2020学年高中物理 探测射线的方法 放射性的应用与防护

2020学年高中物理 探测射线的方法 放射性的应用与防护

‎3　探测射线的方法　4　放射性的应用与防护 ‎ A组 ‎1.威耳逊云室能够观察到射线径迹,是利用(　　)‎ A.射线在云室里的穿透本领 B.射线在云室里的化学效应 C.射线在云室里的热效应 D.射线在云室里的电离作用 解析:威耳逊云室内的酒精蒸气达到过饱和状态时,如果有射线粒子从室内气体中飞过,使沿途的气体分子电离,过饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心凝结成雾滴,这些雾滴沿射线经过的路线排列,于是就显示出了射线的径迹。本题正确选项为D。‎ 答案:D ‎2.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,消除静电 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,可以作为示踪原子 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,选项A错误;β射线或γ射线的穿透性强,可以用来辐射育种、辐射保鲜、消毒杀菌和医治肿瘤等,选项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,可以作为示踪原子,选项D正确。‎ 答案:D ‎3.用中子轰击铝27,产生钠24和X粒子,钠24具有放射性,它衰变后变成镁24,则X粒子和钠的衰变过程分别是(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.质子、α衰变 B.电子、α衰变 C.α粒子、β衰变 D.正电子、β衰变 解析:中子轰击铝27的核反应方程为Aln→NaHe,钠24衰变后变成镁24的核反应方程为NaMge,所以X粒子是α粒子,钠的衰变为β衰变,选项C正确。‎ 答案:C ‎4.用γ刀治疗肿瘤,不用麻醉,时间短,因而γ刀被誉为“神刀”。那么γ刀治疗肿瘤是利用(　　)‎ 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射线具有很强的能量 D.γ射线很容易绕过阻碍物到达目的地 解析:γ射线具有很强的能量,贯穿本领很强,能穿过几厘米厚的铅板,γ射线电离作用较弱,B错误;γ射线的波长较短,不容易发生衍射,也就不容易绕过阻碍物,D错误。‎ 答案:AC ‎5.如图所示是查德威克实验示意图,在这个实验中发现了一种不可见的贯穿能力很强的粒子,这种粒子是(　　)‎ A.正电子 B.中子 C.光子 D.电子 解析:查德威克实验用人工转变的方法发现了中子,中子的贯穿能力很强,故B项正确。‎ 答案:B ‎6.放射性在技术上有很多应用,不同的放射源可用于不同目的。下表列出了一些放射性元素的半衰期和可供利用的射线。‎ 元素 射线 半衰期 α ‎138天 钋210‎ 氡222‎ β ‎3.8天 锶90‎ β ‎28天 铀238‎ α、β、γ ‎4.5×109年 某塑料公司生产聚乙烯薄膜,方法是让厚的聚乙烯膜通过轧辊把聚乙烯膜轧薄,利用适当的放射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀,可利用的元素是(　　)‎ A.钋210 B.氡222‎ C.锶90 D.铀238‎ 解析:要测定聚乙烯薄膜的厚度,则要求射线可以穿透薄膜,因此α射线不合适;另外,射线穿透作用还要受薄膜厚度影响,γ射线穿透作用最强,薄膜厚度不会影响γ射线穿透,所以只能选用β射线,而氡222半衰期太小,铀238半衰期太长,所以只有锶90较合适。‎ 答案:C ‎7.如图所示是工厂利用射线自动控制铝板厚度的装置示意图。‎ ‎(1)请简述自动控制的原理。‎ ‎(2)如果工厂生产的是厚度为‎1 mm的铝板,在α、β和γ三种射线中,哪一种对铝板的厚度控制起主要作用?为什么?‎ 解析:(1)射线具有贯穿本领。如果向前移动的铝板的厚度有变化,则探测器接收到的射线的强度就会随之变化,将这种变化转变为电信号输入到相应的装置,使之自动地控制图中右侧的两个轮间的距离,达到自动控制铝板厚度的目的。