第十九章 第3节 探测射线的方法 第4节 放射性的应用与防护 同步作业 Word版含解析
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| 名称 | 第十九章 第3节 探测射线的方法 第4节 放射性的应用与防护 同步作业 Word版含解析 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 210.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-03-18 13:27:27 | ||
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文档简介
第3节 探测射线的方法
第4节 放射性的应用与防护
1.了解探测放射线的三种方法，认识探测射线的几种仪器． 2.知道什么是放射性同位素和人工转变的放射性同位素． 3.了解放射性在生产和科学领域的应用和防护．
一、探测射线的方法
1．探测方法
(1)组成射线的粒子会使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和的蒸气会产生雾滴，过热液体会产生气泡．
(2)射线能使照相乳胶感光．
(3)射线能使荧光物质产生荧光．
2．探测仪器
(1)威耳逊云室
①原理：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．
②
高速β粒子的径迹直而细
低速β粒子的径迹短而粗，而且常常弯曲
(2)气泡室：气泡室的原理同云室的原理类似，所不同的是气泡室里装的是液体，如液态氢．
粒子通过过热液体时，在它的周围产生气泡而形成粒子的径迹．
(3)盖革—米勒计数器
①优点：G-M计数器非常灵敏，使用方便．
②缺点：只能用来计数，不能区分射线的种类．
二、核反应和人工放射性同位素
1．核反应
(1)定义：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程．
(2)原子核的人工转变：卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，核反应方程7N＋He→8O＋H．
(3)遵循规律：质量数守恒，电荷数守恒．
2．人工放射性同位素
(1)放射性同位素：具有放射性的同位素．
(2)人工放射性同位素的发现：
①1934年，约里奥—居里夫妇发现经过α粒子轰击的铝片中含有放射性磷P.
②发现磷同位素的方程He＋Al→P＋n．
3．放射性同位素优点
(1)资源丰富，应用广泛．
(2)放射强度容易控制，可以制成各种所需的形状，废料容易处理．
(3)现在凡是用到射线时，用的都是人工放射性同位素，而不用天然放射性物质．
三、放射性同位素的应用与防护
1．应用射线：利用γ射线的穿透本领可以测厚度等，还可以用于放射治疗、照射种子培育优良品种等．
2．示踪原子：一种元素的各种同位素具有相同的化学性质，用放射性同位素替换非放射性的同位素后可以探测出原子到达的位置．
3．辐射与安全：人类一直生活在放射性的环境中，过量的射线对人体组织有破坏作用．要防止放射性物质对水源、空气、用具等的污染．
判一判 (1)云室和气泡室都是应用射线的穿透能力研究射线的径迹．( )
(2)盖革—米勒计数器既可以统计粒子的数量，也可以区分射线的种类．( )
(3)放射性同位素P，既可以通过核反应人工获得，也可以从自然界中获得．( )
(4)现在用到射线时，既可以用人工放射性同位素，也可以用天然放射性物质．( )
(5)用γ射线照射食品可以杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期．( )
(6)任何放射性物质都可以作为示踪原子使用．( )
提示：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)×
做一做 (多选)对放射性的应用，下列说法正确的是( )
A．放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
B．对放射性的废料，要装入特制的容器并埋入深地层进行处理
C．射线探伤仪中的放射源必须存放在特制容器里，而不能随意放置
D．对可能产生放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的
提示：选BCD．在大剂量的照射下，放射性对人体和其他生物存在着某种损害作用．放射性也能损伤遗传物质，主要在于引起基因突变和染色体畸变，使一代甚至几代受害，故A错误；放射性的废料仍然有放射性，故对放射性的废料，要装入特制的容器并埋入深地层进行处理，故B正确；放射性会向各个方向放射射线，故射线探伤仪中的放射源必须存放在特制容器里，而不能随意放置，故C正确；放射性废物中的放射性物质，采用一般的物理、化学及生物学的方法都不能将其消灭或破坏，只有通过放射性核的自身衰变才能使放射性衰减到一定的水平．而许多放射性元素的半衰期十分长，并且衰变的产物又是新的放射性元素，所以放射性废物与其他废物相比在处理和处置上有许多不同之处，故对可能产生放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的，故D正确．
想一想 正电子发射计算机断层(PET)是分子水平上的人体功能显像的国际领先技术，它为临床诊断和治疗提供了全新的手段．PET在心脏疾病诊疗中，需要使用放射正电子的氮13示踪剂．氮13是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氧16获得的，反应中同时还产生另一个粒子，试写出该核反应方程．
提示：本题考查对原子核变化过程遵守的两个规律的掌握和对基本粒子的认识．要求考生能根据质量数守恒和电荷数守恒判断出核反应方程中的未知粒子中的质量数和电荷数，并据此分析是何种粒子．根据质量数守恒和电荷数守恒，可知核反应方程为O＋H―→N＋He.
