高中物理第十九章原子核探测射线的方法放射性的应用与防护课后巩固训练新人教版选修.doc
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19.3-19.4 探测射线的方法放射性的应用与防护[基础达标练]1．(多选)下列说法正确的是( )A．在威耳逊云室中能观察三种粒子的径迹B．GM计数器利用了射线的电离本领C．应用GM计数器除了用来计数，还能区分射线的种类D．现在人类利用的射线都是用人工放射性同位素，不用天然放射性物质答案BD解析在威耳逊云室中，γ射线的径迹观察不到，A错误；GM 计数器并不能区分射线种类，C错误；B、D正确。
2．(多选)联合国环境公署对科索沃地区的调查表明，北约对南联盟进行的轰炸中，大量使用了贫铀炸弹，贫铀是从天然铀中提炼铀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，而且残留物可长期危害环境，下列关于其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，对环境产生长期危害C．铀238的衰变速度很快D．铀的半衰期很长答案AD解析贫铀，是从金属铀中提炼出核材料铀235以后得到的副产品，其主要成分是放射性较弱的铀238，故称贫化铀，简称贫铀。
贫铀的辐射能仅是天然铀的60%，虽然弱一些，但并无本质减少，会对人体产生伤害，对环境造成污染，故A项正确，B项错误；在自然界中存在铀的三种同位素(铀234、235、238)，均带有放射性，拥有非常长的半衰期(数亿年至数十亿年)，故C项错误，D项正确。
8O注入3．(多选)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15人体，15 8O在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇湮灭转化为一对γ光子，被探测器采集后，经计算机处理生成清晰图象。
则根据PET原理判断下列表述正确的是( )A.15 8O在人体内衰变方程是158O―→15 7N＋01e－1e―→2γB．正、负电子湮灭方程是01e＋0C．在PET中，15 8O主要用途是作为示踪原子D．在PET中，15 8O主要用途是参与人体的新陈代谢答案ABC解析由题意知，A、B正确；显像的原理是采集γ光子，即注入人体内的15 8O衰变放8O主要用途是作为示踪原子，故C 出正电子和人体内的负电子湮灭转化为γ光子，因此15正确，D错误。
4．关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是( )A．利用γ射线使空气电离，把静电荷泄去B．利用α射线照射植物的种子，使产量显著增加C．利用β射线来治肺癌、食道癌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，作为示踪原子答案 D解析β或α射线的电离本领较大，可以消除工业上有害的静电积累，A错误；γ射线的穿透性强，可以辐射育种、辐射保鲜、消毒杀菌和医治肿瘤等，B、C错误；放射性同位素跟它的非放射性同位素的化学性质相同，作示踪原子，D正确。
5．(多选)放射性同位素被作为示踪原子，主要是因为( )A．放射性同位素不改变其化学性质B．放射性同位素的半衰期比天然放射性元素的半衰期短得多C．半衰期与元素所处的物理、化学状态无关D．放射性同位素容易制造答案ABC解析放射性同位素被作为示踪原子，主要是用放射性同位素代替没有放射性的同位素参与正常的物理、化学、生物过程，既要利用化学性质相同，也要利用衰变规律不受物理、化学变化的影响，同时还要考虑放射性废料容易处理，因此选项A、B、C正确，选项D错误。
6．用中子轰击氧原子核的核反应方程式为16 8O＋10n→a7N＋0b X，对式中X、a、b的判断正确的是( )A．X代表中子，a＝17，b＝1B．X代表电子，a＝17，b＝－1C．X代表正电子，a＝17，b＝1D．X代表质子，a＝17，b＝1答案 C解析根据质量数、电荷数守恒可知a＝17，b＝8＋0－7＝1，因此X表示正电子，故C 项正确，A、B、D项错误。
7．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．射线的物理和化学作用D．以上三个选项都不是答案 B解析因放射线的电离作用，空气中与验电器所带电荷电性相反的离子与之中和，从而使验电器所带电荷消失。
所以B正确，A、C、D错误。
