高中物理选修3-5课时作业2：19.3-19.4探测射线的方法 放射性的应用与防护

3 探测射线的方法
4 放射性的应用与防护
(时间：60分钟)
题组一射线的探测及应用
1．下列关于放射线的探测说法错误的是
() A．气泡室探测射线的原理与云室探测射线原理类似
B．由气泡室内射线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种类
[答案] D
2.用α粒子照射充氮的云室，摄得如图19－3、4－2所示的照片，下列说法中正
确的是
()
图19－3、4－2
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
[答案] D
[解析]α粒子轰击氮的核反应方程为42He＋14 7N→17 8O＋11H，入射的是α粒子，
所以B是α粒子产生的径迹，质量大电离作用强的新核178O，径迹粗而短，故A是新核径迹，质子电离作用弱一些，贯穿作用强，所以细而长的径迹是质子的径迹，所以正确选项为D.
3．医学界通过14C标记的C60发现一种C60的羧酸衍生物，在特定条件下可以通过断裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，则14C的用途是
() A．示踪原子B．电离作用
C．催化作用D．贯穿作用
[答案] A
[解析]用14C标记C60来查明元素的行踪，发现可以通过断裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，因此14C的作用是作示踪原子，故选项A正确．
4．有关放射性同位素3015P的下列说法，正确的是
()
A.3015P与3014X互为同位素
B.3015P与其同位素有相同的化学性质
C．用3015P制成化合物后它的半衰期变长
D．含有3015P的磷肥释放正电子，可用作示踪原子，观察磷肥对植物的影响[答案]BD
[解析]同位素有相同的质子数，所以选项A错误；同位素有相同的化学性质，所以选项B正确；半衰期与元素属于化合物或单质没有关系，所以3015P 制成化合物后它的半衰期不变，即选项C错误；含有3015P的磷肥由于衰变，可记录磷的踪迹，所以选项D正确．
5．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，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
6．目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装修材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如，有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病．根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是
() A．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下一个原子核了
B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的
C．γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力也最强
D．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4
[答案] B
[解析]半衰期是对大量原子核的统计规律，A项错误；β衰变是核内中子转化来的，B项正确；γ射线的电离作用弱，C错误；对α衰变，质量数减少4，中子数减少2，D错误．
题组二核反应方程
7．在下列四个核反应方程中，X1、X2、X3和X4各代表某种粒子
①31H＋X1―→42He＋10n②14 7N＋42He―→17 8O＋X2
③94Be＋42He―→12 6C＋X3④2412Mg＋42He―→2713Al＋X4
则以下判断中正确的是
() A．X1是质子B．X2是中子
C．X3是电子D．X4是质子
[答案] D
[解析]根据核反应的质量数和电荷数守恒知，X1为21H，A错；X2为11H，B 错；X3为10n，C错；X4为11H，D对．
8．用中子轰击氧原子核的核反应方程式为16 8O＋10n→a7N＋0b X，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
[答案] C
[解析]根据质量数、电荷数守恒可知a＝17，b＝8＋0－7＝1，因此X可表示为0＋1e，为正电子，故C项正确，A、B、D三项错误．
9．一个质子以1.0×107m/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，则下列判断正确的是
() A．核反应方程为2713Al＋11H―→2814Si
B．核反应方程为2713Al＋10n―→2814Si
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
[答案]AD
[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．10．(2013·上海，21)放射性元素210 84Po衰变为206 82Pb，此衰变过程的核反应方程是________；用此衰变过程中发出的射线轰击19 9F，可得到质量数为22的氖(Ne)元素和另一种粒子，此核反应过程的方程是________．
[答案]
210 84Po ―→206 82Pb ＋4
2He
42He ＋19 9F ―→2210Ne ＋11H
[解析] 根据衰变规律，此衰变过程的核反应方程是210 84Po ―→206 82Pb ＋4
2He.用α
射线轰击19 9F ，
可得到质量数为22的氖(Ne)元素和另一种粒子，此核反应过程的方程是：42He ＋19 9F ―→2210Ne ＋11H.
题组三 综合应用
11．将威耳逊云室置于磁场中，一个静止在磁场中的放射性同位素原子核3015P ，放出一个正电子后变成原子核3014Si ，如图所示能近似反映正电子和Si 核轨迹的是
( )
[答案] B
[解析] 把放出的正电子和衰变生成物Si 核看成一个系统，衰变过程中系统的动量守恒，放出的正电子的方向跟Si 核运动方向一定相反．由于它们都带正电荷，在洛伦兹力作用下一定形成两个外切圆的轨道，C 、D 可排除． 因为洛伦兹力提供向心力，即q v B ＝m v 2r . 所以做匀速圆周运动的半径为r ＝m v
qB .
衰变时，放出的正电子与反冲核Si 的动量大小相等，因此在同一个磁场中做圆周运动的半径与它们的电荷量成反比，即r e r Si
＝q Si q e
＝14
1.可见正电子运动的圆
半径较大．
12．1956年李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，并由吴健雄用6027Co 的衰变来验证，其核反应方程是6027Co―→A Z Ni＋0－1e＋νe.其中νe是反中微子，它的电荷量为零，静止质量可认为是零．
(1)在上述衰变方程中，衰变产物A Z Ni的质量数A是________，核电荷数Z是
________．
(2)在衰变前6027Co核静止，根据云室照片可以看出，衰变产物Ni和0－1e的运动
径迹不在一条直线上，如果认为衰变产物只有Ni和0
e，那么衰变过程将违
－1
背________守恒定律．
(3)6027Co是典型的γ放射源，可用于作物诱变育种．我国应用该方法培育出了
许多农作物新品种，如棉花高产品种“鲁棉1号”，年种植面积曾达到3 000多万亩，在我国自己培育的棉花品种中栽培面积最大．γ射线处理作物后主要引起________，从而产生可遗传的变异．
[答案](1)6028(2)动量(3)基因突变
[解析](1)根据质量数和电荷数守恒，核反应方程写成：6027Co―→6028Ni＋0－1e ＋νe，由此得出两空分别为60和28.
(2)衰变过程遵循动量守恒定律．原来静止的核动量为零，分裂成两个粒子后，
这两个粒子的动量和应还是零，则两粒子径迹必在同一直线上．现在发现Ni 和0－1e的运动径迹不在同一直线上，如果认为衰变产物只有Ni和0－1e，就一定会违背动量守恒守律．
(3)用γ射线照射种子，会使种子的遗传基因发生突变，从而培育出优良品种．13．1934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：2713Al＋42 He―→3015P＋10n，这里的3015P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3015P放出正电子的核反应方程；
(2)放射性同位素3015P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？
[答案](1)3015P―→3014Si＋ 0＋1e
(2)正电子是原子核内的一个质子转换成一个中子放出正电子．
[解析](1)核反应方程为3015P―→3014Si＋ 0＋1e
(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，同时放出正电子，核反应方程为
1
H―→10n＋ 0＋1e
1。