探测射线的方法和仪器
1．探测射线的方法：也是探测运动粒子的方法．可以根据射线粒子与其他物质作用时的表现进行判断，常利用射线的以下特性：
(1)粒子使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和的蒸气会产生雾滴，过热液体会产生气泡．
(2)使照相乳胶产生感光．
(3)使荧光物质产生荧光．
2．三种探测射线的仪器
(1)威耳逊云室
构造：主要部分是一个塑料或玻璃制成的容器，它的下部是一个可以上下移动的活塞，上盖是透明的，可以通过它来观察和拍摄粒子的运动径迹，云室里面有干净的空气．如图所示．
(2)气泡室
气泡室的原理同云室的原理类似，所不同的是气泡室里装的是液体，如液态氢．控制气泡室内液体的温度和压强，使温度略低于液体的沸点．当气泡室内压强突然降低时，液体的沸点变低，因此液体过热，粒子通过液体时在它的周围就有气泡形成，从而显示粒子径迹．
(3)盖革—米勒计数器
①原理：在金属丝和圆筒两极间加上一定的电压，这个电压稍低于管内气体的电离电压，当某种射线粒子进入管内时，它使管内的气体电离，产生电子……这样，一个射线粒子进入管中后可以产生大量电子，这些电子到达阳极，阳离子到达阴极，在外电路中产生一次脉冲放电，利用电子仪器可以把放电次数记录下来．
②优缺点
优点：放大倍数很大，非常灵敏，用它检测射线十分方便．
缺点：
a．不同射线产生的脉冲现象相同，只能用来计数，不能区分射线种类．
b．如果同时有大量粒子或两个粒子射来的时间间隔小于200 μs，则计数器不能区分它们．
(多选)关于放射线的探测，下列说法正确的是( )
A．气泡室探测射线的原理与云室探测射线的原理类似
B．由气泡室内射线的径迹可以分析粒子的带电、动量、能量等情况
C．盖革－米勒计数器探测射线的原理中也利用射线的电离本领
D．盖革－米勒计数器不仅能计数，还能用来分析射线的性质
[思路点拨] 了解各种探测仪的工作原理，并能区别其不同点．
[解析] 气泡室探测射线的原理与云室类似，不同的是通过射线在气泡室中经过时产生气泡来显示射线径迹，故A选项正确；由气泡室内径迹中气泡的多少及径迹在磁场中的弯曲方向等，可分析射线的带电、动量、能量等情况，故B选项正确；盖革－米勒计数器利用射线的电离作用，产生电脉冲进而计数，所以C选项正确；对于不同射线产生的脉冲现象相同，因此计数器只能用来计数，不能区分射线的种类，所以D选项错误．
[答案] ABC
威耳逊云室和气泡室都是依据径迹探测射线的性质和种类，而盖革－米勒计数器只能计数，不能区分射线的种类．
(多选)关于威耳逊云室探测射线，下述正确的是( )
A．威耳逊云室充满过饱和蒸气，射线经过时可显示出射线运动的径迹
B．威耳逊云室中径迹粗而直的是α射线
C．威耳逊云室中径迹细而长的是γ射线
D．威耳逊云室中显示粒子径迹的原因是电离，所以无法由径迹判断射线所带电荷的正负
解析：选AB．云室内充满过饱和蒸气，射线经过时把气体电离，过饱和蒸气以离子为核心凝结成雾滴，雾滴沿射线的路线排列，显示出射线的径迹，故A正确；由于α粒子的电离本领大，贯穿本领小，所以α射线在云室中的径迹粗而直，即B正确；由于γ射线的电离本领很弱，所以在云室中一般看不到它的径迹，而细长径迹是β射线的，所以C错误；把云室放在磁场中，由射线径迹的弯曲方向就可以判断射线所带电荷的正负，所以D错误．
原子的人工核反应和人工转变
条件：用α粒子、质子、中子，甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变．
实质：用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使核发生了转变．
规律
(1)质量数、电荷数守恒．
(2)动量守恒．
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的核反应：Al＋He→P＋n；P→Si＋e.
5．核反应过程一般都是不可逆的，核反应方程不能用等号连接，只能用单向箭头表示反应方向．
命题视角1 对人工转变核反应方程的书写
(2017·杭州高二检测)完成下列核反应方程，并指出其中哪个是发现质子的核反应方程，哪个是发现中子的核反应方程．
(1)N＋n→C＋________
(2)N＋He→O＋________
(3)B＋n→________＋He
(4)Be＋He→________＋n
(5)Fe＋H→Co＋________
[思路点拨] 书写核反应方程要点：
(1)分清反应的种类，是衰变还是人工核反应．
(2)根据电荷数守恒和质量数守恒确定出新原子核和放出的粒子．
[答案] (1)H (2)H，发现质子的核反应方程 (3)Li (4)C，发现中子的核反应方程 (5)n
命题视角2 人工转变与衰变的比较
用中子轰击铝27，产生钠24和X粒子，钠24具有放射性，它衰变后生成镁24，则X粒子和钠的衰变过程分别是( )
A．质子，α衰变 B．电子，α衰变
C．α粒子，β衰变 D．正电子，β衰变
[思路点拨] 人工转变核反应方程的左边应为原子核加俘获的粒子，方程的右边则应根据质量数和电荷数守恒，并依题意来书写完成．
[解析] 按照质量数守恒、电荷数守恒的规律，中子轰击铝的核反应方程为Al＋n―→Na＋He，钠24衰变的核反应方程为Na―→Mg＋e，X是α粒子，衰变过程是β衰变．本题正确选项为C．
[答案] C
原子核的人工转变与衰变的比较
原子核的衰变
原子核的人工转变
发生反应
的原子核
具有放射性的不稳定核
所有的原子核
反应条件
自发进行，无条件
利用α粒子、质子、中子或γ光子作为“炮弹”轰击靶核
反应本质
核子数变化，形成新核
核子的重组，形成新核
典型反应
U→Th＋He
N＋He→O＋H
核反应方程的特点
箭头左边只有一个放射性原子核
箭头左边有靶核和“炮弹”各一个
核反应的规律
质量数守恒(注意质量并不守恒)，电荷数守恒
书写方程的原则
尊重实验事实，不能仅仅依据守恒定律主观臆造
【通关练习】
