2020-2021学年人教版高中物理选修3-5分层训练(十一)探测射线的方法

B 人教版 高中物理 选修3-5 19.3探测射线的方法 同步练习习题（含答案解析）1．放射性元素的衰变时遵守两个守恒：分别为____________守恒，____________守恒。

2．放射性元素衰变时放射出的射线有____________、____________和____________，其中____________不带电，____________带正电，____________带负电。

3．探测射线时主要用来的仪器或装置主要有___________________、______________和________________________三种。

4．研究放射性的本性时，可以让射线垂直射入磁场，根据射线在磁场中的偏转情况来研究它所带的电荷、质量等性质。

如图所示，P 是放射源，a 、b 、c 分别为放射源放射出的射线在磁场中的轨迹，则由偏转情况可知 )A ．a 是α 射线，b 是β射线，c 是γ射线B ．a 是β射线，b 是γ射线，c 是α 射线C ．a 是α 射线，b 是γ射线，c 是β射线D ．a 是γ射线，b 是β射线，c 是α 射线 5．最近几年，科学家在超重元素的探测方面取得重大进展。

1996年科学家们在研究某两个重粒子结合成超重元素的反应中，发现生成的超重元素的核经过6次α 衰变后的产物是253100Fm ，由此可知该超重元素的原子序数和质量数分别为 ( )A ．124，259B ．124，265C ．112，277D ．112，2656．一个静止的放射性元素的原子核发生衰变时只发射出一个频率为ν的光子，普朗克常量为h ，则衰变后的原子核 ( )A ．仍静止B ．沿与光子运动方向相同的方向运动C ．沿与光子运动方向相反的方向运动D ．动量大小为ch ν 7．如图为查德威克实验示意图，由天然放射性元素钋（Po ）放出的A 射线轰击铍时会产生粒子流A ，用粒子流A 轰击石蜡时会打出粒子流B ，经研究知道 ( )A ．A 为中子，B 为质子B ．A 为质子，B 为中子C ．A 为γ射线，B 为中子D ．A 为中子，B 为γ射线 8．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A 和B 的质量之比为 ( )A ．30∶31B ．31∶30C ．1∶2D ．2∶19．镅(24195A m )是一种放射性元素，在其分裂过程中，会释放出一种新的粒子，变成镎(23793N P )，由于放出的这种粒子很容易被空气阻隔，因此不会对人体构成任何的危害，火警的报警系统就是利用这种粒子作为报警的重要工具，这种粒子是 ( )A ．α 粒子B ．质子C ．中子D ．正电子10．2000年8月21日，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。

物理新人教版选修3-5193探测射线的方法探测射线的方法主要包括电离室法、Geiger-Muller管法、闪烁体探测器法、电子线探测器法和磁谱仪等。

电离室法是一种常用的探测射线的方法，它利用射线通过电离室时产生的电离现象来检测射线。

电离室由一个金属容器和一个填充有气体的空间构成，气体可以是氩气、氦气等。

当射线通过电离室时，会与气体分子碰撞产生电离，电离产生的正负电子对经过加速极引入电极上，形成电流。

根据电流的大小可以反映射线的强弱。

电离室法灵敏度高，精度高，可以测量多种类型的射线。

Geiger-Muller管法是一种常见的射线探测方法，它利用Geiger-Muller管检测射线。

Geiger-Muller管是一种封闭的金属管，管内充满了低压气体。

当射线入射到Geiger-Muller管时，会与气体分子碰撞产生电离，电离产生的正负电子对被高电压加速，并在电场的作用下引入阳极和阴极，产生一个电流脉冲。

根据电流脉冲的数量和大小可以判断射线的强度和类型。

闪烁体探测器法是一种利用闪烁效应检测射线的方法。

闪烁体通常是一种由有机或无机材料制成的晶体或液体，在射线入射到闪烁体的时候，会与闪烁体分子产生碰撞，使闪烁体分子激发至高能级，然后在返回低能级的过程中释放出光子。

