2018高中物理第十九章原子核第3节探测射线的方法第4节放射

第3节探测射线的方法第4节放射性的应用与防护

1.利用威尔逊云室探测射线时能观察到细长而弯曲的径迹,则下列说法正确的是(

A.可知是α射线射入云室中 B.可知是β射线射入云室中 C.观察到的是射线粒子的运动

D.观察到的是射线粒子运动路径上的酒精雾滴

解析:观察到威尔逊云室中存在的细而弯曲的径迹,是β射线的径迹,A错,B正确;射线粒子的运动肉眼是观察不到的,观察到的是酒精的过饱和蒸气在射线粒子运动路径上形成的雾滴,D选项正确。

答案:BD

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,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

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。

答案:D

3.(2012·广西柳铁月考以下四个核反应方程式中,X代表α粒子的是( A.94Be+42He→12 6C+X B.31H+21H→10n+X C.234 90Th→234 91Pa+X D.3015P→3014Si+X

解析:根据质量数守恒和电荷数守恒可知,四个选项中的X分别代表:10n、42He、0-1e和0

1e,故选B。 答案:B

4.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。

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

5.用盖革—米勒计数器测定放射源的放射强度为每分钟405次,若将一张厚纸板放在计数器与放射源之间,计数器几乎测不到射线。10天后再次测量,测得该放射源的放射强度为每分钟101次,则下列关于射线性质及它的半衰期的说法正确的是(

A.放射源射出的是α射线 B.放射源射出的是β射线 C.这种放射性元素的半衰期是5天 D.这种放射性元素的半衰期是2.5天

解析:因厚纸板能挡住这种射线,知这种射线是穿透能力最差的α射线,选项A正确, B错误;因放射性元素原子核个数与单位时间内衰变的次数成正比,10天后测出放射强度为原来的四分之一,说明10天后放射性元素的原子核个数只有原来的四分之一,由半衰期公

式知已经过了两个半衰期,故半衰期是5天。 答案:AC

6.用α粒子轰击氮核,结果发现了质子。如图1所示的云室实 验照片:b是发生核反应前α粒子的径迹;________是质子的径迹; ________是新核的径迹;发生的核反应方程是图1

________________________________________________________________________。

解析:b是入射的α粒子的径迹,由于质子比新核的电离作用弱,而速度比新核的大,所以在云室中电离的径迹中质子的细而长,新核的粗而短,因此a是新核的径迹,c是质子的径迹。其核反应方程为:14 7N+42He→17 8O+11H。

答案:c a14 7N+42He→17 8O+11H

7.1956年李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒,并由吴键雄用6027Co放射源进行了实验验证,次年,李、杨二人为此获得诺贝尔物理学奖。νe是反中微子,它的电

荷为零,静止质量可认为是零。6027Co 的衰变方程是6027Co→A Z Ni +0-1e +ν

e 。 (16027Co 的核外电子数为________,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 的运动轨迹不在一条直线上,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。

解析:(1核外电子数等于核电荷数为27,根据质量数守恒可知A =60,根据电荷数守恒可知Z =28。

(2由衰变前后动量守恒判断A Z Ni 和0-1e 的运动轨迹必在同一条直线上,否则将违反动量守恒定律。

答案:(127 60 28 (2动量

8.带电粒子在“云室”中运动时,可呈现其运动径迹,将“云 室”放在匀强电场中,通过观察分析带电粒子的径迹,可以研究原

子核发生衰变的规律。现将一静止的放射性14C 放入上述装置中,当 它发生衰变,可能放出α粒子或电子或正电子。所放射的粒子与反 冲核经过相等时间所形成的径迹如图2所示(发生衰变后放射出的

粒子和反冲核的速度方向与电场E 垂直,a 、b 均表示长度。则 图2 (114C 发生衰变时所放射出的粒子是________。

(214C 发生衰变时所放射出粒子的运动轨迹是________(选填“①”或“②”。 (314C 的衰变方程是

_________________________________________________。

解析:(1反冲核与放出的射线在电场中均做类平抛运动。由轨迹可以看出,反冲核与放出的射线的受力方向均与电场方向相同,所以放出的粒子为α粒子。

(2由动量守恒得,α粒子的动量与反冲核的动量相同,α粒子的质量小,速度必然大,在垂直于电场方向上的位移大,即②轨迹为α粒子。

(3根据电荷质量数守恒可得14 6C ―→10 4Be +42He 。 答案:(1α (2② (314 6C ―→10 4Be +42He

9.如图3所示,静止在匀强磁场中的63Li 核俘获一个速度为v 0=

7.7×104 m/s 的中子而发生核反应,63Li +10n ―→31H +42He 。若已知He 核的速度为v 2=2.0×104 m/s ,其方向跟中子反应前的速度方向相同, 求:

图3 (131H 的速度是多大?

(2求粒子31H 和42He 运动轨迹的轨道半径之比; (3当粒子42He 旋转了3周时,粒子31H 旋转几周?

解析:(163Li 核俘获10n 的过程,系统动量守恒,则m n v 0=m H v 1+m He v 2,即v 1=m n v 0-m He v 2m H

,

代入数据m n =1 u ,m He =4 u ,m H =3 u ,得v 1=-1.0×103 m/s ,负号表示跟v 0的方向相反。 (231H 和4 2He 在磁场中半径之比为

r H ∶r He =m H v 1Bq 1∶m He v 2 Bq 2 =3∶40

(331H 和42He 的周期之比为T H ∶T He =2πm H Bq 1∶2πm He Bq 2 =3∶2

所以相同时间它们的转动圈数之比为

n H ∶n He =T He ∶T H =2∶3,当粒子42He 转3周时,粒子3 1H 转动2周。 答案:(11.0×103 m/s (23∶40 (32

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