1．原子核X与氘核H反应生成一个α粒子和一个质子．由此可知( )
A．A＝2，Z＝1 B．A＝2，Z＝2
C．A＝3，Z＝3 D．A＝3，Z＝2
解析：选D．由质量数守恒列式：A＋2＝4＋1，得A＝3，由电荷数守恒列式：Z＋1＝2＋1，得Z＝2，故选项D正确．
2．在中子、质子、电子、正电子、α粒子中选出一个适当的粒子，分别填在下列核反应式的横线上，并指出哪些是核的人工转变．
(1)U→Th＋________；
(2)Be＋He→C＋________；
(3)Th→Pa＋________；
(4)P→Si＋________；
(5)N＋He→O＋________．
解析：在核反应过程中，遵循反应前后电荷数守恒、质量数守恒规律．对参与反应的所有基本粒子来用左下角(电荷数)配平，左上角(质量数)配平．未知粒子可根据其电荷数和质量数确定．如(1)电荷数为92－90＝2，质量数为238－234＝4，由此可知为α粒子(He)，同理确定其他粒子分别为：中子(n)，电子(e)，正电子(e)，质子(H)．其中(2)、(5)是核的人工转变．
答案：(1)He (2)n，核的人工转变 (3)e (4)e
(5)H，核的人工转变
放射性同位素的应用
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．
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．
(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
(1)用射线来测量厚度，一般不选取α射线是因为其穿透能力太差，更多的是选取γ射线，也有部分选取β射线的．
(2)给病人治疗癌症、培育优良品种、延长食物保质期一般选取γ射线．
(3)使用放射线时安全是第一位的．
(多选)人工放射性同位素被用作示踪原子， 主要是因为( )
A．放射性同位素不改变其化学性质
B．人工放射性同位素的半衰期比天然放射性元素的半衰期短得多
C．半衰期与元素所处的物理、化学状态无关
D．放射性同位素容易制造
解析：选ABC．放射性同位素用作示踪原子，主要是用放射性同位素代替没有放射性的同位素参与正常的物理、化学、生物过程，既要利用化学性质相同，也要利用衰变规律不受物理、化学变化的影响，同时还要考虑放射性废料容易处理，因此选项A、B、C正确，选项D不正确．
[随堂检测]
1．关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是( )
A．放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而产生电，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，其结果一定是使其成为更优良的品种
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
解析：选D．利用放射线消除有害静电是利用放射线的电离性，使空气分子电离成为导体，将静电泄出．γ射线对人体细胞伤害太大，不能用来进行人体透视．作物种子发生的DNA突变不一定都是有益的，还要经过筛选才能培育出优良品种．用γ射线治疗肿瘤对人体肯定有副作用，因此要科学地严格控制剂量．本题选D．
2．(2017·宁夏银川九中高二检测)卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变，其核反应方程为：He＋N→O＋H，下列说法错误的是( )
A．卢瑟福通过该实验提出了原子的核式结构模型
B．实验中是用α粒子轰击氮核的
C．卢瑟福通过该实验发现了质子
D．原子核在人工转变的过程中，电荷数一定守恒
解析：选A．卢瑟福用α粒子轰击金箔散射的实验，提出原子的核式结构模型，故A错误；用α粒子轰击氮核首次实现了原子核的人工转变，并发现了质子，故B、C正确；核反应方程质量数和电荷数是守恒的，故D正确．
3．下列方程中属于衰变的是________，属于人工转变的是________，生成原来元素的同位素的是________，放出β粒子的是______________．
①I＋n→I
②U→Th＋He
③Bb→Bi＋e
④Be＋He→C＋n
解析：首先从方程左端去判断哪种是衰变、哪种是人工转变，当方程左端只有一种元素的原子核时，只能是衰变，故②③为衰变，①④为人工转变；而同位素的产生，是根据原子序数相同而质量数不同来判断，所以①会生成该元素的同位素；判断β衰变，只需要看清衰变方程右端是否产生电子即可，应选③.
答案：②③ ①④ ① ③
[课时作业]
一、单项选择题
1．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，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
解析：选D．γ射线的电离作用很弱，应利用α射线的电离作用，A错；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均错；同位素的核外电子数相同，化学性质相同，放射性同位素带有“放射性标记”，可用探测器探测，D对．
2．英国物理学家布拉凯特在充氮的云室中做α粒子轰击氮核的实验．在如图所示的云室照片中，正确的图是( )
解析：选B．首先在α粒子(He)、反冲核(O)和质子(H)这三种粒子中，反冲核的电离能力最强，穿透能力最弱——径迹短而粗；质子的电离能力最弱，穿透能力最强——径迹细而长．另外，在α粒子轰击氮核的过程中，系统动量守恒，即pα＝pO＋pH.因此，反冲核与质子的运动方向不可能在同一直线上．
3．以下是物理学史上3个著名的核反应方程
x＋Li→2y y＋N→x＋O y＋Be→z＋C
x、y和z是3种不同的粒子，其中z是( )
A．α粒子 B．质子
C．中子 D．电子
解析：选C．根据质量数守恒和电荷数守恒可以确定x为质子H，y为He即α粒子，z为中子n.
