物理选修3-5自我小测：第十九章第三、四节探测射线的方法放射性的应用与防护含解析精品

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2017-2018学年物理选修3-5检测：第十九章第3-4节放射性的应用与防护含答案

第十九章原子核3 探测射线的方法4 放射性的应用与防护1．(多选)关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是( ）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：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射线的贯穿能力很强的性质，正确选项为B、C.答案:BC2．用α粒子轰击铍9核,生成一个碳.12核和一个粒子，则该粒子（)A．带正电,能在磁场中发生偏转B．带负电，能在磁场中发生偏转C．电离本领特别强，是原子的组成部分之一D．在任何方向的磁场中都不会发生偏转解析：根据电荷数守恒、质量数守恒知，2＋4＝6＋0，该粒子的电荷数为0；4＋9＝12＋1,该粒子的质量数为1，因为中子不带电,在磁场中不偏转．故D正确，A、B、C错误．答案:D3．用α粒子照射充氮的云室,得到如图所示的照片,下列说法中正确的是( ）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粒子轰击氮核产生一个新核并放出质子，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，所以径迹粗而短,故A是新核径迹；质子的电离作用弱一些，贯穿作用强，所以细而长的径迹C是质子的径迹．故正确答案为D。

答案：D4．(多选）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．核反应方程为错误!Al＋错误!H→错误!SiB．核反应方程为错误!Al＋错误!H→错误!Si＋错误!nC．硅原子核速度的数量级为107 m/sD．硅原子核速度的数量级为105 m/s解析:核反应方程为错误!Al＋错误!H→错误!Si，由动量守恒定律得m ×1。

第十九章第3节、第4节

第3节探测射线的方法第4节放射性的应用与防护1．了解探测射线的几种方法，熟悉探测射线的几种仪器。

2．知道核反应及其遵循的规律，会书写核反应方程。

3．知道什么是放射性同位素和人工放射性同位素。

4．了解放射性同位素在科学与生产领域的应用，了解辐射过量的危害。

一、探测射线的方法探测器材的设计思路：放射线中的粒子会使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和蒸气会产生□01雾滴，过热液体会产生气泡。

射线中的粒子会使照相乳胶感光。

射线中的粒子会使□02荧光物质产生荧光。

1．威耳逊云室其结构为一个圆筒状容器，上盖透明，底部可以上下移动，相当于□03活塞。

实验时先往容器内加入少量酒精，使容器内充满酒精的饱和蒸气，然后迅速下拉活塞，气体迅速膨胀，温度降低，酒精蒸气达到□04过饱和状态。

粒子穿过该空间时，沿途使气体分子□05电离，过饱和蒸气就会以这些离子为核心□06凝成雾滴，于是显示出射线的径迹。

2．气泡室与云室原理类似，只是容器里装的是液体，并控制里面液体的温度和压强，使温度略低于液体的沸点。

当气泡室内的□07压强突然降低时，液体的□08沸点变低，因此液体过热，粒子通过液体时在它周围就有□09气泡形成，显示出粒子的径迹。

3．盖革－米勒计数器它的主要部分是盖革－米勒计数管，外面是玻璃管，里面有一个接在电源负极上的□10导电圆筒，□11金属丝，里面充入□12惰性气体以及少量□13酒精或溴蒸气。

当射线进入管内时，会使管内气体□14电离，产生的□15电子在电场中加速，再与管内气体分子碰撞，又使气体电离，产生电子……一个粒子进入玻璃管内就会产生大量的电子，这些电子到达阳极，正离子到达阴极，电路中形成一次脉冲□16放电，电子仪器把脉冲次数记录下来。

二、核反应1．定义：原子核在其他粒子的轰击下产生□01新原子核的过程。

2．原子核的人工转变(1)1919年□02卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素，同时产生一个质子。

