2023高中物理第十九章原子核第3节第4节放射性的应用与防护探测射

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第3节-第4节放射性的应用与防护探测射线的方法

[随堂检测]

1．关于放射性同位素的应用，以下说法中正确的是()

A．放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而产生电，因此达到消除有害

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，其结果一定是使其成为更

优良的品种

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

大的危害

解析：选D．利用放射线消除有害静电是利用放射线的电离性，使空气分子电离成为导体，将静电泄出．γ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γ射线治疗肿瘤对人体确定有副作用，因此要科学地严格控制剂量．本

题选D．

2．(2023·宁夏银川九中高二检测)卢瑟福通过试验首次实现了原子核的人工

转变，其核反应方程为：42He＋147N→178O＋1H，以下说法错误的是()

A．卢瑟福通过该试验提出了原子的核式结构模型

B．试验中是用α粒子轰击氮核的C．卢瑟福通过该试验发现了质子

D．原子核在人工转变的过程中，电荷数一定守恒

解析：选A．卢瑟福用α粒子轰击金箔散射的试验，提出原子的核式结构模型，故A错误；用α粒子轰击氮核首次实现了原子核的人工转变，并发现了质子，

故B、C正确；核反应方程质量数和电荷数是守恒的，故D正确．

3．以下方程中属于衰变的是________，属于人工转变的是________，生成

原来元素的同位素的是________，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：首先从方程左端去判断哪种是衰变、哪种是人工转变，当方程左端只有一种元素的原子核时，只能是衰变，故②③为衰变，①④为人工转变；而同位素的产生，是根据原子序数一致而质量数不同来判断，所以①会生成该元素的同

位素；判断β衰变，只需要看清衰变方程右端是否产生电子即可，应选③.

答案：②③①④①③

[课时作业]

一、单项选择题

1．关于放射性同位素的应用，以下说法正确的是()

A．利用γ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α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一致，作为示踪原

子

解析：选D．γ射线的电离作用很弱，应利用α射线的电离作用，A错；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、C均错；同位素的核外电子数一致，化学性质一致，放

射性同位素带有“放射性标记〞，可用探测器探测，D对．

2．英国物理学家布拉凯特在充氮的云室中做α粒子轰击氮核的试验．在如图

所示的云室照片中，正确的图是()

解析：选B．首先在α粒子(42He)、反冲核(178O)和质子(11H)这三种粒子中，反冲核的电离能力最强，穿透能力最弱——径迹短而粗；质子的电离能力最弱，穿透能力最强——径迹细而长．另外，在α粒子轰击氮核的过程中，系统动量守

恒，即pα＝pO＋pH.因此，反冲核与质子的运动方向不可能在同一直线上．

3．以下是物理学史上3个著名的核反应方程

x＋73Li→2yy＋147N→x＋178Oy＋94Be→z＋126C

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x、y和z是3种不同的粒子，其中z是()B．质子D．电子

A．α粒子

C．中子

解析：选C．根据质量数守恒和电荷数守恒可以确定x为质子1H，y为42He

即α粒子，z为中子10n.

4．(2023·广州高二检测)以下几个核反应方程，粒子X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：选B．由核反应过程中质量数和电荷数守恒可以判断出选项B正确．5．放射性在技术上有好多应用，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．

元素钋210氡222锶90射线αββ半衰期138天3.8天28年

9

铀238α、β、γ4.5×10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210C．锶90

B．氡222D．铀238

解析：选C．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射线不适合；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半衰期太短，铀238半衰期太长，所以只有锶90较适合．

二、多项选择题

6．以下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

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B．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油状况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，用检测放射性的方法确定放射性元素在农作物内转移和分布状况，找出合理施肥的规律

解析：选BD．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．

7．近几年来，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5000余例，效果极好，成为治疗脑肿瘤的最正确仪器．令人慨叹的是，用γ刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半小时完成手术，无需住院，因而γ刀被誉为“神刀〞．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．γ刀治疗脑肿瘤主要是利用()

A．γ射线具有很强的穿透能力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射线能很简单绕过阻碍物到达目的地

解析：选AC．γ刀就是γ射线，γ射线的特点是穿透能力强，γ射线波长短，光子的能量高，杀伤力强，应用γ刀治疗脑肿瘤就是利用其穿透能力强和杀伤力强．

8．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，则以下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：选AC．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，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

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衰期是5天．

9．(2023·XX扬州期末)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158O注入人体，158O在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇而湮灭转化为一对γ光子，被探测器采集后，经计算机处理生成明了图象．则根据PET的原理判断以下表述正确的是()

A．158O在人体内的衰变方程是158O―→157N＋01eB．正、负电子湮灭方程是01e＋0－1e―→2γC．在PET中，158O主要用途是作为示踪原子D．在PET中，158O主要用途是参与人体的新陈代谢

解析：选ABC．显像的原理是采集γ光子，即注入人体内的158O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158O主要用途是作为示踪原子，D错．

三、非选择题

10．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．

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＋1H→95B＋10n.

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

11．1934年，约里奥·居里和伊丽芙·居里夫妇在用α粒子轰击铝箔时，除

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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一致，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，但依旧继续发射正电子，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：13Al＋4272He→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？

解析：(1)正β衰变过程质量数、电荷数也守恒，3015P放出正电子的核反应方程为3015P→3014Si＋01e，可见正β衰变后新核质量数不变，电荷数减1.

(2)原子核内只有质子和中子，没有电子，也没有正电子，正β衰变是原子核的一个质子转换成一个中子，同时放出一个正电子，反应过程为1H→01e＋10n.

答案：(1)3015P→3014Si＋01e(2)11H→01e＋10n

12．用中子轰击6529Cu核时，产生镍的放射性同位素，其质量数为65，写出人工制造镍的核反应方程，所产生的放射性镍要发生β衰变，写出