(共48张PPT)
19．3 探测射线的方法
19．4 放射性的应用与防护
探测射线的方法 放射性的应用与防护
一、选择题(7、8、10、11为多选，其余为单项选择题)
1．威尔逊云室、气泡室、盖革－米勒计数器是探测放射线的三种装置．关于这三种装置，下列说法正确的是( )
A．三种装置都能区分射线的种类
B．三种装置都能记录射线粒子的数量
C．把气泡室放在磁场中，能从粒子径迹的弯曲情况判断粒子的电性
D．盖革－米勒计数器可用来记录射线粒子的数量，也能区分射线的种类
答案 C
解析 G－M计数器只能计数，而不能区分射线的种类，其他两种不能计数，则A、B、D三项错误；气泡室里带电粒子的径迹弯曲是由于受洛伦兹力的作用，我们可根据径迹分析出粒子的带电情况、动量、能量等则C项正确．
2．在威尔逊云室中，关于放射源产生的径迹，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．由于β粒子的速度大，其径迹粗而长
C．由于α粒子速度小，不易显示其径迹
D．由于α粒子的电离作用强，其径迹直而粗
解析 云室中显示粒子径迹是利用粒子的电离作用，因为α粒子的电离作用强，质量大，飞行方向不易改变，故D项正确．
答案 D
3．下列关于盖革—米勒计数器的说法错误的是( )
A．射线的电离作用是使计数器计数
B．α射线的电离作用强，而γ射线电离作用弱，故计数器只能记录α粒子
C．无论是α、β、γ射线都能用计数器计数
D．计数器不能区分时间间隔小于200μs的两个粒子
解析 根据盖革—米勒计数器的计数原理可知，当射线进入管内时，它使管内气体电离，产生的电子在电场中加速到达阳极，正离子到达阴极，产生脉冲放电，使计数器计数．A、C两项正确，B项错误；两个射来的粒子如果时间间隔小于200μs，计数器不能区分，故D项正确．
答案 B
4．用中子轰击氧原子核的核反应方程式为 816O＋01n→7aN＋b0X，对式中X、a、b的判断正确的是( )
A．X代表中子，a＝17，b＝1
B．X代表电子，a＝17，b＝－1
C．X代表正电子，a＝17，b＝1
D．X代表质子，a＝17，b＝1
解析 由质量数守恒知，a＝17，由电荷数守恒知，b＝1，X为正电子，C项正确．
答案 C
5．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 利用一些射线轰击某些原子核，以实现原子核的人工转变，并可以得到一些元素的放射性同位素，它们和天然存在的放射性元素一样不断地衰变，也有半衰期，且核反应前后质量数、电荷数守恒．中子轰击铝27的核反应方程为：1327Al＋01n→1124Na＋24He，钠24衰变后变成镁24的核反应方程为：1124Na→1224Mg＋－1 0e，所以X粒子是α粒子，钠的衰变为β衰变，C项正确．
答案 C
6．关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是( )
A．利用γ射线使空气电离，把静电荷泄去
B．利用α射线照射植物的种子，使产量显著增加
C．利用β射线来治肺癌、食道癌
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 β或α射线的电离本领较大，可以消除工业上有害的静电积累，A项错误；γ射线可以辐射育种、辐射保鲜、消毒杀菌和医治肿瘤等，B、C两项错误；放射性同位素跟它的非放射性同位素的化学性质相同，作示踪原子，D项正确．
答案 D
7．下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的( )
A．利用钴60治疗肿瘤等疾病
B．γ射线探伤
C．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况
D．把含有放射性同位素的肥料施给农作物用以检测农作物吸收养分的规律
解析 利用钴60治疗肿瘤是利用它的射线能量高的特点，γ射线探伤是利用它的射线贯穿能力强的特点，而检测地下输油管的漏油、检测农作物吸收肥料的养分均是利用射线的示踪特性，由此知C、D两项正确．
答案 CD
8．正电子发射型计算机断层显像(PET)的基本原理是：将放射性同位素 815O注入人体， 815O在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇湮灭转化为一对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原理判断下列表述正确的是( )
A. 815O在人体内衰变方程是 815O→ 715N＋10e
B．正、负电子湮灭方程是10e＋－10e→2γ
C．在PET中， 815O主要用途是作为示踪原子
D．在PET中， 815O主要用途是参与人体的新陈代谢
