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第十九章 原子核 3 探測(cè)射線的方法 4 放射性的應(yīng)用與防護(hù) 1．(多選)關(guān)于放射性同位素的應(yīng)用，下列說法中正確的是(　　) A．作為示蹤原子是利用了放射性同位素貫穿能力很強(qiáng)的性質(zhì) B．作為示蹤原子是利用了放射性同位素放出的射線可被儀器探測(cè)到的特點(diǎn) C．γ射線探傷利用了γ射線貫穿能力很強(qiáng)的性質(zhì) D．γ射線探傷利用了γ射線電離能力很強(qiáng)的性質(zhì) 解析：作為示蹤原子是利用放射性同位素放出的射線可被儀器探測(cè)到的特點(diǎn)，利用γ射線探傷是利用了γ射線的貫穿能力很強(qiáng)的性質(zhì)，正確選項(xiàng)為B、C. 答案：BC 2．用中子轟擊B發(fā)生的核反應(yīng)是B＋n→Li＋X.其中的X粒子應(yīng)是(　　) A．α粒子　　　　 B．β粒子 C．質(zhì)子 D．中子 解析：由核反應(yīng)規(guī)律可知，X的質(zhì)量數(shù)為4，核電荷數(shù)為2，所以X為α粒子． 答案：A 3．用α粒子照射充氮的云室，得到如圖所示的照片，下列說法中正確的是(　　) A．A是α粒子的徑跡，B是質(zhì)子的徑跡，C是新核的徑跡 B．B是α粒子的徑跡，A是質(zhì)子的徑跡，C是新核的徑跡 C．C是α粒子的徑跡，A是質(zhì)子的徑跡，B是新核的徑跡 D．B是α粒子的徑跡，C是質(zhì)子的徑跡，A是新核的徑跡 解析：α粒子轟擊氮核產(chǎn)生一個(gè)新核并放出質(zhì)子，入射的是α粒子，所以B是α粒子的徑跡．產(chǎn)生的新核，質(zhì)量大，電離作用強(qiáng)，所以徑跡粗而短，故A是新核徑跡；質(zhì)子的電離作用弱一些，貫穿作用強(qiáng)，所以細(xì)而長(zhǎng)的徑跡C是質(zhì)子的徑跡．故正確答案為D. 答案：D 4．(多選)一個(gè)質(zhì)子以1.4107 m/s的速度撞入一個(gè)孤立的靜止鋁原子核后被俘獲，鋁原子核變?yōu)楣柙雍?，已知鋁原子核的質(zhì)量是質(zhì)子的27倍，硅原子核的質(zhì)量是質(zhì)子的28倍．則下列判斷中正確的是(　　) A．核反應(yīng)方程為Al＋H→Si B．核反應(yīng)方程為Al＋H→Si＋n C．硅原子核速度的數(shù)量級(jí)為107 m/s D．硅原子核速度的數(shù)量級(jí)為105 m/s 解析：核反應(yīng)方程為Al＋H→Si，由動(dòng)量守恒定律得m1.4107 m/s＝28mv′，解得v′＝5105 m/s，因此選項(xiàng)A、D正確． 答案：AD 5．完成下列核反應(yīng)方程，并指出其中________是發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程，________是發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程． (1)N＋n→C＋________； (2)N＋He→O＋________； (3)B＋n→________＋He； (4)Be＋He→________＋n； (5)Fe＋H→Co＋________． 解析：根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可得： (1)N＋n→C＋H； (2)N＋He→O＋H； (3)B＋n→Li＋He； (4)Be＋He→C＋n； (5)Fe＋H→Co＋n. 其中發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程是(2)． 發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程是(4)． 答案：(2)　(4)　(1)H　(2)H　(3)Li　(4)C　(5)n 1．(多選)有關(guān)放射性同位素P的下列說法，正確的是(　　) A.P與X互為同位素 B.P與其同位素有相同的化學(xué)性質(zhì) C．用P制成化合物后它的半衰期變長(zhǎng) D．含有P的磷肥釋放正電子，可用作示蹤原子，觀察磷肥對(duì)植物的影響 解析：同位素有相同的質(zhì)子數(shù)，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤．