高中物理考题精选（128）——放射性的应用与防护1、完成下列反应方程式N＋He―→________＋HC＋He―→________＋H________＋He―→C＋nAr＋________―→Ca＋n.答案N＋He―→O＋H C＋He―→N＋HBe＋He―→C＋n， Ar＋He―→Ca＋n2、核电安全问题成为人们关注的焦点。下列关于核电站说法正确的是（ ）（A）核电站利用核聚变反应时释放的能量进行发电（B）将控制棒插入核反应堆可以控制链式反应的速度（C）核电站是直接将核能转化为电能的发电站（D）核泄漏的有害物质主要是化学反应中产生的有害气体答案B3、下列说法正确的是（）A．许多元素能自发地放出射线，使人们开始认识到原子是有复杂结构的 B．工业部门可以使用放射线来测厚度C．利用γ射线照射种子，会使种子的遗传基因发生变异，从而培育出新的优良品种D．放射性同位素可以用来做示踪原子 答案BCD4、在存放放射性元素时，若把放射性元素①置于大量水中；②密封于铅盒中；③与轻核元素结合成化合物．则(A)措施①可减缓放射性元素衰变 (B)措施②可减缓放射性元素衰变(C)措施③可减缓放射性元素衰变 (D)上述措施均无法减缓放射性元素衰变答案D 5、2022年3月日本发生9级大地震，并引发海啸.位于日本东部沿海的福岛核电站部分机组发生爆炸，在日本核电站周围检测到的放射性物质碘131.在核泄漏中，碘的放射性同位素碘131（半衰期为8.3天）是最为危险的，它可以在最短的时间内让人体细胞癌化，尤其是针对甲状腺细胞，甲状吸收后造成损伤.下列有关说法中正确的是（ ）A．在出事故前，正常运行的福岛核电站中使用的主要核燃料是碘131B．若现已知碘131的半衰期为3.8天,若取1g碘131放在天平左盘上,砝码放于右盘,左右两边恰好平衡,则7.6天后,需取走0.75g砝码天平才能再次平衡C．碘131发生衰变时所释放出的电子是原子核外电子发生电离而发射出来的-15-\nD．碘131也可以做示踪原子；给人注射微量碘131，然后定时用探测器测量甲状腺及邻近组织的放射强度，有助于诊断甲状腺的疾病答案D6、放射性在技术上有很多应用，不同的放射源可用于不同的目的。下表列出一些放射性同位素的半衰期和可利用的射线。若它们间空气中烟尘浓度大于某一设定临界值，探测器探测到的射线强度将比正常情况下小得多，从而可通过自动控制装置触发电铃和灭火装置，预防火灾，为此应该选取表中哪一种放射性元素做放射源？A、钋210 B、镅241 C、锶90 D、锝99答案B7、原子核静止在匀强磁场中的a点，某一时刻发生衰变，产生如图所示的1和2两个圆轨迹，由此可以判断A．发生的是衰变B．衰变后新核的运动方向向右C．轨迹1是衰变后新核的轨迹D．两圆轨迹半径之比为R1：R2=90：1答案B8、一个质子p和一个α粒子，以相同的初动量从同一位置沿垂直于电场线的方向进入同一个匀强电场。下列各图中的哪个表示了它们在该电场中的运动轨迹 （ ）答案B-15-\n9、在匀强磁场中有一个原来静止的碳14原子核，它放射出的粒子与 反冲核的径迹是两个内切圆，圆直径比为7∶1，如图，则碳14的衰变方程为（）答案D10、在匀强磁场中有一个静止的氡原子核（），由于衰变它放射出一个粒子，此粒子的径迹与反冲核的径迹是两个相外切的圆，大圆与小圆的直径之比为42:1，如图3所示。那么氡核的衰变方程应是下列方程的哪一个（ ） A． B． C． D．答案B11、在匀强磁场中有一个原来静止的放射性同位素14C，它所放射的粒子与反冲核的径迹在磁场中是两个内切圆，圆的半径之比是7：1，如图所示，那么14C的衰变方程是（ ） A． B． C． D．答案B-15-\n12、在垂直于纸面的匀强磁场中，静止在中心O点的原子核发生α衰变，放出带电粒子和反冲核的运动部分轨迹示意图可能是下列哪种情况 （ ）答案B13、有两束均由质子和氘核混合组成的粒子流，第一束中的质子和氘核具有相同的动量，第二束中的质子和氘核具有相同的动能．