解析 由题意知，A、B项正确；显像的原理是采集γ光子，即注入人体内的 815O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 815O主要用途是作为示踪原子，故C项正确，D项错误．
答案 ABC
9．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
10．一个质子以1.4×107 m/s的速度撞入一个孤立的静止铝原子核后被俘获，铝原子核变为硅原子核，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．则下列判断中正确的是( )
A．核反应方程为1327Al＋11H→1428Si
B．核反应方程为1327Al＋11H→1427Si＋01n
C．硅原子核速度的数量级为107 m/s
D．硅原子核速度的数量级为105 m/s
解析 核反应方程为1327Al＋11H→1428Si，由动量守恒定律，得m×1.4×107＝28mv′，解得v′＝5×105 m/s，因此A、D两项正确．
答案 AD
11．关于放射性同位素的应用，下列说法正确的是( )
A．作为示踪原子是利用了放射性同位素贯穿能力很强的性质
B．作为示踪原子是利用了放射性同位素放出的射线可以被仪器探测到的特点
C．γ射线探伤利用了γ射线贯穿能力很强的性质
D．γ射线探伤利用了γ射线电离能力很强的性质
解析 根据放射性的性质分析放射性的应用．作为示踪原子是利用放射性同位素放出的射线可被仪器探测到的特点，利用γ射线探伤是利用了γ射线的贯穿能力强的性质，故B、C两项正确．
答案 BC
二、非选择题
12．(2013·课标全国Ⅰ)一质子束入射到静止靶核1327Al上，产生如下核反应：p＋1327Al→X＋n
式中p代表质子，n代表中子，X代表核反应产生的新核．由反应式可知，新核X的质子数为________，中子数为________．
解析 从核反应发生时质量数和电荷数守恒入手．
p为11H，n为01n，则ZAX中，Z＝1＋13－0＝14，A＝27＋1－1＝27，则中子数为A－Z＝27－14＝13.
答案 14 13
13．1993年，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 78202Pt.制取过程如下，写出下面核反应方程．
(1)用质子轰击铍靶49Be产生快中子；
(2)用快中子轰击汞 80204Hg，反应过程可能有两种：
①生成 78202Pt，放出氦原子核；
②生成 78202Pt，同时放出质子、中子．
(3)生成的 78202Pt发生两次衰变，变成稳定的原子核汞 80202Hg.
解析 根据质量数守恒、电荷数守恒，确定新生核的电荷数和质量数，然后写出核反应方程．如下：
(1)49Be＋11H→59B＋01n.
(2)① 80204Hg＋01n→ 78202Pt＋23He.
② 80204Hg＋01n→ 78202Pt＋211H＋01n.
(3) 78202Pt→ 79202Au＋－10e, 79202Au→ 80202Hg＋－10e.
答案 见解析
14．如图所示，带电粒子在“云室”中运动时，可呈现运动径迹，将“云室”放在匀强电场中，通过观察带电粒子的径迹，可以研究原子核发生衰变的规律．现将一静止的放射性14C放入上述装置中，当它发生衰变时，可能放出α粒子或电子或正电子．所放射的粒子与反冲核经过相等的时间所形成的径迹如图所示(发生衰变后瞬间放射出的粒子和反冲核的速度方向与电场强度E垂直，a、b均表示长度)．则
(1)14C发生衰变时所放射出的粒子是________．
(2)14C发生衰变时所放射出的粒子的运动轨迹是________(填“①”或“②”)．
(3)写出14C的衰变方程____________________________________
____________________________________．
(4)求发生衰变后的瞬间放出的粒子与反冲核的动能之比________．
解析 (1)由轨迹可以看出，反冲核与放出的粒子的受力方向均与电场强度方向一致，所以放出的粒子为α粒子或正电子，由于正电子的质量太小，由动量守恒知：正电子的速度会很大，垂直于电场方向上的位移比反冲核大很多，与图不符．则一定是α粒子．
(2)由动量守恒得，α粒子的动量和反冲核的动量大小相等，α粒子的质量小，速度必然大，在垂直于电场方向上的位移大，即②轨道为α粒子．
(3)根据电荷数与质量数守恒可得 614C→ 410Be＋24He.
(4)由动量守恒可得＝＝＝.
又Ek＝mv2＝·p·v.所以＝＝.
答案 (1)α粒子 (2)② (3) 614C→ 410Be＋24He
(4)5∶2
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