同位素有相同的化學(xué)性質(zhì)，所以選項(xiàng)B正確．半衰期與元素屬于化合物或單質(zhì)沒有關(guān)系，所以P制成化合物后它的半衰期不變，即選項(xiàng)C錯(cuò)誤．含有P的磷肥由于衰變，可記錄磷的蹤跡，所以選項(xiàng)D正確． 答案：BD 2．(多選)下列應(yīng)用中把放射性同位素作為示蹤原子的是(　　) A．射線探傷儀 B．利用含有放射性I的油，檢測(cè)地下輸油管的漏油情況 C．利用Co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，用以檢測(cè)確定農(nóng)作物吸收養(yǎng)分的規(guī)律 解析：射線探傷儀利用了射線的貫穿能力，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤．利用含有放射性I的油，可以記錄油的運(yùn)動(dòng)蹤跡，可以檢查管道是否漏油，所以選項(xiàng)B正確．利用Co治療腫瘤等疾病，利用了射線的貫穿能力和高能量，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤．把含有放射性元素的肥料施給農(nóng)作物，可以記錄放射性元素的蹤跡，用以檢測(cè)確定農(nóng)作物吸收養(yǎng)分的規(guī)律，所以選項(xiàng)D正確． 答案：BD 3．為了說明用α粒子轟擊氮核打出質(zhì)子是怎樣的一個(gè)物理過程，布拉凱特在充氮云室中，用α粒子轟擊氮，在他拍攝的兩萬多張照片中，終于從四十多萬條α粒子徑跡中發(fā)現(xiàn)了8條產(chǎn)生分叉，這一實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說明了(　　) A．α粒子的數(shù)目很少，與氮發(fā)生相互作用的機(jī)會(huì)很少 B．氮?dú)獾拿芏群苄?，α粒子與氮接觸的機(jī)會(huì)很少 C．氮核很小，α粒子接近氮核的機(jī)會(huì)很少 D．氮?dú)夂挺亮Ｗ拥拿芏榷己苄?，致使它們接近的機(jī)會(huì)很少 解析：氮原子核很小，所以α粒子接近氮核的機(jī)會(huì)很少，所以發(fā)生核反應(yīng)的機(jī)會(huì)很少，即觀察到α粒子徑跡分叉的機(jī)會(huì)少，所以C選項(xiàng)正確． 答案：C 4．(多選)近幾年，我國北京、上海、山東、洛陽、廣州等地從國外引進(jìn)了十多臺(tái)γ刀，治療患者5 000余例，效果極好，成為治療腦腫瘤的最佳儀器，用γ刀治療時(shí)不用麻醉，病人清醒，時(shí)間短，半小時(shí)內(nèi)完成手術(shù)，無須住院，因而γ刀被譽(yù)為“神刀”．γ刀治療腦腫瘤主要是利用(　　) A．γ射線具有很強(qiáng)的貫穿本領(lǐng) 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射線能很容易地繞過阻礙物 解析：γ射線是一種波長(zhǎng)很短的電磁波，具有較高的能量，它的貫穿本領(lǐng)很強(qiáng)，甚至可以穿透幾厘米厚的鉛板，但它的電離作用很小．γ刀治療腫瘤時(shí)，通常是同時(shí)用多束γ射線，使它們穿透腦顱和健康區(qū)域在病灶處會(huì)聚，利用γ射線的高能量殺死腫瘤細(xì)胞．故選項(xiàng)A、C正確． 答案：AC 5．下圖是科學(xué)史上一張著名的實(shí)驗(yàn)照片，顯示一個(gè)帶電粒子在云室中穿過某種金屬板運(yùn)動(dòng)的徑跡，云室放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直照片向里，云室中橫放的金屬板對(duì)粒子的運(yùn)動(dòng)起阻礙作用，分析此徑跡可知粒子(　　) A．帶正電，由下往上運(yùn)動(dòng) B．帶正電，由上往下運(yùn)動(dòng) C．帶負(fù)電，由上往下運(yùn)動(dòng) D．帶負(fù)電，由下往上運(yùn)動(dòng) 解析：由于金屬板對(duì)粒子有阻礙作用，穿過金屬板后速度減小，由R＝可知在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑減小，由題圖知金屬板下面半徑大于上面的半徑，所以粒子從下向上穿過金屬板，磁場(chǎng)方向垂直于照片向里，所受洛倫茲力方向指向圓心位置，根據(jù)左手定則判斷該粒子應(yīng)帶正電荷，故A項(xiàng)正確． 