4．(2017·广州高二检测)以下几个核反应方程，粒子X代表中子的方程是( )
A．N＋He―→O＋X
B．Be＋He―→C＋X
C．P―→Si＋X
D．C―→N＋X
解析：选B．由核反应过程中质量数和电荷数守恒可以判断出选项B正确．
5．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( )
A．钋210 B．氡222
C．锶90 D．铀238
解析：选C．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半衰期太短，铀238半衰期太长，所以只有锶90较合适．
二、多项选择题
6．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：选BD．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．
7．近几年来，我国北京、上海、山东、洛阳、广州等地引进了十多台γ刀，治疗患者5 000余例，效果极好，成为治疗脑肿瘤的最佳仪器．令人感叹的是，用γ刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半小时完成手术，无需住院，因而γ刀被誉为“神刀”．据报道，我国自己研制的旋式γ刀性能更好，即将进入各大医院为患者服务．γ刀治疗脑肿瘤主要是利用( )
A．γ射线具有很强的穿透能力
B．γ射线具有很强的电离作用
C．γ射线具有很高的能量
D．γ射线能很容易绕过阻碍物到达目的地
解析：选AC．γ刀就是γ射线，γ射线的特点是穿透能力强，γ射线波长短，光子的能量高，杀伤力强，应用γ刀治疗脑肿瘤就是利用其穿透能力强和杀伤力强．
8．用盖革—米勒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，则下列关于射线性质及它的半衰期的说法正确的是( )
A．放射源射出的是α射线
B．放射源射出的是β射线
C．这种放射性元素的半衰期是5天
D．这种放射性元素的半衰期是2.5天
解析：选AC．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，选项A正确，B错误；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．
9．(2017·江苏扬州期末)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O注入人体，O在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇而湮灭转化为一对γ光子，被探测器采集后，经计算机处理生成清晰图象．则根据PET的原理判断下列表述正确的是( )
A．O在人体内的衰变方程是O―→N＋e
B．正、负电子湮灭方程是e＋e―→2γ
C．在PET中，O主要用途是作为示踪原子
D．在PET中，O主要用途是参与人体的新陈代谢
解析：选ABC．显像的原理是采集γ光子，即注入人体内的O衰变放出正电子和人体内的负电子湮灭转化为γ光子，因此O主要用途是作为示踪原子，D错．
三、非选择题
10．中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的铂元素的同位素Pt.制取过程如下：
(1)用质子轰击铍靶Be产生快中子；
(2)用快中子轰击汞Hg，反应过程可能有两种：
①生成Pt，放出氦原子核；
②生成Pt，放出质子、中子；
(3)生成的Pt发生两次β衰变，变成稳定的原子核汞Hg.
写出上述核反应方程式．
解析：根据质量数守恒和电荷数守恒，算出新核的电荷数和质量数，然后写出核反应方程．
(1)Be＋H→B＋n.
(2)①Hg＋n→Pt＋He；
②Hg＋n→Pt＋2H＋n.
(3)Pt→Au＋e；
Au→Hg＋e.
答案：见解析
11．1934年，约里奥·居里和伊丽芙·居里夫妇在用α粒子轰击铝箔时，除了测到预料中的中子外，还探测到了正电子．正电子的质量跟电子的质量相同，带一个单位的正电荷，跟电子的电性正好相反，是电子的反粒子，更意外的是，拿走α放射源以后，铝箔虽不再发射中子，但仍然继续发射正电子，而且这种放射性也有一定的半衰期．原来，铝箔被α粒子击中后发生了如下反应：Al＋He→P＋n.这里的P就是一种人工放射性同位素，正电子就是它衰变过程中放射出来的．
(1)写出放射性同位素P放出正电子的核反应方程；
(2)放射性同位素P放出正电子的衰变称为正β衰变，我们知道原子核内只有中子和质子，那么正β衰变中的正电子从何而来？
解析：(1)正β衰变过程质量数、电荷数也守恒，P放出正电子的核反应方程为P→Si＋e，可见正β衰变后新核质量数不变，电荷数减1.
(2)原子核内只有质子和中子，没有电子，也没有正电子，正β衰变是原子核的一个质子转换成一个中子，同时放出一个正电子，反应过程为H→e＋n.
答案：(1)P→Si＋e (2)H→e＋n
12．用中子轰击Cu核时，产生镍的放射性同位素，其质量数为65，写出人工制造镍的核反应方程，所产生的放射性镍要发生β衰变，写出镍发生β衰变的方程．
解析：中子轰击铜的核反应方程为
n＋Cu―→Ni＋X，
则1＋65＝65＋A，0＋29＝28＋Z，
得A＝1、Z＝1，则X为H.
上述方程为n＋Cu―→Ni＋H.
