2019-2020学年物理(人教版)选修3-5试题：第十九章3-4放射性的应用与防护 含解析

第十九章原子核
3 探测射线的方法
4 放射性的应用与防护
1．(多选)关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是() A．作为示踪原子是利用了放射性同位素贯穿能力很强的性质
B．作为示踪原子是利用了放射性同位素放出的射线可被仪器探测到的特点
C．γ射线探伤利用了γ射线贯穿能力很强的性质
D．γ射线探伤利用了γ射线电离能力很强的性质
解析：作为示踪原子是利用放射性同位素放出的射线可被仪器探测到的特点，利用γ射线探伤是利用了γ射线的贯穿能力很强的性质，正确选项为B、C.
答案：BC
2.原子核A Z X与氘核21H反应生成一个α粒子和一个质子.由此可知（）
A.A＝1，Z＝1
B.A＝2，Z＝3
C.A＝3，Z＝2
D.A＝5，Z＝2
解析：写出该反应的方程有：A Z X＋21H→42He＋11H应用质量数与电荷数的守恒得：A＋2＝4＋1，Z＋1＝2＋1，解得A＝3，Z＝2，故C正确.
答案：C
3．用α粒子照射充氮的云室，得到如图所示的照片，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
D．B是α粒子的径迹，C是质子的径迹，A是新核的径迹
解析：α粒子轰击氮核产生一个新核并放出质子，入射的是α粒子，所以B是α粒子的径迹．产生的新核，质量大，电离作用强，所以径迹粗而短，故A是新核径迹；质子的电离作用弱一些，贯穿作用强，所以细而长的径迹C是质子的径迹．故正确答案为D.
答案：D
4．(多选)一个质子以1.4×107 m/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()
A．核反应方程为2713Al＋11H→2814Si
B．核反应方程为2713Al＋11H→2714Si＋10n
C．硅原子核速度的数量级为107 m/s
D．硅原子核速度的数量级为105 m/s
解析：核反应方程为2713Al＋11H→2814Si，由动量守恒定律得m×1.4×107 m/s＝28m v′，解得v′＝5×105 m/s，因此选项A、D正确．答案：AD
5．静止的氮核147N被速度为v0的中子10n击中生成碳核126C和另一种原子核甲，已知126C与甲核的速度方向与碰撞前中子的速度方向
一致，碰后碳核126C与甲核的动量之比为1∶1.
(1)写出核反应方程式；
(2)126C与甲核的速度各是多大？
解析：(1)根据质量数与核电荷数守恒，可知甲核的核电荷数是1、质量数是3，甲核是氚核，核反应方程式为：147N＋10n→126C＋31H.
(2)设中子质量为m0，126C核质量m C，甲核质量为m甲，由动量守恒，得m0v0＝m C v C＋m甲v甲，
即m0v0＝12m0v C＋3m0v甲，
又因为126C与甲核动量之比为1∶1，
所以m C v C＝m甲v甲，
即12m0v C＝3m0v甲，
联立以上两个方程，解得：
v C＝v0
24，v甲＝
v0
6.
答案：(1)14 7N＋10n→12 6C＋31H(2)v0
24v0 6
A级抓基础
1．(多选)有关放射性同位素3015P的下列说法，正确的是()
A.3015P与3014X互为同位素
B.3015P与其同位素有相同的化学性质
C．用3015P制成化合物后它的半衰期变长
D．含有3015P的磷肥释放正电子，可用作示踪原子，观察磷肥对植物的影响
解析：同位素有相同的质子数，所以选项A错误．同位素有相同的化学性质，所以选项B正确．半衰期与元素属于化合物或单质
没有关系，所以3015P制成化合物后它的半衰期不变，即选项C错误．含有3015P的磷肥由于衰变，可记录磷的踪迹，所以选项D正确．答案：BD
2．(多选)下列应用中把放射性同位素作为示踪原子的是() A．射线探伤仪
B．利用含有放射性13153I的油，检测地下输油管的漏油情况
C．利用6027Co治疗肿瘤等疾病
D．把含有放射性元素的肥料施给农作物，用以检测确定农作物吸收养分的规律
解析：射线探伤仪利用了射线的贯穿能力，所以选项A错误．利用含有放射性13153I的油，可以记录油的运动踪迹，可以检查管道是否漏油，所以选项B正确．利用6027Co治疗肿瘤等疾病，利用了射线的贯穿能力和高能量，所以选项C错误．把含有放射性元素的肥料施给农作物，可以记录放射性元素的踪迹，用以检测确定农作物吸收养分的规律，所以选项D正确．
答案：BD
3.用中子轰击氧原子核的核反应方程为168O＋10n→a7N＋0b X，对式中X、a、b的判断正确的是（）
A.X代表中子，a＝17，b＝1
B.X代表电子，a＝17，b＝－1
C.X代表正电子，a＝17，b＝1
D.X代表质子，a＝17，b＝1
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0＋1e，为正电子，故C项正确，A、B、D错误.
