高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第三册第四节 放射性同位素课时训练

5.4放射性同位素基础巩固2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共15题）

1．医学界通过14C标记的C60发现一种C60的羧酸衍生物，在特定条件下可以通过断裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，则14C的用途是（　　）

A．示踪原子 B．电离作用 C．催化作用 D．贯穿作用

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．为了保护人身安全，某些场所能看到以下标志，有放射线危险的标志是（　　）

A． B． C． D．

4．在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。下列说法正确的是（   ）

A．查德威克用α粒子轰击铍原子核，发现了质子

B．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，揭示了原子核有复杂的结构

C．汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现阴极射线是原子核中的中子变为质子时产生的射线

D．居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋（Po）和镭（Ra）两种新元素

5．贝克勒尔在120多年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用．下列属于重核裂变的是（　　）

A． B．

C． D．

6．下列有关核反应的描述正确的是（　　）

A．卢瑟福发现质子的核反应方程是

B．贝克勒尔发现正电子的核反应方程是

C．查德威克发现中子的核反应方程是

D．约里奥·居里夫妇发现放射性同位素的核反应方程是

7．医学影像诊断设备PET/CT是诊断COVID—19的一种有效手段，其原理是借助于示踪剂可以聚集到病变部位的特点来发现疾病.示踪剂常利用同位素作示踪原子标记，其半衰期仅有20min. 可由小型回旋加速器输出的高速质子流轰击获得，下列说法正确的是（       ）

A．用高速质子轰击，生成的同时释放出中子

B．用高速质子轰击，生成的同时释放出粒子

C．1g的经40min后，剩余的质量为0.75g

D．将置于回旋加速器中，其半衰期可能发生变化

8．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

9．、和射线穿透物质的能力是不同的，为把辐射强度减到一半所需铝板的厚度分别为0.005cm、0.05cm和8cm，工业部门可以使用射线来测厚度，如图所示，轧钢厂的热轧机上可以安装射线测厚仪，仪器探测到的射线强度与钢板的厚度有关，轧出的钢板越厚，透过的射线越弱。因此，将射线测厚仪接收到的信号输入计算器，就可以对钢板的厚度进行自动控制。如果钢板的的厚度需要控制为5cm，请推测测厚仪使用的射线是（       ）

A．射线 B．射线 C．射线 D．可见光

10．在医疗技术中有时需要利用放射线治疗肿瘤，所用的放射源必须具备以下两个条件：

（1）放出的放射线有较强的穿透能力，以辐射到体内肿瘤所在处；

（2）能在较长的时间内提供比较稳定的辐射强度。

下表给出了四种放射性同位素的辐射线及半衰期，在表中所列的四种同位素中，最适宜做为放疗使用的放射源应是（　　）

A．钋210 B．锶90 C．锝99 D．钴60

11．2018年3月1日起正式实施国家环境保护新标准，新标准高度重视对进口废物放射性污染控制，放射性元素钋发生衰变时，会产生He和一种未知粒子X，并放出γ射线，其核反应方程为，则（　　）

A．原子核X 的中子数为206

B．是核裂变方程

C．γ射线的电离作用很强，可用来消除有害静电

D．为防止放射线泄漏，可将放射性元素钋密封于铅盒中

12．核废料具有很强的放射性，需要妥善处理。下列说法正确的是（　　）

A．放射性元素经过两个完整的半衰期后，将完全衰变殆尽

B．原子核衰变时电荷数守恒，质量数不守恒

C．改变压力、温度或浓度，将改变放射性元素的半衰期

D．过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害

13．下列说法中正确的有________

A．阴极射线是一种电磁辐射

B．所有原子的发射光谱都是线状谱，不同原子的谱线一定不同

C．β衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的

D．古木的年代可以根据体内碳14放射性强度减小的情况进行推算

14．我国科学家在1965年9月首先用人工方法合成了牛胰岛素．为了证明人工合成的牛胰岛素与天然胰岛素是否为同一物质，在人工合成牛胰岛素过程中掺了放射性，然后将人工合成的牛胰岛素与天然胰岛素混合得到了放射性分布均匀的结晶物，从而证明了两者是同一物质，为我国在国际上首先合成具有生物活性牛胰岛素提供了有力证据．在人工合成过程中掺入放射性的用途是（       ）