同样办法可得镍发生β衰变的方程：
Ni―→Cu＋e.
答案：n＋Cu―→Ni＋H Ni―→Cu＋e
第4节 放射性的应用与防护
1.了解探测放射线的三种方法，认识探测射线的几种仪器． 2.知道什么是放射性同位素和人工转变的放射性同位素． 3.了解放射性在生产和科学领域的应用和防护．
一、探测射线的方法
1．探测方法
(1)组成射线的粒子会使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和的蒸气会产生雾滴，过热液体会产生气泡．
(2)射线能使照相乳胶感光．
(3)射线能使荧光物质产生荧光．
2．探测仪器
(1)威耳逊云室
①原理：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．
②
高速β粒子的径迹直而细
低速β粒子的径迹短而粗，而且常常弯曲
(2)气泡室：气泡室的原理同云室的原理类似，所不同的是气泡室里装的是液体，如液态氢．
粒子通过过热液体时，在它的周围产生气泡而形成粒子的径迹．
(3)盖革—米勒计数器
①优点：G-M计数器非常灵敏，使用方便．
②缺点：只能用来计数，不能区分射线的种类．
二、核反应和人工放射性同位素
1．核反应
(1)定义：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程．
(2)原子核的人工转变：卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，核反应方程7N＋He→8O＋H．
(3)遵循规律：质量数守恒，电荷数守恒．
2．人工放射性同位素
(1)放射性同位素：具有放射性的同位素．
(2)人工放射性同位素的发现：
①1934年，约里奥—居里夫妇发现经过α粒子轰击的铝片中含有放射性磷P.
②发现磷同位素的方程He＋Al→P＋n．
3．放射性同位素优点
(1)资源丰富，应用广泛．
(2)放射强度容易控制，可以制成各种所需的形状，废料容易处理．
(3)现在凡是用到射线时，用的都是人工放射性同位素，而不用天然放射性物质．
三、放射性同位素的应用与防护
1．应用射线：利用γ射线的穿透本领可以测厚度等，还可以用于放射治疗、照射种子培育优良品种等．
2．示踪原子：一种元素的各种同位素具有相同的化学性质，用放射性同位素替换非放射性的同位素后可以探测出原子到达的位置．
3．辐射与安全：人类一直生活在放射性的环境中，过量的射线对人体组织有破坏作用．要防止放射性物质对水源、空气、用具等的污染．
判一判 (1)云室和气泡室都是应用射线的穿透能力研究射线的径迹．( )
(2)盖革—米勒计数器既可以统计粒子的数量，也可以区分射线的种类．( )
(3)放射性同位素P，既可以通过核反应人工获得，也可以从自然界中获得．( )
(4)现在用到射线时，既可以用人工放射性同位素，也可以用天然放射性物质．( )
(5)用γ射线照射食品可以杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期．( )
(6)任何放射性物质都可以作为示踪原子使用．( )
提示：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)×
做一做 (多选)对放射性的应用，下列说法正确的是( )
A．放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
B．对放射性的废料，要装入特制的容器并埋入深地层进行处理
C．射线探伤仪中的放射源必须存放在特制容器里，而不能随意放置
D．对可能产生放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的
提示：选BCD．在大剂量的照射下，放射性对人体和其他生物存在着某种损害作用．放射性也能损伤遗传物质，主要在于引起基因突变和染色体畸变，使一代甚至几代受害，故A错误；放射性的废料仍然有放射性，故对放射性的废料，要装入特制的容器并埋入深地层进行处理，故B正确；放射性会向各个方向放射射线，故射线探伤仪中的放射源必须存放在特制容器里，而不能随意放置，故C正确；放射性废物中的放射性物质，采用一般的物理、化学及生物学的方法都不能将其消灭或破坏，只有通过放射性核的自身衰变才能使放射性衰减到一定的水平．而许多放射性元素的半衰期十分长，并且衰变的产物又是新的放射性元素，所以放射性废物与其他废物相比在处理和处置上有许多不同之处，故对可能产生放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的，故D正确．
想一想 正电子发射计算机断层(PET)是分子水平上的人体功能显像的国际领先技术，它为临床诊断和治疗提供了全新的手段．PET在心脏疾病诊疗中，需要使用放射正电子的氮13示踪剂．氮13是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氧16获得的，反应中同时还产生另一个粒子，试写出该核反应方程．
提示：本题考查对原子核变化过程遵守的两个规律的掌握和对基本粒子的认识．要求考生能根据质量数守恒和电荷数守恒判断出核反应方程中的未知粒子中的质量数和电荷数，并据此分析是何种粒子．根据质量数守恒和电荷数守恒，可知核反应方程为O＋H―→N＋He.
