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
练能力、课后提升
一、选择题
1．(2018·全国卷Ⅲ)1934年，约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝核Al，产生了第一个人工放射性核素X：α＋Al→n＋X.X的原子序数和质量数分别为( )
A．15和28 B．15和30
C．16和30 D．17和31
解析：选B 据α粒子和中子的质量数和电荷数写出核反应方程：He＋Al→n＋X，结合质量数守恒和电荷数守恒得，A＝4＋27－1＝30，Z＝2＋13－0＝15，原子序数等于电荷数，故B正确．
2．(多选)(2018·屯溪一中期末)关于放射性同位素的一些应用，下列说法正确的是( )
A．利用放射性消除静电是利用射线的穿透作用
B．利用射线探测机器部件内部的砂眼或裂纹是利用射线的穿透作用
C．利用射线改良品种是因为射线可使DNA发生变异
D．在研究农作物合理施肥中是以放射性同位素作为示踪原子
解析：选BCD 消除静电是利用射线的电离作用使空气电离，A错误；探测机器部件内部的砂眼或裂纹和改良品种分别是利用它的穿透作用和射线可使DNA发生变异的性质，B、C正确；研究农作物合理施肥中是利用放射性同位素作为示踪原子，D正确．
3．(2019·海南中学期末)用“γ刀”进行手术，可以使病人在清醒状态下经过较短的时间完成手术，在此过程中，主要利用：①γ射线具有较强的穿透本领；②γ射线很容易绕过障碍物到达病灶区域；③γ射线具有很强的电离能力，从而使病变细胞电离而被破坏；④γ射线具有很高的能量．上述描述正确的是( )
A．①② B．②③
C．①②③ D．①④
解析：选D 用“γ刀”进行手术，利用的是γ射线具有较强的穿透本领能够进入病灶区，再利用γ射线具有很高的能量杀死病变细胞；γ射线的电离本领最弱．故选项D正确．
4．(2018·广东惠州检测)用中子轰击Al，产生Na和X粒子，Na具有放射性，它衰变后变成Mg，则X粒子和Na的衰变类型分别是( )
A．质子 α衰变 B．α粒子 β衰变
C．电子 α衰变 D．正电子 β衰变
解析：选B 根据核反应前后质量数和电荷数守恒可知，中子轰击Al的核反应方程为Al＋n→Na＋He，Na衰变的核反应方程为Na→Mg＋e，综上所述，可知X是α粒子，Na的衰变类型是β衰变．故选项B正确．
5.(多选)带电粒子进入云室会使云室中的气体电离，从而显示其运动轨迹．如图所示，曲线是在有匀强磁场的云室中观察到的粒子的轨迹，a和b是轨迹上的两点，匀强磁场B垂直纸面向里．该粒子在运动时，其质量和电荷量不变，而动能逐渐减小，下列说法正确的是( )
A．粒子先经过a点，再经过b点
B．粒子先经过b点，再经过a点
C．粒子带负电
D．粒子带正电
解析：选AC 由r＝知，v减小，则r减小，故粒子先经过a点，再经过b点，A正确，B错误；由左手定则知，粒子带负电，C正确，D错误．
6．(多选)下列应用中把放射性同位素作为示踪原子的是( )
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，利用探测器的测量，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．给怀疑患有甲状腺的病人注射碘131，诊断甲状腺的器质性和功能性疾病
解析：选ABD 根据放射性同位素的特征分析可知，利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况，是利用碘131的放射性，将碘131作为示踪原子，A选项正确；把含有放射性元素的肥料施给农作物，利用探测器的测量，找出合理的施肥规律，是示踪原子的运用，B选项正确；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，不是示踪原子的运用，C选项错误；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，D选项正确．
7．1998年9月23日，铱卫星通讯系统在美国和欧洲正式投入商业运行．原计划的铱卫星系统是在距地球表面780 km的太空轨道上建立的一个由77颗小卫星组成的星座，这些小卫星均匀分布在覆盖全球的7条轨道上，每条轨道上有11颗卫星．由于这一方案的卫星排列与化学元素铱原子核外77个电子围绕原子核运动的图景类似，所以简称为铱星系统．自然界中有两种铱的同位素，质量数分别为191和193，则( )
A．这两种同位素的原子核内的中子数之比为191∶193
B．这两种同位素的原子核内的中子数之比为57∶58
C．这两种同位素的质子数之比为191∶193
D．这两种同位素的质子数之比为57∶58
解析：选B 铱为77号元素，其质子数为77，则中子数为191－77＝114,193－77＝116，则中子数之比为114∶116＝57∶58，A错误，B正确；同位素质子数相同，C、D错误．
