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高中物理第三章3放射性的应用危害与防护练习含解析教科版选修3509032741.在工业生产中,某些金属材料内部出现的裂痕是无法直接观察到的,如果不能够发现它们,可能会给生产带来极大的危害,自从发现放射线之后,则可以利用放射线进行探测,这是利用了()A.α射线产生的24HeB.β射线的带电性质C.γ射线的贯穿本领D.放射性元素的示踪本领解析:放射性同位素的应用是利用它的射线和作为示踪原子两个方向开展的,γ射线的贯穿本领较强,可以用来进行金属探伤.故正确选项为C.答案:C2.(多选)防止放射性污染的防护措施有()A.将废弃的放射性物质进行深埋B.将废弃的放射性物质倒在下水道里C.接触放射性物体的人员穿上防护服D.严格和准确控制放射性物质的放射剂量解析:因为放射性污染物残存的时间比较长,且具有辐射性,故应将其深埋,A对,B错.铅具有一定的防止放射性能力,接触放射性物体的人员穿上铅防护服,并要控制一定的放射剂量,故C、D均正确.答案:ACD3.(多选)建筑材料中的放射性物质钋(Po)发生衰变后,生成也具有放射性的氡气(Rn),而氡气有致癌作用,为降低房间内的放射性污染,下列做法可行的是 ()A.加热使放射性物质分解B.开窗通风C.中和放射性物质D.不使用放射性超标材料解析:在生活中要尽可能地远离放射源,故最好的办法是不使用含有放射性物质的建材,或使氡气尽快离开房间,开窗通风不失为一种好办法,故B、D正确.答案:BD4.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四十多种,而今天人工制造成的放射性同位素已达一千多种,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等许多领域都得到了广泛的应用.1965年,我国科学家首次用人工方法合成的牛胰岛素和天然牛胰岛素是同一物质,当时所用的鉴别技术应该是()A.光谱分析B.同位素示踪原子C.微机技术D.测定介电常数解析:只有B选项属于放射性的应用,故选B.答案:B5.(多选)放射性同位素钴60能放出较强的γ射线,其强度容易控制.这使得γ射线得到广泛应用.下列选项中,属于γ射线的应用的是()A.医学上制成γ刀,无须开颅即可治疗脑肿瘤B.机器运转时常产生很多静电,用γ射线照射机器可将电荷导入大地C.铝加工厂将接收到的γ射线信号输入计算机,可对薄铝板的厚度进行自动控制D.用γ射线照射草莓、荔枝等水果,可延长保存期解析:γ射线的电离作用很弱,不能使空气电离成为导体,B错误;γ射线的穿透能力很强,薄铝板的厚度变化时,接收到的信号强度变化很小,不能控制铝板厚度,C错误;γ射线能量很大,可以杀菌,延长水果的保存期,对肿瘤细胞有很强的杀伤作用,故A、D正确.答案:AD6.关于放射性同位素的应用,下列说法正确的是()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相同,作为示踪原子解析: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:D7.1956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 2760Co的衰变来验证,其核反应方程是2760Co →Z ZNi +-1 0e +Z e .其中Z e 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ZZ Ni 的质量数A 是 ,核电荷数Z 是 .(2)在衰变前2760Co核静止,根据云室照片可以看出,衰变产物Ni 和-1 0e的运动径迹不在一条直线上,如果认为衰变产物只有Ni 和-1 0e,那么衰变过程将违背守恒定律.(3)2760Co 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.解析:(1)根据质量数和电荷数守恒,核反应方程为 2760Co→2860Ni +-1 0e +Z e ,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还是零,则两粒子径迹必在同一直线上.现在发现Ni 和 -1 0e的运动径迹不在同一直线上,如果认为衰变产物只有Ni 和-1 0e,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)60 28 (2)动量 (3)基因突变8.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细胞所吸收这一事实.向病人体内输入适量含有1532P作为示踪原子的血液,先将含有1532P的血液4 cm3分为两等份,其中一份留作标准样品,20 min后测量出其放射性强度为10 800 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少?解析:由于标准样品与输入体内的1532P的总量是相等的,因此两者的放射性强度与1532P原子核的×5s-1=10800s-1,解之得V=4320cm3.总数均是相等的.设病人血液总体积为V,应有Z2cm3答案:4 320 cm3。
