2023高中物理第十九章原子核第3節(jié)第4節(jié)放射性的應(yīng)用與防護(hù)探測(cè)射

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第3節(jié)-第4節(jié)放射性的應(yīng)用與防護(hù)探測(cè)射線的方法

[隨堂檢測(cè)]

1．關(guān)于放射性同位素的應(yīng)用，以下說(shuō)法中正確的是()

A．放射線改變了布料的性質(zhì)使其不再因摩擦而產(chǎn)生電，因此達(dá)到消除有害

靜電的目的

B．利用γ射線的貫穿性可以為金屬探傷，也能進(jìn)行人體的透視

C．用放射線照射作物種子能使其DNA發(fā)生變異，其結(jié)果一定是使其成為更

優(yōu)良的品種

D．用γ射線治療腫瘤時(shí)一定要嚴(yán)格控制劑量，以免對(duì)人體正常組織造成太

大的危害

解析：選D．利用放射線消除有害靜電是利用放射線的電離性，使空氣分子電離成為導(dǎo)體，將靜電泄出．γ射線對(duì)人體細(xì)胞傷害太大，不能用來(lái)進(jìn)行人體透視．作物種子發(fā)生的DNA突變不一定都是有益的，還要經(jīng)過(guò)篩選才能培育出優(yōu)良品種．用γ射線治療腫瘤對(duì)人體確定有副作用，因此要科學(xué)地嚴(yán)格控制劑量．本

題選D．

2．(2023·寧夏銀川九中高二檢測(cè))盧瑟福通過(guò)試驗(yàn)首次實(shí)現(xiàn)了原子核的人工

轉(zhuǎn)變，其核反應(yīng)方程為：42He＋147N→178O＋1H，以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是()

A．盧瑟福通過(guò)該試驗(yàn)提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型

B．試驗(yàn)中是用α粒子轟擊氮核的C．盧瑟福通過(guò)該試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子

D．原子核在人工轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，電荷數(shù)一定守恒

解析：選A．盧瑟福用α粒子轟擊金箔散射的試驗(yàn)，提出原子的核式結(jié)構(gòu)模型，故A錯(cuò)誤；用α粒子轟擊氮核首次實(shí)現(xiàn)了原子核的人工轉(zhuǎn)變，并發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，

故B、C正確；核反應(yīng)方程質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)是守恒的，故D正確．

3．以下方程中屬于衰變的是________，屬于人工轉(zhuǎn)變的是________，生成

原來(lái)元素的同位素的是________，放出β粒子的是______________．

①12353I＋10n→12453I

②23892U→23490Th＋42He

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③21482Bb→21483Bi＋04Be＋42He→126C＋10n－1e④9

④94Be＋42He→126C＋10n

解析：首先從方程左端去判斷哪種是衰變、哪種是人工轉(zhuǎn)變，當(dāng)方程左端只有一種元素的原子核時(shí)，只能是衰變，故②③為衰變，①④為人工轉(zhuǎn)變；而同位素的產(chǎn)生，是根據(jù)原子序數(shù)一致而質(zhì)量數(shù)不同來(lái)判斷，所以①會(huì)生成該元素的同

位素；判斷β衰變，只需要看清衰變方程右端是否產(chǎn)生電子即可，應(yīng)選③.

答案：②③①④①③

[課時(shí)作業(yè)]

一、單項(xiàng)選擇題

1．關(guān)于放射性同位素的應(yīng)用，以下說(shuō)法正確的是()

A．利用γ射線使空氣電離，把靜電荷導(dǎo)走

B．利用β射線照射植物的種子，使產(chǎn)量顯著增加

C．利用α射線來(lái)治療肺癌、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學(xué)性質(zhì)一致，作為示蹤原

子

解析：選D．γ射線的電離作用很弱，應(yīng)利用α射線的電離作用，A錯(cuò)；γ射線對(duì)生物具有物理化學(xué)作用，照射種子可使基因變異，可用于放射性治療，β射線不具有生物作用，B、C均錯(cuò)；同位素的核外電子數(shù)一致，化學(xué)性質(zhì)一致，放

射性同位素帶有“放射性標(biāo)記〞，可用探測(cè)器探測(cè)，D對(duì)．

2．英國(guó)物理學(xué)家布拉凱特在充氮的云室中做α粒子轟擊氮核的試驗(yàn)．在如圖

所示的云室照片中，正確的圖是()