A．催化剂 B．媒介质

C．组成元素 D．示踪原子

15．如图是工业上利用射线的穿透性来检查钢板内部伤痕的示意图，则检查利用的射线是（     ）

A．α射线 B．β射线 C．γ射线 D．β和γ射线

二、填空题（共4题）

16．辐射与安全

（1）人类一直生活在放射性的环境中。

（2）过量的射线对人体组织有____作用。在使用放射性同位素时，必须严格遵守操作规程，注意人身安全，同时，要防止_______对水源、空气、用具等的污染。

17．正电子（PET）发射计算机断层显像：它的基本原理是：将放射性同位素15O注入人体，参与人体的代谢过程．15O在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图象．根据PET原理，回答下列问题：

（1）写出15O的衰变的方程式______________________．

（2）将放射性同位素15O注入人体，15O的主要用途(   )

（3）设电子质量为m，电荷量为q，光速为c，普朗克常数为h，则探测到的正负电子湮灭后生成的光子的波长=__________________．

（4）PET中所选的放射性同位素的半衰期应__________．（填“长”或“短”或“长短均可”）

18．1956年李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，并由吴健雄用Co的衰变来验证，其核反应方程是Co→Ni＋e＋。其中是反中微子，它的电荷量为零，静止质量可认为是零。

(1)在上述衰变方程中，衰变产物Ni的质量数A是________，核电荷数Z是________。

(2)在衰变前Co核静止，根据云室照片可以看出，衰变产物Ni和e的运动径迹不在一条直线上，如果认为衰变产物只有Ni和e，那么衰变过程将违背________守恒定律。

(3) Co是典型的γ放射源，可用于作物诱变育种。我国应用该方法培育出了许多农作物新品种，如棉花高产品种“鲁棉1号”，年种植面积曾达到3 000多万亩，在我国自己培育的棉花品种中栽培面积最大。γ射线处理作物后主要引起________，从而产生可遗传的变异。

19．正电子发射计算机断层显像（PET）的基本原理是：将放射性同位素15O注入人体，参与人体的代谢过程。15O在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像。根据PET原理，回答下列问题：

(1)写出15O的衰变和正负电子湮灭的方程式。(       )

(2)将放射性同位素15O注入人体，15O的主要用途是(      )

A．利用它的射线       B．作为示踪原子   C．参与人体的代谢过程        D．有氧呼吸

(3)PET中所选的放射性同位素的半衰期应______。（选填“长”“短”或“长短均可”）

三、综合题（共4题）

20．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？

21．放射线对人体有伤害作用。在用作示踪原子时，应该选用半衰期较长的放射性元素，还是半衰期较短的放射性元素，为什么。

22．写出原子核中的中子数分别为0、1、2的三种氢的同位素符号。比较铀的三种同位素、、的异同。

23．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．A

2．D

3．B

4．D

5．B

6．D

7．B

8．D

9．C

10．D

11．D

12．D

13．B

14．D

15．C

16．     破坏     放射性物质

17．          B          短

18．     60     28     动量     基因突变

19．     O→N＋e，e＋e→2γ     B     短

20．

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。

21．

应该选用半衰期较短的放射性元素作为示踪原子；因为这样，放射性元素的放射性强度可以很快减弱，从而减少对人体的伤害。

22．

中子数为0的氢的同位素为，中子数为1的氢的同位素为，中子数为2的氢的同位素为。

铀的三种同位素的质子数均为92，的中子数为142，的中子数为143，的中子数为146。

23．(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，探测器可明显地反应出这种变化，使自动化系统做出相应的反应。