3 放射性的应用、危害与防护一、放射性的应用放射性的应用主要表现在以下三个方面：一是利用射线的电离作用、穿透能力等特征，二是作为示踪原子，三是利用衰变特性考古．1．利用射线的特性(1)α射线：利用α射线带电、能量大、电离作用强的特性可制成静电消除器等．(2)β射线：由于β射线可穿过薄物或经薄物反射的特性来测量薄物的厚度或密度．(3)γ射线：由于γ射线穿透能力极强，可以利用γ射线探伤，也可以用于生物变异，在医学上可以用于肿瘤的治疗等．另外还可以利用射线勘探矿藏等．2．作为示踪原子在某种元素里掺进一些该元素的放射性同位素，同位素和该元素经历的过程相同．用仪器探测出放射性同位素放出的射线，就可查明这种元素的行踪．3．衰变特性应用应用14 6C的放射性判断遗物的年代．1930年，德国科学家玻特和贝克用α粒子轰击轻元素铍核，发现并未发射出质子，而放出了一种新的射线．这种射线几乎不能使气体电离，在电场和磁场中也不发生偏转，是不带电的，射线的贯穿能力强，他们认为这是γ射线．经检测，射线的能量在100 MeV左右，远大于天然放射物质衰变时发出的γ射线的能量．1931年，约里奥夫妇重复了玻特和贝克的实验，并用这种未知射线去轰击石蜡．结果竟从中打出能量约5.7 MeV的质子．这是异常惊人的新发现，因为其行为完全不同于γ射线，γ射线只能打出电子而打不出质子，γ光子的质量近乎为0，电子也很轻，光子撞击电子，使它动起来是合乎常理的，但质子质量约是电子的1 800倍，一颗子弹怎么能撞动一辆汽车呢？如果认为轰击石蜡的射线是γ射线，那么光子的能量应达55 MeV，这与实际测得的射线能量10 MeV相差甚远．这射线在向约里奥夫妇招手呼喊：我不是γ射线！……可惜的是，他们擦肩而过，无缘相识．面对55 MeV与10 MeV的矛盾，他们还是十分牵强地解释为其他的原因，并于1932年1月11日向巴黎科学院提交了实验情况和对未知射线判定为γ射线的结论．你认为这是哪种粒子？你对约里奥夫妇的做法有什么看法？提示：中子．约里奥夫妇在这个问题的处理上不够科学严谨．二、放射性的危害与防护1．放射性污染的主要来源在自然界中，存在于人体身边的放射性来源众多，包括天然的和人工产生的．前者主要由两部分组成：一是来自地壳表面的天然放射性元素以及空气中氡等产生的放射线；二是来自空间的宇宙射线．人工放射线的来源主要是医疗、核动力以及核武器试验中的放射线．2．放射线对人体组织造成的伤害，主要是由于射线对原子和分子产生作用，这种作用将导致细胞损伤，甚至破坏人体DNA的分子结构．3．放射性的防护其基本方法有：(1)距离防护；(2)时间防护；(3)屏蔽防护；(4)仪器监测．考点一放射性同位素及其应用1．放射性同位素的分类(1)天然放射性同位素．(2)人工放射性同位素．2．人工放射性同位素的优势(1)放射强度容易控制．(2)可制成各种所需的形状．(3)半衰期短，废料易处理．3．放射性同位素的主要应用(1)利用它的射线①利用γ射线的贯穿本领，可用γ射线探伤等．②利用α射线的电离作用很强，可消除有害静电．③利用γ射线对生物组织的物理和化学作用，可用来使种子发生变异，培育良种、灭菌消毒．④利用放射线的能量，在医疗上，常用以抑制甚至杀死病变组织，还可以轰击原子核，诱发核反应．(2)作示踪原子①在农业生产中，探测农作物在不同的季节对元素的需求．②在工业上，检查输油管道上的漏油位置．③在生物医疗上，可以检查人体对某元素的吸收情况，也可以帮助确定肿瘤的部位和范围．【例1】用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现，天然放射性同位素只不过40几种，而今天人工制造的同位素已达1 000多种，每种元素都有放射性同位素，放射性同位素在农业、医疗卫生、科研等许多方面得到广泛应用．(1)如图是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图，如工厂生产的是厚度为1 mm的铝板，在α、β、γ三种射线中，你认为对铝板的厚度起主要作用的是________射线．(2)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结晶是同一物质，为此曾采用放射性同位素碳14作________．利用三种射线的特性及放射性同位素的应用与防护分析、判断．【解析】(1)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，能穿过几厘米的铅板，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，能穿过几毫米的铝板，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．(2)把掺入碳14的人工合成牛胰岛素与天然牛胰岛素混合在一起，经多次重新结晶后，得到了放射性碳14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合为一体，它们是同一物质．把这种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．【答案】(1)β(2)示踪原子总结提能这是一道运用放射线特性解决实际问题的题目．要求同学们对三种放射线的特性以及放射性同位素的应用有所了解，并能灵活应用．现在很多血管专科医院引进了一种被称为“心脏灌注显像”的检测技术，将若干毫升含放射性元素锝(Tc)的注射液注入被检测者的动脉中，经过40分钟后，这些含放射性物质的注射液通过血液循环均匀地分布到血液中．这时对被检测者的心脏进行造影，心脏血管正常的位置由于放射性物质随血液到达而显示有放射线射出；心脏血管被堵塞的部分由于无放射性物质到达，将无放射线射出．