探测射线的方法和仪器
1．探测射线的方法：也是探测运动粒子的方法．可以根据射线粒子与其他物质作用时的表现进行判断，常利用射线的以下特性：
(1)粒子使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和的蒸气会产生雾滴，过热液体会产生气泡．
(2)使照相乳胶产生感光．
(3)使荧光物质产生荧光．
2．三种探测射线的仪器
(1)威耳逊云室
构造：主要部分是一个塑料或玻璃制成的容器，它的下部是一个可以上下移动的活塞，上盖是透明的，可以通过它来观察和拍摄粒子的运动径迹，云室里面有干净的空气．如图所示．
(2)气泡室
气泡室的原理同云室的原理类似，所不同的是气泡室里装的是液体，如液态氢．控制气泡室内液体的温度和压强，使温度略低于液体的沸点．当气泡室内压强突然降低时，液体的沸点变低，因此液体过热，粒子通过液体时在它的周围就有气泡形成，从而显示粒子径迹．
(3)盖革—米勒计数器
①原理：在金属丝和圆筒两极间加上一定的电压，这个电压稍低于管内气体的电离电压，当某种射线粒子进入管内时，它使管内的气体电离，产生电子……这样，一个射线粒子进入管中后可以产生大量电子，这些电子到达阳极，阳离子到达阴极，在外电路中产生一次脉冲放电，利用电子仪器可以把放电次数记录下来．
②优缺点
优点：放大倍数很大，非常灵敏，用它检测射线十分方便．
缺点：
a．不同射线产生的脉冲现象相同，只能用来计数，不能区分射线种类．
b．如果同时有大量粒子或两个粒子射来的时间间隔小于200 μs，则计数器不能区分它们．
(多选)关于放射线的探测，下列说法正确的是( )
A．气泡室探测射线的原理与云室探测射线的原理类似
B．由气泡室内射线的径迹可以分析粒子的带电、动量、能量等情况
C．盖革－米勒计数器探测射线的原理中也利用射线的电离本领
D．盖革－米勒计数器不仅能计数，还能用来分析射线的性质
[思路点拨] 了解各种探测仪的工作原理，并能区别其不同点．
[解析] 气泡室探测射线的原理与云室类似，不同的是通过射线在气泡室中经过时产生气泡来显示射线径迹，故A选项正确；由气泡室内径迹中气泡的多少及径迹在磁场中的弯曲方向等，可分析射线的带电、动量、能量等情况，故B选项正确；盖革－米勒计数器利用射线的电离作用，产生电脉冲进而计数，所以C选项正确；对于不同射线产生的脉冲现象相同，因此计数器只能用来计数，不能区分射线的种类，所以D选项错误．
[答案] ABC
威耳逊云室和气泡室都是依据径迹探测射线的性质和种类，而盖革－米勒计数器只能计数，不能区分射线的种类．
(多选)关于威耳逊云室探测射线，下述正确的是( )
A．威耳逊云室充满过饱和蒸气，射线经过时可显示出射线运动的径迹
B．威耳逊云室中径迹粗而直的是α射线
C．威耳逊云室中径迹细而长的是γ射线
D．威耳逊云室中显示粒子径迹的原因是电离，所以无法由径迹判断射线所带电荷的正负
解析：选AB．云室内充满过饱和蒸气，射线经过时把气体电离，过饱和蒸气以离子为核心凝结成雾滴，雾滴沿射线的路线排列，显示出射线的径迹，故A正确；由于α粒子的电离本领大，贯穿本领小，所以α射线在云室中的径迹粗而直，即B正确；由于γ射线的电离本领很弱，所以在云室中一般看不到它的径迹，而细长径迹是β射线的，所以C错误；把云室放在磁场中，由射线径迹的弯曲方向就可以判断射线所带电荷的正负，所以D错误．
原子的人工核反应和人工转变
条件：用α粒子、质子、中子，甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变．
实质：用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使核发生了转变．
规律
(1)质量数、电荷数守恒．
(2)动量守恒．
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的核反应：Al＋He→P＋n；P→Si＋e.
5．核反应过程一般都是不可逆的，核反应方程不能用等号连接，只能用单向箭头表示反应方向．
命题视角1 对人工转变核反应方程的书写
(2017·杭州高二检测)完成下列核反应方程，并指出其中哪个是发现质子的核反应方程，哪个是发现中子的核反应方程．
(1)N＋n→C＋________
(2)N＋He→O＋________
(3)B＋n→________＋He
(4)Be＋He→________＋n
(5)Fe＋H→Co＋________
[思路点拨] 书写核反应方程要点：
(1)分清反应的种类，是衰变还是人工核反应．
(2)根据电荷数守恒和质量数守恒确定出新原子核和放出的粒子．
[答案] (1)H (2)H，发现质子的核反应方程 (3)Li (4)C，发现中子的核反应方程 (5)n
命题视角2 人工转变与衰变的比较
用中子轰击铝27，产生钠24和X粒子，钠24具有放射性，它衰变后生成镁24，则X粒子和钠的衰变过程分别是( )
A．质子，α衰变 B．电子，α衰变
C．α粒子，β衰变 D．正电子，β衰变
[思路点拨] 人工转变核反应方程的左边应为原子核加俘获的粒子，方程的右边则应根据质量数和电荷数守恒，并依题意来书写完成．
[解析] 按照质量数守恒、电荷数守恒的规律，中子轰击铝的核反应方程为Al＋n―→Na＋He，钠24衰变的核反应方程为Na―→Mg＋e，X是α粒子，衰变过程是β衰变．本题正确选项为C．
[答案] C
原子核的人工转变与衰变的比较
原子核的衰变
原子核的人工转变
发生反应
的原子核
具有放射性的不稳定核
所有的原子核
反应条件
自发进行，无条件
利用α粒子、质子、中子或γ光子作为“炮弹”轰击靶核
反应本质
核子数变化，形成新核
核子的重组，形成新核
典型反应
U→Th＋He
N＋He→O＋H
核反应方程的特点
箭头左边只有一个放射性原子核
箭头左边有靶核和“炮弹”各一个
核反应的规律
质量数守恒(注意质量并不守恒)，电荷数守恒
书写方程的原则
尊重实验事实，不能仅仅依据守恒定律主观臆造
【通关练习】
