第3节 探测射线的方法
第4节放射性的应用与防护
一、探测射线的方法
1．威耳逊云室．
(1)原理：粒子在云室内气体中飞过，使沿途的气体分子电离，饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心凝结成雾滴，于是显示出射线和径迹．
(2)粒子径迹：①α粒子的质量比较大，在气体中飞行时不易改变方向．由于它的电离本领大，沿途产生的离子多，所以它在云室中的径迹直而粗．
②β粒子的质量小，跟气体碰撞时容易改变方向．并且电离本领小，沿途产生的离子少，所以它在云室中的径迹比较细，而且常常弯曲．
③γ粒子的电离本领更小，在云室中一般看不到它的径迹．
(3)气泡室：气泡室原理同云室的原理类似，所不同的是气泡室里装的是过热液体，如液态氢．
(4)盖革—米勒计数器：G—M计数器非常灵敏，用它推测射线十分方便．但不同的射线产生的脉冲现象相同，因此只能用来计数，不能区分射线的种类．
2．核反应．
原子核在其他粒子的轰击下生成新原子核的过程，人类第一次实现原子核的人工转变，是卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素，该核反应方程为_，这也使人们发现了质子．
3．人工放射性同位素．
放射性同位素有天然放射性同位素和人造放射性同位素两种，它们的化学性质相同．居里夫人发现的放射性磷3015P是人造放射性同位素，其核反应方程为__．人造放射性同位素的优点是：放射强度容易控制，放射性废料容易处理，可以制成各种所需的形状．
二、放射性同位素的应用
1．利用射线．
利用α射线具有很强的电离作用，可以消除有害静电；利用γ射线很强的穿透本领，工业用来探伤；另外在医疗、生物育种、保鲜方面也有广泛应用．
2．作示踪原子．
同位素具有相同的化学性质，可用放射性同位素代替非放射性同位素做示踪原子．
3．放射性防护．
放射性对人体组织是有伤害作用的，要防止放射物质对水源、空气、用具、工作场所的污染．
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1．(多选)下列事件中属于核辐射给人类带来环境灾难的是(ABD)
A．日本福岛大地震引起的第一核电站1至4号机组核废料池泄漏
B．以美国为首的北约军队在科索沃、伊拉克和利比亚大量使用贫铀弹
C．汶川大地震
D．前苏联切尔诺贝利核电站爆炸
解析：核辐射，或通常称之为放射性，存在于所有的物质之中，是正常现象．核辐射主要发生在核电站，核能外泄所发出的核辐射虽远比核子武器威力与范围小，但是剂量积累到一定程度，也能造成生物伤亡．核废料池泄漏出高浓度的放射性物质可伤害人体细胞，故A正确；贫铀弹是一种新武器，其爆炸后所弥散的贫铀将长时间影响人类的生存环境，对人体产生慢性伤害，故B正确；地震不像核辐射给人类带来环境灾难，故C错误；前苏联切尔诺贝利核电站4号机组发生爆炸，泄露的能量相当于200颗广岛原子弹．这是人类历史上迄今最严重的核事故，造成了极严重的后果.20多年过去了，切尔诺贝利依然是一座死城，故D正确．
2．在核反应堆外修建很厚的水泥层，是为了防止(B)
A．核爆炸 B．放射线外泄
C．快中子外泄 D．慢中子外泄
解析：在核反应堆外修建很厚的水泥层，是为了屏蔽放射线．核爆炸用水泥层是防不住的，反应堆内部是用镉棒控制中子数目，修建很厚的水泥层，是为了屏蔽放射线，B正确．
3．(多选)卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变，核反应方程为，下列说法中正确的是(AC)
A．通过此实验发现了质子
B．实验中利用了放射源放出的γ射线
C．实验中利用了放射源放出的α射线
D．原子核在人工转变过程中，电荷数可能不守恒
解析：由物理学史知A项对；本实验用α粒子轰击而非γ射线，B错；核反应方程两边电荷数必守恒，D错．
4．对放射性的应用，下列说法不正确的是(A)
A．放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，对人体的正常细胞不会有伤害作用
B．对放射性的废料，要装入特制的容器并埋入深地层进行处理
C．射线探伤仪中的放射源必须存放在特制的容器里，而不能随意放置
D．对可能有放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的
解析：放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，但也会对人体的正常细胞有伤害，选项A错；正因为放射线具有伤害作用，选项B、C、D均是正确的．
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5．下述关于放射性的探测说法错误的是(D)
A．气泡室探测射线的原理与云室探测射线原理类似
B．由气泡室内射线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
解析：气泡室探测射线原理与云室类似，不同的是气泡室中是在射线经过时产生气泡来显示射线径迹的，故A正确；由气泡室内径迹中气泡的多少及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正确；盖革—米勒计数器利用射线电离作用，产生电脉冲进而计数，所以C正确；由于对于不同射线产生的脉冲现象相同，因此计数器只能用来计数，不能区分射线的种类，所以D错误．
6．用于治疗肿瘤的放射源必须满足：①放射线具有较强的穿透力，以辐射到体内的肿瘤处；②要在较长时间内具有相对稳定的辐射强度．表中给出的四种放射性同位素，适合用于治疗肿瘤的放射源是(C)
同位素
辐射线
半衰期
钋210
α
138天
锝99
γ
6小时
钴60
γ
5年
锶90
β
28年
A.钋210 B．锝99
C．钴60 D．锶90
解析：由要求要有较强的穿透能力，应该选用γ射线作为辐射线，且时间不宜过短或像锶90一样过长，应选用钴60.
