2019-2020年高中物理 第19章 第3、4節(jié) 探測(cè)射線(xiàn)的方法 放射性的應(yīng)用與防護(hù)同步練習(xí) 新人教版選修3-5.doc

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2019-2020年高中物理 第19章 第3、4節(jié) 探測(cè)射線(xiàn)的方法 放射性的應(yīng)用與防護(hù)同步練習(xí) 新人教版選修3-5 一、選擇題(1～4題為單選題，5、6題為多選題) 1．關(guān)于氣泡室，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A．氣泡室里裝的是液體 B．氣泡室的Ⅰ作原理是剛開(kāi)始?jí)簭?qiáng)很大，以后壓強(qiáng)突然降低，液體沸點(diǎn)變低，粒子通過(guò)液體時(shí)在它周?chē)袣馀萆? C．氣泡室的原理同云室相似 D．粒子在氣泡室中運(yùn)行軌跡可用來(lái)分析帶電粒子動(dòng)能等情況，不能用來(lái)分析動(dòng)量 答案：D 解析：根據(jù)氣泡室的工作原理可知A、B、C三選項(xiàng)正確。把氣泡室放在磁場(chǎng)中，粒子在洛倫茲力的作用下徑跡為曲線(xiàn)，根據(jù)照片可分析粒子的帶電情況、動(dòng)量和能量，故D選項(xiàng)是錯(cuò)誤的說(shuō)法。 2．下列關(guān)于蓋革—米勒計(jì)數(shù)器的說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A．射線(xiàn)的電離作用使計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù) B．α射線(xiàn)的電離作用強(qiáng)，而γ射線(xiàn)電離作用弱，故計(jì)數(shù)器只能記錄α粒子 C．無(wú)論是α、β、γ射線(xiàn)都能用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù) D．計(jì)數(shù)器不能區(qū)分時(shí)間間隔小于200μs的兩個(gè)粒子 答案：B 解析：根據(jù)蓋革—米勒計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)原理可知，當(dāng)射線(xiàn)進(jìn)入管內(nèi)時(shí)，它使管內(nèi)氣體電離，產(chǎn)生的電子在電場(chǎng)中加速到達(dá)陽(yáng)極，正離子到達(dá)陰極，產(chǎn)生脈沖放電，使計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。選項(xiàng)A、C正確，B錯(cuò)誤；兩個(gè)射來(lái)的粒子如果時(shí)間間隔小于200μs，計(jì)數(shù)器不能區(qū)分，故選項(xiàng)D正確。 3．用中子轟擊氧原子核的核反應(yīng)方程式O＋n→N＋X，對(duì)式中X、a、b的判斷正確的是(　　) A．X代表中子，a＝17，b＝1 B．X代表正電子，a＝17，b＝－1 C．X代表正電子，a＝17，b＝1 D．X代表質(zhì)子，a＝17，b＝1 答案：C 解析：根據(jù)質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒可知a＝17，b＝8＋0－7＝1，因此X可表示為e，為正電子，故C項(xiàng)正確。 4．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(xiàn)使空氣電離，把靜電荷導(dǎo)走 B．利用β射線(xiàn)照射植物的種子，使產(chǎn)量顯著增加 C．利用α射線(xiàn)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 答案：D 解析：γ射線(xiàn)的電離作用很弱，應(yīng)利用α射線(xiàn)的電離作用，A錯(cuò)誤，γ射線(xiàn)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(xiàn)不具有生物作用，B、C錯(cuò)誤。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)到，D正確。 5．利用威耳遜云室探測(cè)射線(xiàn)時(shí)能觀(guān)察到細(xì)長(zhǎng)而彎曲的徑跡，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．可知有α射線(xiàn)射入云室中 B．可知有β射線(xiàn)射入云室中 C．觀(guān)察到的是射線(xiàn)粒子的運(yùn)動(dòng) D．觀(guān)察到的是射線(xiàn)粒子運(yùn)動(dòng)路徑上的酒精霧滴 答案：BD 解析：觀(guān)察到的威耳遜云室中存在的細(xì)長(zhǎng)而彎曲的徑跡，是β射線(xiàn)的徑跡，A項(xiàng)錯(cuò)而B(niǎo)項(xiàng)正確；射線(xiàn)粒子的運(yùn)動(dòng)用肉眼是觀(guān)察不到的，觀(guān)察到的是酒精的過(guò)飽和蒸氣在射線(xiàn)粒子運(yùn)動(dòng)路徑上形成的霧滴，D項(xiàng)正確。 