2019-2020人教版物理选修3-5 第19章 3 探测射线的方法 4 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[学习目标] 1.知道射线中的粒子与其他物质作用时产生的现象，了解几种仪器的简单构造和基本原理．(难点)2.知道什么是放射性同位素和人工放射性同位素.3.知道核反应及其遵从的规律，会正确书写核反应方程．(重点、难点)4.了解放射性在生产和科学领域的应用．知道射线的危害及防护．一、探测射线的方法1．探测方法(1)组成射线的粒子会使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和的蒸气会产生雾滴，过热液体会产生气泡．(2)射线能使照相乳胶感光．(3)射线能使荧光物质产生荧光．2．探测仪器(1)威耳逊云室：①原理：粒子在云室内气体中飞过，使沿途的气体分子电离，过饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心凝结成雾滴，于是显示出射线的径迹．○2径迹仪器(2)气泡室：气泡室的原理同云室的原理类似，所不同的是气泡室里装的是液体，如液态氢．粒子通过过热液体时，在它的周围产生气泡而形成粒子的径迹．(3)盖革-米勒计数器①优点：G—M计数器非常灵敏，使用方便．②缺点：只能用来计数，不能区分射线的种类．二、核反应和人工放射性同位素1．核反应(1)定义：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程．(2)原子核的人工转变1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素，同时产生一个质子．卢瑟福发现质子的核反应方程：147N＋42He→178O＋11H.遵循规律：质量数守恒，电荷数守恒．2．人工放射性同位素(1)放射性同位素的定义：具有放射性的同位素．(2)人工放射性同位素的发现：1934年，约里奥·居里夫妇发现经过α粒子轰击的铝片中含有放射性磷3015P.发现磷同位素的方程：42He＋2713Al→3015P＋10n.三、放射性同位素的应用与防护1．应用射线：利用γ射线的穿透本领可以测厚度等，还可以用于放射治疗、照射种子培育优良品种等．2．示踪原子：一种元素的各种同位素具有相同的化学性质，用放射性同位素替换非放射性的同位素后，可以探测出原子到达的位置．3．辐射与安全：人类一直生活在放射性的环境中，过量的射线对人体组织有破坏作用．要防止放射性物质对水源、空气、用具等的污染．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)衰变和原子核的人工转变均满足质量数守恒和电荷数守恒．(√)(2)卢瑟福发现质子的过程就是原子核的人工转变过程．(√)(3)衰变反应过程和原子核的人工转变过程都遵循质量守恒和电荷守恒规律．(×)(4)同一种元素的放射性同位素具有相同的半衰期．(×)(5)在用到射线时，利用人工放射性同位素和天然放射性物质都可以．(×)(6)用放射性同位素代替非放射性的同位素来制成各种化合物做“示踪原子”．(√) 2．(多选)在威耳逊云室中，关于放射源产生的射线径迹，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．γ射线的电离本领很小，在云室中一般看不到它的径迹C．由于β粒子的速度大，其径迹细而且长D．由于α粒子的速度小，不易显示其径迹[解析]在云室中显示粒子径迹是由于引起气体电离，以这些离子为核心凝结成雾滴，电离作用强的α粒子容易显示其径迹，因质量较大，飞行时不易改变方向，所以径迹直而粗，故只有B、C正确．[答案]BC3．(多选)以下是物理学史上3个著名的核反应方程x＋73Li→2y y＋147N→x＋178O y＋94Be→z＋126Cx、y和z是3种不同的粒子，下列说法正确的是()A．x为α粒子B．x为质子C．y为α粒子D．z为中子[解析]根据质量数守恒和电荷数守恒可以确定x为质子11H，y为42He核即α粒子，z为中子10n.[答案]BCD1．(1)α粒子的质量比较大，在气体中飞行时不易改变方向．由于它的电离本领大，沿途产生的离子多，所以它在云室中的径迹直而粗．(2)β粒子的质量小，跟气体碰撞时容易改变方向，并且电离本领小，沿途产生的离子少，所以它在云室中的径迹比较细，而且速度减小后的轨迹常常弯曲．(3)γ粒子的电离本领更小，在云室中一般看不到它的径迹．2．不同探测方法的对比威耳逊云室和气泡室都是依据径迹探测射线的性质和种类，而盖革-米勒计数器只能计数，不能区分射线的种类．【例1】用盖革－米勒计数器测定放射源的放射强度为每分钟405次，若将一张厚纸板放在计数器与放射源之间，计数器几乎测不到射线.10天后再次测量，测得该放射源的放射强度为每分钟101次，则该放射性元素的半衰期是________天，放出的射线是________射线．[解析]因厚纸板能挡住这种射线，可知这种射线是穿透能力最差的α射线；因放射性元素原子核个数与单位时间内衰变的次数成正比，10天后测出放射强度为原来的四分之一，说明10天后放射性元素的原子核个数只有原来的四分之一，由半衰期公式知，已经过了两个半衰期，故半衰期是5天．[答案]5α1．(多选)利用威耳逊云室探测射线时若观察到细长和弯曲的径迹，则下列说法正确的是()A．可知有α射线射入云室B．可知有β射线射入云室C．观察到的是射线粒子的运动D．观察到的是射线粒子运动路径上的酒精雾滴[解析]因为观察到威耳逊云室中存在细长和弯曲的径迹，可知是β射线的径迹，A错，B对；射线粒子的运动是观察不到的，观察到的是酒精过饱和蒸气在射线粒子运动路径上形成的雾滴，C错，D对．[答案]BD1用α粒子、质子、中子，甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变．2．核反应的实质用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使核发生了转变．3．原子核人工转变的三大发现(1)1919年卢瑟福发现质子的核反应：14N＋42He→178O＋11H7(2)1932年查德威克发现中子的核反应：9Be＋42He→126C＋10n4(3)1934年约里奥—居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应：2713Al＋42 He→3015P＋10n；3015P→3014Si＋0＋1e.4．人工转变核反应与衰变的比较(1)不同点：原子核的人工转变是一种核反应，是其他粒子与原子核相碰撞的结果，需要一定的装置和条件才能发生，而衰变是原子核的自发变化，它不受物理和化学条件的影响．(2)相同点：人工转变与衰变过程一样，在发生过程中质量数与电荷数都守恒，反应前后粒子总动量守恒．【例2】完成下列各核反应方程，并指出哪个核反应是首次发现质子、中子和正电子的．(1)105B＋42He→137N＋()(2)94Be＋()→126C＋10n(3)2713Al＋()→2712Mg＋11H(4)147N＋42He→178O＋()(5)2311Na＋()→2411Na＋11H(6)2713Al＋42He→10n＋()；3015P→3014Si＋()[解析](1)105B＋42He→137N＋10n(2)94Be＋42He→126C＋10n由此核反应使查德威克首次发现了中子．(3)2713Al＋10n→2712Mg＋11H(4)147N＋42He→178O＋11H此核反应使卢瑟福首次发现了质子．(5)2311Na＋21H→2411Na＋11H(6)2713Al＋42He→10n＋3015P；30P→3014Si＋0＋1e(正电子)15此核反应使约里奥—居里夫妇首次发现了正电子．书写核反应方程的四条重要原则(1)质量数守恒和电荷数守恒；(2)中间用箭头，不能写成等号；(3)能量守恒(中学阶段不作要求)；(4)核反应必须是实验中能够发生的．2．图为查德威克实验示意图，由于天然放射性元素钋(Po)放出的α射线轰击铍时会产生粒子流A，用粒子流A轰击石蜡时会打出粒子流B，经研究知道()A．A为中子，B为质子B．A为质子，B为中子C．A为γ射线，B为中子D．A为中子，B为γ射线[解析]α射线轰击铍时的核反应方程：94Be＋42He→(136C)→126C＋10n，得知A为中子，中子轰击石蜡时会打出质子流，所以A正确；其他选项错误．[答案] A1．可分为天然放射性同位素和人工放射性同位素两种，天然放射性同位素不过40多种，而人工放射性同位素已达1 000多种，每种元素都有自己的放射性同位素．2．人工放射性同位素的优点(1)放射强度容易控制；(2)可以制成各种所需的形状；(3)半衰期比天然放射性物质短得多，放射性废料容易处理．因此，凡是用到射线时，用的都是人工放射性同位素．3．放射性同位素的主要应用(1)利用它的射线．①工业部门使用射线测厚度——利用γ射线的穿透特性；②农业应用——利用γ射线使种子的遗传基因发生变异，杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期等；③医疗上——利用γ射线的高能量治疗癌症．(2)作为示踪原子：放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质，通过探测放射性同位素的射线确定其位置．【例3】(多选)关于放射性同位素的应用下列说法中正确的有()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伤害[解析]利用放射线消除有害静电是利用α射线的电离性，使空气分子电离成导体，将静电泄出，A错误；利用γ射线的穿透性可以为金属探伤，γ射线对人体细胞伤害太大，因此不能用来人体透视，在用于治疗肿瘤时要严格控制剂量，B、D正确；DNA变异并不一定都是有益的，C错误．[答案]BD放射性同位素的两类应用(1)利用它的射线：α射线的电离作用，γ射线的贯穿本领和生物作用，β射线的贯穿本领．(2)作为示踪原子：多数情况下用β射线，因为γ射线难以探测到．3．(多选)下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子()A．γ射线探伤仪B．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况C．利用钴60治疗肿瘤等疾病D．把含有放射性元素的肥料施给农作物，用检测放射性的办法确定放射性元素在农作物内转移和分布情况，找出合理施肥的规律[解析]A是利用了γ射线的穿透性；C利用了γ射线的生物作用；B、D 是利用示踪原子．[答案]BD1．(多选)关于放射性的应用，下列说法正确的是()A．利用α射线使空气电离，把静电荷导走B．利用β射线照射植物的种子，使产量显著增加C．利用γ射线来治疗肺癌、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学性质相同，作为示踪原子[解析]α射线的电离作用很强，利用α射线的电离作用，A对；γ射线对生物具有物理化学作用，照射种子可使基因变异，可用于放射性治疗，β射线不具有生物作用，B错，C对；同位素的核外电子数相同，化学性质相同，放射性同位素带有“放射性标记”，可用探测器探测，D对．[答案]ACD2．(多选)用高能8636Kr(氪)离子轰击20882Pb(铅)，释放出一个中子后，生成了一个新核，关于新核的推断正确的是()A．其质子数为118B．其质量数为293C．其原子序数为118 D．其中子数为90[解析]核反应方程为20882Pb＋8636Kr→10n＋293118X，新核质量数为293，质子数为118，中子数为293－118＝175.故正确选项为A、B、C.[答案]ABC3．(多选)用α粒子照射充氮的云室，摄得如图所示的照片，下列说法中正确的是()A．A是α粒子的径迹B．B是α粒子的径迹C．C是α粒子的径迹D．C是质子的径迹[解析]α粒子轰击氮的核反应方程为42He＋147N→178O＋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B、D.[答案]BD4．正电子发射计算机断层显像(PET)的基本原理是：将放射性同位素15O 注入人体，参与人体的代谢过程.15O在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像．根据PET原理，回答下列问题：(1)写出15O的衰变和正负电子湮灭的方程式．(2)将放射性同位素15O注入人体，15O的主要用途是()A．利用它的射线B．作为示踪原子C．参与人体的代谢过程D．有氧呼吸(3)PET中所选的放射性同位素的半衰期应________．(填“长”“短”或“长短均可”)[解析](1)由题意得158O→157N＋0＋1e，0＋1e＋0－1e→2γ.(2)将放射性同位素15O注入人体后，由于它能放出正电子，并能与人体内的负电子产生一对光子，从而被探测器探测到，所以它的用途为作为示踪原子．B 正确．(3)根据同位素的用途，为了减小对人体的伤害，半衰期应该很短．[答案](1)158O→157N＋0＋1e，0＋1e＋0－1e→2γ(2)B(3)短。