8．(2018·新课标 Ⅰ 卷模拟)下列说法中正确的是( )
A．在衰变方程 Pu→X＋He＋γ中，X原子核的质量数是234
B．核泄漏事故污染物137Cs能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程为Cs→Ba＋X，可以判断X为正电子
C．放射性物质131I的衰变方程为I→Xe＋X，X为中子
D．某人工转变的核反应方程为He＋Al→O＋X，其中X为中子
解析：选D 根据质量数和电荷数守恒可知，在衰变方程 Pu→X＋He＋γ中，He核的质量数是4，X原子核的质量数是239－4＝235，A选项错误；核反应方程Cs→Ba＋X中，X的电荷数为55－56＝－1，质量数为137－137＝0，可知X为电子，B选项错误；衰变方程I→Xe＋X中，X的电荷数为53－54＝－1，质量数为131－131＝0，可知X为电子，C选项错误；核反应方程He＋Al→O＋X中，X的电荷数为15－15＝0，质量数为31－30＝1，可知X为中子，D选项正确．
9．(2018·天津卷)国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台．下列核反应中放出的粒子为中子的是( )
A. N俘获一个α粒子，产生 O并放出一个粒子
B．Al俘获一个α粒子，产生P并放出一个粒子
C. B俘获一个质子，产生Be并放出一个粒子
D．Li俘获一个质子，产生He并放出一个粒子
解析：选B 根据核反应过程中质量数守恒及电荷数守恒可知，N＋He→O＋H，A项错误；Al＋He→P＋n，B项正确；B＋H→Be＋He，C项错误；Li＋H→He＋He，D项错误．
10．如图所示为卢瑟福发现质子的实验装置．M是显微镜，S荧光屏，窗口F处装有银箔，氮气从阀门T充入，A是放射源．下列说法中正确的是( )
A．该实验的核反应方程为He＋ N→O＋H
B．充入氮气后，调整银箔厚度，使S上见不到质子引起的闪烁
C．充入氮气前，调整银箔厚度，使S上能见到α粒子引起的闪烁
D．充入氮气前，调整银箔厚度，使S上见不到α粒子引起的闪烁
解析：选D 卢瑟福通过人工核反应，用α粒子轰击氮核发现了质子，根据质量数守恒和电荷数守恒可知，该实验的核反应方程为He＋4N→O＋H，A选项错误；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，B选项错误；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α粒子引起的闪烁，C选项错误，D选项正确．
二、非选择题
11．静止的锂核(Li)俘获一个速度为7.7×106 m/s的中子，发生核反应后若只产生两个新粒子，其中一个粒子为氦核(He)，它的速度大小是8.0×106 m/s，方向与反应前的中子速度方向相同．
(1)写出此核反应的方程式；
(2)求反应后产生的另一个粒子的速度大小及方向．
解析：(1)Li＋n→He＋H.
(2)用m1、m2和m3分别表示中子(n)、氦核(He)和氚核(H)的质量，由动量守恒定律得
m1v1＝m2v2＋m3v3
代入数值解得v3＝－8.1×106 m/s
即反应后生成的氚核的速度大小为8.1×106 m/s，方向与反应前中子的速度方向相反．
答案：(1) Li＋n→He＋H
(2)8.1×106 m/s 方向与反应前中子的速度方向相反
12．1934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
13．一个静止的氮核 N俘获一个速度为2.3×107 m/s的中子生成一个复核A，A又衰变成B、C两个新核．设B、C的速度方向与中子速度方向相同，B的质量是中子的11倍，B的速度是106 m/s，B、C两原子核的电荷数之比为5∶2.则：
(1)C为何种粒子？
(2)C核的速度大小为多少？
解析：(1)静止的氮核N俘获一个速度为2.3×107 m/s的中子生成一个复核A，由质量数守恒和电荷数守恒，可知复核A的质量数为15，电荷数为7，因B的质量是中子的11倍，则知B的质量数是11，则C核的质量数是4.根据B、C两原子核的电荷数之比为5∶2可知C核的电荷数为2，所以C为α粒子(氦原子核He)．
(2)设中子质量为m，B的质量为11m，C的质量为4m.由动量守恒定律得mv＝11mvB＋4mvC，解得vC＝3×106 m/s.
答案：(1)α粒子(氦原子核He) (2)3×106 m/s
课件25张PPT。第3节 探测射线的方法
第4节 放射性的应用与防护固知识、要点梳理过饱和的蒸气 过热液体 感光 荧光物质 气体分子 凝结成雾滴 气泡 灵敏 计数 射线种类 新原子核 质量数 放射性 人工放射性 穿透能力 相同的 有破坏作用 练能力、课后提升点 击 进 入
