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．G-M计数器利用了射线的电离本领
C．应用G-M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；G-M 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。
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 8O注入人体， 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. 8O在人体内衰变方程是 8O―→ 7N＋1e B．正、负电子湮灭方程是1e＋－1e―→2γ C．在PET中， 8O主要用途是作为示踪原子 D．在PET中， 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 8O衰变放出正电子和人体内的负电子湮灭转化为γ光子，因此 8O主要用途是作为示踪原子，故C正确，D错误。
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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 8O＋0n→7N＋bX，对式中X、a、b的判断正确的是( )
A．X代表中子，a＝17，b＝1 B．X代表电子，a＝17，b＝－1 C．X代表正电子，a＝17，b＝1 D．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
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1
a0
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15P作示踪原子的血液。先将含有15P的血液4 cm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；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 cm，测出其放射性强度为5 s，则病人的血液体积大约为多少？
答案 (1)AC (2)4320 cm
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15P的总量是相等的，因此两者的放射性强度与15P原子核53
的总数均是相等的。设病人血液总体积为V，应有×V＝10800，解得V＝4320 cm。
2
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
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－1
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－1
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3
D．子核的动能大于中微子的动能
(2)钚的同位素粒子 94Pu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
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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＝2.22×10 N/C，匀强磁场的磁感应强度为B＝2.00×10 T。(普朗克常量h＝6.63×10电子电荷量为e＝1.6×10
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－4
－34
4
J·s，真空中的光速为c＝3×10 m/s，
8
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)① 94Pu→ 92U＋2He ②1.38×10
－11
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4
2358
m ③1.11×10 m/s ④ 4
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
p2
量与中微子的动量大小相等，方向相反，C错误；由Ek＝知，动量大小相等的两粒子，质
2m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)① 94Pu→ 92U＋2He ②ε＝hν，λ＝，
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235
4
cνhc6.63×10－34×3×108
λ＝＝ m
ε0.09×106×1.6×10－19
≈1.38×10
－11
m。
③由受力平衡得：qαE＝qαvαB， 则vα＝＝1.11×10 m/s
EB8
p2
④Ek＝，动量大小相等，动能大小与质量成反比，
2m所以：
Ekα235＝。 EkU4
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