学业分层测评(十四)
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1．关于放射性的应用，下列说法正确的是( )
A．利用α射线使空气电离，把静电荷导走
B．利用β射线照射植物的种子，使产量显著增加
C．利用β射线来治疗肺癌、食道癌等疾病
D．利用β射线进行金属探伤
【解析】α射线的电离作用很强，可利用α射线的电离作用，把静电荷导走A对；γ射线对生物具有物理化学作用，照射种子可使基因变异，可用于放射性治疗，β射线不具有生物作用，B、C错；利用γ射线进行金属探伤，D错．
【答案】A
2．(多选)关于放射性的应用与防护，下列说法正确的是( )
A．通过原子核的人工转变可以发现和制造新元素
B．在人工核反应过程中，质量守恒
C．利用示踪原子可以研究生物大分子的结构
D．人类一直生活在放射性的环境中
【解析】通过原子核的人工转变可以发现和制造新元素，A项正确；在人工核反应过程中，质量数守恒，B项错；利用示踪原子可以研究生物大分子的结构，C项正确；人类一直生活在放射性的环境中，地球上的每个角落都有射线，D项正确．
【答案】ACD
3．放射性同位素钴60能放出较强的γ射线，其强度容易控制，这使得γ射线得到广泛应用．下列选项中，属于γ射线的应用的是( )
A．医学上制成γ刀，无需开颅即可治疗脑肿瘤
B．机器运转时常产生很多静电，用γ射线照射机器可将电荷导入大地
C．铝加工厂将接收到的γ射线信号输入计算机，可对薄铝板的厚度进行自动控制
D．用α射线照射草莓、荔枝等水果，可延长保存期
【解析】γ射线的电离作用很弱，不能使空气电离成为导体，B错误；γ射线的穿透能力很强，薄铝板的厚度变化时，接收到的信号强度变化很小，不能控制铝板厚度，但可用于金属钢板探伤，C错误；γ射线能量很大，可以杀菌，延长水果的保存期，对肿瘤细胞有很强的杀伤作用，故A正确，D错误．
【答案】A
4．(多选)用α粒子照射充氮的云室，摄得如图4-3-2所示的照片，下列说法中正确的是( )
图4-3-2
A．A是α粒子的径迹
B．B是α粒子的径迹
C．C是α粒子的径迹
D．A是新核的径迹
【解析】α粒子轰击氮的核反应方程为He＋N→O＋H，入射的是α粒子．所以B是α粒子产生的径迹，质量大、电离作用强的新核O，径迹粗而短，故A是新核径迹．质子电离作用弱一些，贯穿作用强，所以细而长的径迹是质子的径迹．所以正确选项为B、D.
【答案】BD
5．(多选)防止放射性污染的防护措施有( )
A．将废弃的放射性物质进行深埋
B．将废弃的放射性物质倒在下水道里
C．接触放射性物质的人员穿上铅防护服
D．将废弃的放射性物质投放到大海里
【解析】因为放射性物质残存的时间太长，具有辐射性，故应将其深埋，A对，B、D均错；铅具有一定的防止放射性的能力，接触放射性物质的人员穿上铅防护服，并要控制一定的放射剂量，故C对．
【答案】AC
6．在工业生产中，某些金属材料内部出现的裂痕是无法直接观察到的，如果不能够发现它们，可能会给生产带来极大的危害．自从发现放射线以后，就可以利用放射线对其进行探测了．这是利用了 ( )
A．α射线的电离本领
B．β射线的带电性质
C．γ射线的贯穿本领
D．放射性元素的示踪本领
【解析】放射性的应用是沿着利用它的射线和作为示踪原子两个方向展开的，γ射线的贯穿本领最强，可以用于金属探伤，故选项C正确．
【答案】C
7．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________．
【解析】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．
【答案】锶90
8．用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现，天然放射性同位素只不过40几种，而今天人工制造的同位素已达1 000多种，每种元素都有放射性同位素，放射性同位素在农业、医疗卫生、科研等许多方面得到广泛应用.