解析：選B．首先在α粒子(42He)、反沖核(178O)和質(zhì)子(11H)這三種粒子中，反沖核的電離能力最強(qiáng)，穿透能力最弱——徑跡短而粗；質(zhì)子的電離能力最弱，穿透能力最強(qiáng)——徑跡細(xì)而長(zhǎng)．另外，在α粒子轟擊氮核的過(guò)程中，系統(tǒng)動(dòng)量守

恒，即pα＝pO＋pH.因此，反沖核與質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)方向不可能在同一直線上．

3．以下是物理學(xué)史上3個(gè)著名的核反應(yīng)方程

x＋73Li→2yy＋147N→x＋178Oy＋94Be→z＋126C

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x、y和z是3種不同的粒子，其中z是()B．質(zhì)子D．電子

A．α粒子

C．中子

解析：選C．根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可以確定x為質(zhì)子1H，y為42He

即α粒子，z為中子10n.

4．(2023·廣州高二檢測(cè))以下幾個(gè)核反應(yīng)方程，粒子X(jué)代表中子的方程是

()

A．147N＋42He―→178O＋XB．94Be＋42He―→126C＋X

C．3015P―→3014Si＋XD．146C―→147N＋X

解析：選B．由核反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可以判斷出選項(xiàng)B正確．5．放射性在技術(shù)上有好多應(yīng)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線．

元素釙210氡222鍶90射線αββ半衰期138天3.8天28年

9

鈾238α、β、γ4.5×10年

某塑料公司生產(chǎn)聚乙烯薄膜，方法是讓厚的聚乙烯膜通過(guò)軋輥把聚乙烯膜軋薄，利用適當(dāng)?shù)姆派渚€來(lái)測(cè)定通過(guò)軋輥后的薄膜厚度是否均勻．可利用的元素是()

A．釙210C．鍶90

B．氡222D．鈾238

解析：選C．要測(cè)定聚乙烯薄膜的厚度，則要求射線可以穿透薄膜，因此α射線不適合；另外，射線穿透作用還要受薄膜厚度影響，γ射線穿透作用最強(qiáng)，薄膜厚度不會(huì)影響γ射線穿透，所以只能選用β射線，而氡222半衰期太短，鈾238半衰期太長(zhǎng)，所以只有鍶90較適合．

二、多項(xiàng)選擇題

6．以下哪些應(yīng)用是把放射性同位素作為示蹤原子()A．γ射線探傷儀

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B．利用含有放射性碘131的油，檢測(cè)地下輸油管的漏油狀況C．利用鈷60治療腫瘤等疾病

D．把含有放射性元素的肥料施給農(nóng)作物，用檢測(cè)放射性的方法確定放射性元素在農(nóng)作物內(nèi)轉(zhuǎn)移和分布狀況，找出合理施肥的規(guī)律

解析：選BD．A是利用了γ射線的穿透性；C利用了γ射線的生物作用；B、D是利用示蹤原子．

7．近幾年來(lái)，我國(guó)北京、上海、山東、洛陽(yáng)、廣州等地引進(jìn)了十多臺(tái)γ刀，治療患者5000余例，效果極好，成為治療腦腫瘤的最正確儀器．令人慨嘆的是，用γ刀治療時(shí)不用麻醉，病人清醒，時(shí)間短，半小時(shí)完成手術(shù)，無(wú)需住院，因而γ刀被譽(yù)為“神刀〞．據(jù)報(bào)道，我國(guó)自己研制的旋式γ刀性能更好，即將進(jìn)入各大醫(yī)院為患者服務(wù)．γ刀治療腦腫瘤主要是利用()

A．γ射線具有很強(qiáng)的穿透能力B．γ射線具有很強(qiáng)的電離作用C．γ射線具有很高的能量

D．γ射線能很簡(jiǎn)單繞過(guò)阻礙物到達(dá)目的地

解析：選AC．γ刀就是γ射線，γ射線的特點(diǎn)是穿透能力強(qiáng)，γ射線波長(zhǎng)短，光子的能量高，殺傷力強(qiáng)，應(yīng)用γ刀治療腦腫瘤就是利用其穿透能力強(qiáng)和殺傷力強(qiáng)．

8．用蓋革—米勒計(jì)數(shù)器測(cè)定放射源的放射強(qiáng)度為每分鐘405次，若將一張厚紙板放在計(jì)數(shù)器與放射源之間，計(jì)數(shù)器幾乎測(cè)不到射線.10天后再次測(cè)量，測(cè)得該放射源的放射強(qiáng)度為每分鐘101次，則以下關(guān)于射線性質(zhì)及它的半衰期的說(shuō)法正確的是()

