人教版高中物理选修23 第五章 第3节 放射性同位素的应用 同步测试.docx
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人教版高中物理选修23第五章第3节放射性同位素的应用同步测试
人教版高中物理选修2-3第五章第三节放射性同位素的应用同步测试
一、单选题（共10题；共20分）
1.如图为电视机显像管中电子束偏转的示意图．磁环上的偏转线圈通以图示方向的电流时，沿轴线向纸内射入的电子束的偏转方向（ ）
A. 向上 B. 向左 C. 向下 D. 向右
2.日本大地震引发了福岛核电站核泄漏事故，下列关于核电站的说法正确的是（ ）
A. 核电站利用核聚变反应时释放的能量进行发电
B. 核电站利用海洋的潮汐能发电
C. 核能是可再生能源
D. 核泄漏释放的放射性物质发出的射线对人体是有危害的
3.下列说法中正确的是（）
A. γ射线是原子受激发后向低能级跃迁时放出的
B. 在稳定的重原子核中，质子数比中子数多
C. 核反应过程中如果核子的平均质量减小，则要吸收核能
D. 诊断甲状腺疾病时，注入的放射性同位素碘131作为示踪原子
4.下列说法正确的是（ ）
A. 人类关于原子核内部的信息，最早来自天然放射现象
B. 在α，β，γ三种射线中γ射线电离作用最强
C. 放射性元素的半衰期会随着温度的升高而缩短
D. 较重的核分裂成中等质量大小的核，核子的比结合能都会减少
5.如图所示，甲、乙是分别用“阴极射线管”和“洛伦兹力演示仪”实验时的两幅图片，忽略地磁场的影响，下列说法正确的是（ ）
A. 甲图中的电子束径迹是抛物线
B. 乙图中的电子束径迹是圆形
C. 甲图中的电子只受电场力作用
D. 乙图中的电子受到的洛伦兹力是恒力
6.阴极射线示波管的聚焦电场是由电极A1、A2形成的，其中虚线为等势线，相邻等势线间电势差相等，z轴为该电场的中心轴线（管轴）．电子束从左侧进入聚焦电场后，在电场力的作用下会聚到z轴上，沿管轴从右侧射出，图中PQR是一个从左侧进入聚焦电场的电子运动轨迹上的三点，则可以确定（ ）
A. 电极A1的电势高于电极A2的电势
B. 电场中Q点的电场强度大于R点的电场强度
C. 电子在R点处的动能大于在P点处的动能
D. 若将一束带正电的粒子从左侧射入聚焦电场也一定被会聚焦
7.图示是用来监测在核电站工作的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1mm铝片和3mm铝片下的照相底片被感光，而铅片下的照相底片未被感光时，则工作人员可能受到了辐射的射线是（ ）
A. α和β
B. α和γ
C. β和γ
D. α、β和γ
8.关于天然放射现象，下列说法正确的是（ ）
A. 放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就是半衰期
B. 氡半衰期为3.8天，若取40个氡原子核，经7.6天后就一定剩下10个氡原子核了
C. 当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发生β衰变
D. 放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出γ射线
9.下列关于电磁污染的说法，不正确的是（）
A. 电磁污染主要是指电磁辐射
B. 电磁辐射会干扰其他仪器的正常工作
C. 电磁辐射对人体和动物都有危害
D. 频率越高的电磁波，电磁辐射的危害就越小
10.与原子核内部变化有关的现象是（ ）
A. α粒子散射现象 B. 光电效应现象 C. 电离现象 D. 天然放射现象
二、填空题（共4题；共7分）
11.示波管应用了________（填“电场”或“磁场”）使电子束偏转的原理；纯电阻电路中，电动势为E，内电阻为r的电源的最大输出功率为________．
12.电视机显像管是应用了________原理．
