高二物理粤教版（2019）选择必修三5.4 放射性同位素 课时作业（含解析）

5.4 放射性同位素
一、单选题
1．为了研究放射线的穿透能力，将α、β、γ三种射线射向前后依次排列在同一直线上的纸、铝板、铅板，穿透情况如图所示，则
A．射线1是γ射线
B．射线2是β射线
C．射线3是α射线
D．工业上使用射线2来探查金属内部是否存在缺陷或裂纹
2．物理学家通过对实验深入观察和研究获得正确的科学认知，推动物理学的发展，下列说法符合物理史实的是（　　）
A．爱因斯坦在历史上首次提出了能量子的概念，成功地解释了光电效应
B．汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，并提出了原子的核式结构模型
C．查德威克用α粒子轰击核时发现了质子，由此认识到原子核由质子和中子组成
D．伽利略认为自由落体运动可看作物体在倾角为90°的斜面上的运动，从而根据小球在斜面上的运动规律，推论得出了自由落体运动是匀加速直线运动
3．下列说法正确的是（　　）
A．玻尔通过对氢原子光谱的研究提出了原子的核式结构模型
B．核反应完成后产生的核废料是绿色无污染的
C．天然放射现象中产生的射线都能在电场或磁场中发生偏转
D．是重核的裂变
4．放射性元素钋发生衰变时，会产生和一种未知粒子，并放出射线，其核反应方程为，则（　　）
A．原子核的中子数为206
B．利用射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，所以人体可以经常照射
C．射线的电离作用很强，可用来消除有害静电
D．为防止射线泄漏，可将放射性元素钋密封于铅盒中
5．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，消除静电
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
6．物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展。下列说法符合事实的是（　　）
A．卢瑟福通过粒子散射实验，证实了原子核内存在质子和中子
B．约里奥居里夫妇用粒子轰击发现了人工放射性同位素
C．普朗克提出了光子说，成功地解释了光电效应现象
D．密立根通过阴极射线在电场中和在磁场中的偏转实验发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出了该粒子的比荷
7．1992年1月初，美国前总统老布什应邀访日，在欢迎宴会上，突然发病昏厥。日本政府将他急送回国，回国后医生用123I进行诊断，通过体外跟踪，迅速查出病因。这是利用了123I所放出的（ ）
A．热量 B．α射线 C．β射线 D．γ射线
8．美国医生使用123I对布什总统诊断，使其很快恢复健康。可知123I的特性是（ ）
A．半衰期长，并可迅速从体内消除 B．半衰期长，并可缓慢从体内消除
C．半衰期短，并可迅速从体内消除 D．半衰期短，并可缓慢从体内消除
9．下列说法正确的是
A．原子核的结合能是组成原子核的所有核子的能量总和
B．γ射线的穿透能力很强，甚至能穿透几厘米厚的铅板
C．在天然放射现象中放出的β射线是原子的内层电子受激后辐射出来的
D．镭226衰变为氡222的半衰期是1620年，也就是说100个镭核经过1620年后一定还剩下50个镭226没有发生衰变
二、多选题
10．2000年8月21日，俄罗斯“库尔斯克”号核潜艇在巴伦支海遇难，沉入深度约为100m的海底，“库尔斯克”号核潜艇的沉没再次引起人们对核废料与环境问题的重视，几十年来人们向以巴伦支海海域倾倒了不少核废料，核废料对海洋环境有严重的污染作用，其原因有（ ）
A．铀、钚等核废料有放射性
B．铀、钚等核废料的半衰期很长
C．铀、钚等重金属有毒性
D．铀、钚等核废料会造成爆炸
11．有关放射性同位素的下列说法中正确的是( )
A．与互为同位素
B．与其同位素具有相同的化学性质
C．用制成化合物后它的半衰期变短
D．含有的磷肥释放电子，可用来作示踪原子，以便观察磷肥对植物的影响