答案：A 6．在下列四個(gè)核反應(yīng)方程中，X1、X2、X3和X4各代表某種粒子 ①H＋X1→He＋n　②N＋He→O＋X2 ③Be＋He→C＋X3?、躆g＋He→Al＋X4 以下判斷中正確的是(　　) A．X1是質(zhì)子　　　 B．X2是中子 C．X3是電子 D．X4是質(zhì)子 解析：根據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒知，X1為H，A錯(cuò)；X2為H，B錯(cuò)；X3為n，C錯(cuò)；X4為H，D對(duì)． 答案：D 7．將威耳遜云室置于磁場(chǎng)中，一個(gè)靜止在磁場(chǎng)中的放射性同位素原子核P，放出一個(gè)正電子后變成原子核Si，能近似反映正電子和Si核軌跡的是(　　) 解析：把放出的正電子和衰變生成物Si核看成一個(gè)系統(tǒng)，根據(jù)動(dòng)量守恒定律正電子和Si核運(yùn)動(dòng)方向一定相反，C、D可排除．由qvB＝m得，R＝，因?yàn)閯?dòng)量mv相等，故R∝，即＝＝，可見Si核的運(yùn)動(dòng)半徑較小，選B. 答案：B 8．1956年李政道和楊振寧提出在弱相互作用中宇稱不守恒，并由吳健雄用Co的衰變來驗(yàn)證，其核反應(yīng)方程是Co→Ni＋e＋ e.其中e是反中微子，它的電荷量為零，靜止質(zhì)量可認(rèn)為是零． (1)在上述衰變方程中，衰變產(chǎn)物Ni的質(zhì)量數(shù)A是________，核電荷數(shù)Z是________． (2)在衰變前Co核靜止，根據(jù)云室照片可以看出：衰變產(chǎn)物Ni和e的運(yùn)動(dòng)徑跡不在一條直線上，如果認(rèn)為衰變產(chǎn)物只有Ni和e，那么衰變過程將違背________守恒定律． (3)Co是典型的γ放射源，可用于作物誘變育種．我國應(yīng)用該方法培育出了許多農(nóng)作物新品種，如棉花高產(chǎn)品種“魯棉1號(hào)”，年種植面積曾達(dá)到3 000多萬畝，在我國自己培育的棉花品種中栽培面積最大．γ射線處理作物后主要引起________，從而產(chǎn)生可遺傳的變異． 解析：(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守桓，核反應(yīng)方程寫成： Co→Ni＋e＋e.由此得出兩空分別為60和28. (2)衰變過程遵循動(dòng)量守恒定律．原來靜止的核動(dòng)量為零，分裂成兩個(gè)粒子后，這兩個(gè)粒子的動(dòng)量和應(yīng)還是零，則兩粒子徑跡必在同一直線上．現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)Ni和e的運(yùn)動(dòng)徑跡不在同一直線上，如果認(rèn)為衰變產(chǎn)物只有Ni和e，就一定會(huì)違背動(dòng)量守恒定律． (3)用γ射線照射種子，會(huì)使種子的遺傳基因發(fā)生突變，從而培育出優(yōu)良品種． 答案：(1)60　28　(2)動(dòng)量　(3)基因突變 9．1934年，約里奧—居里夫婦在用α粒子轟擊鋁箔時(shí)，除了測(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)量相同，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，但仍然繼續(xù)發(fā)射正電子，而且這種放射性也有一定的半衰期．原來，鋁箔被α粒子擊中后發(fā)生了如下反應(yīng)：Al＋He→P＋n，這里的P就是一種人工放射性同位素，正電子就是它衰變過程中放射出來的． (1)寫出放射性同位素P放出正電子的核反應(yīng)方程． (2)放射性同位素P放出正電子的衰變稱為正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？ 解析：(1)核反應(yīng)方程為P→Si＋e. (2)原子核內(nèi)只有質(zhì)子和中子，沒有電子，也沒有正電子，正β衰變是原子核內(nèi)的一個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)換成一個(gè)中子，同時(shí)放出正電子，核反應(yīng)方程為H→n＋e. 答案：(1)P→Si＋e (2)原子核內(nèi)的質(zhì)子