医生根据显像情况就可判定被检测者心脏血管有无病变，并判定病变位置．你认为检测所用放射性元素锝的半衰期应该最接近以下哪个值( B ) A．6分钟B．6小时C．6天D．6个月解析：根据题意可知，将若干毫升含放射性元素锝(Tc)的注射液注入被检测者的动脉中，经过40分钟后，这些含放射性物质的注射液通过血液循环均匀地分布到血液中，可知检测所用放射性元素锝的半衰期应该大于40分钟，且不能太长，故选B.考点二放射性的危害与防护【例2】核能是一种高效的能源．(1)在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳、压力壳和安全壳如图甲所示．结合图乙可知，安全壳应当选用的材料是________．(2)核反应堆中的核废料具有很强的放射性，目前常用的处理方法是将其装入特制的容器中，然后( )A．沉入海底B．放至沙漠C．运到月球D．深埋地下(3)图丙是用来监测工作人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，可以判断工作人员受到何种辐射，当胸章上1 mm铝片和3 mm铝片下的照相底片被感光，而铅片下的照相底片未被感光时，结合图乙分析可知工作人员受到了________射线的辐射；当所有照相底片被感光时，工作人员受到了________射线的辐射．【解析】(1)反应堆最外层是厚厚的水泥防护层，防止射线外泄，所以安全壳应选用的材料是混凝土．(3)β射线可穿透几毫米厚的铝片，而γ射线可穿透几厘米厚的铅板，所以两个空分别是：β射线和γ射线．【答案】(1)混凝土(2)D (3)βγ(多选)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，而且残留物会长期危害环境，下列关于残留物长期危害环境的理由，正确的是( AD )A．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235的衰变速度很快D．铀238的半衰期很长解析：238 92U能发生衰变，其衰变方程为238 92U→234 90Th＋42He，其半衰期为4.5亿年，234 90Th也能发生衰变，衰变产生的射线对人体都有伤害，故正确答案为A、D.重难疑点辨析人工转变核反应与原子核衰变的比较原子核的人工转变，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，它不受物理化学条件的影响．【典例】下列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( )．①123 53I＋10n→124 53I ②238 92U→234 90Th＋42He③214 82Pb→214 83Bi＋0－1e ④94Be＋42He→12 6C＋10n【解析】首先从方程左端去判断哪种是衰变、哪种是核反应，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为核反应；而同位素的产生，是根据原子序数相同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．1．在工业生产中，某些金属材料内部出现的裂痕是无法直接观察到的，如果不能够发现它们，可能会给生产带来极大的危害，自从发现放射线之后，则可以利用放射线进行探测，这是利用了( C )A．原子核在α衰变中产生的42HeB．β射线的带电性质C．γ射线的贯穿本领D．放射性元素的示踪本领解析：γ射线的贯穿本领极强，可以用来进行金属探伤，故正确答案为C.2．关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是( D )A．放射线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．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使其DNA发生变异，其结果一定是更优秀的品种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放射线的电离作用，使空气分子电离成为导体，将静电消除，A错误；γ射线对人体细胞伤害太大，不能用来进行人体透视，B错误；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，C错误；用γ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，D正确．3．(多选)俄罗斯“库尔斯克”号核潜艇在巴伦支海遇难，沉入深度约为100 m的海底，“库尔斯克”号核潜艇的沉没再次引起人们对核废料与环境问题的重视．几十年来人们向巴伦支海海域倾倒了不少核废料，核废料对海洋环境有严重的污染作用．其原因有( AC )A．铀、钚等核废料有放射性B．铀、钚等核废料的半衰期很短C．铀、钚等重金属有毒性D．铀、钚等核废料会造成爆炸解析：放射性对人体组织、生物都是有害的，核废料的主要污染作用是其放射性，且其半衰期长，在很长时间内都具有放射性，另外核废料中有大量重金属，但不会自发爆炸，所以选项A、C正确．4．医学界通过14C标记的C60发现一种C60的羧酸衍生物，在特定条件下可以通过断裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，则14C的用途是( A )A．示踪原子B．电离作用C．