‎ ‎(2)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厚的铝板;γ射线的贯穿本领很强,能穿过几厘米厚的铅板,‎1 mm左右的铝板厚度发生变化时,穿过铝板的γ射线的强度变化不大;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射线的强度变化较大,探测器可明显地反映出这种变化,从而使自动化系统作出相应的反应。‎ 答案:见解析 ‎8.1993年,中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的铂元素的同位素Pt,制取过程如下:‎ ‎(1)用质子轰击铍靶Be产生快中子。‎ ‎(2)用快中子轰击汞Hg,反应过程可能有两种:‎ ‎①生成Pt,放出氦原子核。‎ ‎②生成Pt,同时放出质子、中子。‎ ‎(3)生成的Pt发生两次衰变,变成稳定的原子核Hg。‎ 写出上述核反应方程。‎ 解析:根据质量数守恒、电荷数守恒,确定新生核的电荷数和质量数,然后写出核反应方程,如下:‎ ‎(1Ben ‎(2)HgPtHe HgPt+n ‎(3PtAuAuHge 答案:见解析 B组 ‎1.将威耳逊云室置于磁场中,一个静止在磁场中的放射性同位素原子核P,放出一个正电子后变成原子核Si,能近似反映正电子和Si核轨迹的是(　　)‎ 解析:把放出的正电子和衰变生成物Si核看成一个系统,衰变过程中系统的动量守恒,放出的正电子的方向跟Si核运动方向一定相反。由于它们都带正电荷,在洛伦兹力作用下一定形成两个外切圆的轨道,C、D选项可排除。因为有洛伦兹力作为向心力,即qvB=m,所以做匀速圆周运动的半径为r=。衰变时,放出的正电子与反冲核Si的动量大小相等,因此在同一个磁场中做圆周运动的半径与它们的电荷量成反比,即。可见正电子运动的圆半径较大,故选B选项。‎ 答案:B ‎2.将一计数器放在实验桌上,打开开关,在连续3 min内,计数器的示数是每分钟11、9和16。将一放射源放在计数器附近,在连续3 min内,计数器的示数变为每分钟1 310、1 270和1 296。现将一块厚纸板放在放射源和计数器之间,示数降为每分钟1 250、1 242和1 236;将一块厚为‎2 mm的铅板代替厚纸板,示数降为每分钟13、12和11。问:‎ ‎(1)为什么没有放射源时,计数器会有示数?‎ ‎(2)根据上述实验数据,确定该射线是何种射线?为什么?‎ 解析:α、β、γ三种射线中,贯穿本领依次增强,厚纸板放在放射源和计数器之间,计数器示数无明显变化,说明无贯穿本领最小的α射线,以2 mm的铅板遮挡,计数器示数明显减小,说明无贯穿本领最强的γ射线,综上所述,该射线是β射线。‎ 答案:(1)空气中有微量的射线　(2)β射线　由穿透能力来判断 ‎3.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,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随天然放射性一样,也有一定的半衰期。‎ ‎(1)写出α粒子轰击铝箔Al)产生中子的核反应方程式。‎ ‎(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应方程式。‎ ‎(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。‎ 答案:(1AlHen　(2Sie　(3)利用射线育种,作为示踪原子检查管道等 ‎4.某实验室工作人员,用初速度为v0=‎0.09c(c为真空中的光速)的α粒子轰击静止在匀强磁场中的Na,产生了质子。若某次碰撞可看作对心正碰,碰后新核的运动方向与α粒子的初速度方向相同,质子的运动方向与新核运动方向相反,它们在垂直于磁场的平面内分别做匀速圆周运动。通过分析轨迹半径,可得出新核与质子的速度大小之比为1∶10,已知质子质量为m。‎ ‎(1)写出核反应方程;‎ ‎(2)求出质子的速度v(结果保留两位有效数字)。‎ 解析:(1)核反应方程为HeNaMgH。‎ ‎(2)α粒子、新核的质量分别为‎4m、‎26m,质子的速率为v,因为是对心正碰,由动量守恒定律得 ‎4mv0=‎26m-mv 解得v=0.23c。‎ 答案:(1HeNaMgH　(2)0.23c ‎