1．原子核X与氘核H反应生成一个α粒子和一个质子．由此可知( )
A．A＝2，Z＝1 B．A＝2，Z＝2
C．A＝3，Z＝3 D．A＝3，Z＝2
解析：选D．由质量数守恒列式：A＋2＝4＋1，得A＝3，由电荷数守恒列式：Z＋1＝2＋1，得Z＝2，故选项D正确．
2．在中子、质子、电子、正电子、α粒子中选出一个适当的粒子，分别填在下列核反应式的横线上，并指出哪些是核的人工转变．
(1)U→Th＋________；
(2)Be＋He→C＋________；
(3)Th→Pa＋________；
(4)P→Si＋________；
(5)N＋He→O＋________．
解析：在核反应过程中，遵循反应前后电荷数守恒、质量数守恒规律．对参与反应的所有基本粒子来用左下角(电荷数)配平，左上角(质量数)配平．未知粒子可根据其电荷数和质量数确定．如(1)电荷数为92－90＝2，质量数为238－234＝4，由此可知为α粒子(He)，同理确定其他粒子分别为：中子(n)，电子(e)，正电子(e)，质子(H)．其中(2)、(5)是核的人工转变．
答案：(1)He (2)n，核的人工转变 (3)e (4)e
(5)H，核的人工转变
放射性同位素的应用
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．
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．
(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
(1)用射线来测量厚度，一般不选取α射线是因为其穿透能力太差，更多的是选取γ射线，也有部分选取β射线的．
(2)给病人治疗癌症、培育优良品种、延长食物保质期一般选取γ射线．
(3)使用放射线时安全是第一位的．
(多选)人工放射性同位素被用作示踪原子， 主要是因为( )
A．放射性同位素不改变其化学性质
B．人工放射性同位素的半衰期比天然放射性元素的半衰期短得多
C．半衰期与元素所处的物理、化学状态无关
D．放射性同位素容易制造
解析：选ABC．放射性同位素用作示踪原子，主要是用放射性同位素代替没有放射性的同位素参与正常的物理、化学、生物过程，既要利用化学性质相同，也要利用衰变规律不受物理、化学变化的影响，同时还要考虑放射性废料容易处理，因此选项A、B、C正确，选项D不正确．
[随堂检测]
1．关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是( )
A．放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而产生电，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，其结果一定是使其成为更优良的品种
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
解析：选D．利用放射线消除有害静电是利用放射线的电离性，使空气分子电离成为导体，将静电泄出．γ射线对人体细胞伤害太大，不能用来进行人体透视．作物种子发生的DNA突变不一定都是有益的，还要经过筛选才能培育出优良品种．用γ射线治疗肿瘤对人体肯定有副作用，因此要科学地严格控制剂量．本题选D．
2．(2017·宁夏银川九中高二检测)卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变，其核反应方程为：He＋N→O＋H，下列说法错误的是( )
A．卢瑟福通过该实验提出了原子的核式结构模型
B．实验中是用α粒子轰击氮核的
C．卢瑟福通过该实验发现了质子
D．原子核在人工转变的过程中，电荷数一定守恒
解析：选A．卢瑟福用α粒子轰击金箔散射的实验，提出原子的核式结构模型，故A错误；用α粒子轰击氮核首次实现了原子核的人工转变，并发现了质子，故B、C正确；核反应方程质量数和电荷数是守恒的，故D正确．
3．下列方程中属于衰变的是________，属于人工转变的是________，生成原来元素的同位素的是________，放出β粒子的是______________．
①I＋n→I
②U→Th＋He
③Bb→Bi＋e
④Be＋He→C＋n
解析：首先从方程左端去判断哪种是衰变、哪种是人工转变，当方程左端只有一种元素的原子核时，只能是衰变，故②③为衰变，①④为人工转变；而同位素的产生，是根据原子序数相同而质量数不同来判断，所以①会生成该元素的同位素；判断β衰变，只需要看清衰变方程右端是否产生电子即可，应选③.
答案：②③ ①④ ① ③
[课时作业]
一、单项选择题
1．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，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
解析：选D．γ射线的电离作用很弱，应利用α射线的电离作用，A错；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均错；同位素的核外电子数相同，化学性质相同，放射性同位素带有“放射性标记”，可用探测器探测，D对．
2．英国物理学家布拉凯特在充氮的云室中做α粒子轰击氮核的实验．在如图所示的云室照片中，正确的图是( )
解析：选B．首先在α粒子(He)、反冲核(O)和质子(H)这三种粒子中，反冲核的电离能力最强，穿透能力最弱——径迹短而粗；质子的电离能力最弱，穿透能力最强——径迹细而长．另外，在α粒子轰击氮核的过程中，系统动量守恒，即pα＝pO＋pH.因此，反冲核与质子的运动方向不可能在同一直线上．
3．以下是物理学史上3个著名的核反应方程
x＋Li→2y y＋N→x＋O y＋Be→z＋C
x、y和z是3种不同的粒子，其中z是( )
A．α粒子 B．质子
C．中子 D．电子
解析：选C．根据质量数守恒和电荷数守恒可以确定x为质子H，y为He即α粒子，z为中子n.
