第3、4节 探测射线的方法、放射性的应用与防护
[随堂巩固]
1．(探测射线的方法)(多选)关于威耳逊云室探测射线，下述说法正确的是
A．威耳逊云室内充满过饱和蒸气，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短且直的是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 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短且直，即B选项正确；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，所以C选项错误；把云室放在磁场中，由射线径迹的弯曲方向就可判断射线所带电荷的正负，D错。
答案 AB
2．(核反应方程)(2018·北京卷)在核反应方程He＋7N→8O＋X中，X表示的是
A．质子 B．中子
C．电子 D．α粒子
解析 由核反应方程中，电荷数守恒和质量数守恒可知，X为H选项A正确。
答案 A
3．(核反应方程)下面列出的是一些核反应方程：P＋Si＋X，Be＋H→B＋Y，He＋He→Li＋Z，其中
A．X是质子，Y是中子，Z是正电子
B．X是正电子，Y是质子，Z是中子
C．X是中子，Y是正电子，Z是质子
D．X是正电子，Y是中子，Z是质子
解析 依据核反应方程的两个基本规律：质量数守恒和电荷数守恒，即可得出选项D正确。
答案 D
4．(放射性同位素的应用)下列应用中放射性同位素不是作为示踪原子的是
A．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况
B．把含有放射性元素的肥料施给农作物，根据探测器的测量，找出合理的施肥规律
C．利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹
D．给怀疑患有甲状腺病的病人注射碘131，诊断甲状腺的疾病
解析 利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹是利用γ射线穿透能力强的特点，因此选项C不属于示踪原子的应用。选项A、B、D中都是利用了放射性同位素作为示踪原子。
答案 C
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题组一 射线的探测及应用
1．现代建筑使用的花岗岩石材和家庭装修使用的花岗岩板材中也存在不同程度的放射性，某同学要测定附近建筑材料厂生产的花岗岩板材的放射性辐射是否超标，他选用哪种仪器较好
A．威尔逊云室 B．气泡室
C．盖革－米勒计数器 D．以上三种效果都很好
解析 花岗岩板材的放射性比较弱，用云室、气泡室很难测出，而计数器非常灵敏，用它检测射线十分方便。
答案 C
2．(多选)下列说法正确的是
A．医学上利用射线进行放射治疗时，要控制好放射的剂量
B．发现质子、发现中子和发现放射性同位素P的核反应均属于原子核的人工转变
C．衰变和原子核的人工转变没有什么不同
D．放射性同位素作为示踪原子是利用了放射性同位素放出的射线可被仪器探测到的特点
答案 ABD
3．(多选)近几年，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，半个小时内完成手术，无须住院，因而γ刀被誉为“神刀”。据报道，我国自己研究的旋式γ刀性能更好，已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射线具有很强的贯穿本领
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射线能很容易地绕过阻碍物到达目的地
答案 AC
4．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 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 C
题组二 核反应方程
5．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 把前两个方程化简，消去x，即N＋Li→y＋O，可见y是 He，结合第三个方程，根据电荷数守恒、质量数守恒可知z是中子n.因此选项C正确。
答案 C
6．用中子轰击铝27，产生钠24和X粒子，钠24具有放射性，它衰变后变成镁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
解析 中子轰击铝27的核反应方程为Al＋n→Na＋He，钠24衰变后变成镁24的核反应方程为；Na→Mg＋ 0－1e，所以X粒子是α粒子，钠的衰变为β衰变，选项C正确。
答案 C
7．如图19－3－4所示，1928年，德国物理学家玻特用α(He)轰击轻金属铍(Be)时，发现有一种贯穿能力很强的中性射线，查德威克对该粒子进行研究，进而发现了新的粒子，用粒子流A轰击石蜡时，会打出粒子流B。下述正确的是
