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- 2021-05-22 发布
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2020版高中物理 19.3.4 探测射线的方法 放射性的应用与防护知能巩固提升 新人教版选修3-5
【课堂训练】
1.如图所示是查德威克实验示意图,在这个实验中发现了一种不可见的贯穿能力很强的粒子,这种粒子是( )
A.正电子 B.中子
C.光子 D.电子
2.(2020·徐州高二检测)关于同位素的下列说法中,正确的是( )
A.一种元素的几种同位素在元素周期表中的位置相同
B.一种元素的几种同位素的化学性质、物理性质都相同
C.同位素都具有放射性
D.互称同位素的原子含有相同的质子数
3.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+10n ②147N+42He→178O+X2
③94Be+42He→126C+X3 ④2412Mg+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
4.(2020·广州高二检测)下列应用中放射性同位素不是作为示踪原子的是( )
A.利用含有放射性碘131的油,检测地下输油管的漏油情况
B.把含有放射性元素的肥料施给农作物,根据探测器的测量,找出合理的施肥规律
C.利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹
D.给怀疑患有甲状腺病的病人注射碘131,诊断甲状腺的疾病
5.正电子发射计算机断层(PET)是分子水平上的人体功能显像的国际领先技术,它为临床诊断和治疗提供全新手段.PET在心脏疾病诊疗中,需要使用放射正电子的同位素氮13作示踪剂.氮13是由小型回转加速器输出的高速质子轰击氧16获得的.反应中同时还产生另一种粒子,试写出核反应方程.
【课后巩固】
6.(2020·扬州高二检测)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
7.用中子轰击氧原子核的核反应方程式为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=1
B.X代表正电子,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
8.(2020·南通高二检测)用高能8636Kr(氪)离子轰击20882Pb(铅),释放出一个中子后,生成了一个新核,关于新核的推断正确的是( )
A.其质子数为122
B.其质量数为294
C.其原子序数为118
D.其中子数为90
9.一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( )
10.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.
元素
射线
半衰期
钋210
α
138天
氡222
β
3.8天
锶90
β
28年
铀238
α、β、γ
4.5×109年
某塑料公司生产聚乙烯薄膜,方法是让厚的聚乙烯膜通过轧辊把聚乙烯膜轧薄,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
11.中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的铂元素的同位素20278Pt.制取过程如下:
(1)用质子轰击铍靶94Be产生快中子;
(2)用快中子轰击汞20480Hg,反应过程可能有两种:
①生成20278Pt,放出氦原子核;
②生成20278Pt,放出质子、中子;
(3)生成的20278Pt发生两次β衰变,变成稳定的原子核汞20280Hg.
写出上述核反应方程式.
12.核能是一种高效的能源.
(1)在核电站中,为了防止放射性物质泄漏,核反应堆有三道防护屏障:燃料包壳,压力壳和安全壳.
由图甲可知,安全壳应当选用的材料是___________.
(2)图乙是用来监测工作人员受到辐射情况的胸章,通过照相底片被射线感光的区域,可以判断工作人员受到何种辐射.当胸章上1 mm铝片和3 mm铝片下的照相底片被感光,而5 mm铅片下的照相底片未被感光时,结合图分析可知工作人员受到了___________射线的辐射;当所有照相底片被感光时,工作人员受到了___________射线的辐射.
答案解析
1.【解析】选B.查德威克实验用人工转变的方法发现了中子,中子的贯穿能力很强,故B正确.
2.【解析】选A、D.同位素的质子数相同,在元素周期表中的位置相同,具有相同的化学性质,但物理性质不一定相同,所以选项A、D正确,B错误.同位素不一定具有放射性,所以选项C错误.
3.【解析】选D.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.
4.【解析】选C.利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹是利用γ射线穿透能力强的特点,因此选项C不属于示踪原子的应用.选项A、B、D中都是利用了放射性同位素作为示踪原子.
5.【解析】由题意可知:氧16(168O)在质子(11H)的轰击下产生了氮13(137N)和另一种粒子,由质量数和电荷数守恒可知另外一种粒子是42He,所以核反应方程为:168O+11H→137N+42He
答案:168O+11H→137N+42He
6.【解析】选B、D.同位素应具有相同的质子数,故A错;同位素具有相同的化学性质,B对;元素的半衰期与其所处的状态无关,C错;放射性同位素可作为示踪原子,故D对.
7.【解析】选C.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,即正电子,故C项正确,A、B、D三项错.
【变式备选】铝箔被α粒子轰击后发生了以下核反应:2713Al+42He→X+10n.下列判断正确的是( )
A.10n是质子 B.10n是中子
C.X是2814Si的同位素 D.X是3115P的同位素
【解析】选B、D.10n是中子,11H才是质子,A错B对.由质量数守恒和电荷数守恒得X的质量数为30,核电荷数为15,即是3115P的同位素3015P,C错D对.
8.【解题指南】解答本题应首先确定这是一个人工核反应,根据电荷数、质量数
守恒写出核反应方程,然后根据原子核的组成确定质量数、质子数、中子数等.
【解析】选C.核反应方程为20882Pb+8636Kr→10n+293118X,新核质量数为293,质子数为118,中子数为293-118=175.故正确选项为C.
9.【解析】选B.把放出的正电子和衰变生成物Si核看成一个系统,衰变过程中系统的动量守恒,发出正电子的方向跟Si核运动方向一定相反.由于它们都带正电,在洛伦兹力作用下一定形成两个外切圆的轨道,C、D可排除.
由洛伦兹力提供向心力,即qvB=
所以做匀速圆周运动的半径为r=
衰变时放出的正电子与反冲核Si的动量大小相等,因此在同一个磁场中做圆周运动的半径与它们的电荷量成反比,即
可见正电子运动的圆周半径较大.
10.【解析】选C.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.
【总结提升】放射性技术应用问题
放射性同位素在生产、科技和医疗等方面有很多的应用.解答这类问题要弄清以下两个方面:
(1)弄清各种射线的特性,确定应用射线的哪种特性,如穿透本领、电离本领等.
(2)对于半衰期不同的放射性元素,要根据实际需要来确定半衰期的长短,半衰期太长或太短都不适用.
11.【解析】根据质量数守恒和电荷数守恒,算出新核的电荷数和质量数,然后写出核反应方程.
(1)94Be+11H→95B+10n
(2)20480Hg+10n→20278Pt+32He
20480Hg+10n→20278Pt+211H+10n
(3) 20278Pt→20279Au+0-1e;20279Au→20280Hg+0-1e
答案:见解析
12.【解题指南】解决本题要熟悉放射线的应用及防护知识.
【解析】(1)反应堆最外层是厚厚的水泥防护层.防止射线外泄,所以安全壳应选用的材料是混凝土.
(2)β射线可穿透几毫米厚的铝片,而γ射线可穿透几厘米厚的铅板,所以两个空分别是:β和γ.
答案:(1)混凝土 (2)β γ
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