现打算将质子和氘核分开，有以下一些做法，这些方法中可行的是（ ）A．让第一束粒子流垂直电场方向进入匀强电场后穿出B．让第一束粒子流垂直磁场方向进入匀强磁场后穿出C．让第二束粒子流垂直电场方向进入匀强电场后穿出D．让第二束粒子流垂直磁场方向进入匀强磁场后穿出答案AD14、1930年科学家发现钋放出的射线贯穿能力极强，它甚至能穿透几厘米厚的铅板，1932年，英国年轻物理学家查德威克用这种未知射线分别轰击氢原子和氮原子，结果打出一些氢核和氮核．若未知射线均与静止的氢核和氮核正碰，测出被打出的氢核最大速度为vH=3.5×107m/s，被打出的氮核的最大速度vN=4.7×106m/s,假定正碰时无机械能损失，设未知射线中粒子质量为m，初速为v，质子的质量为.(1)推导被打出的氢核和氮核的速度表达式；(2)根据上述数据，推算出未知射线中粒子的质量m与质子的质量之比（已知氮核质量为氢核质量的14倍）．答案解：(1)碰撞满足动量守恒和机械能守恒，与氢核碰撞时有解之得同理可得．(2)由上面可得，代入数据得15、如图所示，在某一足够大的真空室中，虚线PH的右侧是一磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，左侧是一场强为E、方向水平向左的匀强电场．在虚线PH上的点O处有一质量为M、电荷量为Q的镭核（Ra)．某时刻原来静止的镭核水平向右放出一个质量为m、电荷量为q的粒子而衰变为氡(Rn)核，设粒子与氡核分离后它们之间的作用力忽略不计，涉及动量问题时，亏损的质量可不计．-15-\n(1)写出镭核衰变为氡核的核反应方程；(2)经过一段时间粒子刚好到达虚线PH上的A点，测得=L．求此时刻氡核的速率．答案解：(1)核反应方程为RaRn＋He.(2）设衰变后，氡核的速度为,粒子速度为，由动量守恒定律得（M一m)=m，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，到达A点需要的时间为，又氡核在电场中做匀加速直线运动，t时刻速度为v=＋at,氡核的加速度为，由以上各式解得16、一个静止的放射性元素的原子核衰变后，在有匀强磁场的云室中出现两个内切圆轨迹，其轨迹半径之比为45:1，求：(1)该衰变是属于什么衰变？(2)衰变前该元素的原子序数多大？答案解：(1)由轨迹是内切圆可知：衰变属于衰变。（2）由∴，。即新核的原子序数为45。∴衰变前该元素的原子序数为44。17、一个静止的放射性同位素的原子核P衰变为Si，另一静止的天然放射性元素的原子核Th衰变为Pa，在同一磁场中，得到衰变后粒子的轨迹为1、2、3、4，如图所示。轨迹1、2、3、4依次是 （ ） A．Pa、电子、正电子、Si B．Pa、电子、Si、正电子 C．Si、正电子、电子、Pa-15-\n D．正电子、Si、Pa、电子答案B18、一个质子和一个α粒子分别垂直于电场方向进入同一平行板电容器的匀强电场，结果发现它们在电场中的运动轨迹完全相同，则：A．它们是以相同的速度射入的 B．它们是以相同的动能射入的C．它们是以相同的动量射入的 D．它们是经同一加速电场加速后进入的答案D19、某实验室工作人员，用初速度v0=0.09C（C为真空中的光速）的粒子，轰击静止的氮原子核，产生了质子.若某次碰撞可看作对心正碰，碰后新核与质子同方向运动，垂直磁场方向射入磁场，通过分析偏转半径可得出新核与质子的速度大小之比为1：20，已知质子质量为m。①写出核反应方程②求出质子的速度v③若用上述两个质子发生对心弹性碰撞，则每个质子的动量变化量是多少？（保留两位有效数字）答案解（8分）①解（2分）②粒子、新核的质量分别为4m、7m，质子的速度为v，对心正碰，（2分）解出v=0.20C③质量相等且弹性碰撞，交速度。