高中物理选修3-5学案：19.3-19.4探测射线的方法放射性的应用与防护

[目标定位] 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.知道核反应及其遵从的规律，会正确书写核反应方程.4.了解放射性在生产和科学领域的应用.一、探测射线的方法1.探测射线的理论依据(1)放射线中的粒子会使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和的蒸气会产生________，过热液体会产生________.(2)放射线中的粒子会使照相乳胶________.(3)放射线中的粒子会使荧光物质产生________.2.探测射线的仪器(1)威耳逊云室：①原理：当酒精蒸气达到过饱和状态，粒子在云室内气体中飞过，使沿途的________________电离，过饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心____________________，于是显示出射线的径迹.②(2)气泡室：气泡室里装的是液体，如液态氢.粒子通过过热液体时，在它的周围________________而形成粒子的径迹.(3)盖革－米勒计数器：①优点：G－M计数器________________，用它检测射线十分方便.②缺点：只能用来________，不能区分___________________________________________.深度思考三种射线肉眼都看不见，结合上述三种仪器，说说探测射线的原理是什么？例1在威耳逊云室中，关于放射源产生的射线径迹，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，其径迹粗而且长C.由于α粒子的速度小，不易显示其径迹D.由于α粒子的电离作用强，其径迹直而粗二、核反应1.定义原子核在______________的轰击下产生______________的过程.2.遵循规律________________守恒，________________守恒.3.原子核的人工转变________________________用α粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素(氧17)和一个质子，核反应方程为______________________________________，第一次实现了原子核的人工转变.深度思考核反应的实质是什么？例2写出下列原子核人工转变的核反应方程.(1)2311Na(钠核)俘获1个α粒子后放出1个质子；(2)2713Al(铝核)俘获1个α粒子后放出1个中子；(3)168O(氧核)俘获1个中子后放出1个质子；(4)3014Si(硅核)俘获1个质子后放出1个中子.书写核反应方程的四条重要原则(1)质量数守恒和电荷数守恒；(2)中间用箭头，不能写成等号；(3)能量守恒(中学阶段不作要求)；(4)核反应必须是实验中能够发生的.三、人工放射性同位素1.有些同位素具有________________，叫放射性同位素.2.1934年，约里奥—居里夫妇发现经过α粒子轰击的铝片中含有放射性磷3015P，核反应方程为________________________________________________________________________.四、放射性同位素的应用1.在工业上可以用________射线来探测工件内部裂痕，称为________探伤，也可以用________射线照射种子，会使种子的________________发生变异，从而培育出新品种.2.农业上利用3015P作为________________来研究农作物对磷肥的吸收情况.3.辐射与安全：人类一直生活在放射性的环境中，________的射线对人体组织有破坏作用.要防止______________对水源、空气、用具等的污染.深度思考原子核的人工转变与放射性元素的衰变有何区别？例3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，消除静电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，可以作为示踪原子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2.(核反应方程)下面列出的是一些核反应方程：94Be＋42He→126C＋X，199F＋Y→168O＋42He，其中()A.X是正电子，Y是质子B.X是中子，Y是正电子C.X是中子，Y是质子D.X是质子，Y是中子3.(核反应方程)下面列出的是一些核反应方程：3015P→3014Si＋X，94Be＋21H→105B＋Y，42He＋42He→73 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4.(放射性同位素的应用)用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现，天然的放射性同位素只不过40多种，而今天人工制造的放射性同位素已达1000多种，每种元素都有放射性同位素.放射性同位素在工业、农业、医疗卫生和科学研究的许多方面得到了广泛的应用.(1)带电的验电器在放射线照射下电荷会很快消失.其原因是()A.射线的贯穿作用B.射线的电离作用C.射线的物理、化学作用D.以上三个选项都不是(2)图1是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图.如果工厂生产的是厚度为1毫米的铝板，在α、β、γ三种射线中，你认为对铝板的厚度控制起主要作用的是____________射线.图1(3)在我国首先用人工方法合成牛胰岛素时，需要证明人工合成的牛胰岛素结晶跟天然牛胰岛素的结晶是同一种物质，为此曾采用放射性同位素14C做________________________________________________________________________.提醒：完成作业第十九章3、4[答案]精析一、知识梳理1.(1)雾滴气泡(2)感光(3)荧光2.(1)①气体分子凝结成雾滴②直而清晰弯曲(2)产生气泡(3)①非常灵敏②计数射线的种类深度思考探测射线的原理都是利用射线中的粒子与其他物质作用时产生的现象，来显示射线的存在.如威尔逊云室利用射线的电离性质使过饱和酒精蒸气凝结成雾滴来显示射线的径迹；气泡室是让射线粒子周围形成气泡来显示径迹；盖革－米勒计数器产生脉冲放电显示径迹.典例精析例1D[在云室中显示粒子径迹是由于引起气体电离，电离作用强的α粒子容易显示其径迹，因质量较大，飞行时不易改变方向，所以径迹直而粗，故只有D正确.]二、知识梳理1.其他粒子新原子核2.质量数电荷数3.卢瑟福42He＋147N―→178O＋11H深度思考用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使核发生了转变.典例精析例2(1)2311Na＋42He→2612Mg＋11H；(2)2713Al＋42He→3015P＋10n；(3)168O＋10n→167N＋11H；(4)3014Si＋11H→3015P＋10n.三、知识梳理1.放射性2.42He＋2713Al―→3015P＋10n四、知识梳理1.γγγ遗传基因2.示踪原子3.过量放射性物质深度思考原子核的人工转变是指在其他粒子轰击下变成新核的过程，放射性元素的衰变是指核自动转化为新核的过程.典例精析例3D[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，选项A错误；β射线或γ射线的穿透性强，可以用来辐射育种、辐射保鲜、消毒杀菌和医治肿瘤等，选项B、C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，可以作为示踪原子，选项D 正确.]对点检测自查自纠1.AB[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.]2.C[根据质量数和电荷数守恒可得：9Be＋42He→126C＋X，X是中子10n，419F＋Y→168O＋42He，Y是质子11H，故A、B、D错误，C正确.]93.D[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.]4.(1)B(2)β(3)示踪原子[解析](1)因放射线的电离作用，空气中的与验电器所带电性相反的离子与之中和，从而使验电器所带电荷消失.(2)α射线穿透物质的本领弱，不能穿透厚度为1毫米的铝板，因而探测器不能探测，γ射线穿透物质的本领极强，穿透1毫米厚的铝板和几毫米厚的铝板打在探测器上很难分辨.β射线也能够穿透1毫米甚至几毫米厚的铝板，但厚度不同，穿透后β射线中的电子运动状态不同，探测器容易分辨.(3)把掺入14C的人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素混合在一起，经过多次重新结晶后，得到了放射性14C分布均匀的牛胰岛素结晶，这就证明了人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素完全融为一体，它们是同一种物质.这种把放射性同位素的原子掺到其他物质中去，让它们一起运动、迁移，再用放射性探测仪器进行追踪，就可以知道放射性原子通过什么路径，运动到哪里了，是怎样分布的，从而可以了解某些不容易查明的情况或规律.人们把这种用途的放射性同位素叫做示踪原子.。