催化作用D．贯穿作用解析：用14C标记C60来查明元素的行踪，发现可以通过断裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，因此14C的作用是作示踪原子，故选项A正确．5．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1 000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( B )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)右图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β射线．(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荷电性相反的离子相互中和，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毫米厚铝板和几毫米厚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．人们把作这种用途的放射性同位素叫做示踪原子．。
3.3放射性的应用、危害与防护学案（2020年教科版高中物理选修3-5）在自然界中，存在于人体身边的放射线来源众多，包括天然的和人工产生的.前者主要由两部分组成一是来自地壳表面的天然放射性元素以及空气中氡等产生的放射线；二是来自空间的宇宙射线.人工放射线的来源主要是医疗.核动力以及核武器试验中的放射线.2.放射线对人体组织造成的伤害，主要是由于射线对原子和分子产生作用，这种作用将导致细胞损伤，甚至破坏人体DNA的分子结构.3.放射性的防护其基本方法有1距离防护；2时间防护；3屏蔽防护；4仪器监测.判断下列说法的正误.1射线和射线都能用来消除静电.2在技术上常用射线穿过薄板后的衰减程度来测定薄板的厚度.3射线.射线都可以用来探视金属制品中的砂眼.4医学上的放射性治疗利用的是射线对癌细胞的杀伤作用.5医学上利用射线进行放射性治疗时，要控制好射线的剂量.一.放射性同位素及其应用1.放射性同位素具有放射性的同位素.分类1天然放射性同位素.2人工放射性同位素.2.人工放射性同位素的发现11934年，约里奥居里夫妇发现经过粒子轰击的铝箔中含有放射性磷3015P.2发现磷同位素的方程42He2713Al3015P10n.3.放射性同位素的主要作用1工业部门使用射线测厚度利用射线的穿透特性.2农业应用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作示踪原子利用放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质.4医学上利用射线的高能量治疗癌症.例1正电子发射型计算机断层显像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3PET中所选的放射性同位素的半衰期应__________.填“长”“短”或“长短均可”答案1158O157N01e01e01e22B3短解析1由题意得158O157N01e，01e01e2.2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，所以它的用途是作为示踪原子，B正确.3根据放射性同位素的用途，为了减小对人体的伤害，半衰期应该短些.针对训练1多选下列应用是把放射性同位素作为示踪原子的有A.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答案BD二.放射性的污染与防护污染与防护举例与措施说明污染核爆炸核爆炸的最初几秒钟辐射出来的主要是强烈的射线和中子流，长期存在放射性污染核泄漏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照射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防护距离防护距放射源越远，人体吸收的剂量就越少，受到的危害就越轻时间防护尽量减少辐射的时间屏蔽防护在放射源与人体之间加屏蔽物能起到防护作用，铅的屏蔽作用最好仪器监测配置适当的剂量测量设备，加强对环境的监测例2核能是一种高效的能源.1在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，核反应堆有三道防护屏障燃料包壳.压力壳和安全壳，如图1甲所示.结合图乙可知，安全壳应当选用的材料是________.图12核反应堆中的核废料具有很强的放射性，目前常用的处理方法是将其装入特制的容器中，然后A.沉入海底B.放至沙漠C.运到月球D.深埋地下3图丙是用来监测工作人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，可以判断工作人员受到何种辐射，当胸章上1mm铝片和3mm铝片下的照相底片被感光，而5mm铅片下的照相底片未被感光时，结合图丙分析可知工作人员受到了________射线的辐射；当所有照相底片被感光时，工作人员受到了________射线的辐射.答案1混凝土2D3针对训练2多选联合国环境规划署对科索沃地区的调查表明，北约对南联盟的轰炸中，大量使用了贫铀炸弹，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，而且残留物会长期危害环境，下列关于残留物长期危害环境的理由，正确的是A.