1、第第 3 3 节节 探测射线的方法探测射线的方法 第第 4 4 节节 放射性的应用与防护放射性的应用与防护 1.现代建筑使用的花岗岩石材和家庭装修使用的花岗岩板材中也存在不同程度 的放射性， 某同学要测定附近建筑材料厂生产的花岗岩板材的放射性辐射是否超 标，他选用哪种仪器较好( ) A.威尔逊云室 B.气泡室 C.盖革米勒计数器 D.以上三种效果都很好 解析 花岗岩板材的放射性比较弱，用云室、气泡室很难测出，而计数器非常灵 敏，用它检测射线十分方便。 答案 C 2.关于放射性同位素的应用，下列说法正确的有( ) A.放射性改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电， 从而达到消除有害静电的目 的 B
2、.利用 射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视 C.用放射性照射作物种子使其 DNA 发生变异，其结果一定是更优秀的品种 D.用 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放射线的电离作用， 使空气分子电离成为 导体，将静电消除。 射线对人体细胞伤害太大，不能用来进行人体透视。作物 种子发生的 DNA 突变不一定都是有益的，还要经过筛选才能培育出优良品种。 用 射线治疗肿瘤对人体肯定有副作用，因此要科学地控制剂量。 答案 D 3.(多选)有关放射性同位素30 15P 的下列说法，正确的是( ) A.30 15P 与3014
3、X 互为同位素 B.30 15P 与其同位素有相同的化学性质 C.用30 15P 制成化合物后它的半衰期变长 D.含有30 15P 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30 15P 制成化合 物后它的半衰期不变， 选项 C 错误； 含有30 15P 的磷肥由于衰变， 可记录磷的踪迹， 所以选项 D 正确。 答案 BD 4.(多选)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
4、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， 则下列关于射线性以及它的半衰期的 说法正确的是( ) A.放射源射出的是 射线 B.放射源射出的是 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 由厚纸板能挡住这种射线， 可知这种射线是穿透能力最差的 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 天后放射性元素还剩余原来的四 分之一，即半衰期为 5 天，选项 C 正确，D 错误。 答案 AC 5.以下是物理学史上 3 个著名的核反应
5、方程 x73Li2y；y14 7Nx17 8O；y94Bez12 6C x、y 和 z 是 3 种不同的粒子，其中 z 是( ) A. 粒子 B.质子 C.中子 D.电子 解析 把前两个方程化简，消去 x，即14 7N73Liy17 8O，可见 y 是42He，结合第 三个方程，根据电荷数守恒、质量数守恒可知 z 是中子10n。因此选项 C 正确。 答案 C 6.(2017 天津理综)我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通 过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中 属于聚变反应的是( ) A.21H31H42He10n B.14 7N42He17 8
6、O11H C.42He27 13Al3015P10n D.235 92U10n144 56Ba8936Kr310n 解析 2 1H31H42He10n 是一个氘核与一个氚核结合成一个氦核，同时放出一个 中子，属于聚变反应，故选项 A 正确；14 7N42He17 8O11H 是卢瑟福发现质子 的核反应方程，是人类第一次实现的原子核的人工转变，属于人工核反应，故选 项 B 错误；42He27 13Al3015P10n 是小居里夫妇用 粒子轰击铝片时发现了放射性 磷(磷 30)，同时发现中子的核反应方程，属于人工核反应，故选项 C 错误；235 92U 10n144 56Ba89 36Kr310n
7、 是一种典型的铀核裂变，属于裂变反应，故选项 D 错 误。 答案 A 7.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30 15P，放出 一个正电子后变成原子核30 14Si，如图所示能近似地反映正电子和 Si 核轨迹的是 ( ) 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，选项 C、D 可排除。 因为洛伦兹力提供向心力，即 qvBmv 2 r ， 所以做匀速圆周运动的半径为 rmv qB。 衰变时，放出的正电子与反冲核 S
