1、一、探测射线的方法1探知射线存在的依据(1)放射线中的粒子会使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和的蒸气会产生雾滴，过热液体会产生气泡。(2)放射线中的粒子会使照相乳胶感光。(3)放射线中的粒子会使荧光物质产生荧光。2探测射线的仪器(1)威耳逊云室粒子的径迹直而清晰；高速粒子的径迹又细又直，低速粒子的径迹又短又粗而且是弯曲的；粒子的电离本领很小，在云室中一般看不到它的径迹。(2)气泡室粒子通过液体时，在它的周围产生气泡而形成粒子的径迹。(3)盖革米勒计数器GM计数器非常灵敏，用它检测射线十分方便。但是不同的射线在盖革米勒计数器中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。说明
2、1探测原理方面：探测原理都是利用射线中的粒子与其他物质作用时产生的现象，来显示射线的存在。2GM计数器区分粒子方面：GM计数器不能区分时间间隔小于200 s的两个粒子。判一判1放射性的观察往往通过射线粒子和其他物质的作用来间接地观察()2气泡室内液体的温度要略高于液体的凝固点()3盖革米勒计数器既灵敏又能区分射线的种类()二、核反应和放射性同位素的应用1核反应(1)定义：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程。(2)原子核的人工转变1919年卢瑟福用粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素，同时产生一个质子；卢瑟福发现质子的核反应方程：NHeOH。(3)遵循规律：质量数守恒，电荷数守恒。2放
3、射性同位素的应用与防护(1)定义：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素。(2)发现1934年约里奥居里夫妇发现经过粒子轰击的铝片中含有放射性磷_P；发现磷同位素的方程：HeAlPn。(3)应用与防护应用：应用放射性同位素的射线和作为示踪原子；防护：在使用放射性同位素时，必须严格遵守操作规程，注意人身安全，同时要防止放射性物质对空气、水源、用具等的污染。注意1核反应过程一般都是不可逆的，核反应方程不能用等号连接，只能用单箭头表示反应方向。2核反应过程和衰变现象都遵循电荷数和质量数守恒。质量数守恒不是质量守恒，核反应过程中一般会发生质量的变化。选一选多选铝箔被粒子轰击后发生了以下核反应：2713
4、AlHeXn。下列判断正确的是()A.n是质子B.n是中子CX是Si的同位素DX是P的同位素解析：选BD根据原子核的表示方法可知 n为中子，A错误，B正确；根据电荷数和质量数守恒，X的电荷数为15，质量数为30，而Si的电荷数为14，P的电荷数为15，所以X是P的同位素，C错误，D正确。1.人工转变核反应的条件用粒子、质子、中子，甚至用光子轰击原子核使原子核发生转变。2人工转变核反应的实质用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使核发生了转变。3原子核人工转变的三个发现(1)卢瑟福发现质子：NHeOH。(2)查德威克发现中子：BeHeCn。(3)约里奥居里夫妇发现
5、放射性同位素和正电子：AlHePn；PSie。4人工转变核反应与衰变的比较(1)不同点：原子核的人工转变，是一种核反应，是其他粒子与原子核相碰撞的结果，需要一定的装置和条件才能发生，而衰变是原子核的自发变化，它不受物理、化学条件的影响。(2)相同点：人工转变与衰变过程一样，在发生过程中质量数与电荷数都守恒，反应前后粒子总动量守恒。典型例题例1.(2018广州高二检测)在下列四个核反应方程中，X1、X2、X3和X4各代表某种粒子：HX1HenNHeOX2BeHeCX3MgHeAlX4以下判断正确的是()AX1是质子 BX2是中子 CX3是电子 DX4是质子解析由质量数和电荷数守恒可知：X1是 H
6、(氘核)；X2是 H(质子)；X3是 n(中子)；X4是 H(质子)；故选项D正确。答案D点评书写核反应方程的原则1质量数守恒和电荷数守恒。2中间用箭头，不能写成等号。3能量守恒(中学阶段不做要求)。4核反应必须是能够实际发生的。即时巩固1多选用粒子轰击铍核(Be)，生成一个碳核(C)和一个粒子，则该粒子()A带正电，能在磁场中发生偏转B在任意方向的磁场中都不会发生偏转C电离本领特别强，是原子核的组成部分之一D由卢瑟福预言，查德威克发现解析：选BD核反应方程为HeBeCn，这种粒子是中子，故B、D正确。1.人工放射性同位素的优点(1)放射强度容易控制。(2)可以制成各种所需的形状。(3)半衰期
7、比天然放射性物质短得多，放射性废料容易处理。因此，凡是用到射线时，用的都是人工放射性同位素。2放射性同位素的主要应用(1)利用它的射线：工业部门使用射线测厚度利用射线的穿透特性；农业应用射线使种子的遗传基因发生变异，杀死使食物腐败的细菌，抵制蔬菜发芽，延长保存期等；医疗上利用射线的高能量治疗癌症。(2)作为示踪原子：放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质，通过探测放射性同位素的射线确定其位置。典型例题例2.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。表中列出了一些放射性元素的半衰期和可供利用的射线。元素射线半衰期钋210138天氡2223.8天锶9028年铀238、4.5109