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235的衰变速度很快D.铀238的半衰期很长答案AD1.放射性同位素的应用在工业生产中，某些金属材料内部出现的裂痕是无法直接观察到的，如果不能够发现它们，可能会给生产带来极大的危害.自从发现放射线后，则可以利用放射线进行探测，这是利用了A.原子核在衰变中产生的42HeB.射线的带电性质C.射线的穿透本领D.放射性元素的示踪本领答案C解析射线的穿透本领较强，可以用来进行金属探伤，故正确答案为C.2.放射性的危害与防护多选俄罗斯“库尔斯克”号核潜艇在巴伦支海遇难，沉入深度约为100m的海底，“库尔斯克”号核潜艇的沉没再次引起人们对核废料与环境问题的重视.几年来人们向巴伦支海海域倾倒了不少核废料，核废料对海洋环境有严重的污染作用.其原因有A.铀.钚等核废料有放射性B.铀.钚等核废料的半衰期很短C.铀.钚等重金属有毒性D.铀.钚等核废料会造成爆炸答案AC解析放射性对人体组织.生物都是有害的，核废料的主要污染作用是其放射性，且其半衰期长，在很长时间内都具有放射性，另外核废料中有大量重金属，但不会自发爆炸，所以选项A.C正确.3.示踪原子医学界通过14C标记的C60发现一种C60的羧酸衍生物，其在特定条件下可以通过断裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，则14C的用途是A.示踪原子B.电离作用C.催化作用D.贯穿作用答案A解析用14C标记C60来查明元素的行踪，发现可以通过断裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，因此14C的作用是作示踪原子，故选项A正确.。
3 放射性的应用、危害与防护放射性同位素的应用1．在工业生产中，某些金属材料内部出现的裂痕是无法直接观察到的，如果不能够发现它们，可能会给生产带来极大的危害，自从发现放射线之后，则可以利用放射线进行探测，这是利用了( )A．原子核在α衰变中产生的42HeB．β射线的带电性质C．γ射线的贯穿本领D．放射性元素的示踪本领答案 C解析γ射线的贯穿本领极强，可以用来进行金属探伤，故正确答案为C.2．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，从而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使其DNA发生变异，其结果一定是更优秀的品种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答案 D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，A错．γ射线对人体细胞伤害太大，不能用来进行人体透视，B错．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，C错．用γ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，D对．3．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1 000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3－3－1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3－3－1(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____________．答案(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荷电性相反的离子相互中和，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毫米厚铝板和几毫米厚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．人们把作这种用途的放射性同位素叫做示踪原子.。
3.放射性的应用、危害与防护[先填空]1．利用射线的特性(1)利用α射线的电离作用很强，用以消除(中和)因摩擦积累的静电．(2)利用β射线穿过薄物或经过薄物反射时，由透射或反射的衰减程度来测定薄物的厚度和密度．(3)利用γ射线的穿透能力可以进行金属探伤，还可利用γ射线进行培育优良品种、放射治疗等．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．3．利用衰变特性：利用天然放射性元素的半衰期可以估测文物、化石的年代，勘探矿藏等．[再判断]1．利用放射性同位素放出的β射线可以给金属探伤．(×)2．利用放射性同位素放出的α射线消除有害的静电积累．(√)3．利用放射性同位素放出的γ射线保存食物．(√)4．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”．(√)[后思考]医学上做射线治疗用的放射性元素，使用一段时间后，当射线强度降低到一定程度时就需要更换放射材料，原来的材料成为核废料，这些放射治疗选用的放射性元素的半衰期应该很长还是较短？为什么？【提示】应选用半衰期较短的．因为半衰期短的放射性废料容易处理．