8、i 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 re rSi qSi qe 14 1 。可见正电子运动的圆半径 较大。 答案 B 8.如图 1 所示，1928 年，德国物理学家玻特用 (42He)轰击轻金属铍(94Be)时，发现 有一种贯穿能力很强的中性射线。查德威克对该粒子进行研究，进而发现了新的 粒子。用粒子流 A 轰击石蜡时，会打出粒子流 B。下述正确的是( ) 图 1 A.该实验核反应方程：94Be42He13 6C10n B.该实验是查德威克发现质子的实验 C.粒子 A 为中子，粒子 B 为质子 D.粒子 A 为质子，粒子 B 为中子 解析 由质量数
9、和电荷数守恒可知，核反应方程为： 9 4Be42He12 6C10n，选项 A 错误；该实验生成的是中子，不是发现质子的实验，选项 B 错误；由核反应方 程可知，A 为中子，中子轰击石蜡，将碳中的质子打出，即形成质子流，故 B 为质子，选项 C 正确，D 错误。 答案 C 9.(多选)一个质子以 1.0107 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27 13Al11H2814Si B.核反应方程为27 13Al10n 2814Si C.硅原子核速度的
10、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 解析 由核反应中电荷数和质量数守恒可知选项 A 正确，B 错误；由动量守恒 定律求得硅原子速度的数量级为 105 m/s，即选项 D 正确，C 错误。 答案 AD 10.1934 年约里奥居里夫妇用 粒子轰击静止的27 13Al，发现了放射性磷3015P 和另 一种粒子，并因这一伟大发现而获得诺贝尔物理学奖。 (1)写出这个过程的核反应方程式； (2)若该种粒子以初速度 v0与一个静止的 12C 核发生碰撞，但没有发生核反应， 该粒子碰后的速度大小为 v1，运动方向与原
11、运动方向相反，求碰撞后 12C 核的速 度。 解析 (1)核反应方程式为27 13Al42He 3015P10n。 (2)由(1)知，该种粒子为中子，设该种粒子的质量为 m，则 12C 核的质量为 12m， 设碰撞后 12C 核的速度为 v2，由动量守恒定律可得 mv0m(v1)12mv2，解得 v2v 0v1 12 ，碰撞后 12C 核的运动方向与该粒子原运动方向相同。 答案 27 13Al42He 3015P10n (2)v 0v1 12 ，方向与该粒子原运动方向相同 11.某实验室工作人员，用初速度 v00.09c(c 为真空中的光速)的 粒子，轰击静 止的氮原子核14 7N，产生了质子
12、11H，若某次碰撞可看作对心正碰，碰后新核与质 子同方向运动，垂直磁场方向射入磁场，通过分析偏转半径可得出新核与质子的 速度大小之比为 120，已知质子质量为 m。 (1)写出核反应方程； (2)求出质子的速度 v。 解析 (1)42He14 7N17 8O11H。 (2)设 粒子、新核质量分别为 4m、17m，质子速度为 v，由于对心碰撞，满足 动量守恒，故 4mv017m v 20mv，解得 v0.20c。 答案 (1)42He14 7N17 8O11H (2)0.20c 12.同位素这个概念是 1913 年英国科学家索迪提出的。许多元素都存在同位素现 象，在目前已发现的 114 种元素中
13、，稳定同位素约 300 多种，而放射性同位素达 1 500 种，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 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 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。 写出 粒子轰击铝箔(27 13Al)产生中子的核反应方程
14、式，并请写出核反应和一般 化学反应的不同点(请答 3 点)； 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。 解析 (1)由方程两边的质量数和电荷数相同，可知 237Pa 中质子数为 91，则中子 数为 23491143。 (2)铝核被 粒子击中后产生中子的反应为27 13AI42He3015P10n；核反应和一 般化学反应的不同点：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，化学反应前后则元素种类不变)；一种同位素 不论处于何种状态，它们的核反应性质是相同的，而它们的化学性质是不同的； 同一元素的不同同位素，它们的化学性质是相同的，但它们的核反应性质是不同 的。 30 15P 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：30 15P3014Si 0 1e。 答案 (1)143 (2)27 13AI42He3015P10n 不同点见解析 3015P3014Si 0 1e