2018-2019學年高中物理 第十九章 原子核 19.3-19.4 探測射線的方法 放射性的應用與防護課后提升作業(yè)新人教版選修3-5.doc

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19.3-19.4 探測射線的方法 放射性的應用與防護 課后提升作業(yè) 【基礎達標練】 1.(多選)有關放射性同位素1530P的下列說法,正確的是　(　　) A.1530P與1440X互為同位素 B.1530P與其同位素有相同的化學性質 C.用1530P制成化合物后它的半衰期變長 D.1530P能釋放正電子,可用其作示蹤原子,觀察磷肥對植物的影響 【解析】選B、D。同位素有相同的質子數,不同的質量數,故A錯;同位素有相同的化學性質,故B對;半衰期與物理、化學狀態(tài)無關,故C錯;1530P為放射性同位素,可用作示蹤原子,故D對。故正確答案為B、D。 2.(多選)下列關于蓋革—米勒計數器的說法正確的是　(　　) A.射線的電離作用使計數器計數 B.α射線的電離作用強,而γ射線電離作用弱,故計數器只能記錄α粒子 C.無論是α、β、γ射線都能用計數器計數 D.計數器不能區(qū)分時間間隔小于200μs的兩個粒子 【解析】選A、C、D。根據蓋革—米勒計數器的計數原理可知,當射線進入管內時,它使管內氣體電離,產生的電子在電場中加速到達陽極,正離子到達陰極,產生脈沖放電,使計數器計數。選項A、C正確,B錯誤;兩個射來的粒子如果時間間隔小于200μs,計數器不能區(qū)分,故選項D正確。 3.(多選)盧瑟福通過實驗首次實現了原子核的人工轉變,核反應方程為24He+714N→817O+11H,下列說法中正確的是　(　　) A.通過此實驗發(fā)現了質子 B.實驗中利用了放射源放出的γ射線 C.實驗中利用了放射源放出的α射線 D.原子核在人工轉變過程中,電荷數可能不守恒 【解析】選A、C。由物理學史知A項對;本實驗用α粒子轟擊714N而非γ射線,B項錯、C項對;核反應方程兩邊電荷數必守恒,D項錯。 4.對放射性的應用,下列說法不正確的是　(　　) A.放射線能殺傷癌細胞或阻止癌細胞分裂,對人體的正常細胞不會有傷害作用 B.對放射性的廢料,要裝入特制的容器并埋入深地層進行處理 C.射線探傷儀中的放射源必須存放在特制的容器里,而不能隨意放置 D.對可能有放射性污染的場所或物品進行檢測是很有必要的 【解析】選A。放射線能殺傷癌細胞或阻止癌細胞分裂,但也會對人體的正常細胞有傷害,選項A錯;正因為放射線具有傷害作用,選項B、C、D均是正確的。 5.原子核ZAX與氘核12H反應生成一個α粒子和一個質子。由此可知　(　　) A.A=2,Z=1　　　　　　　　B.A=2,Z=2 C.A=3,Z=3 D.A=3,Z=2 【解析】選D。ZAX+12H→24He+11H,應用質量數與電荷數的守恒A+2=4+1,Z+1=2+1,解得A=3,Z=2。 6.一質子束入射到靜止靶核1327Al上,產生如下核反應:p+1327Al→X+n,式中p代表質子,n代表中子,X代表核反應產生的新核。由反應式可知,新核X的質子數為　　　　　　,中子數為　　　　　　。 【解析】根據核反應過程電荷數守恒和質量數守恒,新核X的質子數為1+13-0=14,質量數為1+27-1=27,所以中子數=27-14=13。 答案:14　13 7.回旋加速器在核科學、核技術、核醫(yī)學等高新技術領域得到了廣泛應用,有力地推動了現代科學技術的發(fā)展。當今醫(yī)學影像診斷設備PET/CT堪稱“現代醫(yī)學高科技之冠”,它在醫(yī)療診斷中,常利用能放射正電子的同位素碳11作示蹤原子。碳11是由小型回旋加速器輸出的高速質子轟擊氮14獲得,同時還產生另一粒子,試寫出核反應方程。若碳11的半衰期τ為20 min,經2.0 h剩余碳11的質量占原來的百分之幾?(結果取2位有效數字) 【解析】核反應方程為714N+11H→611C+24He 設碳11原有質量為m0,經過t1=2.0 h剩余的質量為mτ,根據半衰期定義有: mτm0=(12)t1τ≈1.6% 答案:714N+11H→611C+24He　1.6% 8.同位素這個概念是1913年英國科學家索迪提出的。許多元素都存在同位素現象,在目前已發(fā)現的114種元素中,穩(wěn)定同位素約300多種,而放射性同位素達1 500種,而且大多數是人工制造的。 (1)中國科學院近代物理研究所的科學家利用蘭州重離子加速器在重質量半中子區(qū)首次制得鏷元素的一種同位素(234Pa)。