13.1919年卢瑟福通过如图所示的实验装置，第一次完成了原子核的人工转变，并由此发现________．图中A为放射源发出的________粒子，B为________气．
14.用γ光子轰击氘核，使之产生中子和质子，已知氘核的质量为2.0135u，质子质量为1.0072u，中子的质量为1.0086u，1u=1.6605×10﹣27kg，普朗克常量H=6.63X10﹣34J•s，则γ光子的波长应为________ m．
三、综合题（共3题；共45分）
15.在电子显像管内部，当未加偏转磁场时，电子枪打出的电子应沿直线运动打在荧光屏的正中心．但由于地磁场对带电粒子运动的影响，会出现在未加偏转磁场时电子束偏离直线运动的现象．已知电子质量为m=9.1×l0﹣31kg、元电荷e=1.6×l0﹣19C，从炽热灯丝发射出的电子（可视为初速度为零）经过加速电场加速动能是1.82×l04eV，沿水平方向由南向北运动．已知某地地磁场磁感应强度的竖直向下分量的大小为B=4.55×10﹣5T，地磁场对电子在加速过程中的影响可忽略不计．在未加偏转磁场的情况下，
（1）试判断电子束将偏向什么方向；
（2）若加速电场边缘到荧光屏的距离为l=40cm，试通过计算电子束的偏转位移说明该地磁场对电视画面有没有影响．（已知当|x|≤1时，
=1-
x）
（3）求电子在该地磁场中运动的加速度的大小；
16.电视机显像管简单原理如图所示，初速度不计的电子经加速电场加速后进入有限边界宽度为L的匀强磁场，磁感应强度为B，如要求电子束偏转角为α，已知电子电量为e，质量为m．
（1）画出整个过程的轨迹图；
（2）电子在磁场中运动的时间；
（3）求加速电场的电势差U．
17.如图所示为卢瑟福在实验室里第一次成功在实现了原子核人工转变的实验装置示意图，M是显微镜，S是荧光屏，F是铝箔．氮气从阀门T充入，A是放射源．
（1）完成该人工核转变的方程式？
（2）在观察由新粒子引起的闪烁之前需进行必要的调整的是？
（3）在容器充入氮气后，屏S上出现闪光，该闪光是什么？
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】B
【解析】【解答】磁环上的偏转线圈通以图示方向的电流时，根据安培定则，在磁环上形成的磁场方向竖直向下，磁场是闭合的，故在磁环中心处的磁场是竖直向上的，在根据左手定则，当电子束沿轴线向纸内射入时，电子束受到向左的洛伦兹力，故电子束的偏转方向向左．故B正确、ACD错误．
故选：
B．
【分析】将整个线圈当成左右两部分研究，因为绕向变化，结合安培定则判断出磁场方向，由左手定则分析判断电子束所受的洛伦兹力方向，即可判断偏转方向．
2.【答案】D
【解析】【解答】目前核电站均采用重核裂变进行进行的，故AB错误；
核能是利用重核裂变进行的，是不可再生资源，故C错误；
长时间接受核辐射会使正常细胞发生癌变，故D正确．
故选D．
【分析】正确解答本题要了解核能的应用以及放射性的污染和防护，同时了解裂变和聚变的区别．
3.【答案】D
【解析】【解答】A、γ射线是一般伴随着α或β射线产生的电磁波，具有一定的能量，原子核受激发后向低能级跃迁时放出的．故A错误；
B、在稳定的重原子核中，质子数比中子数少．故B错误；
C、核反应过程中如果核子的平均质量减小，说明核反应的过程中由质量亏损，属于要释放核能．故C错误；
D、给怀疑患有甲状腺的病人注射碘131，诊断甲状腺的器质性和功能性疾病，是将碘131作为示踪原子，故D正确．
故选：
D
【分析】γ射线一般伴随着α或β射线产生，γ射线是电磁波；根据核反应的过程中质量的变化判定是释放能量，还是吸收能量；γ射线的穿透能力最强；放射性同位素碘131能做示踪原子．
4.【答案】A
【解析】【解答】A、人类最初对原子核的认识就是来源于天然放射现象，故A正确；
B、α，β，γ三种射线中α射线的电离本领最强，故B错误；
C、半衰期由原子核本身决定，与外界任何因素都无关，故C错误；
D、不同原子核的平均结合能不同，中等质量的核的平均结合能比轻核、重核的平均结合能都大．故D不正确；
故选：
A．