人教版高中物理选修3-5同步练测：第十九章第三节探测射线的方法第四节放射性的应用与防护(含答案).docx

高中物理学习材料（鼎尚**整理制作）第三节探测射线的方法第四节放射性的应用与防护建议用时实际用时满分实际得分90分钟100分一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）1.用威耳逊云室探测射线，其中粒子在威耳逊云室中径迹直而粗的是（A.α粒子B.β粒子 C.γ粒子D. 2.下列说法中错误的是（A.威耳逊云室和盖革—米勒计数管都是利用了B.盖革—米勒计数器除了来计数，还能区分射线C.用威耳逊云室探测射线时，径迹比较细且常常弯曲的是βD.根据气泡室中粒子径迹的照片上记录的情况，可以分析粒子的带电、3.如图1所示，为未知的天然放射源，为一张黑纸，为水平放置的一对平行金属板，板间有竖直方向的场强较大的匀强电场，为荧光屏，为固定不动的显微镜筒，整个装置放在真空中实验时，可以从显微镜内观察到荧光屏上闪烁的亮点，如果将电场撤去，从显微镜内观察到荧光屏上每分钟闪烁的亮点数没有变化，如果再将黑纸移开，则从显微镜内观察到荧光屏上每分钟闪烁的亮点数明显增加.由此可判定放射源发出的射线为（图1A.β射线和γ射线B.α射线和βC.α射线和γD.α射线和X 射线4.在核反应方程 + →+ 中，射线所代表的粒子是（A.B.C.D.5.下面列出了一些核反应方程 → , + → +Y, +→+Z ，其中（）A.X 是质子，Y 是中子，ZB.X 是正电子，Y 是质子，ZC.X 是中子，Y 是正电子，ZD.X 是正电子，Y 是中子，Z6.（广东物理）铝箔被α粒子轰击后发生了以下核反应： + →X+.下列判断正确的是（）A. 是质子B.C.X 是的同位素D.X 是的同位素7.用盖革—米勒计数器测定某放射源的放射强度为每分钟404次，若将一张厚纸板放在计数器与放射源之间，计数器几乎测不到射线.10天后再次测量，测得该放射源的放射强度为每分钟101次，则下列关于射线性质及它的半衰期的说法正确的是（A.放射源射出的是α B.放射源射出的是βC.这种放射性元素的半衰期是5 D.这种放射性元素的半衰期是2.58.在下列四个方程中、、、各代表某种粒子 + → + +3 ， + → + ， → + ，+ → + ，以下判断正确的是（A. 是中子B.C. 是α粒子D. 是氘核9.（全国Ⅰ）三个原子核X 、Y 、Z ，X 核放出一个正电子后变为Y 核，Y 核与质子发生核反应后生成Z 核并放出一个氦核（）.则下面说法正确的是（A.X 核比Z B.X 核比ZC.X 核的质量数比Z 核质量数大3D.X 核与Z 核的总电荷是Y 核电荷的2倍 10.（创新题）“轨道电子俘获”也是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核（称为母核）俘获一个核外电子，其内部一个质子变为中子，从而变成一个新核（称为子核），并且放出一个中微子的过程.中微子的质量很小，不带电，很难被探测到，人们最早就是通过子核的反冲而间接证明中微子的存在的.一个静止的原子的原子核发生“轨道电子俘获”，衰变为子核并放出中微子.下面的说法中正确的是（A.B.C.D.子核的动能大于中微子的动能二、填空题（本题共2小题，每小题6分，共12分.请将正确的答案填到横线上）11.γ射线探伤是利用射线的，消除机器在运转中因摩擦而产生的有害静电是利用了射线的，人造放射性同位素的废料容易处理是因为 .12.（宁夏理综）天然放射性元素经过次 α衰变和次β衰变，最后变成铅的同位素 .（填入铅的三种同位素、、中的一种）三、计算与简答题（本题共4小题，共48分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）13.（10分）在云室中，为什么α粒子显示的径迹直而粗、β14.（10分）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 .制取过程如下：（1）用质子轰出铍靶产生快中子；（2）用快中子轰击汞,反应过程可能有两种：①生成，放出氦原子核；②生成，同时放出质子、中子. (3)生成的铂发生两次衰变，变成稳定的原子核汞 .写出上述核反应方程.15.（14分）（物理与生活）为了临床测定病人血液的体积，可根据磷酸盐在血液中将被红血球所吸收这一事实，向病人体内输入适量含有做示踪原子的血液，先将含有的血液4 cm3分为两等份，其中一份留作标准样品，20 min测量出其放射性强度为10800 s-1；另一份则通过静脉注射进入病人体内，经20 min后，放射性血液分布于全身，再从病人体内抽出血液样品 2 cm3，测出其放射性强度为5 s-1,则病人的血液体积为多16.（14分）（物理与科技生活）如图2所示是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图.（1）请简述自动控制的原理.(2)如果工厂生产的是厚度为1 mm的铝板，在α、β和γ三种射线中，哪一种对铝板的厚度控制起图2第三节探测射线的方法第四节放射性的应用与防护答题纸得分：一、选择题题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案二、填空题11． 12.三、计算与简答题13.14.15.16.第三节探测射线的方法第四节放射性的应用与防护参考答案一、选择题1.A 解析：α粒子的质量比较大，在空气中飞行时不易改变方向.由于它的电离本领大，沿途产生的离子多，所以它在云室中的径迹直而粗，故A正确.β粒子的质量小，跟气体碰撞时易改变方向，并且电离本领小，沿途产生的离子少，所以它在云室中的径迹比较细，而且常常弯曲.γ粒子的电离本领更小，在云室中一般看不到它的径迹.故B、C错误.2.B 解析：盖革—米勒计数器只能来计数，不能区分射线的种类，因为不同的射线在盖革—米勒计数器中产生的脉冲现象相同.故答案选B.3.C 解析：要明确α射线、β射线、γ射线的穿透本领、电离本领大小，黑纸B把α射线挡住，如果有β射线，那么在撤去电场后，显微镜内观察到荧光屏上每分钟闪烁的亮点数应该明显增加，而电场对γ射线没有影响，因此含有α射线和γ射线.4.A 解析：根据核反应方程中电荷数守恒、质量数守恒即可推断出为质子（）.5.D 解析：根据核反应方程中电荷数守恒、质量数守恒，可知X为（正电子），Y为（中子），Z为（质子），故D正确.6. BD 解析：由核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒知，X是，故选项C错误，选项D正确；为中子，故选项A错误，选项B正确.7. AC 解析：因厚纸板能挡住这种射线，知这种射线是穿透能力最差的α射线，选项A正确，B错误.因放射性元素原子核个数与单位时间内衰变的次数成正比，10天后测出放射强度为原来的四分之一，说明10天后的放射性元素的原子核只有原来的四分之一，由半衰期公式知已经过了两个半衰期，故半衰期是5天.8. AC 解析：根据电荷数守恒可得、、、的电荷数分别为0、1、2、1，根据质量数守恒可得、、、的质量数分别为1、2、4、1，则、、、分别为中子、氘核、α粒子、质子，故A、C正确.9. CD 解析：设原子核X的符号为，则原子核Y为，→，+→+，故原子核Z为.10. AB 解析：“轨道电子俘获”也是放射性同位素衰变的一种形式，设母核为，子核为Y，衰变方程为+→，可知A、B选项正确.新核放出一个中微子的过程，满足动量守恒，子核的动量与中微子的动量大小相等、方向相反，故选项C错误.子核的动能可以表示为，子核的质量大，动能小，故选项D错误.二、填空题11.贯穿本领电离作用半衰期短12.8 4解析：设经次α衰变，质量数守恒，，据电荷数守恒，设经次β衰变，，所以=4，铅的同位素为.三、计算与简答题13.因为α粒子带电荷量多，它的电离本领强，穿越云室时，在1 cm路程上能使气体分子产生104对离子.过饱和酒精蒸发凝结在这些离子上，形成很粗的径迹，且由于α粒子质量大，穿越云室时不易改变方向，所以显示的径迹较直.β粒子带电荷量少，电离本领较小，在1 cm路程上仅产生几百对离子，且β粒子质量小，容易改变运动状态，所以显示的径迹细而弯曲.14.制得的过程，可根据每个过程中已知的原子核、粒子，依据电荷数、质量数守恒的原则写出核反应方程.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） + →+ . （2）①+ → + . ②+ → +2 + .(3)→ + , → .15. 4 320 cm 3 解析：由于标准样品与输入体内的的总量是相等的，因此两者的放射性强度与原子核的总数均是相等的. 设病人血液总体积为 cm 310 800解得 =4 320 cm 3. 16.解析：（1）放射线具有穿透本领，如果移动的铝板的厚度有变化，则探测器接收到的放射线的强度就会随之变化，将这种变化转变为电信号输入到相应的装置，使之自动地控制题图中右侧的两个轮间的距离，达到自动控制铝板厚度的目的.（2）β射线起主要作用.因为α射线的贯穿本领很小，一张薄纸就能把它挡住，更穿不过1 mm 的铝板；γ射线的贯穿本领很强，能穿过几毫米的铅板，1 mm 左右的铝板厚度发生变化时，透过铝板的γ射线强度变化不大；β射线的贯穿本领较强，能穿过几厘米的铝板，当铝板厚度发生变化时，透过铝板的β射线强度变化较大，探测器可明显地反映出这种变化，使自动化系统做出相应的反应.。