4．(2017·广州高二检测)以下几个核反应方程，粒子X代表中子的方程是( )
A．N＋He―→O＋X
B．Be＋He―→C＋X
C．P―→Si＋X
D．C―→N＋X
解析：选B．由核反应过程中质量数和电荷数守恒可以判断出选项B正确．
5．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( )
A．钋210 B．氡222
C．锶90 D．铀238
解析：选C．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半衰期太短，铀238半衰期太长，所以只有锶90较合适．
二、多项选择题
6．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：选BD．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．
7．近几年来，我国北京、上海、山东、洛阳、广州等地引进了十多台γ刀，治疗患者5 000余例，效果极好，成为治疗脑肿瘤的最佳仪器．令人感叹的是，用γ刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半小时完成手术，无需住院，因而γ刀被誉为“神刀”．据报道，我国自己研制的旋式γ刀性能更好，即将进入各大医院为患者服务．γ刀治疗脑肿瘤主要是利用( )
A．γ射线具有很强的穿透能力
B．γ射线具有很强的电离作用
C．γ射线具有很高的能量
D．γ射线能很容易绕过阻碍物到达目的地
解析：选AC．γ刀就是γ射线，γ射线的特点是穿透能力强，γ射线波长短，光子的能量高，杀伤力强，应用γ刀治疗脑肿瘤就是利用其穿透能力强和杀伤力强．
8．用盖革—米勒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，则下列关于射线性质及它的半衰期的说法正确的是( )
A．放射源射出的是α射线
B．放射源射出的是β射线
C．这种放射性元素的半衰期是5天
D．这种放射性元素的半衰期是2.5天
解析：选AC．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，选项A正确，B错误；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．
9．(2017·江苏扬州期末)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O注入人体，O在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇而湮灭转化为一对γ光子，被探测器采集后，经计算机处理生成清晰图象．则根据PET的原理判断下列表述正确的是( )
A．O在人体内的衰变方程是O―→N＋e
B．正、负电子湮灭方程是e＋e―→2γ
C．在PET中，O主要用途是作为示踪原子
D．在PET中，O主要用途是参与人体的新陈代谢
解析：选ABC．显像的原理是采集γ光子，即注入人体内的O衰变放出正电子和人体内的负电子湮灭转化为γ光子，因此O主要用途是作为示踪原子，D错．
三、非选择题
10．中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的铂元素的同位素Pt.制取过程如下：
(1)用质子轰击铍靶Be产生快中子；
(2)用快中子轰击汞Hg，反应过程可能有两种：
①生成Pt，放出氦原子核；
②生成Pt，放出质子、中子；
(3)生成的Pt发生两次β衰变，变成稳定的原子核汞Hg.
写出上述核反应方程式．
解析：根据质量数守恒和电荷数守恒，算出新核的电荷数和质量数，然后写出核反应方程．
(1)Be＋H→B＋n.
(2)①Hg＋n→Pt＋He；
②Hg＋n→Pt＋2H＋n.
(3)Pt→Au＋e；
Au→Hg＋e.
答案：见解析
11．1934年，约里奥·居里和伊丽芙·居里夫妇在用α粒子轰击铝箔时，除了测到预料中的中子外，还探测到了正电子．正电子的质量跟电子的质量相同，带一个单位的正电荷，跟电子的电性正好相反，是电子的反粒子，更意外的是，拿走α放射源以后，铝箔虽不再发射中子，但仍然继续发射正电子，而且这种放射性也有一定的半衰期．原来，铝箔被α粒子击中后发生了如下反应：Al＋He→P＋n.这里的P就是一种人工放射性同位素，正电子就是它衰变过程中放射出来的．
(1)写出放射性同位素P放出正电子的核反应方程；
(2)放射性同位素P放出正电子的衰变称为正β衰变，我们知道原子核内只有中子和质子，那么正β衰变中的正电子从何而来？
解析：(1)正β衰变过程质量数、电荷数也守恒，P放出正电子的核反应方程为P→Si＋e，可见正β衰变后新核质量数不变，电荷数减1.
(2)原子核内只有质子和中子，没有电子，也没有正电子，正β衰变是原子核的一个质子转换成一个中子，同时放出一个正电子，反应过程为H→e＋n.
答案：(1)P→Si＋e (2)H→e＋n
12．用中子轰击Cu核时，产生镍的放射性同位素，其质量数为65，写出人工制造镍的核反应方程，所产生的放射性镍要发生β衰变，写出镍发生β衰变的方程．
解析：中子轰击铜的核反应方程为
n＋Cu―→Ni＋X，
则1＋65＝65＋A，0＋29＝28＋Z，
得A＝1、Z＝1，则X为H.
上述方程为n＋Cu―→Ni＋H.
同样办法可得镍发生β衰变的方程：
Ni―→Cu＋e.
答案：n＋Cu―→Ni＋H Ni―→Cu＋e