(1)带电的验电器在放射线照射下电荷会很快消失，其原因是________．
A．射线的贯穿作用
B．射线的电离作用
C．射线的物理、化学作用
D．以上三个选项都不是
(2)如图4-3-3是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图，如工厂生产的是厚度1 mm铝板，在α、β、γ三种射线中，你认为对铝板的厚度起主要作用的是________射线．
图4-3-3
(3)在我国首先用人工方法合成牛胰岛素时需要证明人工合成的牛胰岛素结晶跟天然牛胰岛素结晶是同一物质，为此曾采用放射性同位素14C做________．
【解析】(1)因放射性的电离作用，空气中与验电器所带电荷电性相反的离子与之中和，所以使验电器所带电荷消失．
(2)α射线穿透物质的本领弱，不能穿透厚度1 mm的铝板，因而探测器不能探到，γ射线穿透本领最强，穿透1 mm的铝板和几毫米厚铝板打在探测器上很难分辨，β射线也能穿透几毫米厚的铝板，但厚度不同，穿透后β射线中的电子运动状态不同，探测器容易分辨．
(3)把掺入14C的人工合成牛胰岛素与天然牛胰岛素混合在一起，经多次重新结晶后，得到了放射性14C分布均匀的牛胰岛素结晶，这就证明了人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素合为一体，它们是同一物质，把这种放射性同位素的原子掺到其他物质中去，让它们一起运动迁移，再用放射性探测仪器进行追踪，就可以知道放射性原子通过什么路径，运动到哪里了，是怎样分布的，从而可了解某些不容易查明的情况或规律，人们把这种用途的放射性同位素叫做示踪原子．
【答案】(1)B(2)β(3)示踪原子
[能力提升]
9．(多选)贫铀炸弹是一种杀伤力很强的武器，贫铀是提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238，贫铀炸弹不仅有很强的穿甲能力，而且铀238具有放射性，残留物可长期对环境起破坏作用而造成污染．人长期生活在该环境中会受到核辐射而患上皮肤癌和白血病．下列结论正确的是( )
A．铀238的衰变方程式为：U→Th＋He
B.U和U互为同位素
C．人患皮肤癌和白血病是因为核辐射导致了基因突变
D．贫铀弹的穿甲能力很强，也是因为它的放射性
【解析】铀238具有放射性，放出一个α粒子，变成钍234，A正确．铀238和铀235质子数相同，故互为同位素，B正确．核辐射能导致基因突变，是皮肤癌和白血病的诱因之一，C正确．贫铀弹的穿甲能力很强，是因为它的弹芯是由高密度、高强度、高韧性的铀合金组成，袭击目标时产生高温化学反应，所以其爆炸力、穿透力远远超过一般炸弹，D错．
【答案】ABC
10．在下列4个核反应方程中，x表示质子的是( )
A.P→Si＋x
B.U→Th＋x
C.Al＋n→Mg＋x
D.Al＋He→P＋x
【解析】由质量数守恒和电荷数守恒知，选项A中x为正电子e，选项B中x为He，选项C中x为质子H，选项D中x为中子n.
【答案】C
11．为了临床测定病人血液的体积，可根据磷酸盐在血液中被红血球吸收这一事实，向病人体内输入适量含有P作示踪原子的血液，先将含有P的血液4 cm3分为两等份，其中一份留作标准样品，20 min后测量出其放射性强度为10 800 s－1；另一份则通过静脉注射进入病人体内，经20 min后，放射性血液分布于全身，再从病人体内抽出血液样品2 cm3，测出其放射性强度为5 s－1，则病人的血液体积大约为多少？
【解析】由于标准样品与输入体内的P的总量是相等的，因此两者的放射性强度与P原子核的总数均是相等的．设病人血液总体积为V，应有×V＝10 800，
解得：V＝4 320 cm3.
【答案】4 320 cm3
12．1956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＋e.其中e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．
【解析】(1)根据质量数和电荷数守恒，核反应方程为：Co→Ni＋e＋e，由此得出两空分别为60和28.
(2)衰变过程遵循动量守恒定律．原来静止的核动量为零，分裂成两个粒子后，这两个粒子的动量和应还是零，则两粒子径迹必在同一直线上．现在发现Ni和e的运动径迹不在同一直线上，如果认为衰变产物只有Ni和e，就一定会违背动量守恒定律．
(3)用γ射线照射种子，会使种子的遗传基因发生突变，从而培育出优良品种．
【答案】(1)6028(2)动量(3)基因突变
13．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________．(填“长”、“短”或“长短均可”)
【解析】(1)由题意得O→N＋e，e＋e→2γ.