6．以色列對(duì)加沙地帶的哈馬斯組織發(fā)動(dòng)了代號(hào)為“鑄鉛”的軍事打擊行動(dòng)，轟炸了加沙的大型工程設(shè)施，據(jù)報(bào)道，以色列在為期20多天的以巴軍事戰(zhàn)爭(zhēng)中使用了白磷彈和貧鈾彈。其中貧鈾彈是從金屬鈾中提煉鈾235以后的副產(chǎn)品，其主要成分是鈾238。貧鈾炸彈貫穿力是常規(guī)炸彈的9倍，殺傷力極大而且殘留物可長(zhǎng)期危害環(huán)境，下列關(guān)于其殘留物長(zhǎng)期危害環(huán)境的理由正確的是(　　) A．爆炸后的彈片存在放射性，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生長(zhǎng)期危害 B．爆炸后的彈片不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生危害，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生長(zhǎng)期危害 C．鈾238的衰變速度很快 D．鈾的半衰期很長(zhǎng) 答案：AD 解析：天然放射現(xiàn)象周期很長(zhǎng)，會(huì)對(duì)環(huán)境和生物造成長(zhǎng)期的影響，故A、D兩項(xiàng)正確，B、C兩項(xiàng)錯(cuò)誤。 二、非選擇題 7．請(qǐng)將下列兩個(gè)核反應(yīng)方程補(bǔ)充完整。 (1)He＋N→O＋________。 (2)U＋n→Xe＋Sr＋________。 答案：(1)H　(2)2n 解析：寫(xiě)核反應(yīng)方程式時(shí)，要遵循電荷數(shù)與質(zhì)量數(shù)守恒。 8．過(guò)量的放射性會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，對(duì)人類(lèi)和自然界產(chǎn)生破壞作用。 (1)1945年美國(guó)向日本的廣島和長(zhǎng)崎投了兩枚原子彈，當(dāng)日炸死了二十萬(wàn)人。另有無(wú)數(shù)的平民受到輻射后患有各種疾病，使無(wú)辜的平民痛不欲生。 (2)1986年前蘇聯(lián)切爾諾貝爾利核電站的泄露造成了大量人員的傷亡，至今大片土地仍是生物活動(dòng)的禁區(qū)。 (3)美國(guó)在近幾年的兩次地區(qū)沖突(海灣地區(qū)、科索沃地區(qū))中大量使用了含有放射性的炸彈，使許多人患有莫名其妙的疾病。 如何對(duì)放射線(xiàn)進(jìn)行有效的防護(hù)？ 答案：應(yīng)該避免接觸有放射性的材料，遠(yuǎn)離放射源，使用放射性材料時(shí)要選用半衰期短的，核電站核反應(yīng)堆外層用厚厚的水泥防護(hù)層防止放射線(xiàn)外泄，用過(guò)的核廢料要放在厚金屬箱內(nèi)，深埋在深海等。 一、選擇題(1～4題為單選題，5、6題為多選題) 1．(淄博市xx～xx學(xué)年高二下學(xué)期檢測(cè))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 答案：C 解析：考查核反應(yīng)方程，解題的關(guān)鍵是明確核反應(yīng)中的電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒。設(shè)x、y、z的電荷數(shù)分別為Zx、Zy、Zz，質(zhì)量數(shù)分別為Ax、Ay、Az。由前兩個(gè)核反應(yīng)方程中的電荷數(shù)守恒，Zx＋3＝2Zy，Zy＋7＝Zx＋8，可得Zy＝2；質(zhì)量數(shù)守恒Ax＋7＝2Ay，Ay＋14＝Ax＋17，可得Ay＝4；由第三個(gè)核反應(yīng)方程中的電荷數(shù)守恒2＋4＝Zz＋6，得Zz＝0，質(zhì)量數(shù)守恒4＋9＝Az＋12，Az＝1。即z是電荷數(shù)為零，質(zhì)量數(shù)為1的粒子，也就是中子，選C。 2.用α粒子照射充氮的云室，攝得如圖所示的照片，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．A是α粒子的徑跡，B是質(zhì)子的徑跡，C是新核的徑跡 B．B是α粒子的徑跡，A是質(zhì)子的徑跡，C是新核的徑跡 C．C是α粒子的徑跡，A是質(zhì)子的徑跡，B是新核的徑跡 D．B是α粒子的徑跡，C是質(zhì)子的徑跡，A是新核的徑跡 答案：D 解析：α粒子轟擊氮的核反應(yīng)方程為 He＋N→O＋H 入射的是α粒子，所以B是α粒子產(chǎn)生的徑跡。質(zhì)量大、電離作用強(qiáng)的新核O，徑跡粗而短，故A是新核徑跡。質(zhì)子電離作用弱一些，貫穿作用強(qiáng)，所以細(xì)而長(zhǎng)的徑跡是質(zhì)子的徑跡，所以正確選項(xiàng)為D。 3．如圖所示是“原子核人工轉(zhuǎn)變”實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，其中A是放射性物質(zhì)，F(xiàn)是鋁箔，S為熒光屏，在容器中充入氮?dú)夂?