8．目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如，有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放射出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是( )A．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就剩下一个氡原子核了B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的C．γ射线一般伴随着α射线或β射线产生的，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱D．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4答案BC解析半衰期具有统计意义，适用于大量的原子核，故A项错误；β衰变所释放的电子来自原子核，是原子核中的一个中子转变为一个电子和一个质子，电子释放出来形成的，故B项正确；γ射线一般伴随着α射线或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱，故C项正确；发生α衰变时，电荷数减少2，质量数减少4，则中子数减少2，故D项错误。
[题组通关练]9．(1)(多选)近几年，我国北京、上海、山东、洛阳、广州各地引进了十多台γ刀，治疗患者5000余例，效果极好，成为治疗脑肿瘤的最佳仪器，令人感叹的是，用γ刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半小时内完成手术，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。
问：γ刀治疗脑肿瘤主要是利用( )A．γ射线具有很强的贯穿本领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射线能很容易地绕过阻碍物到达目的地(2)为了临床测定病人血液的体积，可根据磷酸盐在血液中被红血球吸收这一事实，向病人体内输入适量含有3215P作示踪原子的血液。
先将含有3215P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10800 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，则病人的血液体积大约为多少？答案(1)AC (2)4320 cm3解析(1)γ射线是一种波长很短的电磁波，具有较高的能量，它的贯穿本领很强，甚至可以穿透几厘米厚的铅板，但它的电离作用很小。
γ刀治疗肿瘤是应用了其贯穿本领和很高的能量，故A、C正确；B、D错误。
(2)由于标准样品与输入体内的3215P的总量是相等的，因此两者的放射性强度与3215P原子核的总数均是相等的。
设病人血液总体积为V，应有52×V＝10800，解得V＝4320 cm3。
10．(1)(多选)“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核(称为母核)俘获一个核外电子，使其内部的一个质子变为中子，并放出一个中微子，从而变成一个新核(称为子核)的过程。
中微子的质量远小于质子的质量，且不带电，很难被探测到，人们最早就是通过核的反冲而间接证明了中微子的存在。
一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”，衰变为子核并放出中微子，下列说法正确的是( )A．母核的质量数等于子核的质量数B．母核的电荷数大于子核的电荷数C．子核的动量与中微子的动量相同D．子核的动能大于中微子的动能(2)钚的同位素粒子23994Pu发生α衰变后生成铀(U)的一个同位素粒子，同时放出能量为ε＝0.09 MeV 的光子。
从静止的钚核中放出的α粒子垂直进入正交的匀强电场和匀强磁场中做匀速直线运动。
已知匀强电场的电场强度为E ＝2.22×104 N/C ，匀强磁场的磁感应强度为B ＝2.00×10－4 T 。
(普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s，真空中的光速为c ＝3×108 m/s ，电子电荷量为e ＝1.6×10－19 C)①写出该衰变方程式；②求该光子的波长；③求放出的α粒子的速度大小；④若不计光子的动量，求α粒子和铀核的动能之比。
答案 (1)AB (2)①239 94Pu→235 92U ＋42He②1.38×10－11 m ③1.11×108 m/s ④2354解析 (1)原子核衰变时电荷数守恒，质量数守恒，母核俘获一个核外电子，使其内部的一个质子变为中子，所以子核的核电荷数比母核小1，质量数不变，A 、B 正确；子核的动量与中微子的动量大小相等，方向相反，C 错误；由E k ＝p22m知，动量大小相等的两粒子，质量大的动能小，因子核的质量大，所以子核的动能小，D 错误。
(2)①239 94Pu→235 92U ＋42He②ε＝h ν，λ＝c ν， λ＝hc ε＝ 6.63×10－34×3×1080.09×106×1.6×10－19m ≈1.38×10－11 m 。
③由受力平衡得：q αE ＝q αv αB ，则v α＝E B＝1.11×108 m/s ④E k ＝p22m，动量大小相等，动能大小与质量成反比， 所以：Ek αEkU ＝2354。