物理选修3-5课后训练：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含解析精品

课后训练1．下列关于一些物理学史的说法中，正确的是()A．卢瑟福首先提出了原子的核式结构学说B．汤姆孙在α粒子散射实验中发现了电子C．查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子D．爱因斯坦为解释光电效应现象提出了光子说2．对放射性的应用，下列说法中正确的是()A．射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，对人体正常细胞不会有伤害作用B．对有放射性的废料，要装入特制的容器并埋入深地层进行处理C．γ射线探伤仪中的放射源必须存放在特制容器里，而不能随意放置D．对可能产生放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的3．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．3015P能释放正电子，可用其作示踪原子，观察磷肥对植物的影响4．α粒子轰击硼10后，生成氮13，放出X粒子，而氮13是不稳定的，它放出Y粒子后变成碳13，那么X粒子和Y粒子分别是()A．质子和中子B．质子和正电子C．中子和负电子D．中子和正电子5．贫铀是从金属中提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238，贫铀炸弹贯穿力是常规炸弹的9倍，杀伤力极大，而且残留物可长期危害环境。

下列关于其残留物长期危害环境的理由正确的是()A．由于爆炸后的弹片存在放射性，对环境产生长期危害B．爆炸后的弹片不会对人体产生危害C．铀238的衰变速率很快D．铀的半衰期很长6．下表给出了四种放射性同位素的辐射线和半衰期。

在医疗技术中，常用放射线治疗肿瘤，其放射线必须满足：①具有较强的穿透能力，以辐射到体内的肿瘤处；②在较长时间A．钋210C．钴60 D．锶907．如图所示，带电粒子在“云室”中运动时，可呈现其运动径迹，将“云室”放在匀强电场中，通过观察分析带电粒子的径迹，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。

