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12016高中物理第19章第3、4节探测射线的方法放射性的应用与防护同步练习新人教版选修3-5基础夯实一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题)1．关于气泡室，下列说法错误的是()A．气泡室里装的是液体B．气泡室的Ⅰ作原理是刚开始压强很大，以后压强突然降低，液体沸点变低，粒子通过液体时在它周围有气泡生成C．气泡室的原理同云室相似D．粒子在气泡室中运行轨迹可用来分析带电粒子动能等情况，不能用来分析动量答案：D解析：根据气泡室的工作原理可知A、B、C三选项正确。把气泡室放在磁场中，粒子在洛伦兹力的作用下径迹为曲线，根据照片可分析粒子的带电情况、动量和能量，故D选项是错误的说法。2．下列关于盖革—米勒计数器的说法错误的是()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200μs的两个粒子答案：B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200μs，计数器不能区分，故选项D正确。3．用中子轰击氧原子核的核反应方程式168O＋10n→a7N＋0bX，对式中X、a、b的判断正确的是()A．X代表中子，a＝17，b＝1B．X代表正电子，a＝17，b＝－1C．X代表正电子，a＝17，b＝1D．X代表质子，a＝17，b＝1答案：C解析：根据质量数、电荷数守恒可知a＝17，b＝8＋0－7＝1，因此X可表示为01e，为正电子，故C项正确。24．关于放射性同位素的应用，下列说法正确的是()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，作为示踪原子答案：D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．利用威耳逊云室探测射线时能观察到细长而弯曲的径迹，则下列说法正确的是()A．可知有α射线射入云室中B．可知有β射线射入云室中C．观察到的是射线粒子的运动D．观察到的是射线粒子运动路径上的酒精雾滴答案：BD解析：观察到的威耳逊云室中存在的细长而弯曲的径迹，是β射线的径迹，A项错而B项正确；射线粒子的运动用肉眼是观察不到的，观察到的是酒精的过饱和蒸气在射线粒子运动路径上形成的雾滴，D项正确。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()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．铀的半衰期很长答案：AD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两项正确，B、C两项错误。二、非选择题7．请将下列两个核反应方程补充完整。(1)42He＋147N→178O＋________。3(2)23592U＋10n→14054Xe＋9438Sr＋________。答案：(1)11H(2)210n解析：写核反应方程式时，要遵循电荷数与质量数守恒。8．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年前苏联切尔诺贝尔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(1～4题为单选题，5、6题为多选题)1．(淄博市2014～2015学年高二下学期检测)以下是物理学史上3个著名的核反应方程x＋73Li→2yy＋147N→x＋178Oy＋94Be→z＋126Cx、y和z是3种不同的粒子，其中z是()A．α粒子B．质子C．中子D．电子答案：C解析：考查核反应方程，解题的关键是明确核反应中的电荷数守恒和质量数守恒。设x、y、z的电荷数分别为Zx、Zy、Zz，质量数分别为Ax、Ay、Az。由前两个核反应方程中的电荷数守恒，Zx＋3＝2Zy，Zy＋7＝Zx＋8，可得Zy＝2；质量数守恒Ax＋7＝2Ay，Ay＋14＝Ax＋17，可得Ay＝4；由第三个核反应方程中的电荷数守恒2＋4＝Zz＋6，得Zz＝0，质量数守恒4＋9＝Az＋12，Az＝1。即z是电荷数为零，质量数为1的粒子，也就是中子，选C。2.用α粒子照射充氮的云室，摄得如图所示的照片，下列说法中正确的是()A．A是α粒子的径迹，B是质子的径迹，C是新核的径迹B．B是α粒子的径迹，A是质子的径迹，C是新核的径迹C．C是α粒子的径迹，A是质子的径迹，B是新核的径迹4D．B是α粒子的径迹，C是质子的径迹，A是新核的径迹答案：D解析：α粒子轰击氮的核反应方程为42He＋147N→148O＋11H入射的是α粒子，所以B是α粒子产生的径迹。质量大、电离作用强的新核178O，径迹粗而短，故A是新核径迹。质子电离作用弱一些，贯穿作用强，所以细而长的径迹是质子的径迹，所以正确选项为D。3．如图所示是“原子核人工转变”实验装置示意图，其中A是放射性物质，F是铝箔，S为荧光屏，在容器中充入氮气后，屏S上出现闪光，该闪光是()A．α粒子射到屏上产生的B．α粒子从F打出的粒子射到屏上产生的C．α粒子击中氮核后产生的新粒子射到屏上产生的D．放射性物质放出的γ射线射到屏上产生的答案：C解析：α粒子贯穿本领弱，被铝箔挡住，所以看到的亮点是α粒子击中氮核后新产生的粒子产生的，而不是α粒子产生的，另α粒子击中氮核后产生的是质子，而不是γ射线，所以正确选项是C。4．在下列四个核反应方程中，X1、X2、X3和X4各代表某种粒子：①31H＋X1→42He＋10n②147N＋42He→178O＋X2③94Be＋42He→126C＋X3④2412Mg＋42He→2713Al＋X4以下判断中正确的是()A．X1是质子B．X2是中子C．X3是电子D．X4是质子答案：D解析：由质量数和电荷数守恒可知：X1是21H(氘核)；X2是11H(质子)；X3是10n(中子)；X4是11H(质子)；故选项D正确。5．一个质子以1.4×107m/s的速度撞入一个孤立的静止铝原子核后被俘获，铝原子核变为硅原子核，已知铝原子核的质量是质子的27倍，硅原子核的质量是质子的28倍。则下列判断中正确的是()5A．核反应方程为2713Al＋11H→2814SiB．核反应方程为2714Al＋11H→2714Si＋10nC．硅原子核速度的数量级为107m/sD．硅原子核速度的数量级为105m/s答案：AD解析：核反应方程为2713Al＋11H→2814Si，由动量守恒定律得m×1.4×107＝28mv′，解得v′＝5×105m/s，因此选项A、D正确。6．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158O注入人体，158O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象。则根据PET原理判断下列表述正确的是()A.158O在人体内衰变方程是158O→157N＋01eB．正、负电子湮灭方程是01e＋0－1e→2γC．在PET中，158O主要用途是作为示踪原子D．在PET中，158O主要用途是参与人体的新陈代谢答案：ABC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158O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158O主要用途是作为示踪原子，故C对，D错。二、非选择题7.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1500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23490Th(钍)―→234Pa(镤)＋0－1e(电子)，则234Pa原子核里的中子数应为________。(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(2713Al)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：(1)143(2)2713Al＋42He―→3015P＋10n；3015P―→3014Si＋0＋1e6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2713Al＋42He―→3015P＋10n；3015P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：3015P―→3014Si＋0＋1e，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。