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第十九章 原子核 3 探測射線的方法 4 放射性的應(yīng)用與防護 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到的特點 C．γ射線探傷利用了γ射線貫穿能力很強的性質(zhì) D．γ射線探傷利用了γ射線電離能力很強的性質(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到的特點，利用γ射線探傷是利用了γ射線的貫穿能力很強的性質(zhì)，正確選項為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，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，所以細而長的徑跡C是質(zhì)子的徑跡．故正確答案為D. 答案：D 4．(多選)一個質(zhì)子以1.4107 m/s的速度撞入一個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)量級為107 m/s D．硅原子核速度的數(shù)量級為105 m/s 解析：核反應(yīng)方程為Al＋H→Si，由動量守恒定律得m1.4107 m/s＝28mv′，解得v′＝5105 m/s，因此選項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 D．含有P的磷肥釋放正電子，可用作示蹤原子，觀察磷肥對植物的影響 解析：同位素有相同的質(zhì)子數(shù)，所以選項A錯誤．同位素有相同的化學(xué)性質(zhì)，所以選項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C錯誤．含有P的磷肥由于衰變，可記錄磷的蹤跡，所以選項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A錯誤．利用含有放射性I的油，可以記錄油的運動蹤跡，可以檢查管道是否漏油，所以選項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C錯誤．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，用以檢測確定農(nóng)作物吸收養(yǎng)分的規(guī)律，所以選項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，這一實驗數(shù)據(jù)說明了(　　) A．α粒子的數(shù)目很少，與氮發(fā)生相互作用的機會很少 B．氮氣的密度很小，α粒子與氮接觸的機會很少 C．氮核很小，α粒子接近氮核的機會很少 D．氮氣和α粒子的密度都很小，致使它們接近的機會很少 解析：氮原子核很小，所以α粒子接近氮核的機會很少，所以發(fā)生核反應(yīng)的機會很少，即觀察到α粒子徑跡分叉的機會少，所以C選項正確． 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了十多臺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刀治療時不用麻醉，病人清醒，時間短，半小時內(nèi)完成手術(shù)，無須住院，因而γ刀被譽為“神刀”．γ刀治療腦腫瘤主要是利用(　　) A．γ射線具有很強的貫穿本領(lǐng) B．γ射線具有很強的電離作用 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射線是一種波長很短的電磁波，具有較高的能量，它的貫穿本領(lǐng)很強，甚至可以穿透幾厘米厚的鉛板，但它的電離作用很?。玫吨委熌[瘤時，通常是同時用多束γ射線，使它們穿透腦顱和健康區(qū)域在病灶處會聚，利用γ射線的高能量殺死腫瘤細胞．故選項A、C正確． 答案：AC 5．下圖是科學(xué)史上一張著名的實驗照片，顯示一個帶電粒子在云室中穿過某種金屬板運動的徑跡，云室放置在勻強磁場中，磁場方向垂直照片向里，云室中橫放的金屬板對粒子的運動起阻礙作用，分析此徑跡可知粒子(　　) A．帶正電，由下往上運動 B．帶正電，由上往下運動 C．帶負電，由上往下運動 D．帶負電，由下往上運動 解析：由于金屬板對粒子有阻礙作用，穿過金屬板后速度減小，由R＝可知在同一勻強磁場中運動半徑減小，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項正確． 答案：A 6．在下列四個核反應(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；X2為H，B錯；X3為n，C錯；X4為H，D對． 答案：D 7．將威耳遜云室置于磁場中，一個靜止在磁場中的放射性同位素原子核P，放出一個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核看成一個系統(tǒng)，根據(jù)動量守恒定律正電子和Si核運動方向一定相反，C、D可排除．由qvB＝m得，R＝，因為動量mv相等，故R∝，即＝＝，可見Si核的運動半徑較小，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的運動徑跡不在一條直線上，如果認為衰變產(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”，年種植面積曾達到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)衰變過程遵循動量守恒定律．原來靜止的核動量為零，分裂成兩個粒子后，這兩個粒子的動量和應(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的運動徑跡不在同一直線上，如果認為衰變產(chǎn)物只有Ni和e，就一定會違背動量守恒定律． (3)用γ射線照射種子，會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，除了測到預(yù)料中的中子外，還探測到了正電子．正電子的質(zhì)量跟電子的質(zhì)量相同，帶一個單位的正電荷，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)的一個質(zhì)子轉(zhuǎn)換成一個中子，同時放出正電子，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