2019-2020学年物理人教版选修3-5课后检测：19.3 探测射线的方法 4 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记一记探测射线的方法　放射性的应用与防护知识体系1个核反应方程——原子核的人工转变方程3种粒子径变——α粒子径迹、β粒子径迹、γ粒子径迹3种探测仪器——气泡室　威耳逊云室　盖革—米勒计数器辨一辨1.在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒．(√)30152．放射性同位素P，既可以通过核反应人工获得，也可以从自然界中获得．(×)3．现在用到射线时，既可以用人工放射性同位素，也可以用天然放射性物质．(×)4．利用γ射线照射种子，可以培育出优良品种．(√)5．用γ射线照射食品可以杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期．(√)6．任何放射性物质都可以作为示踪原子使用．(×)想一想1.如图为α粒子和β粒子在威耳逊云室中的径迹示意图．(1)如何根据径迹的情况，分析判断粒子的性质？(2)如何判断粒子所带电荷的正负？提示：(1)根据径迹的长短和粗细，可以知道粒子的性质．(2)把云室放在磁场中，根据运动径迹的弯曲方向，可以知道粒子所带电荷的正负．2．用α粒子轰击氮原子核(1)充入氮气前荧光屏上看不到闪光，充入氮气后荧光屏上看到了闪光，说明了什么问题？(2)原子核的人工转变与原子核的衰变有什么相同规律？提示：(1)说明α粒子轰击氮核后产生了新的粒子．(2)都符合质量数守恒，电荷数守恒．思考感悟：　练一练1.[2019·威海检测]威耳逊云室能够观察到射线径迹，是利用( )A．射线在云室里的穿透本领B．射线在云室里的化学效应C．射线在云室里的热效应D．射线在云室里的电离作用解析：威耳逊云室内的酒精蒸气达到过饱和状态时，如果有射线粒子从室内气体中飞过，使沿途的气体分子电离，过饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心凝结成雾滴，这些雾滴沿射线经过的路线排列，于是就显示出了射线的径迹．本题正确选项为D.答案：D2．(多选)关于放射性同位素，以下说法正确的是( )A．放射性同位素与放射性元素一样，都具有一定的半衰期，衰变规律一样B．放射性同位素衰变可生成另一种新元素C．放射性同位素只能是天然衰变时产生的，不能用人工方法制得D．以上说法均不对解析：放射性同位素也具有放射性，半衰期也不受物理和化学因素的影响，衰变后形成新的原子核，选项A、B正确．大部分放射性同位素都是人工转变后获得的，选项C、D错误．答案：AB3．在中子、质子、电子、正电子、α粒子中选出一个适当的粒子，分别填在下列核反应式的横线上．(1)U →Th ＋________.2389223490(2)Be ＋He →C ＋________.9442126(3)Th →Pa ＋________.2349023491(4)P →Si ＋________.30153014(5)U ＋________→Sr ＋Xe ＋10n.2359290381365410(6)N ＋He →O ＋________.14742178解析：在核反应过程中，遵循反应前后电荷数守恒、质量数守恒规律．对参与反应的所有基本粒子采用左下角(电荷数)配平，左上角(质量数)配平．未知粒子可根据其电荷数和质量数确定．电荷数为92－90＝2，质量数为238－234＝4，由此可知(1)中为α粒子(He)，同理，确定其他粒子分别为：中子(n)，电子4210(e)，正电子(e)，中子(n)，质子(H)．0－101101答案：(1)He (2)n (3)e (4)e (5)n (6)H 42100－1011014．1993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Pt ，制取过程如下：20278(1)用质子轰击铍靶Be 产生快中子．94(2)用快中子轰击汞Hg ，反应过程可能有两种：20480①生成Pt ，放出氦原子核．20278②生成Pt ，同时放出质子、中子．20278(3)生成的Pt 发生两次衰变，变成稳定的原子核Hg.2027820280写出上述核反应方程．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)Be ＋H →B ＋n.9419510(2)①Hg ＋n →Pt ＋He ；20480102027832②Hg ＋n →Pt ＋2H ＋n.204801020278110(3)Pt →Au ＋e ，Au →Hg ＋ e.20278202790－120279202800－1答案：见解析要点一探测射线与同位素的应用1.[2019·江西宜春检测]用α射线照射充氮的云室(发生核反应421471781He＋N→O＋H)，得到如图所示的照片，下列说法中正确的是( )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：用α射线照射充氮的云室，入射的是α粒子，所以B178是α粒子产生的径迹；根据发生的核反应方程知新核为O，新核的质量大，电离作用强，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，径迹细而长，故C是质子的径迹，所以正确选项为D.答案：D2．[2019·安徽淮北一中期末]气泡室是早期研究带电粒子轨迹的重要实验仪器，如图为一些不同的带电粒子在气泡室里运动的轨迹照片．现选择A、B两粒子进行分析，它们的轨迹如图中的粗实线所示．测量发现初始时B粒子的运动半径大于A的运动半径，若该区域所加的匀强磁场方向垂直于纸面，则( )A．洛伦兹力对A做正功B．粒子B沿逆时针方向运动C．粒子A、B的电性相同D．B粒子的速度一定大于A的速度解析：洛伦兹力与速度方向垂直，故不做功，A错误；由图可知，下方的运动轨迹半径较大，根据题意，下方的运动轨迹为B的运动轨迹，运动方向沿逆时针方向，B正确；由图可知，在匀强磁场中，A 的轨迹沿顺时针方向，B 的轨迹沿逆时针方向，因此A 、B 的电性不同，C 错误；A 、B 两粒子的质量和电荷量未知，根据r ＝可知，无法比较A 、B 两粒子的速度大小，D 错m v qB 误．答案：B3．(多选)用盖革—米勒计数器测得某放射源的放射性强度为每分钟404次，若将一张纸放在计数器与放射源之间，计数器几乎测不到射线.10天后再次测量，测得该放射源的放射性强度为每分钟101次，则下列关于放射源射出的射线及这种放射性元素的半衰期的说法正确的是( )A ．放射源射出的是α射线B ．放射源射出的是β射线C ．这种放射性元素的半衰期是5天D ．这种放射性元素的半衰期是2.5天解析：一张纸能挡住这种射线，可知这种射线是穿透能力较弱的α射线，选项A 正确，B 错误；因放射性元素原子核个数与单位时间内衰变的次数成正比，10天后测出放射性强度为原来的，说明10天后放射性元素的原子核个数为原来的，由半衰期1414公式知经过了两个半衰期，故半衰期是5天，选项C 正确，D 错误．答案：AC4．[2019·太原检测]正电子发射计算机断层扫描(PET)，是借助于示踪剂(正电子放射性药物)可以聚集到病变部位的特点来发现疾病的．PET 常用核素氧15做示踪剂，其半衰期仅有2分钟．对含有氧元素的物质用能量范围为20～50 MeV 的X 射线进行照射，激发其原子核边缘的中子，可以产生正电子核素氧15.下列说法正确的是( )A ．用30 MeV 的X 射线照射氧16，生成氧15的同时，释放出中子B ．氧15发生正电子衰变时，生成的新核含有9个中子C ．经过10分钟，氧15的含量减小为原来的15D ．将氧15置于回旋加速器中，其半衰期可能发生变化解析：用30 MeV 的X 射线照射氧16，生成氧15的同时，释放出中子，核反应方程为Error!，故A 正确；氧15发生正电子衰变的核反应方程为O →e ＋N ，生成的新核有8个中子，15801157故B 错误；经过10分钟，即经过5个半衰期，剩余氧15的含量m ＝m 05＝m 0，故C 错误；改变元素所处的物理环境和化学(12)132状态，不改变其半衰期，故D 错误．答案：A5．放射性在工农业生产和科学研究中有广泛的应用，下列关于放射性的应用与防护，说法不正确的是( )A ．利用γ射线照射食品，可以杀死使食物腐败的细菌，延长保质期B ．利用示踪原子可以研究生物大分子的结构和功能C ．利用放射线的贯穿作用，可以制成射线测厚装置D ．放射治疗利用了射线对病灶细胞的电离作用解析：用γ射线照射食品，可以杀死使食物腐败的细菌，延长保存期，故A 正确；利用示踪原子可以研究生物大分子的结构和功能，故B 正确；利用放射线的贯穿作用，可以制成射线测厚装置，故C 正确；放射治疗利用了射线对病灶细胞的吸收作用，故D 错误．答案：D要点二原子核的人工转变和核反应方程6.[2019·河南安阳期中]钴60(Co)是金属元素钴的放射性同6027位素之一，其半衰期为5.27年．它发生β衰变变成镍60(Ni)同6028时放出能量高达315 keV 的高速电子和两束γ射线．钴60的应用非常广泛，几乎遍及各行各业．在农业上，常用于辐射育种、食品辐射保藏与保鲜等；在工业上，常用于无损探伤、辐射消毒、辐射加工、辐射处理废物以及自动控制等；在医学上，常用于人体肿瘤的放射治疗．关于钴60，下列说法正确的是( )A ．发生β衰变的衰变方程为Co →Ni ＋e 602760280－1B ．将钴60放入高温高压环境中可以加快其衰变C ．钴60可以作为示踪原子研究人体对药物的吸收D ．10 g 钴60经过10.54年全部发生衰变解析：根据电荷数守恒、质量数守恒，知钴60发生β衰变的衰变方程为Co →Ni ＋e ，A 正确；放射性元素衰变的快602760280－1慢由核自身的因素决定，与所处的外部环境无关，B 错误；钴60半衰期太长，且衰变放出的高能粒子对人体伤害太大，不能作为药品的示踪原子，C 错误；10.54年为两个半衰期，则剩下的钴60为原来的，没有全部衰变，D 错误．14答案：A7．[2019·广东惠州调研]用中子轰击Al ，产生Na 和X 27132411粒子，Na 具有放射性，它衰变后变成Mg ，则X 粒子和24112412Na 的衰变类型分别是( )2411A ．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：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27132713102411422411应方程为Na →Mg ＋e ，综上所述，X 是α粒子，Na 的241124120－12411衰变类型是β衰变．本题正确选项为B.答案：B8．月球上特有的能源材料He ，总共大约有100万吨，He 3232是由太阳风里的大量中子打入月球表面X 粒子中形成的，月球表面稀薄的气体里，每立方厘米中有数个He 粒子，收集这些He 3232可以在月球上建立He 发电站，其中X 粒子应该为( )32A.He B.He 5242C.H D.H 211解析：根据题意应有2X ＋n →He ，故X 粒子应为H ，选10321项D 正确．答案：D基础达标1．[2019·内蒙古赤峰联考](多选)在匀强磁场中，一个原来静止的原子发生了衰变，得到两条如图中所示的径迹，图中箭头表示衰变后粒子的运动方向．不计放出的光子的能量，则下列说法正确的是( )A ．发生的是β衰变，b 为β粒子的径迹B ．发生的是α衰变，b 为α粒子的径迹C ．磁场方向垂直纸面向外D ．磁场方向垂直纸面向里解析：因粒子与反冲核在磁场中运动方向相反，且径迹为内切圆，可知发生的是β衰变，由R ＝知，a 为反冲核的径迹，m v qB b 为β粒子的径迹，磁场方向应为垂直纸面向里．答案：AD2．[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2713X ：α＋Al →n ＋X.X 的原子序数和质量数分别为( )2713A ．15和28 B ．15和30C ．16和30D ．17和31解析：写出核反应方程：He ＋Al →n ＋X.结合质量数守42271310A Z 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．答案：B3．[2019·广东深圳期中]有关放射性同位素P 的下列说法3015中正确的是( )A.P 与X 互为同位素30153014B.P 与P 具有不同的化学性质30153115C ．用P 制成化合物后它的半衰期变短3015D ．若磷肥中含有P ，则可用P 作为示踪原子，观察磷30153015肥对植物的影响解析：具有相同质子数、不同质量数的元素互为同位素，A 错误；同位素的化学性质完全相同，B 错误；半衰期由原子核本身决定，与原子所处的化学状态无关，C 错误；P 是人工放射3015性同位素，它的半衰期短，容易控制，可用作示踪原子，D 正确．答案：D4．如图是科学史上一张著名的实验照片，显示一个带电粒子在云室中穿过某种金属板运动的径迹，云室放置在匀强磁场中，磁场方向垂直照片向里．云室中横放的金属板对粒子的运动起阻碍作用．分析此径迹可知粒子( )A ．带正电，由下往上运动B ．带正电，由上往下运动C ．带负电，由上往下运动D ．带负电，由下往上运动解析：由于金属板对粒子有阻碍作用，穿过金属板后速度减小，由R ＝可知在同一匀强磁场中运动半径减小，由照片知板m v qB 下面半径大于上面的半径，所以粒子从下向上穿过金属板，磁场方向垂直于照片向里，所受洛伦兹力方向指向圆心位置，根据左手定则判断该粒子带正电荷，故A 选项正确．答案：A5．[2019·徐州检测]关于放射性同位素应用的下列说法中正确的有( )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伤害解析：利用放射线消除有害静电是利用α射线的电离性，使空气分子电离成导体，将静电泄出，A错误；γ射线对人体细胞伤害太大，因此不能用来人体透视，在用于治疗肿瘤时要严格控制剂量，B错误，D正确；DNA变异并不一定都是有益的，C错误．答案：D6．(多选)关于放射性同位素的应用，下列符合事实的是( ) A．利用射线照射种子，可以使种子DNA发生突变，培养新的品种B．用放射性元素制成肥料，被庄稼吸收后，利用探测器可探知肥料在庄稼内的存留情况C．利用放射线可以杀死人体内的癌细胞，正常细胞不受影响D．使大分子生物吸收放射性物质后，可了解生物的分子结构，研究其功能解析：利用放射线杀死人体内的癌细胞时，正常细胞也受影响，只不过癌细胞在射线照射下破坏得比健康细胞快，C错误，其他均正确．答案：ABD7．(多选)据报道，我国自己研制的旋式γ刀性能更好，即将进入各大医院为患者服务。