答案：C
4．(多选)放射性同位素钴60能放出较强的γ射线，其强度容易控制．这使得γ射线得到广泛应用．下列选项中，属于γ射线的应用的是()
A．医学上制成γ刀，无须开颅即可治疗脑肿瘤
B．机器运转时常产生很多静电，用γ射线照射机器可将电荷导入大地
C．铝加工厂将接收到的γ射线信号输入计算机，可对薄铝板的厚度进行自动控制
D．用γ射线照射草莓、荔枝等水果，可延长保存期
解析：γ射线的电离作用很弱，不能使空气电离成为导体，B错误；γ射线的穿透能力很强，薄铝板的厚度变化时，接收到的信号强度变化很小，不能控制铝板厚度，C错误；γ射线能量很大，可以杀菌，延长水果的保存期，对肿瘤细胞有很强的杀伤作用，故A、D正确．
答案：AD
5．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＋X2
③94Be＋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
解析：根据核反应的质量数和电荷数守恒知，X1为21H，A错；X2为11H，B错；X3为10n，C错；X4为11H，D对．
答案：D
B 级 提能力
6.将威耳逊云室置于磁场中，一个静止在磁场中的放射性同位素
原子核3015P ，放出一个正电子后变成原子核3014Si ，能近似反映正电子和
Si 核轨迹的是（ ）
解析：把放出的正电子和衰变生成物Si 核看成一个系统，根据动量守恒定律正电子和Si 核运动方向一定相反，C 、D 可排除.由q v B
＝m v 2R 得，R ＝m v qB ，因为动量m v 相等，故R ∝1q ，即R e R si ＝q si q e ＝141
，可见Si 核的运动半径较小，选B.
答案：B
7．放射性在技术上有很多应用，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线．
聚乙烯膜轧薄，利用适当的放射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀，可利用的元素是( )
A．钋210 B．氡222
C．锶90 D．铀238
解析：要测定聚乙烯薄膜的厚度，则要求射线可以穿透薄膜．因此α射线不合适；另外，射线穿透作用还要受薄膜厚度影响，γ射线穿透作用最强，薄膜厚度不会影响γ射线穿透．所以只能选用β射线，而氡222半衰期太小，铀238半衰期太长，所以只有锶90较合适．答案：C
9．1934年，约里奥—居里夫妇在用α粒子轰击铝箔时，除了测到预料中的中子外，还探测到了正电子．正电子的质量跟电子的质量相同，带一个单位的正电荷，跟电子的电性正好相反，是电子的反粒子．更意外的是，拿走α放射源以后，铝箔虽不再发射中子，但仍然继续发射正电子，而且这种放射性也有一定的半衰期．原来，铝箔被α粒子击中后发生了如下反应：2713Al＋42He→3015P＋10n，这里的3015P就是一种人工放射性同位素，正电子就是它衰变过程中放射出来的．
(1)写出放射性同位素3015P放出正电子的核反应方程．
(2)放射性同位素3015P放出正电子的衰变称为正β衰变，我们知道原子核内只有中子和质子，那么正β衰变中的正电子从何而来？
解析：(1)核反应方程为3015P→3014Si＋0＋1e.
(2)原子核内只有质子和中子，没有电子，也没有正电子，正β衰变是原子核内的一个质子转换成一个中子，同时放出正电子，核反应方程为11H→10n＋0＋1e.
答案：(1)3015P→3014Si＋0＋1e
(2)原子核内的质子。