利用光电倍增管等光电探测器可以检测到放射出的光子，从而确定射线的强度和类型。

电子线探测器法是一种以电子束为探测器的射线检测方法。

电子线探测器一般采用热电子发射式或场发射式。

当射线通过电子线探测器时，会使电子发射体发射出电子，通过加速极和集束极，将电子聚焦成一个电子束，在荧光屏或闪烁体上产生荧光或闪烁，从而可以直接观察到射线的发生。

磁谱仪是一种利用磁场对射线进行分析和测量的仪器。

它通过磁场的作用，使不同类型的射线在空间中运动轨迹不同，从而实现对射线的分离和测量。

磁谱仪主要由磁铁、光学系统和探测系统等组成。

不同种类的射线会在磁场中产生弯曲，通过对射线偏转的测量，可以得到射线的能量和轨迹信息。

教材习题点拨
问题与练习
1.用云室可以清楚地看出α粒子和β粒子的径迹.α粒子质量比较大，在气体中行进时不易改变方向，它的电离本领大，在每厘米的路程中能使气体分子产生10000对离子，所以它的径迹直而粗.β粒子质量很小，跟气体分子的电子碰撞时容易改变方向，而且电离本领小，在每厘米的路程中只能产生几百对离子，所以它的径迹比较细而且有时发生弯曲.γ粒子的电离本领更小，在云室中一般不直接留下径迹.
2.云室是利用过饱和蒸气能以离子为核心凝结成雾滴显示气体离子的存在.盖革－米勒计数管利用在电场中被加速的离子可以在电路中引起脉冲放电来显示气体离子的存在.
3.威耳逊云室可以观察粒子的径迹，知道粒子的性质；把云室放在磁场中，还可以知道粒子所带电荷的正负，但是不能用来计数.盖革－米勒计数器只能用来计数，不能区分射线的种类.。

课时训练17探测射线的方法放射性的应用与防护一、非标准1.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,作为示踪原子答案:D2.α粒子轰击硼10后,生成氮13,放出X粒子,而氮13是不稳定的,它放出Y粒子后变成碳13,那么X粒子和Y粒子分别是()A.质子和中子B.质子和正电子C.中子和负电子D.中子和正电子答案:D解析:根据题意可以写出核反应方程为Hee,所以选项D正确。

3.下表给出了四种放射性同位素的辐射线和半衰期。

在医疗技术中,常用放射线治疗肿瘤,其放射线必须满足:①具有较强的穿透能力,以辐射到体内的肿瘤处;②在较长时间内具有相对稳定的辐射强度。

为此所选择的放射源应为()A.钋210B.锝99C.钴60D.锶90答案:C解析:因放射线要有较强的穿透能力,所以应为γ射线,要使其在较长时间具有相对稳定的辐射强度,放射源应具有较长的半衰期,故选项C正确。

4.(多选)对放射性的应用,下列说法中正确的是()A.射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂,对人体正常细胞不会有伤害作用B.对有放射性的废料,要装入特制的容器并埋入深地层进行处理C.γ射线探伤仪中的放射源必须存放在特制容器里,而不能随意放置D.对可能产生放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的答案:BCD解析:放疗杀伤癌细胞的同时对人的身体也是有害的,A选项错误。

B、C、D关于放射性的防护的表述都是正确的。

5.(多选)有关放射性同位素P的下列说法,正确的是()A.P与X互为同位素BP与其同位素有相同的化学性质C.用P制成化合物后它的半衰期变长DP能释放正电子,可用其作示踪原子,观察磷肥对植物的影响答案:BD解析:同位素有相同的质子数,不同的质量数,故A错;同位素有相同的化学性质,故B对;半衰期与物理、化学状态无关,故C错P为放射性同位素,可用作示踪原子,故D对。