当然也不能选用太短的，否则就需要频繁更换放射原料了．1．γ射线的主要应用(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——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．衰变特性的应用利用半衰期非常稳定的特点，可以测算其衰变过程，推算时间等．1．(多选)下列关于放射性同位素的一些应用的说法中正确的是( )A．利用放射性消除静电是利用射线的穿透作用B．利用射线探测机器部件内部的砂眼或裂纹是利用射线的穿透作用C．利用射线改良品种是因为射线可使DNA发生变异D．在研究农作物合理施肥中是以放射性同位素作为示踪原子【解析】消除静电是利用射线的电离作用使空气导电，A错误；探测机器部件内部的砂眼或裂纹和改良品种分别是利用它的穿透作用和射线可使DNA发生变异，B、C正确；研究农作物对肥料的吸收是利用其作示踪原子，D正确．【答案】BCD2．γ刀已成为治疗脑肿瘤的最佳仪器，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γ射线很强的________能力和很________的能量.【导学号：22482041】【解析】γ刀治疗脑肿瘤主要是利用γ射线很强的穿透能力和很高的能量．【答案】穿透高3．放射性同位素14C被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古生物体的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖．(1)宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后，会形成不稳定的14 6C，它很容易发生衰变，放出β射线变成一个新核，其半衰期为5 730年，试写出14C的衰变方程；(2)若测得一古生物遗骸中的14 6C含量只有活体中的25%，则此遗骸距今约。
高中物理分层练习：放射性 衰变 放射性的应用、危害与防护(时间：40分钟 分值：100分)[基础达标练]一、选择题(本题共6小题,每小题6分,共36分)1．(多选)一个原子核发生衰变时,下列说法中正确的是( ) A ．总质量数保持不变 B ．核子数保持不变C ．变化前后质子数保持不变D ．总动量保持不变ABD [衰变过程中质量数守恒,又质量数等于核子数,故衰变过程中核子数不变,A 、B 正确；发生β衰变时,质子数增加,中子数减少,C 错误；由动量守恒的条件知D 正确．]2.如图所示,铅盒A 中装有天然放射性物质,放射线从其右端小孔中水平向右射出,在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场,则下列说法中正确的有( )A ．打在图中a 、b 、c 三点的依次是β射线、γ射线和α射线B ．α射线和β射线的轨迹是抛物线C ．α射线和β射线的轨迹是圆弧D ．如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场,则屏上的亮斑可能只剩下b C [由左手定则可知粒子向右射出后,在匀强磁场中α粒子受的洛伦兹力向上,β粒子受的洛伦兹力向下,轨迹都是圆弧．由于α粒子速度约是光速的110,而β粒子速度接近光速,所以在同样的混合场中不可能都做直线运动．故C 正确,A 、B 、D 错误．]3．关于天然放射现象,以下叙述正确的是( ) A ．若使放射性物质的温度升高,其半衰期将变大B ．β衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的C ．在α、β、γ这三种射线中,γ射线的穿透能力最强,α射线的电离能力最强D ．铀核()23892U 衰变为铅核()20682Pb 的过程中,要经过6次α衰变和4次β衰变C [半衰期与元素的物理状态无关,若使某放射性物质的温度升高,其半衰期将不变,故A错误；β衰变所释放的电子是原子核内的中子变成质子时释放出的电子,故B 错误；在α、β、γ这三种射线中,γ射线的穿透能力最强,α射线的电离能力最强,故C 正确；铀核(238 92U)衰变为铅核(206 82Pb)的过程中,每经一次α衰变质子数少2,质量数少4；而每经一次β衰变质子数增1,质量数不变；由质量数和核电荷数守恒,要经过8次α衰变和6次β衰变,故D 错误．]4．(多选)下列说法中正确的是( ) A ．β衰变放出的电子来自组成原子核的电子B ．β衰变实质是核内的中子转化成了一个质子和一个电子C ．α衰变说明原子核中含有α粒子D ．γ射线总是伴随其他衰变发生,它的本质是电磁波BD [原子核发生β衰变中放出的电子是原子核内的中子转化为质子而释放的电子,故A 错误,B 正确．α射线是具有放射性的元素的原子核在发生衰变时两个中子和两个质子结合在一起而从原子核中释放出来．γ射线总是伴随其他衰变发生,它的本质是电磁波,故D 正确．]5．(多选)放射性同位素钴60能放出较强的γ射线,其强度容易控制,这使得γ射线得到广泛应用．下列选项中,属于γ射线的应用的是( )A ．医学上制成γ刀,无需开颅即可治疗脑肿瘤B ．机器运转时常产生很多静电,用γ射线照射机器可将电荷导入大地C ．铝加工厂将接收到的γ射线信号输入计算机,可对薄铝板的厚度进行自动控制D ．用γ射线照射草莓、荔枝等水果,可延长保存期AD [γ射线的电离作用很弱,不能使空气电离成为导体,B 错误；γ射线的穿透能力很强,薄铝板的厚度变化时,接收到的信号强度变化很小,不能控制铝板厚度,C 错误；γ射线能量很大,可以杀菌,延长水果的保存期,对肿瘤细胞有很强的杀伤作用,故A 、D 正确．]