已知90234Th(釷)→234Pa(鏷)+-1　0e(電子),則234Pa原子核里的中子數應為　　　　。 (2)1934年,科學家在用α粒子轟擊鋁箔時,除探測到預料中的中子外,還探測到了正電子,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間衰減規(guī)律跟天然放射性一樣,也有一定的半衰期。 ①寫出α粒子轟擊鋁箔(1327Al)產生中子的核反應方程式,并請寫出核反應和一般化學反應的不同點(請答3點)。 ②上述產生的具有放射性的同位素叫放射性同位素,寫出其產生正電子的核反應方程式。 【解析】(1)由方程兩邊的質量數和電荷數相同,可知234Pa中質子數為91,則中子數為234-91=143。 (2)①鋁核被α粒子擊中后產生中子的反應為1327Al+24He→1530P+01n;核反應和一般化學反應的不同點:核反應是原子層次上的變化,而化學反應是分子層次上的變化(或核反應前后元素發(fā)生變化,化學反應前后則元素種類不變);一種同位素不論處于何種狀態(tài),它們的核反應性質是相同的,而它們的化學性質是不同的;同一元素的不同同位素,它們的化學性質是相同的,但它們的核反應性質是不同的。 ②1530P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,衰變時放出正電子,該反應為:1530P→1430Si++1　0e。 答案:(1)143 (2)①1327Al+24He→1530P+01n　不同點見解析 ②1530P→1430Si++1　0e 【能力提升練】 1.(多選)一個質子以1.4107m/s的速度撞入一個孤立的靜止鋁原子核后被俘獲,鋁原子核變?yōu)楣柙雍?已知鋁原子核的質量是質子的27倍,硅原子核的質量是質子的28倍。則下列判斷中正確的是　(　　) A.核反應方程為1327Al+11H→1428Si B.核反應方程為1327Al+11H→1427Si+01n C.硅原子核速度的數量級為107m/s D.硅原子核速度的數量級為105m/s 【解析】選A、D。核反應方程為1327Al+11H→1428Si,由動量守恒定律得m1.4107m/s=28mv′,解得v′=5105m/s,因此選項A、D正確。 2.(多選)(2018鄭州高二檢測)靜止的鐳原子核88226Ra經一次α衰變后變成一 個新核Rn。則下列相關說法正確的是　(　　) A.該衰變方程為88226Ra→86222Rn+24He B.若該元素的半衰期為T,則經過3T的時間,2 kg的88226Ra中仍有0.25 kg沒發(fā)生衰變 C.由方程可知反應前88226Ra的質量等于反應后的新核Rn與24He的質量之和 D.若只改變該元素所處的物理狀態(tài),則其半衰期不變 E.該元素的半衰期會隨它所處的化學環(huán)境的變化而變化 【解析】選A、B、D。由核反應過程中質量數守恒和電荷數守恒知,A項正確;根據半衰期的意義知剩余鐳的質量為m=m0(12)3=0.25 kg,B項正確;在核反應過程中有質量虧損,C項錯誤;放射性元素的半衰期與該元素的物理狀態(tài)無關,與所處的化學環(huán)境也無關,D項正確,E項錯誤。 3.用α粒子照射充氮的云室,得到如圖所示的照片,下列說法中正確的是　 (　　) A.A是α粒子的徑跡,B是質子的徑跡,C是新核的徑跡 B.B是α粒子的徑跡,A是質子的徑跡,C是新核的徑跡 C.C是α粒子的徑跡,A是質子的徑跡,B是新核的徑跡 D.B是α粒子的徑跡,C是質子的徑跡,A是新核的徑跡 【解析】選D。α粒子轟擊氮核產生一個新核并放出質子,入射的是α粒子,所以B是α粒子的徑跡,產生的新核質量大,電離作用強,所以徑跡粗而短,故A是新核徑跡,質子電離作用弱一些,貫穿作用強,所以細而長的徑跡是質子的徑跡,所以正確選項為D。 4.某實驗室工作人員,用初速度v0=0.09c(c為真空的光速)的α粒子,轟擊靜止的氮原子核+714N,產生了質子11H,若某次碰撞可看作對心正碰,碰后新核與質子同方向運動,垂直磁場方向射入磁場,通過分析偏轉半徑可得出新核與質子的速度大小之比為1∶20,已知質子質量為m。 (1)寫出核反應方程。 (2)求出質子的速度v。 【解析】(1)24He+714N→817O+11H。 (2)設α粒子、新核質量分別為4m、17m,質子速度為v,由于對心碰撞,滿足動量守恒,故4mv0=17mv20+mv,解得v=0.20c。 答案:(1)24He+714N→817O+11H　(2)0.20c