【分析】根据三种射线的特性、半衰期的特点和裂变聚变的特点去分析，并由平均结合能是核子与核子结合成原子核时平均每个核子放出的能量，从而即可求解．
5.【答案】B
【解析】【解答】A、如图，电子在洛伦兹力作用下，做匀速圆周运动．故A错误．
B、乙图中的电子束在磁场中，受到洛伦兹力作用，做匀速圆周运动，其径迹是圆形．故B正确，C错误．
D、洛伦兹力方向总是与电子速度方向垂直．故D错误．
故选：
B．
【分析】电子在磁场中受到洛伦兹力作用做匀速圆周运动．洛伦兹力方向总是与电子速度方向垂直，不做功．
6.【答案】C
【解析】【解答】A、根据电场线与等势线垂直，可知管轴上电场线方向向左．根据沿电场线电势降低，得知电极A1的电势低于电极A2，故A错误；
B、等差等势线密的地方电场线也密，因此Q点电场线比R点电场线疏，故Q点的电场强度小于R点的电场强度，故B错误；
C、电子从低电势向高电势运动时，电场力做正功，动能增加，所以电子在R点处的动能大于在P点处的动能，故C正确．
D、若将一束带正电的粒子从左侧射入聚焦电场，所受的电场力向外侧，不可能会聚，故D错误．
故选：
C．
【分析】沿电场线电势降低，电场强度的大小与电场线的疏密的关系；明确电子在电场中的受力特点以及电场力做功情况，从而进一步判断电势能、动能等变化情况．根据正粒子所受的电场力方向，判断能否会聚．
7.【答案】A
【解析】【分析】
射线穿透能力最弱，只能穿透一张纸，
射线穿透能力较强，可穿透几毫米的铝板，
射线穿透能力最强，可以穿透铅板，由铅片下的照相底片未被感光时，说明射线中没有
射线，BCD错，A对。
【点评】学生清楚
射线的穿透能力的大小关系。
8.【答案】D
【解析】【解答】A、放射性元素的半衰期是有一半该元素的原子核发生衰变所用的时间．放射性元素的原子核内的核子并不都要发生变化，故A错误．
B、半衰期适用于大量原子核．故B错误．
C、在放射性元素的原子核中，2个中子和2个质子结合得比较紧密，有时会作为一个整体从较大的原子核中抛射出来，这就是放射性元素发生的衰变现象，原子核里虽然没有电子，但是核内的中子可以转化成质子和电子，产生的电子从核内发射出来，这就是β衰变．故C错误．
D、放射性的原子核在发生α衰变和β衰变后产生的新核往往处于高能级，这时它要向低能级跃迁，辐射γ光子，即射线，故D正确．
故选：
D．
【分析】解答本题需掌握：
半衰期是放射性元素的原子有一半发生衰变的时间，且适用于大量核子数；β衰变产生的电子不是核外电子跑出来的，而是核内的中子转化成质子和电子产生的．
9.【答案】D
【解析】【解答】A、电磁污染主要是指各种电磁辐射；如手机、雷达等；故A正确；
B、电磁辐射会干扰其他仪器并能人和动物造成伤害；故BC正确；
D、频率越高的电磁波，电磁辐射的危害就越大；故D错误；
本题选错误的；故选：
D．
【分析】各种电器在工作中均会造成电磁辐射，从而对环境造成污染！
频率越高，电磁辐射远严重．
10.【答案】D
【解析】【解答】A、α粒子散射实验表明了原子内部有一个很小的核，并没有涉及到核内部的变化．故A错误．
B、光电效应是原子核外层电子脱离原子核的束缚而逸出，没有涉及到原子核的变化，故B错误．
C、电离现象是电子脱离原子核的束缚，不涉及原子核内部变化．故C错误．
D、天然放射现象是原子核内部自发的放射出α粒子或电子的现象，反应的过程中核内核子数，质子数，中子数发生变化，涉及到原子核内部的变化．故D正确．
故选：
D．
【分析】电离现象是电子脱离原子核的束缚．光电效应是原子核外层电子脱离原子核的束缚而逸出；天然放射现象是原子核内部自发的放射出α粒子或电子的现象；α粒子散射现象是用α粒子打到金箔上，受到原子核的库伦斥力而发生偏折的现象；
二、填空题
11.【答案】电场；
【解析】【解答】示波管应用了电场使电子束偏转的原理．
根据数学知识分析可知，当外电阻等于电源的内电阻时，电源的输出功率最大，此时电路中电流为：
I=
，电源的最大输出输出功率为：
Pm=I2R=I2r=
．
故答案为：
电场，
．