A．放射源射出的是α射線B．放射源射出的是β射線

C．這種放射性元素的半衰期是5天D．這種放射性元素的半衰期是2.5天

解析：選AC．因厚紙板能擋住這種射線，可知這種射線是穿透能力最差的α射線，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；因放射性元素原子核個(gè)數(shù)與單位時(shí)間內(nèi)衰變的次數(shù)成正比，10天后測(cè)出放射強(qiáng)度為原來(lái)的四分之一，說(shuō)明10天后放射性元素的原子核個(gè)數(shù)只有原來(lái)的四分之一，由半衰期公式知，已經(jīng)過(guò)了兩個(gè)半衰期，故半

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衰期是5天．

9．(2023·XX揚(yáng)州期末)正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像(PET)的基本原理是：將放射性同位素158O注入人體，158O在人體內(nèi)衰變放出的正電子與人體內(nèi)的負(fù)電子相遇而湮滅轉(zhuǎn)化為一對(duì)γ光子，被探測(cè)器采集后，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理生成明了圖象．則根據(jù)PET的原理判斷以下表述正確的是()

A．158O在人體內(nèi)的衰變方程是158O―→157N＋01eB．正、負(fù)電子湮滅方程是01e＋0－1e―→2γC．在PET中，158O主要用途是作為示蹤原子D．在PET中，158O主要用途是參與人體的新陳代謝

解析：選ABC．顯像的原理是采集γ光子，即注入人體內(nèi)的158O衰變放出正電子和人體內(nèi)的負(fù)電子湮滅轉(zhuǎn)化為γ光子，因此158O主要用途是作為示蹤原子，D錯(cuò)．

三、非選擇題

10．中國(guó)科學(xué)院上海原子核研究所制得了一種新的鉑元素的同位素20278Pt.制取過(guò)程如下：

(1)用質(zhì)子轟擊鈹靶94Be產(chǎn)生快中子；

(2)用快中子轟擊汞20480Hg，反應(yīng)過(guò)程可能有兩種：①生成20278Pt，放出氦原子核；②生成20278Pt，放出質(zhì)子、中子；

(3)生成的20278Pt發(fā)生兩次β衰變，變成穩(wěn)定的原子核汞20280Hg.寫(xiě)出上述核反應(yīng)方程式．

解析：根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，算出新核的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)，然后寫(xiě)出核反應(yīng)方程．

(1)94Be＋1H→95B＋10n.

(2)①20480Hg＋10n→20278Pt＋32He；②20480Hg＋10n→20278Pt＋211H＋10n.(3)20278Pt→20279Au＋－01e；79Au→20230280Hg＋－01e.答案：見(jiàn)解析

11．1934年，約里奧·居里和伊麗芙·居里夫婦在用α粒子轟擊鋁箔時(shí)，除

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了測(cè)到預(yù)料中的中子外，還探測(cè)到了正電子．正電子的質(zhì)量跟電子的質(zhì)量一致，帶一個(gè)單位的正電荷，跟電子的電性正好相反，是電子的反粒子，更意外的是，拿走α放射源以后，鋁箔雖不再發(fā)射中子，但依舊繼續(xù)發(fā)射正電子，而且這種放射性也有一定的半衰期．原來(lái)，鋁箔被α粒子擊中后發(fā)生了如下反應(yīng)：13Al＋4272He→3015P＋10n.這里的3015P就是一種人工放射性同位素，正電子就是它衰變過(guò)程中放射出來(lái)的．

(1)寫(xiě)出放射性同位素3015P放出正電子的核反應(yīng)方程；

(2)放射性同位素3015P放出正電子的衰變稱(chēng)為正β衰變，我們知道原子核內(nèi)只有中子和質(zhì)子，那么正β衰變中的正電子從何而來(lái)？

解析：(1)正β衰變過(guò)程質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)也守恒，3015P放出正電子的核反應(yīng)方程為3015P→3014Si＋01e，可見(jiàn)正β衰變后新核質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)減1.

(2)原子核內(nèi)只有質(zhì)子和中子，沒(méi)有電子，也沒(méi)有正電子，正β衰變是原子核的一個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)換成一個(gè)中子，同時(shí)放出一個(gè)正電子，反應(yīng)過(guò)程為1H→01e＋10n.

答案：(1)3015P→3014Si＋01e(2)11H→01e＋10n

12．用中子轟擊6529Cu核時(shí)，產(chǎn)生鎳的放射性同位素，其質(zhì)量數(shù)為65，寫(xiě)出人工制造鎳的核反應(yīng)方程，所產(chǎn)生的放射性鎳要發(fā)生β衰變，寫(xiě)出