12．太阳每年辐射到地球上的能量相当于燃烧1813亿吨标准煤所放出的能量，是全世界年需能量总和的5000倍，是地球上最大的能源．太阳内部有多种热核反应，其中的一个反应方程是：。若已知的质量为m1，的质量为m2，的质量为m3，的质量为m4，则下列说法中正确的是（　　）
A．是中子
B．和是两种不同元素的原子核
C．和在常温下就能够发生聚变
D．这个反应释放的核能为ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2
13．日本政府4月13日决定将福岛核污染水稀释后排入大海，引发外界和当地渔民的猛烈批评。东京电力公司网站介绍称，核污水中包含氚、碳、钌、钴、锶、铯、铯等63种放射性物质，它们的半衰期短的是十几年、几十年，长的甚至达到5370年。下列说法正确的是（　　）
A．氚是氢的放射性同位素
B．核污水中包含的放射性物质只会发出和三种射线
C．储存有核污水的罐体要确保对环境没有影响，最难也是最需要重点防护的是射线
D．如果能将核污水中的63种放射性物质变成其他化合物，其衰变或许会变得更快些
三、解答题
14．考虑以下两对核：和，和，它们在哪一方面是相似的？在哪一方面不同？
15．举例说明放射性同位素的应用。
16．图是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图。
(1)请你简述自动控制的原理。
(2)如果工厂生产的为1mm的铝板，在、和三种射线中，你认为哪一种射线在的厚度控制中起主要作用，为什么？
参考答案：
1．B
【详解】α射线实质为氦核，带正电，电离性较强，但是穿透性最弱；β射线为电子流，带负电，γ射线为高频电磁波，穿透性最强；由图示可知：射线1是α射线，射线2是β射线，射线3是γ射线；工业上使用γ射线来探查金属内部是否存在缺陷或裂纹；故选项B正确，ACD错误；故选B.
2．D
【详解】A．普朗克在历史上首次提出了能量子的概念，故A错误；
B．卢瑟福通过对α射线散射铍的研究提出了原子的核式结构模型，故B错误；
C．查德威克用α粒子轰击，发现了中子，故C错误；
D．伽利略认为自由落体运动可看作物体在倾角为90°的斜面上运动，从而根据小球在斜面上运动规律，推论得出了自由落体运动是匀加速直线运动，故D正确。
故选D。
3．D
【详解】A．卢瑟福依据α粒子散射实验的现象提出了原子的“核式结构”理论，故A错误；
B．核反应堆用过的核废料具有很强的放射性，对环境危害很大，不能随意处置，需要装入特制的容器，深埋地下，故B错误；
C．天然放射现象中的γ射线是电磁波，在电场和磁场中不发生偏转，故C错误；
D．是铀核俘获中子的裂变方程，属于重核的裂变，故D正确。
故选D。
4．D
【详解】A．根据核反应方程遵循质量数守恒有，则中的中子数为，故A错误；
B．大剂量的射线照射会对人体和动物造成某些损害，放射性元素也能损伤遗传物质，引起基因突变和染色体畸变，使一代甚至几代受害，故B错误；
C．射线的穿透作用很强，射线的电离作用很强，故C错误；
D．为了防止射线的泄漏，可将放射性元素密封于铅盒中以避免射线对人体造成伤害和放射性物质对环境造成放射性污染，故D正确。
故选D。
5．D
【详解】A．γ射线的电离本领最弱，故消除静电的效果最差，而用α射线电离本领最强，故消除静电最好，A错误；
B．人们利用γ射线照射种子，可以使种子内的遗传物质发生变异，培育出新的优良品种，B错误；
C．治疗肺癌用的“γ刀”是利用了γ射线具有很高的能量，穿透能力很强的特性，C错误；
D．放射性同位素具有相同的化学性质和不同的物理性质，则作为示踪原子，D正确。
故选D。
6．B
【详解】A．卢瑟福通过粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，故A错误；
B．1934年，约里奥居里夫妇用粒子轰击，发现了人工放射性同位素，故B正确；
C．爱因斯坦提出光子说，成功解释了光电效应现象，故C错误；
D．1897年，汤姆孙通过阴极射线在电场中和在磁场中的偏转实验发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出了该粒子的比荷，故D错误。
故选B。
7．D 8．C
【解析】7．在α射线、β射线及γ射线中，γ射线穿透本领最大。这是利用了123I所放出的γ射线。