图19－3－4
A．该实验核反应方程：Be＋He→C＋n
B．该实验是查德威克发现质子的实验
C．粒子A为中子，粒子B为质子
D．粒子A为质子，粒子B为中子
解析 由质量数和电荷数守恒可知，核反应方程为：Be＋He→6C＋n，A错误；该实验生成的是中子，不是发现质子的实验，B错误；由核反应方程可知，A为中子，中子轰击石蜡，将氢中的质子打出，即形成质子流，故B为质子，C正确，D错误。
答案 C
8．(多选)一个质子以1.0×107 m/s的速度撞一个静止的铝原子核后被俘获，铝原子核变成硅原子核，已知铝原子核的质量是质子的27倍，硅原子核的质量是质子的28倍，则下列说法正确的是
A．核反应方程为Al＋H→Si
B．核反应方程为Al＋n→Si
C．硅原子核速度的数量级为107 m/s，方向跟质子的初速度方向一致
D．硅原子核速度的数量级为105 m/s，方向跟质子的初速度方向一致
解析 由核反应中电荷数和质量数守恒可知A选项正确，B选项错误；由动量守恒定律求得硅原子速度的数量级为105 m/s。即D选项正确，C选项错误。
答案 AD
题组三 综合应用
9．关于放射性同位素应用的下列说法正确的是
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，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
解析 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秀品种。用γ射线治疗肿瘤对人体有副作用，因此要科学地严格控制剂量。
答案 D
10．用α粒子照射充氮的云室，摄得如图19－3－5所示的照片，下列说法中正确的是
图19－3－5
A．A是α粒子的径迹，B是质子的径迹，C是新核的径迹
B．B是α粒子的径迹，A是质子的径迹，C是新核的径迹
C．C是α粒子的径迹，A是质子的径迹，B是新核的径迹
D．B是α粒子的径迹，C是质子的径迹，A是新核的径迹
解析 α粒子轰击氮核的核反应方程为He＋N→O＋H，入射的是α粒子，所以B是α粒子的径迹。产生的新核，质量大电离作用强，所以径迹短且粗，故A是新核径迹，质子的电离作用弱一些，贯穿作用强，所以细长的径迹是质子的径迹。所以D正确。
答案 D
11．某实验室工作人员，用初速度为v0＝0.09c(c为真空中的光速)的α粒子轰击静止在匀强磁场中的Na，产生了质子。若某次碰撞可看作对心正碰，碰后新核的运动方向与α粒子的初速度方向相同，质子的运动方向与新核运动方向相反，它们在垂直于磁场的平面内分别做匀速圆周运动。通过分析轨迹半径，可得出新核与质子的速度大小之比为1∶10，已知质子质量为m。
(1)写出核反应方程；
(2)求出质子的速度v。
解析 (1)核反应方程为He＋Na→Mg＋H
(2)设α粒子、新核的质量分别为4m、26m，质子的速率为v，由动量守恒定律得4mv0＝26m－mv解得v＝0.225c。
答案 (1)He＋Na→Mg＋H (2)0.225 c
12．1934年，约里奥-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，还观察到了正电子。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粒子放射源以后，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，正电子就是它在衰变过程中放射出来的。
(1)写出放射性同位素P放出正电子的衰变方程；
(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、电荷数守恒，P放出正电子的衰变方程为P―→Si＋e。
(2)原子核内只有质子和中子，没有电子，也没有正电子，正β衰变是原子核内的一个质子转换成一个中子，同时放出一个正电子，其衰变方程为H―→e＋n。
答案 (1)P―→Si＋e (2)一个质子衰变成一个中子时放出一个正电子
课件38张PPT。第3、4节 探测射线的方法、放射性的应用与防护[学习目标]
1．了解探测射线的几种方法，熟悉探测射线的几种仪器。
2．知道什么是放射性同位素和人工放射性同位素。
3．了解放射性在生产和科学领域的应用。
4．知道核反应及其遵从的规律，会正确书写核反应方程。电离 雾滴 气泡 感光 荧光 电离 雾滴 直而粗 弯曲 液体 过热 气泡 灵敏 计数 射线的种类 新原子核 质量数 放射性 人工放射性 穿透本领 有破坏作用 相同 √ × × √ × × × √ √ × 答案 ABC答案 BD答案 C [答案] B答案 B4．放射线的污染与防护 [答案] (1)B (2)β (3)示踪原子答案 BD 本讲结束
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