【分析】示波管应用了电场使电子束偏转的原理．当外电阻等于电源的内电阻时，电源的输出功率最大，由闭合电路欧姆定律和功率公式求出电源的最大的输出功率．
12.【答案】带电粒子在匀强电场中的加速与带电粒子在匀强磁场中的偏转
【解析】【解答】电视机显像管的原理如图：
使用的电磁学的原理包括：
带电粒子在匀强电场中的加速与带电粒子在匀强磁场中的偏转原理．
故答案为：
带电粒子在匀强电场中的加速与带电粒子在匀强磁场中的偏转．
【分析】根据电视机显像管的原理解答即可．
13.【答案】质子；α；氮
【解析】【解答】卢瑟福第一次用α粒子轰击氮核完成了原子核的人工转变并发现了质子，因此图中的A为放射源发出的α粒子，B为氮气．
故答案为：
质子，α，氮．
【分析】要了解卢瑟福发现质子并实现原子核人工转变核反应方程以及实验装置中各部分的作用，注意书写核反应方程的原则是质量数和电荷数守恒．
14.【答案】5.8×10﹣13
【解析】【解答】由题意可知，质量亏损△m=（1.0072+1.0086﹣2.0135）u；
根据质能方程可知，释放的能量E=△mC2=（1.0072+1.0086﹣2.0135）×1.6605×10﹣27×（3×108）2=3.44×10﹣13J
而E=
，可得
m=5.8×10﹣13m．
故答案为：
5.8×10﹣13．
【分析】根据核反应方程，确定质量亏损，结合质能方程E=mC2与E=
，即可求解．
三、综合题
15.【答案】
（1）根据左手定则，可以判断出电子束将偏向东方．
（2）设从加速电场射出的电子速度为v，据题有：
Ek=
，v=
=
M/s=8×107m/s
从加速电场射出的电子在地磁场中受到洛伦兹力的作用而做匀速圆周运动，设电子的加速度为a，根据牛顿第二定律得：
evB=M
由以上各式解得：
a=
=6.4×1014m/s2；
（3）设从加速电场射出的电子速度为v，
据题有：
Ek=
，v=
=
M/s=8×107m/s
从加速电场射出的电子在地磁场中受到洛伦兹力的作用而做匀速圆周运动，设电子的加速度为a，根据牛顿第二定律得：
evB=M
由以上各式解得：
a=
=6.4×1014m/s2
【解析】【分析】
（1）电子在地磁场中受到洛伦兹力作用，根据左手定则判断出洛伦兹力的方向，即可知道电子束的偏转方向；
（2）根据洛伦兹力等于向心力，列式求出电子在磁场中运动的加速度；（3）画出轨迹，根据几何知识求解打到荧光屏的电子与0点的距离．
16.【答案】
（1）
（2）根据电子做匀速圆周运动，则运动时间：
t=
由T=
解得：
t=
；
（3）电子经加速电场加速后，速度为v，
则由动能定理得：
eU=
mv2；
由几何关系得，电子运动半径：
R=
；
由牛顿第二定律，有：
evB=
；
由以上各式解得加速电压：
U=
【解析】【分析】
（1）根据电场力与洛伦兹力方向，结合力与运动的关系，从而即可求解；
（2）根据电子的运动周期，结合圆心角，即可求解；（3）根据动能定理与牛顿第二定律，结合几何关系，即可求解．
17.【答案】
（1）
He+
N→
O+
H
（2）充入氮气前，调整铝箔厚度，使S上见不到α粒子引起的闪烁
（3）α粒子击中氮核后产生的新粒子射到屏上产生的
【解析】【解答】
（1）卢瑟福通过用α粒子轰击氮核发现了质子，根据质量数和电荷数守恒可以判断核反应方程为：
He+
N→
O+
H
（2）充入氮气后，α粒子轰击氮核产生质子，质子穿过银箔，引起荧光屏S的闪烁，；
装置中A为放射源，放出的为α粒子，由于F处装的银箔刚好能阻止α粒子穿过，因此没有充入氮气之前无质子产生，不可能在S上见到质子引起的闪烁．（3）充入氮气后，α粒子轰击氮核产生质子，质子穿过银箔，引起荧光屏S的闪烁，
【分析】
（1）根据质量数和电荷数守恒判断核反应方程；
（2）F处装的银箔刚好能阻止α粒子穿过，而不能阻止其它粒子如质子穿过；（3）充入氮气后，α粒子轰击氮核产生质子，质子穿过银箔，引起荧光屏S的闪烁．
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