6．若元素A 的半衰期为4天,元素B 的半衰期为5天,则相同质量的A 和B,经过20天后,剩下的质量之比m A ∶m B 为( )A ．1∶2B ．2∶1C ．5∶4D ．4∶5A [元素A 的半衰期为4天,经过20天后剩余原来的⎝ ⎛⎭⎪⎫125,元素B 的半衰期为5天,经过20天后剩余原来的⎝ ⎛⎭⎪⎫124,剩下的质量之比m A ∶m B ＝1∶2,A 正确．]二、非选择题(14分)7．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______．(选填“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[能力提升练]一、选择题(本题共4小题,每小题6分,共24分)1．(多选)目前,在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料,这些材料都不同程度地含有放射性元素,下列有关放射性元素的说法正确的是( )A．β射线与γ射线一样都是电磁波,但穿透本领远比γ射线弱B．氡的半衰期为3.8天,4个氡原子核经过7.6天后就一定只剩下1个氡原子核C.23892U衰变成20682Pb要经过8次α衰变和6次β衰变D．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的CD[β射线的实质是电子流,γ射线的实质是电磁波,γ射线的穿透本领比较强,故A错误；半衰期对大量的原子核适用,对少量的原子核不适用,故B错误；因为β衰变的质量数不变,所以α衰变的次数n＝238－2064＝8,在α衰变的过程中电荷数总共少16,则β衰变的次数m＝16－101＝6,所以选项C正确；β衰变时,原子核中的一个中子,转变为一个质子和一个电子,电子以β射线的形式释放出来,所以选项D正确．]2．在轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度,其监测装置由放射源、探测器等构成,如图所示．该装置中探测器接收到的是( )A ．X 射线B ．α射线C ．β射线D ．γ射线D [放射源按放射线分为α、β、γ和中子源,没有X 射线源,α射线的穿透能力弱,不能穿透钢板,β射线只能穿透3 mm 厚的铝板,而γ射线才能穿透钢板,故D 正确．]3．元素X 是Y 的同位素,分别进行下列衰变过程：X ――→αP ――→βQ,Y ――→βR ――→αS.则下列说法正确的是( )A ．Q 与S 是同位素B ．X 与R 原子序数相同C ．R 比S 的中子数多1D ．R 的质子数少于上述任何元素A [上述变化过程为：M A X ――→αM －4A －2P ――→βM －4A －1Q,N A Y ――→β N A ＋1R ――→αN －4A －1S,由此可知,Q 与S 为同位素,R 比S 多两个中子,比X 多一个质子,故A 正确,B 、C 、D 错误．]4．(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． 同位素 放射线 半衰期 同位素 放射线 半衰期 同位素 放射线 半衰期 钋210 α 138天 锶90 β 28年 钴60 γ 5年 镅241β433天锝99γ6小时氡α3.8天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CD [因为α射线不能穿透薄膜,无法测量薄膜的厚度,所以A 错误；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．]二、非选择题(本大题共2小题,共26分)5．(12分)放射性同位素14C 被考古学家称为“碳钟”,它可以用来判定古生物体的年代,此项研究获得1960年诺贝尔化学奖．(1)宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后,会形成不稳定的14 6C,它很容易发生衰变,放出β射线变成一个新核,其半衰期为5 730年,试写出14C 的衰变方程；(2)若测得一古生物遗骸中的14 6C 含量只有活体中的25%,则此遗骸距今约有多少年？ [解析] (1)14 6C 的β衰变方程为：14 6C ―→ 0－1e ＋147N.(2)14 6C 的半衰期τ＝5 730年．生物死亡后,遗骸中的14 6C 按其半衰期变化,设活体中14 6C 的含量为N 0,遗骸中的14 6C 含量为N,则N ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τN 0, 即0.25N 0＝⎝ ⎛⎭⎪⎫12t5 730N 0,故t 5 730＝2,t ＝11 460年．[答案] (1)14 6C ―→ 0－1e ＋147N (2)11 460年6．(14分)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 的运动径迹不在一条直线上,如果认为衰变产物只有Ni 和0－1e,那么衰变过程将违背________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．[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)60 28 (2)动量(3)基因突变。