对某一质子，选其末动量方向为正方向，则（2分）故解出，方向与末动量方向一致（1分）20、如图为静止的原子核在匀强磁场中经过某种衰变后粒子的运动轨迹,则下列说法正确的是() A．A为粒子的运动轨迹,B为新核的运动轨迹 B．A、B两圆的半径比为45:1 C．A顺时针转,B逆时针转 D．A粒子与B粒子的动能之比为2:117-15-\n答案B21、静止在匀强磁场中的铀238（）核，发生α衰变时α粒子与新核（Th核）速度方向与匀强磁场方向垂直，若α粒子在匀强磁场中作匀速圆周运动的周期为6.5×10―8 s，向心加速度为3.0×10―15m/s2 求：（1）写出上述核反应方程 （2）图示中，钍核的径迹是 ，α粒子的径迹是 （用1，2，3，4表示） （3）衰变后新核的周期是多少？ （4）衰变后新核的加速度是多少？答案1、解：（14分）（1）（2分）（2）1，2（2分）（3）（2分）（2分）T1=8.45×10―8（s）（1分）（4）（2分）（1分）（1分）a1=3.9×10―17（m/s2）（1分）22、如右图所示，铅盒P中的放射性物质从小孔中不断向外发射含有α、β、γ三种射线的放射线（α射线的速度约为光速的十分之一，而β射线的速度接近光速），当其右边空间未加电场和磁场时，该空间右边荧光屏上仅在中心O处有一个亮斑，若在该空间加如图所示的互相垂直的匀强电场和匀强磁场后，荧光屏上显示了两个亮斑，关于各种射线在荧光屏上分布的情况，下列说法正确的是（）A．可能是α和γ射线打在O点，β射线打在O点上方某一点B．可能是α和γ射线打在O点，β射线打在O点下方某一点C．可能是β和γ射线打在O点，α射线打在O点上方某一点D．可能是γ射线打在O点，α和β射线打在O点下方某一点-15-\n答案Bγ射线不带电，所以仍打在O点。α与β射线谁满足qvB=qE即v=E/B，谁就不发生偏转，也会打在O点，若α射线视线打在O点，对β射线有qvB>qE则β射线打在O点的上方，若β射线打在O点，对于α射线有qvB<qE则α射线打在O点的下方。23、如图所示，长直螺线管通入电流I后，在管内产生匀强磁场，有一原来静止的重原子核在环内发生了衰变，a、b两个相切圆分别是表示衰变后带电粒子的运动轨迹，下列判断：①该原子核发生的是a衰变；②圆a是衰变后产生的新原子核的轨迹；③该原子核发生的是β衰变；④螺线管中电流方向可能与图示箭头方向相反。正确为( )A.①② B.②④C.①④ D.②③答案C24、在垂直于纸面向外的匀强磁场中，从A处垂直于磁场飞出一批速度相同的粒子，形成如图的径迹，则中子的径迹是 ，质子的径迹是 ，电子的径迹是 ，α粒子的径迹是 。答案、②③①④25、静止在匀强磁场中的镭核Ra进行一次α衰变，而成为一个新核，已知新核和α粒子的运动方向与磁场垂直。(1)写出这个衰变方程(2)求出新核和α粒子做圆周运动的半径之比-15-\n(3)当新核转86圈时，α粒转多少圈?答案Ra→Rn＋He，1∶43，111圈26、A、B两种放射性元素，原来都静止在同一匀强磁场，磁场方向如图所示，其中一个放出α粒子，另一个放出β粒子，α与β粒子的运动方向跟磁场方向垂直，图中a、b、c、d分别表示α粒子，β粒子以及两个剩余核的运动轨迹 （ ）A．a为α粒子轨迹，c为β粒子轨迹B．b为α粒子轨迹，d为β粒子轨迹C．b为α粒子轨迹，c为β粒子轨迹D．a为α粒子轨迹，d为β粒子轨迹答案C27、在匀强磁场中，一个静止的原子核由于放出一个粒子而得到一张“8”字径迹的照片，经测定，“8”字形的两个半径之比是44∶1，则由此可知，放出的是______粒子（填“α”或“β”），原来这个原子核的核电荷数为______。答案α，9028、静止状态的原子核X，放出一个α粒子后变成质量为M的原子核，被放出的α粒子垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场。