故选D。
8．123I的半衰期较短，可以迅速从体内消除，不至于因为长时间辐射而对身体造成损害。
故选C。
9．B
【详解】A．原子核的结合能是核反应前后有质量亏损，以能量的形式释放出来，故A错误；
B．射线即光子流速度很大，所以其穿透能力很强，甚至能穿透几厘米厚的铅板，故B正确；
C．β衰变中生成的电子是一个中子转化为一个质子同时生成一个电子，C错误；
D．半衰期是统计规律，对少量原子核来讲是没有意义的，故D错误．
故选B。
点晴：所有核反应中，质量数守恒，核电荷数守恒；原子核结合能是质量亏损以能量形式释放，β衰变是内部中子转化为质子时同时生成电子，半衰期是统计规律．
10．ABC
【分析】放射性污染和防护
【详解】A．铀、钚等核废料有放射性，射线有危害，A正确；
B．铀、钚等核废料的半衰期很长，短期内很难消失，B正确；
C．铀、钚等是重金属，重金属都有毒性，C正确；
D．铀、钚等核废料的体积小于链式反应的临界条件，不会造成爆炸，D错误；
故选ABC。
【点睛】本题关键明确核废料的危害之处，是有关环境保护的问题，较为新颖。
11．BD
【详解】AB．同位素具有相同的质子数，化学性质相同，选项A错误，B正确；
C．半衰期与化学状态无关，选项C错误；
D．选择半衰期短的放射性元素作为示踪原子，含有的磷肥放出正电子，可作为示踪原子，选项D正确；
故选BD．
12．AD
【详解】AB．是中子，和是同种元素H的同位素，故A正确，B错误；
C．和必须在高温下才能发生聚变，故C错误；
D．反应释放的核能为
ΔE＝c2
故D正确。
故选AD。
13．AB
【详解】A．氕为氢的主要稳定同位素之一，氘为氢的一种稳定形态同位素，也被称为重氢，氚为氢的放射性同位素，也被称为超重氢，故A正确；
B．放射性物质是指那些能自然向外辐射能量，发出射线的物质，放射性物质放出的射线有三种：分别是和射线，故B正确；
C．储存有核污水的罐体要确保对环境没有影响，因为射线穿透性最强，故最难也是最需要重点防护的是射线，故C错误；
D．放射性元素衰变有一定的周期，不因物理或化学环境而改变，故D错误。
故选AB。
14．见解析
【详解】和的质子数相同，中子数不同，是同位素；和质量数相同，但质子数和中子数均不同，是不同原子核。
15．见解析
【详解】放射性同位素的应用是沿着利用它的射线和作为示踪原子两个方向发展的。例如，人体内的癌细胞比正常细胞对射线更敏感，因此用放射线照射可以治疗恶性肿瘤，这就是医生们说的“放疗”。棉花在结桃、开花的时候需要较多的磷肥，把磷肥喷在棉花叶子上，磷肥也能被吸收，但是，什么时候的吸收率最高，磷在作物体内能存留多长时间，磷在作物体内的分布情况等，用通常的方法很难研究，如果用磷的同位素制成肥料喷在棉花叶面上，然后每隔一定时间用探测器测量棉株各部位的放射性强度。再比如人体注射碘的同位素碘131，作为示踪原子。
16．(1)放射线具有穿透本领，如果向前运动的铝板的厚度有变化，则探测器接收到的放射线的强度就会随之变化，这种变化被转化为电信号输入到相应装置，进而自动地控制图7中右侧的两个轮间的距离，使铝板的厚度恢复正常。
(2)射线起主要作用。因为射线的穿透本领很小，一张薄纸就能把它挡住，更穿不过的铝板；射线的穿透本领非常强，能穿透几厘米的铝板，左右的铝板厚度发生变化时，透过铝板的射线强度变化不大；射线的穿透本领较强，能穿透几毫米的铝板，当铝板的厚度发生变化时，透过铝板的射线强度变化较大，探测器可明显地反映出这种变化，使自动化系统做出相应的反应。
【详解】(1)放射线具有穿透本领，如果向前运动的铝板的厚度有变化，则探测器接收到的放射线的强度就会随之变化，这种变化被转化为电信号输入到相应装置，进而自动地控制图7中右侧的两个轮间的距离，使铝板的厚度恢复正常。
(2)β射线起主要作用。因为α射线的穿透本领很小，一张薄纸就能把它挡住，更穿不过1mm的铝板；γ射线的穿透本领非常强，能穿透几厘米的铝板，1mm左右的铝板厚度发生变化时，透过铝板的射线强度变化不大；β射线的穿透本领较强，能穿透几毫米的铝板，当铝板的厚度发生变化时，透过铝板的射线强度变化较大，探测器可明显地反映出这种变化，使自动化系统做出相应的反应。

高二物理粤教版（2019）选择必修三5.4 放射性同位素 课时作业（含解析）