(2)将放射性同位素15O注入人体后，由于它能放出正电子，并能与人体内的负电子产生一对光子，从而被探测器探测到，所以它的用途为作为示踪原子．B正确．
(3)根据同位素的用途，为了减小对人体的伤害，半衰期应该很短．
【答案】(1)O→N＋e，e＋e→2γ
(2)B(3)短
4.3让射线造福人类
学 习 目 标
知 识 脉 络
1.知道放射性粒子与其他物质作用时产生的一些现象．
2．掌握什么是核反应，会写出人工转变方程．(重点、难点)
3．知道探测射线的仪器和方法．(重点)
4．知道什么是放射性同位素．(重点)
5．了解放射性在生产和科学领域的应用，知道放射性污染及其对人类和自然产生的严重危害，了解防范放射性物质的措施，建立防范意识．(重点)
人工放射性元素的发现探测射线的仪器和方法
1．人工放射性元素的发现
(1)人工放射性的发现
约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝箔时，意外地探测到了正电子．停止轰击后，仍能测到正电子，物质放射正电子的性能也随时间衰减，有一定的半衰期．
(2)核反应方程
He＋Al→P＋n
P→Si＋e
P有放射性，衰变时放出正电子．
2．探测射线的仪器和方法
(1)计数器
计数器结构示意图
图4-3-1
计数器的主要部分是计数管，结构如图4-3-1所示．外面是玻璃管，里面有一个接在电源负极上的导电圆筒，中间有一根接电源正极的钨丝，里面充入低压惰性气体，工作时在两极间加上的电压略低于管内气体的击穿电压．当射线进入管内时，会使气体电离，产生的电子和正离子在强电场中加速，再与气体分子碰撞．又使气体电离，产生电子……这样，一个粒子进入玻璃管内就会产生大量的电子，这些电子到达阳极，就形成一次瞬间导电，电路中形成一个脉冲电流，电子仪器把这次脉冲记录下来．
(2)云室：粒子在云室内气体中飞过，使沿途的气体分子电离，过饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心凝结成雾滴，于是显示出射线的径迹．
(3)乳胶照相
利用高速运动的带电粒子能使照相底片感光的特性，可以直接用照相胶片来得到粒子的径迹．
1．云室和气泡室都是应用射线的穿透能力研究射线的轨迹．(×)
2．计数器既可以统计粒子的数量，也可以区分射线的种类．(×)
3．衰变和原子核的人工转变均满足质量数守恒和电荷数守恒．(√)
在云室中如何判断放射线的性质和带电的正负？
【提示】根据放射线在云室中径迹的长短和粗细，可以知道粒子的性质，把云室放在磁场中，根据带电粒子运动径迹的弯曲方向，还可以知道粒子所带电荷的正负．
1．原子核人工转变的三大发现
(1)1919年卢瑟福发现质子的核反应：
N＋He→O＋H
(2)1932年查德威克发现中子的核反应：
Be＋He→C＋n
(3)1934年约里奥—居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应：Al＋He→P＋n；P→Si＋e.
2．人工转变核反应与衰变的比较
(1)不同点：原子核的人工转变是一种核反应，是其他粒子与原子核相碰撞的结果，需要一定的装置和条件才能发生，而衰变是原子核的自发变化，它不受物理和化学条件的影响．
(2)相同点：人工转变与衰变过程一样，在发生过程中质量数与电荷数都守恒，反应前后粒子总动量守恒．
3．三种射线在云室中的径迹比较
(1)α粒子的质量比较大，在气体中飞行时不易改变方向．由于它的电离本领大，沿途产生的离子多，所以它在云室中的径迹直而粗．
(2)β粒子的质量小，跟气体碰撞时容易改变方向，并且电离本领小，沿途产生的离子少，所以它在云室中的径迹比较细，而且速度减小后的轨迹常常弯曲．
(3)γ粒子的电离本领更小，在云室中一般看不到它的径迹．
4．不同探测方法的对比
云室是依据径迹探测射线的性质和种类，而计数器只能计数，不能区分射线的种类．
1．(多选)在云室中，关于放射源产生的射线径迹，下列说法中正确的是( )
A．由于γ射线的能量大，容易显示其径迹
B．γ射线的电离本领很小，在云室中一般看不到它的径迹
C．由于β粒子的速度大，其径迹细而且长
D．由于α粒子的电离作用强，其径迹直而粗
【解析】在云室中显示粒子径迹是由于引起气体电离，电离作用强的α粒子容易显示其径迹，因质量较大，飞行时不易改变方向，所以径迹直而粗，故只有B、C、D正确．
【答案】BCD
2．利用云室探测射线时能观察到细长而弯曲的径迹，则可知是________射线射入云室中，观察到的是射线粒子在运动路径上的________．
【解析】α射线质量较大，在气体中飞行时不易改变方向，在云室中的径迹直而粗，β射线质量较小，在云室中的径迹细而弯曲，因此观察到云室中细长而弯曲的径迹是β射线的径迹，射线粒子的运动肉眼是观察不到的，观察到的是酒精的过饱和蒸气在射线粒子运动路径上形成的雾滴．
【答案】β酒精雾滴
3．用计数器测定放射源的放射强度为每分钟405次，若将一张厚纸板放在计数器与放射源之间，计数器几乎测不到射线.10天后再次测量，测得该放射源的放射强度为每分钟101次，则该放射性元素的半衰期是________天，放出的射线是________射线．
【解析】因厚纸板能挡住这种射线，可知这种射线是穿透能力最差的α射线；因放射性元素原子核个数与单位时间内衰变的次数成正比，10天后测出放射强度为原来的四分之一，说明10天后放射性元素的原子核个数只有原来的四分之一，由半衰期公式知，已经过了两个半衰期，故半衰期是5天．
【答案】5α
三种射线肉眼都看不见，探测射线的方法都是利用它们和其他物质发生作用时产生的现象，来显示射线的存在.