测得其做圆周运动的半径为r，设α粒子质量为m，质子带电量为e，则原子核X的质量为A． B．C． D．答案C429、如图所示，一个质量为m、电量为e的静止质子，经电压为U的电场加速后，射入与其运动方向一致的磁感应强度为B的匀强磁场MN区域内。在MN内，有n块互成直角、长为L的硬质塑料板（不导电，宽度很窄，厚度不计）。⑴求质子进入磁场时的速度v0；⑵若质子进入磁场后与每块塑料板碰撞后均没有能量损失，求质子穿过磁场区域所需的时间t；-15-\n 答案、⑴根据能的转化和守恒定律得⑵质子打到第一块板上后速度与原速度方向垂直，由于没有能量损失，仍以大小为v0的速度垂直于磁场方向运动。显然，质子将以半径R在垂直于磁场的平面内作匀速圆周运动，转动一周后打到第一块板的下部。由于不计板的厚度，所以质子从第一次打到板后第二次打到板运动的时间为质子在磁场运动一周的时间，即一个周期T根据牛顿定律和运动学公式，得质子在磁场中共碰到n块板，做圆周运动所需的时间为质子进入磁场中，在v0方向的总位移s＝nLsin45°，时间为则t=t1+t2=30、在足够大的匀强磁场中，静止的钠的同位素发生衰变，沿与磁场垂直的方向释放出一个粒子后，变为一个新核，新核与放出粒子在磁场中运动的径迹均为圆，如图所示．以下说法正确的是 （ ） A．新核为 B．发生的是衰变 C．轨迹2是新核的径迹 D．新核沿顺时针方向旋转答案AC由衰变过程中动量守恒，可知新核与放出的粒子运动方向相反，而磁场力方向相同，故放出的粒子带负电。因此发生的是衰变，新核为；新核和粒子在匀强磁场中均做匀速圆周运动，由半径公式，粒子的半径大，即轨迹1应是-15-\n粒子的径迹；再由左手定则知新核沿逆时针方向旋转，粒子顺时针方向旋转。31、 如图所示，垂直于纸面向里的匀强磁场的磁感应强度B＝0.500T，MN是磁场的左边（1）写出上述过程中的衰变方程（衰变方程中必须写出粒子x的具体符号）； （2）求该镭核在衰变为氡核和x粒子时释放的能量。 （保留三位有效数字，取1u＝1.66×10-27kg，电子电荷量e＝1.60×10-19C）答案今后复习策略：把握基础――基本规律，基本方法很好理解物理考纲在五方面的能力要求：（1）理解能力；（2）推理能力；（3）分析综合能力；（4）应用数学处理物理问题的能力；（3）实验能力，查缺补漏。答案：（2）根据题意可知α粒子在磁场中做圆运动的半径R＝1.00m，设α粒子的速度为v，带电量为q，质量为m，则有：镭核衰变满足动量守恒，设氡核的质量为M，速度为V，有：镭核衰变时释放的能量：32、人类认识原子结构和开发利用原子能经历了十分曲折的过程。请按要求回答下列问题。-15-\n（1）汤姆孙、卢瑟福、玻尔、查德威克等科学家在原子结构或原子核的研究方面做出了卓越的贡献。请选择其中的两位，指出他们的主要成绩。① __________________________________________________②_________________________________________________在贝克勒尔发现天然放射现象后，人们对放射线的性质进行了深入研究，右图为三种射线在同一磁场中的运动轨迹，请从三种射线中任选一种，写出它的名称和一种用途。_________ 。（2）在可控核反应堆中需要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作减速剂。中子在重水中可与核碰撞减速，在石墨中与核碰撞减速。上述碰撞可简化为弹性碰撞模型。某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰，通过计算说明，仅从一次碰撞考虑，用重水和石墨作减速剂，哪种减速效果更好？