，屏S上出現(xiàn)閃光，該閃光是(　　) A．α粒子射到屏上產(chǎn)生的 B．α粒子從F打出的粒子射到屏上產(chǎn)生的 C．α粒子擊中氮核后產(chǎn)生的新粒子射到屏上產(chǎn)生的 D．放射性物質(zhì)放出的γ射線(xiàn)射到屏上產(chǎn)生的 答案：C 解析：α粒子貫穿本領(lǐng)弱，被鋁箔擋住，所以看到的亮點(diǎn)是α粒子擊中氮核后新產(chǎn)生的粒子產(chǎn)生的，而不是α粒子產(chǎn)生的，另α粒子擊中氮核后產(chǎn)生的是質(zhì)子，而不是γ射線(xiàn)，所以正確選項(xiàng)是C。 4．在下列四個(gè)核反應(yīng)方程中，X1、X2、X3和X4各代表某種粒子： ①H＋X1→He＋n ②N＋He→O＋X2 ③Be＋He→C＋X3 ④Mg＋He→Al＋X4 以下判斷中正確的是(　　) A．X1是質(zhì)子 B．X2是中子 C．X3是電子 D．X4是質(zhì)子 答案：D 解析：由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知：X1是H(氘核)；X2是H(質(zhì)子)；X3是n(中子)；X4是H(質(zhì)子)；故選項(xiàng)D正確。 5．一個(gè)質(zhì)子以1.4107m/s的速度撞入一個(gè)孤立的靜止鋁原子核后被俘獲，鋁原子核變?yōu)楣柙雍?，已知鋁原子核的質(zhì)量是質(zhì)子的27倍，硅原子核的質(zhì)量是質(zhì)子的28倍。則下列判斷中正確的是(　　) A．核反應(yīng)方程為Al＋H→Si B．核反應(yīng)方程為Al＋H→Si＋n C．硅原子核速度的數(shù)量級(jí)為107m/s D．硅原子核速度的數(shù)量級(jí)為105m/s 答案：AD 解析：核反應(yīng)方程為Al＋H→Si，由動(dòng)量守恒定律得m1.4107＝28mv′，解得v′＝5105m/s，因此選項(xiàng)A、D正確。 6．正電子發(fā)射型計(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原理判斷下列表述正確的是(　　) A.O在人體內(nèi)衰變方程是O→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 答案：ABC 解析：由題意知，A、B正確，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，故C對(duì)，D錯(cuò)。 二、非選擇題 7.同位素這個(gè)概念是1913年英國(guó)科學(xué)家索迪(1877～1956)提出的。許多元素都存在同位素現(xiàn)象，在目前已發(fā)現(xiàn)的114種元素中，穩(wěn)定同位素約300多種，而放射性同位素達(dá)1500種以上，而且大多數(shù)是人工制造的。 (1)中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所的科學(xué)家利用蘭州重離子加速器在重質(zhì)量半中子區(qū)首次制得鏷元素的一種同位素(234Pa)。已知Th(釷)―→234Pa(鏷)＋e(電子)，則234Pa原子核里的中子數(shù)應(yīng)為_(kāi)_______。 (2)1934年，科學(xué)家在用α粒子轟擊鋁箔時(shí)，除探測(cè)到預(yù)料中的中子外，還探測(cè)到了正電子，更意外的是拿走α放射源后，鋁箔雖不再發(fā)射中子，但仍繼續(xù)發(fā)射正電子，而且這種放射性隨時(shí)間衰減規(guī)律跟天然放射性一樣，也有一定的半衰期。 ①寫(xiě)出α粒子轟擊鋁箔(Al)產(chǎn)生中子的核反應(yīng)方程式，并請(qǐng)寫(xiě)出核反應(yīng)和一般化學(xué)反應(yīng)的不同點(diǎn)(請(qǐng)答3點(diǎn))。 ②上述產(chǎn)生的具有放射性的同位素叫放射性同位素，寫(xiě)出其產(chǎn)生正電子的核反應(yīng)方程式。 答案：(1)143 (2)Al＋He―→P＋n；P―→Si＋e 解析：(1)由方程兩邊的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)相同，可知234Pa中質(zhì)子數(shù)為91，則中子數(shù)為234－91＝143。 (2)①②鋁核被α粒子擊中后產(chǎn)生中子的反應(yīng)為Al＋He―→P＋n；P是磷的一種同位素，也有放射性，像天然放射性元素一樣發(fā)生衰變，衰變時(shí)放出正電子，該反應(yīng)為：P―→Si＋e，核反應(yīng)和一般化學(xué)反應(yīng)的不同點(diǎn)：核反應(yīng)是原子層次上的變化，而化學(xué)反應(yīng)是分子層次上的變化(或核反應(yīng)前后元素發(fā)生變化，化學(xué)反應(yīng)前后則元素種類(lèi)不變)；一種同位素不論處于何種狀態(tài)，它們的核反應(yīng)性質(zhì)是相同的，而它們的化學(xué)性質(zhì)是不同的；同一元素的不同同位素，它們的化學(xué)性質(zhì)是相同的，但它們的核反應(yīng)性質(zhì)是不同的。