鈾合金組成，襲擊目標時產(chǎn)生高溫化學反應，所以其爆炸力、穿透力遠遠超過一般炸彈，D錯．醫(yī)學上利用放射線治療癌癥是有放射位置和放射劑量限制的，不能直接生活在被貧鈾炸彈破壞的環(huán)境里，E錯． 【答案】　ABC 10．如圖333甲是α、β、γ三種射線穿透能力的示意圖，圖乙是工業(yè)上利用射線的穿透性來檢查金屬內部的傷痕的示意圖，請問圖乙中的檢查是利用了________射線． 圖333 【解析】　由題圖甲可知，γ射線的穿透性最強，且能穿透鋼板，其他兩種射線不能穿透鋼板． 【答案】　γ 11．一個靜止在勻強磁場中的放射性同位素原子核P，放出一個正電子后變成一個新原子核． (1)寫出核反應方程； (2)求正電子和新核做圓周運動的半徑之比． 【解析】　(1)P→Si＋e. (2)由洛倫茲力提供向心力，即qvB＝m，所以做勻速圓周運動的半徑為r＝.衰變時放出的正電子與反沖核Si的動量大小相等，因此在同一個磁場中做圓周運動的半徑與它們的電荷量成反比，即＝＝. 【答案】　(1)略　(2) 12．為了臨床測定病人血液的體積，可根據(jù)磷酸鹽在血液中被紅血球吸收這一事實，向病人體內輸入適量含有P作示蹤原子的血液，先將含有P的血液4 cm3分為兩等份，其中一份留作標準樣品，20 min后測量出其放射性強度為10 800 s－1；另一份則通過靜脈注射進入病人體內，經(jīng)20 min后，放射性血液分布于全身，再從病人體內抽出血液樣品2 cm3，測出其放射性強度為5 s－1，則病人的血液體積大約為多少？ 【解析】　由于標準樣品與輸入體內的P的總量是相等的，因此兩者的放射性強度與P原子核的總數(shù)均是相等的．設病人血液總體積為V，應有V＝10 800， 解得：V＝4 320 cm3. 【答案】　4 320 cm3