人教版高中物理选修3-5第19章第3、4节探测射线的方法放射性的应用与防护课件

第十九章
原子核
第三节探测射线的方法第四节放射性的应用与防护
第十九章原子核
【素养目标定位】
※ 理解原子核的人工转变及人工放射性同位素 ※ 了解探测射线的仪器和方法 ※ 了解放射性的应用和防护
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第十九章原子核
【素养思维脉络】
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1
课前预习反馈
2
课内互动探究
3
核心素养提升
4
课内随堂达标
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第十九章原子核
知识点 4 人工放射性同位素的应用与防护 1．放射性同位素的定义有些同位素具有__放__射__性____，叫做放射性同位素。 2．人工放射性同位素的发现 (1)1934年，约里奥·居里夫妇发现经过α粒子轰击的铝片中含有放射性磷3105P。 (2)发现磷同位素的方程：42He＋1237Al―→__31_05_P_＋__10_n______。
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第十九章原子核
思考辨析
『判一判』
(1)威尔逊云室可以显示α粒子和β粒子的径迹。
( √)
(2)G－M计数器非常灵敏，不仅可以计数，还可以区分射线的种类。( × )
(3)在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒。
( √)
(4)放射性同位素
30 15
P，即可以通过核反应人工获得，也可以从自然界中获
得。
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第十九章原子核
3．盖革—米勒计数器 (1)结构见课本 (2)原理：当某种射线粒子进入管内时，它使管内的气体__电__离____，产生的电子在电场中被加速，能量越来越大，电子跟管中的气体分子__碰__撞____时，又使气体分子电离，产生 ___电__子___…… 这样，一个射线粒子进入管中后可以产生大量 ___电__子___。这些电子到达阳极，阳离子到达阴极，在外电路中就产生一次脉冲放电，利用电子仪器可以把放电___次__数___记录下来。 (3) 特点：检测射线十分方便，但只能用来 __计__数____ ，不能区分射线的种类。此外如果同时有大量粒子或两个粒子射来的间隔时间小于200 μs，G－M计数器也不能区分它们。

(选修3-5)第3、4节探测射线的方法放射性的应用与防护

19.3 探测射线的方法19.4 放射性的应用与防护【重点知识】1 . 1912年英国物理学家威耳逊发明了威耳逊云室。

2 •射线可使气体或液体电离，使照相乳胶感光，使荧光物质产生荧光。

3 •原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应。

4 •在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒。

5 • 1928年由德国物理学家盖革与米勒研制成功了用于探测射线的盖革-米勒计数器。

6 • 1934年，约里奥一居里夫妇发现了人工放射性同位素。

7 •放射性同位素有很多应用，如应用它的射线，或把它作为示踪原子；放射性同位素也有很多危害。

过量的射线对人体组织有破坏作用，同时对水源、空气等也有污染。

【基本知识】一、探测射线的方法1 •探测方法(1) _______________________________ 组成射线的粒子会使气体或液体 _________________ ，以这些离子为核心，过饱和的蒸气会产生_____ ，过热液体会产生_____ 。

⑵射线能使照相乳胶_____ 。

(3)射线能使荧光物质产生 _____ 。

2 •探测仪器(1) 威耳逊云室①原理：粒子在云室内气体中飞过，使沿途的气体分子_____ ,过饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心凝结成 _，于是显示出射线的径迹。

②粒子径迹形状：a粒子的径迹 ______B粒子的径迹比较细，而且常常丫粒子的电离本领很小，在云室中一般看不到它的径迹(2) 气泡室：气泡室的原理同云室的原理类似，所不同的是气泡室里装的是___ ，如液态氢。

粒子通过____ 液体时，在它的周围产生 _____ 而形成粒子的径迹。

(3) 盖革—米勒计数器①原理：在金属丝和圆筒间加上一定的电压，这个电压稍低于管内气体的电离电压，当某种射线粒子进入管内时，它使管内的气体电离，产生电子……这样，一个射线粒子进入管中后可以产生大量电子，这些电子到达阳极，正离子到达阴极，在电路中产生一次脉冲放电，禾U用电子仪器可以把放电次数记录下来。

第十九章 3 探测射线的方法 4 放射性的应用与防护

【例题】(双选)卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工
12 17 1 转变，核反应方程为 4 He ＋ N ―→ O ＋ 2 7 8 1H. 下列说法正确的是
(
) A．通过此实验发现了质子 B．实验中利用了放射源放出了γ射线 C．实验中利用了放射源放出了α射线 D．原子核在人工转变过程中，电荷数可能不守恒【解析】由物理学史知 A 对；本实验用α粒子轰出
核反应方程
【例题】(单选)用中子轰击氧原子核的核反应方程式为 16 8O
a 0 ＋1 0n―→7N＋bX，对式中X、a、b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】根据质量数、电荷数守恒可知 a＝17，b＝8＋0－
(3)盖革—米勒(G－M)计数器： ①1928 年由德国物理学家盖革和米勒研制成；②主要部分是盖革—米勒计数管③主要优点——灵敏、方便，主要缺点——不能区分射线类型．
射线的危害与防护
污染与举例与措施防护
核爆炸污染核泄漏医疗照射
说明核爆炸的最初几秒钟辐射出来的主要是强烈的γ射线与中子流核工业生产和核科学研究中使用放射性原材料，一旦泄露就会造成严重污染医疗中如果放射线的剂量过大，也会导致病人受到损害，甚至造成病人的死亡
【答案】见解析
2．如图 19－3－2 所示，在某一足够大的真空室中，虚线 PH 的右侧是一磁感应强度为 B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，左侧是一场强为 E、方向水平向左的匀强电场．在虚线 PH 上的点 O 处有一质量为 M、电荷量为 Q 的镭核 (226 ．某时刻 88Ra) 原来静止的镭核水平向右放出一个质量为 m、电荷量为 q 的α 粒子而衰变为氡 (222 86Rn)核，设α粒子与氡核分离后它们之间的作用力忽略不计，涉及动量问题时，亏损的质量可不计． (1)写出镭核衰变为氡核的核反应方程； (2)经过一段时间α粒子刚好到达虚线 PH 上的 A 点，测得 OA ＝ L．求此时刻氡核的速率．图 19－3－2