7．(多选)α粒子击中氮14核后放出一个质子，转变为氧17核()．在这个氧原子核中有(CD)
A．8个正电子 B．17个电子
C．9个中子 D．8个质子
解析：原子核是由质子和中子构成，质子数＋中子数＝质量数．氧原子核的质子数为8，所以有9个中子，CD正确．
8．如图所示为卢瑟福发现质子的实验装置．M是显微镜，S荧光屏，窗口F处装有银箔，氮气从阀门T充入，A是放射源．下列说法中正确的是(D)
A．该实验的核反应方程为：
B．充入氮气后，调整银箔厚度，使S上见不到质子引起的闪烁
C．充入氮气前，调整银箔厚度，使S上能见到α粒子引起的闪烁
D．充入氮气前，调整银箔厚度，使S上见不到α粒子引起的闪烁
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解析：明确卢瑟福发现质子的实验装置以及各部分的作用，注意F处装的银箔刚好能阻止α粒子穿过，而不能阻止其他粒子如质子穿过．卢瑟福通过用α粒子轰击氮核发现了质子，根据质量数和电荷数守恒可知A错误；充入氮气后，α粒子轰击氮核产生质子，质子穿过银箔，引起荧光屏S的闪烁，故B错误；装置中A为放射源，放出的为α粒子，由于F处装的银箔刚好能阻止α粒子穿过，因此没有充入氮气之前无质子产生，不可能在S上见到质子引起的闪烁，故C错误，D正确．
9．放射性元素衰变为，此衰变过程的核反应方程是；用此衰变过程中发出的射线轰击，可得到质量数为22的氖(Ne)元素和另一种粒子，此核反应过程的方程是．
10．一质子束入射到能止靶核上，产生如下核反应：
，式中P代表质子，n代表中子，X代表核反应产生的新核．由反应式可知，新核X的质子数为__________，中子数为____________．
解析：根据核反应过程电荷数守恒和质量数守恒，新核X的质子数为1＋13－0＝14，质量数为1＋27－1＝27，所以中子数＝27－14＝13.
答案：14 13
11．(多选)用α粒子轰击铍－9核，生成一个碳－12核和一个粒子，则该粒子(BD)
A．带正电，能在磁场中发生偏转
B．在任何方向的磁场中都不会发生偏转
C．电离本领特别强，是原子的组成部分之一
D．用来轰击铀－235可引起铀核裂变
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，为中子不带电，在磁场中不偏转．故BD正确，AC错误．
12．(多选)放射性同位素电池是一种新型电池，它是利用放射性同位素衰变放出的高速带电粒子(α射线、β射线)与物质相互作用，射线的动能被吸收后转变为热能，在通过换能器转化为电能的一种装置．其构造大致是：最外层是由合金制成的保护层，次外层是防止射线泄漏的辐射屏蔽层，第三层是把热能转化成电能的换能器，最里层是放射性同位素．
电池使用的三种放射性同位素的半衰期和发出的射线如下表：
同位素
射线
β
α
α
半衰期
28年
138天
89.6年
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若选择上述某一种同位素作为放射源，使用相同材料制成的辐射屏蔽层，制造用于执行长期航天任务的核电池，则下列论述正确的是(CD)
A．的半衰期较长，使用寿命较长，放出的β射线比α射线的贯穿本领弱，所需的屏蔽材料较薄
B．的半衰期最短，使用寿命最长，放出的α射线比β射线的贯穿本领弱，所需的屏蔽材料较薄
C．的半衰期最长，使用寿命最长，放出的α射线比β射线的贯穿本领弱，所需的屏蔽材料较薄
D．放射性同位素在发生衰变时，出现质量亏损，但衰变前后的总质量数不变
解析：原子核衰变时，释放出高速运动的射线，这些射线的能量来自原子核的质量亏损，即质量减小，但质量数不变，D对；从表格中显示Sr的半衰期为28年、Po的半衰期为138天、Pu的半衰期为89.6年，故Pu的半衰期最长，其使用寿命也最长，α射线的穿透能力没有β射线强，故较薄的屏蔽材料即可挡住α射线的泄漏，C对．
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