射线的应用放射性污染及防护
1．射线的应用
(1)作为射线源
利用γ射线的穿透能力强的特点，可以检查物体工件内部有无砂眼或裂缝．
利用透过物体的射线的强度跟物体的密度和厚度有关，可以检查产品的厚度，密封容器中液面的高度等；
利用射线的生物效应，可以消灭害虫、杀菌消毒、治疗癌症．储藏肉类、水产、谷物和水果等．利用射线的化学效应，可以制造各种塑料或改善塑料性能．
(2)作为示踪原子
利用放射性同位素放出的射线，可以掌握它的踪迹，研究它所经历的变化，作这种用途的放射性同位素通常叫做示踪原子．
2．放射性污染及其防护
人类一直生活在放射性的环境中，过强的辐射，会对生物体造成危害．要防止放射性物质对空气、水源和食品的污染．
1．利用放射性同位素放出的γ射线可以给金属探伤．(√)
2．用放射性同位素代替非放射性的同位素来制成各种化合物做“示踪原子”．(√)
3．医疗照射是利用放射性，对人和环境没有影响．(×)
4．密封保存放射性物质是常用的防护方法．(√)
1．医学上做射线治疗用的放射性元素，使用一段时间后当射线强度降低到一定程度时就需要更换放射材料，原来的材料成为核废料，这些放射治疗选用的放射性元素的半衰期应该很长还是较短？为什么？
【提示】应选用半衰期较短的．因为半衰期短的放射性废料容易处理．当然也不能选用太短的，否则就需要频繁更换放射原料了．
2．放射性污染危害很大，放射性穿透力很强，是否无法防护？
【提示】放射线危害很难防护，但是通过屏蔽、隔离等措施可以进行有效防护，但防护的有效手段是提高防范意识．
1．放射性同位素的分类
可分为天然放射性同位素和人工放射性同位素两种，天然放射性同位素不过40多种，而人工放射性同位素已达1 000多种，每种元素都有自己的放射性同位素．
2．人工放射性同位素的优点
(1)放射强度容易控制；
(2)可以制成各种所需的形状；
(3)半衰期比天然放射性物质短得多，放射性废料容易处理．因此，凡是用到射线时，用的都是人工放射性同位素．
3．放射性同位素的主要应用
(1)利用它的射线．
①工业部门使用射线测厚度——利用γ射线的穿透特性；
②农业应用——γ射线使种子的遗传基因发生变异，杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期等；
③医疗上——利用γ射线的高能量治疗癌症．
(2)作为示踪原子：放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质，通过探测放射性同位素的射线确定其位置．
4．(多选)下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子 ( )
A．γ射线探伤仪
B．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况
C．利用钴60治疗肿瘤等疾病
D．把含有放射性元素的肥料施给农作物，用检测放射性的办法确定放射性元素在农作物内转移和分布情况，找出合理施肥的规律
【解析】A是利用了γ射线的穿透性；C利用了γ射线的生物作用；B、D是利用示踪原子．
【答案】BD
5．关于放射性同位素的应用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，因此达到了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
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．可以利用γ射线进行人体透视
【解析】利用放射线消除有害静电是利用α射线的电离性，使空气分子电离成导体，将静电泄出，A错误；γ射线对人体细胞伤害太大，因此不能用来人体透视，在用于治疗肿瘤时要严格控制剂量，B正确；DNA变异并不一定都是有益的，C、D错误．
【答案】B
放射性同位素的两类应用
(1)利用它的射线：α射线的电离作用，γ射线的贯穿本领和生物作用，β射线的贯穿本领．
(2)作为示踪原子：多数情况下用β射线，因为γ射线难以探测到．