答案、（1）汤姆孙：发现了电子。卢瑟福：提出原子核式结构模型z：r射线，可以用来探究金属内部的裂缝等。(2)解：设质子和中子的质量为mo，快中子速度为vo，则与棱碰撞时，同理，与石墨碰撞时：则重水的减速效果更好33、α射线的速度约为光速度的10%，β射线的速度约为光速度的99%，γ射线是光子。如图所示，某放射性元素同时放出α、β、γ三种射线，从区域正中央进入匀强电场或者匀强磁场，其中，三种粒子的运动轨迹都正确的是（ ）-15-\n答案AD34、在xOy平面上，一个以原点O为圆心，半径为4R的圆形磁场区域内存在着匀强磁场，磁场的方向垂直于纸面向里，在坐标为（―2R，0）的A处静止着一个具有放射性的原子核一氮（N），某时刻该核发生衰变，放出一个正电子和一个反冲核，已知正电子从A处射出时速度方向垂直于x轴，且后来通过了y轴，而反冲核刚好不离开磁场区域。正电子最后射出磁场时速度的偏转角为37°，不计重力和粒子间的相互作用。（1）试写出衰变方程； （2）求正电子通过y轴时的坐标 答案1）N→C+e（2）因为反冲核刚好不离开磁场，那么反冲核的轨迹直径可能为2R或6R，设反冲核和正电子在磁场中的运动半径分别为，则由动量守恒定律有：①-15-\n对反冲核，由洛伦兹力提供向心力有，，解得②同理，有③而解得①②③④得④由正电子后来通过了y轴可知反冲核直径只可能为2R，即则反冲核和正电子的轨迹如图所示设正电子轨迹与磁场边缘交点为P，与y轴点交为Q，则在图示则⑤⑥则⑦所以⑧则Q点坐标为⑨35、20世纪30年代以来，人们在对宇宙射线的研究中，陆续发现了一些新的粒子，K介子和π介子就是科学家在1947年发现的。K−介子的衰变方程为K−→π0+π−，其中K−介子和π−介子带负电，电荷量等于基元电荷电量，π0介子不带电。如图所示，一个K−介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为图中的圆弧虚线，K−介子衰变后，π0介子和π−介子的轨迹可能是答案A36、钍核发生衰变生成镭核并放出一个粒子。设该粒子的质量为m、电荷量为q，它进入电势差为U的带窄缝的平行平板电极S1和S2间电场时，其速度为，经电场加速后，沿OX方向进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的有界匀强磁场，OX垂直平板电极S2，当粒子从P点离开磁场时，其速度方向与OX方位的夹角0=60°。-15-\n 如图所示，整个装置处于真空中。(1)写出钍核的衰变方程：(2)求粒子在磁场中沿圆弧运动的轨道半径R；(3)求粒子在磁场中运动所用的时间t．答案(1)(2)（3）37、足够强的匀强磁场中的一个原来静止的氡核，它放射一个粒子后变成核。假设放出的粒子运动方向与磁场方向垂直，求： (1)写出核反应方程(2)粒子与核在匀强磁场中的径迹圆半径之比；(3)粒子与两次相遇的时间间隔与粒子运动周期的关系。 答案(1)→21884+(2)42:1粒子和核动量相等，根据公式可求得两者半径与电荷成反比．(3)利用公式可求得粒子与核的周期之比为，粒子每转109圈核转84圈两者方相遇，故两次相遇的时间间隔38、关于放射性同位素应用的下列说法中正确的有（ ）A．放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到消除有害静电的目的B．利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视C．用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种D．用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的危害答案D-15-