分层训练(十一) 探测射线的方法放射性的应用与防护[根底达标练]1．原子核A Z X与氘核21H反响生成一个α粒子和一个质子．由此可知( )A．A＝2，Z＝1 B．A＝2，Z＝2C．A＝3，Z＝3 D．A＝3，Z＝22．如下说法正确的答案是( )A．给农作物施肥时，在肥料里放一些放射性同位素，是因为农作物吸收放射性同位素后生长更好B．输油管道漏油时，可以在输的油中放一些放射性同位素探测其射线，确定漏油位置C．天然放射元素也可以作为示踪原子加以利用，只是较少，经济上不划算D．放射性元素被植物吸收，其放射性将发生改变3．用α粒子轰击铍­9核，生成一个碳­12核和一个粒子，如此该粒子( )A．带正电，能在磁场中发生偏转B．带负电，能在磁场中发生偏转C．电离本领特别强，是原子的组成局部之一D．在任何方向的磁场中都不会发生偏转4．(多项选择)有关放射性同位素3015P的如下说法，正确的答案是( )A.3015P与3014X互为同位素B.3015P与其同位素有一样的化学性质C．用3015P制成化合物后它的半衰期变长D．含有3015P的磷肥中，3015P可用作示踪原子，观察磷肥对植物的影响5．1934年，约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝核2713Al，产生了第一个人工放射性核素X：α＋2713Al―→n＋X.X的原子序数和质量数分别为( )A．15和28 B．15和30C．16和30 D．17和316．(多项选择)关于放射线的探测，如下说法正确的答案是( )A．气泡室探测射线的原理与云室探测射线的原理类似B．由气泡室内射线的径迹可以分析粒子的带电、动量、能量等情况C．盖革－米勒计数器探测射线的原理中也利用射线的电离本领D．盖革－米勒计数器不仅能计数，还能用来分析射线的性质7．在充氮的云室中做α粒子轰击氮核的实验，如下列图的云室照片中，正确的答案是( )8．以下是物理学史上3个著名的核反响方程X＋73Li→2Y Y＋14 7N→X＋17 8OY＋94Be→Z＋12 6CX、Y和Z是3种不同的粒子，其中Z是( )A．α粒子 B．质子C．中子 D．电子9．如图为查德威克实验示意图，由天然放射性元素钋(Po)放出的α射线轰击铍时会产生粒子流A，用粒子流A轰击石蜡时会打出粒子流B，经研究知道( )A．A为中子，B为质子B．A为质子，B为中子C．A为γ射线，B为中子D．A为中子，B为γ射线[能力提升练]10．图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出的局部粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里．以下判断可能正确的答案是( )A．a、b为β粒子的径迹 B．a、b为γ粒子的径迹C．c、d为α粒子的径迹 D．c、d为β粒子的径迹11．在医疗技术中有时需要利用放射线治疗肿瘤，所用的放射源必须具备以下两个条件：(1)放出的放射线有较强的穿透能力，能辐射到体内肿瘤所在处；(2)能在较长的时间内提供比拟稳定的辐射强度．作为放疗使用的放射源应是( )A．钋210 B．锶90C．锝99 D．钴6012．某实验室工作人员，用初速度v0＝0.09c(c为真空的光速)的α粒子，轰击静止的氮原子核14 7N，产生了质子11H，假设某次碰撞可看作对心正碰，碰后新核与质子同方向运动，垂直磁场方向射入磁场，通过分析偏转半径可得出新核与质子的速度大小之比为1:20，质子质量为m.(1)写出核反响方程．(2)求出质子的速度v.13．同位素原子在许多方面有着广泛的应用，1934年，科学家在用α粒子轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测到了正电子，更意外的是，拿走α放射源时，铝箔虽不再发射中子，但仍能继续发射正电子，而且这种放射性随时间衰减的规律跟天然放射性一样，也有一定的半衰期．(1)写出α粒子轰击铝2713Al产生中子的核反响方程式．(2)上述产生的具有放射性的同位素叫作放射性同位素，写出其产生正电子的核反响方程式．(3)简要说明放射性同位素的应用，并至少举出两个实际应用的例子．分层训练(十一) 探测射线的方法放射性的应用与防护1.解析：A Z X＋21H→42He＋11H，应用质量数与电荷数的守恒A＋2＝4＋1，Z＋1＝2＋1，解得A＝3，Z＝2.答案：D2．解析：放射性元素与它的同位素的化学性质一样，但是利用放射性元素可以确定农作物在各季节吸收含有哪种元素的肥料．无论植物吸收含放射性元素的肥料，还是无放射性肥料，植物生长是一样的，A错；放射性同位素，含量易控制，衰变周期短，不会对环境造成永久污染，而天然放射性元素，剂量不易控制、衰变周期长、会污染环境，所以不用天然放射元素，C错；放射性是原子核的本身性质，与元素的状态、组成等无关，D错．放射性同位素可作为示踪原子，故B正确．答案：B3．解析：根据电荷数守恒、质量数守恒知，2＋4＝6＋0，该粒子的电荷数为0；4＋9＝12＋1，该粒子的质量数为1，因为中子不带电，在磁场中不偏转．故D正确，A、B、C错误．答案：D4．解析：同位素有一样的质子数，不同的质量数，故A错；同位素的化学性质一样，B 正确；半衰期跟原子所处的化学状态和外部条件无关，C错；3015P为放射性同位素，可作示踪原子，D正确．答案：BD5．解析：因为α粒子是42He、中子是10n，所以根据反响方程式前后质量数、电荷数相等得出42He＋2713Al―→10n＋3015X.应当选B.答案：B6．解析：气泡室探测射线的原理与云室类似，不同的是通过射线在气泡室中经过时产生气泡来显示射线径迹，故A选项正确；由气泡室内径迹中气泡的多少与径迹在磁场中的弯曲方向等，可分析射线的带电、动量、能量等情况，故B选项正确；盖革－米勒计数器利用射线的电离作用，产生电脉冲进而计数，所以C选项正确；对于不同射线产生的脉冲现象一样，因此计数器只能用来计数，不能区分射线的种类，所以D选项错误．答案：ABC7．解析：在α粒子(42He)、反冲核(17 8O)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＝p O＋p H.因此，反冲核与质子的运动方向不可能在同一直线上．。