高中物理选修3-5第19章 3 探测射线的方法 4 放射性的应用与防护学业分层测评15

学业分层测评(十五)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．(多选)关于放射性的应用，下列说法正确的是()A．利用α射线使空气电离，把静电荷导走B．利用β射线照射植物的种子，使产量显著增加C．利用γ射线来治疗肺癌、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学性质相同，作为示踪原子【解析】α射线的电离作用很强，应利用α射线的电离作用，A对；γ射线对生物具有物理化学作用，照射种子可使基因变异，可用于放射性治疗，β射线不具有生物作用，B错，C对；同位素的核外电子数相同，化学性质相同，放射性同位素带有“放射性标记”，可用探测器探测，D对．【答案】ACD2．(多选)用高能8636Kr(氪)离子轰击20882Pb(铅)，释放出一个中子后，生成了一个新核，关于新核的推断正确的是()A．其质子数为118B．其质量数为293C．其原子序数为118 D．其中子数为90【解析】核反应方程为20882Pb＋8636Kr―→10n＋293118X，新核质量数为293，质子数为118，中子数为293－118＝175.故正确选项为ABC.【答案】ABC3．(多选)用α粒子照射充氮的云室，摄得如图19-3-2所示的照片，下列说法中正确的是()图19-3-2A．A是α粒子的径迹B．B是α粒子的径迹C．C是α粒子的径迹D．C是质子的径迹【解析】α粒子轰击氮的核反应方程为42He＋147N→178O＋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B、D.【答案】BD4．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3014X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【解析】同位素应具有相同的质子数，3015P和3014X不是同位素，不具有相同的化学性质，A、B均错误；元素的半衰期与其所处的状态无关，C错；放射性同位素可作为示踪原子，故D对．【答案】 D5．(多选)关于威耳逊云室探测射线，下列说法正确的是()【导学号：54472081】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．威耳逊云室中径迹直而粗的是α射线C．威耳逊云室中径迹细而弯曲的是γ射线D．威耳逊云室中显示粒子径迹的原因是电离，所以无法由威耳逊云室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，雾滴沿射线的路径排列，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，故α粒子在云室中的径迹直而粗，即B正确；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，径迹细而弯曲的是β射线，所以C错误；把云室放到磁场中，由射线径迹的弯曲方向就可以判断射线所带电荷的正负，故D错误．【答案】AB6．(多选)在粒子物理的研究中，可以让粒子通过叫“云室”“气泡室”的装置，以显示它们的径迹，如图19-3-3所示的是在液氢气泡室中拍摄到的带电粒子的径迹，气泡室中加有匀强磁场．关于粒子的径迹是一对紧绕的螺旋线的说法正确的是()【导学号：54472082】图19-3-3A．进入气泡室的是一对带相反电荷的粒子，在同一个磁场中它们所受的洛伦兹力方向相反B．进入气泡室的粒子的比荷一定不同C．粒子的径迹是螺旋线，是因为粒子在运动过程中能量减少D．粒子的径迹是螺旋线，是因为粒子的带电荷量越来越少【解析】根据粒子进入气泡室后沿相反的方向运动，说明粒子所受的洛伦兹力方向相反，粒子带相反电性的电荷，A正确．由R＝m vqB知，R不同，因为速度v的大小关系不确定，mq的大小关系也不确定，即mq可能相同，B错．因为粒子在运动过程中电荷量不变，但要受到阻力作用，能量减少，速度减小，故半径减小，所以粒子的径迹是螺旋线，C对，D错．【答案】AC7．回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用，有力地推动了现代科学技术的发展．当今医学影像诊断设备PET/CT 堪称“现代医学高科技之冠”，它在医疗诊断中，常利用能放射正电子的同位素碳11作示踪原子．碳11是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氮14获得，同时还产生另一粒子，试写出核反应方程．若碳11的半衰期τ为20 min, 经2.0 h 剩余碳11的质量占原来的百分之几？(结果取2位有效数字)【导学号：54472083】【解析】核反应方程为14 7N ＋11H →11 6C ＋42He设碳11原有质量为m 0，经过t 1＝2.0 h 剩余的质量为m τ，根据半衰期定义有：m τm 0＝⎝ ⎛⎭⎪⎫12t 1τ≈1.6% 【答案】 14 7N ＋11H →11 6C ＋42He 1.6%8．同位素这个概念是1913年英国科学家索迪(1877～1956)提出的．许多元素都存在同位素现象，在目前已发现的114种元素中，稳定同位素约300多种，而放射性同位素达1500种以上，而且大多数是人工制造的．(1)中国科学院近代物理研究所的科学家利用兰州重离子加速器在重质量半中子区首次制得镤元素的一种同位素(234Pa)．已知234 90Th(钍)→234Pa(镤)＋0－1e(电子)，则234Pa 原子核里的中子数应为________．(2)1934年，科学家在用α粒子轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测到了正电子，更意外的是拿走α放射源后，铝箔虽不再发射中子，但仍继续发射正电子，而且这种放射性随时间衰减规律跟天然放射性一样，也有一定的半衰期．①写出α粒子轰击铝箔(2713A1)产生中子的核反应方程式，并请写出核反应和一般化学反应的不同点(请答3点)．②上述产生的具有放射性的同位素叫放射性同位素，写出其产生正电子的核反应方程式．【导学号：54472084】【解析】 (1)由方程两边的质量数和电荷数相同，可知234Pa 中质子数为91，则中子数为234－91＝143.(2)①铝核被α粒子击中后产生中子的反应为2713A1＋42He →3015P＋10n.核反应和一般化学反应的不同点：a.核反应是原子层次上的变化，而化学反应是分子层次上的变化(或核反应前后元素发生变化，化学反应前后元素的种类不变)；b.化学反应释放的能量与核反应相比是微不足道的；c.核反应涉及的力是强相互作用，而化学反应涉及的力是弱相互作用．②3015P是磷的一种同位素，也有放射性，像天然放射性元素一样发生衰变，衰变时放出正电子，该反应为3015P→3014Si＋0＋1e.【答案】(1)143(2)①2713A1＋42He→3015P＋10n不同点见解析②3015P→3014Si ＋0e＋1[能力提升]9．(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2713Al＋11H→2814SiB．核反应方程为2713Al＋10n→2814SiC．质子撞铝原子核的过程动量守恒D．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【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105m/s，即D选项错误，C选项正确．【答案】AC10．(多选)某校学生在进行社会综合实践活动时，收集列出了一些放射性同位素的半衰期和可供利用的射线(见下表)，并总结出它们的几种用途．A．塑料公司生产聚乙烯薄膜，方法是让较厚的聚乙烯膜通过轧辊后变薄，利用α射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀B．钴60的半衰期为5年，若取4个钴60原子核，经10年后就一定剩下一个原子核C．把放射性元素钋210掺杂到其他稳定元素中，放射性元素的半衰期不变D．用锝99可以作示踪原子，用来诊断人体内的器官是否正常．方法是给被检查者注射或口服附有放射性同位素的元素的某些物质，当这些物质的一部分到达到检查的器官时，可根据放射性同位素的射线情况分析器官正常与否【解析】因为α射线不能穿透薄膜，无法测量薄膜的厚度，所以A不正确；钴60的半衰期为5年是指大量钴60原子核因衰变而减少到它原来数目的一半所需要的时间，因此B错误，C正确；检查时，要在人体外探测到体内辐射出来的射线，而又不能让放射性物质长期留在体内，所以应选取锝99作为放射源，D正确．【答案】CD11．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20278Pt.制取过程如下：(1)用质子轰击铍靶94Be产生快中子；(2)用快中子轰击汞20480Hg，反应过程可能有两种：①生成20278Pt，放出氦原子核；②生成20278Pt，放出质子、中子；(3)生成的20278Pt发生两次β衰变，变成稳定的原子核汞20280Hg.写出上述核反应方程式.【导学号：54472250】【解析】根据质量数守恒和电荷数守恒，算出新核的电荷数和质量数，然后写出核反应方程．(1)94Be＋11H→95B＋10n.(2)①20480Hg＋10n→20278Pt＋32He；②20480Hg＋10n→20278Pt＋211H＋10n.(3)20278Pt→20279Au＋0－1e；202Au→20280Hg＋0－1e.79【答案】见解析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e，那么衰变过程将违背动径迹不在一条直线上，如果认为衰变产物只有Ni和0－1________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.【导学号：54472251】【解析】(1)根据质量数和电荷数守恒，核反应方程为：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定律．(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．【答案】(1)6028(2)动量(3)基因突变。

物理选修3-5自我小测：第十九章 第三、四节探测射线的方法 放射性的应用与防护 含解析 精品