8、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，因此射线不合适；另外，射线穿透作用还要受薄膜厚度影响，射线穿透作用最强，薄膜厚度不会影响射线穿透，所以只能选用射线，而氡222 半衰期太短，铀238半衰期太长，所以只有锶90较合适，C正确。答案C点评放射性技术应用问题放射性同位素在生产、科技和医疗等方面有很多的应用。解答这类问题要弄清以下两个方面：1弄清各种射线的特性，确定应用射线的哪种特性，如穿透本领、电离
9、本领等。2对于半衰期不同的放射性元素，要根据实际需要来确定半衰期的长短，半衰期太长或太短都不适用。即时巩固2关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的有()A放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到了消除有害静电的目的B利用射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视C用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种D用射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的伤害解析：选D利用放射线消除有害静电是利用射线的电离性，使空气分子电离成导体，将静电消除，A错误；射线对人体细胞伤害太大，因此不能用来进行人体透视，在用于治疗肿瘤时要严格控制剂量，B
10、错误，D正确；DNA变异并不一定都是有益的，C错误。1关于气泡室，下列说法错误的是()A气泡室里装的是液体B气泡室的工作原理是，刚开始压强很大，以后压强突然降低，液体沸点变低，粒子通过液体时在它的周围有气泡生成C气泡室的原理同云室相似D粒子在气泡室中的径迹可用来分析带电粒子动能等情况，不能用来分析动量解析：选D根据气泡室的工作原理可知A、B、C选项正确；把气泡室放在磁场中，粒子在洛伦兹力的作用下径迹为曲线，根据照片可分析粒子的带电情况、动量和能量，故D选项错误。2(2018襄阳四中期中)医学界通过14C标记的C60发现一种C60的羧酸衍生物，在特定条件下可以通过断裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，
11、则14C的用途是()A示踪原子B电离作用C催化作用 D贯穿作用解析：选A用14C标记C60来查明元素的行踪，发现可以通过断裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，因此14C的用途是示踪原子，故选项A正确。3多选(2018海口实验中学期中)关于放射性同位素的一些应用，下列说法正确的是()A利用放射性消除静电是利用射线的穿透作用B利用射线探测机器部件内部的砂眼或裂纹是利用射线的穿透作用C利用射线改良农作物的品种是因为射线可使DNA发生变异D在研究农作物合理施肥中是以放射性同位素作为示踪原子解析：选BCD消除静电是利用射线的电离作用使空气电离，A错误；探测机器部件内部的砂眼或裂纹和改良农作物品种分别是利用它的
12、穿透作用和射线可使DNA发生变异的性质，B、C正确；在研究农作物合理施肥中是利用放射性同位素作为示踪原子，D正确。4多选(2018邯郸一中期末)下列应用中把放射性同位素作为示踪原子的是()A射线探伤仪B利用含有放射性I的油，检测地下输油管的漏油情况C利用Co治疗肿瘤等疾病D把含有放射性元素的肥料施给农作物，用以检测确定农作物吸收养分的规律解析：选BD射线探伤仪利用了射线的穿透能力，选项A不符合题意；利用含有放射性I的油，可以记录油的运动踪迹，进而检查管道的漏油情况，选项B符合题意；利用Co治疗肿瘤等疾病，利用了射线的穿透能力和高能量，选项C不符合题意；把含有放射性元素的肥料施给农作物，可以记录
13、放射性元素的踪迹，用以检测确定农作物吸收养分的规律，选项D符合题意。5用中子轰击Cu核时，产生镍的放射性同位素，其质量数为65，写出人工制造镍的核反应方程，所产生的放射性镍要发生衰变，写出镍发生衰变的核衰变方程。解析：中子轰击铜核的核反应方程为nCuNiX根据质量数守恒和电荷数守恒知16565A02928Z得A1，Z1，则X为H。核反应方程为nCuNiH。同理可得镍发生衰变的核衰变方程：NiCue。答案：nCuNiHNiCue基础练一、选择题1(2018人大附中期末)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
14、离作用解析：选D在云室中能够观察到射线的径迹是利用射线在云室里发生电离作用，故D正确。2(2018烟台高二检测)用中子轰击氧原子核的核反应方程式为 OnNX，对式中X、a、b的判断正确的是()AX代表中子，a17，b1BX代表正电子，a17，b1CX代表正电子，a17，b1DX代表质子，a17，b1解析：选C根据质量数、电荷数守恒可知a17，b8071，因此X可表示为 e，为正电子，故C项正确。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、衰变 B电子、衰变C粒子、衰变 D正电子、衰变解析：选C反应前后质量数、电荷数守恒。
15、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粒子是粒子，钠的衰变为衰变，C正确。4.某校学生在进行社会综合实践活动时，收集列出了一些放射性同位素的半衰期和可供利用的射线(见表格)，并总结出它们的几种用途。根据表格内容，请你分析判断下列结论正确的是()同位素放射线半衰期钋210138天镅241433天锶9928年锝996小时钴605年氡3.8天A塑料公司生产聚乙烯薄膜，方法是让较厚的聚乙烯膜通过轧辊后变薄，利用射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀B钴60的半衰期为5年，若取4个钴60原子核，经10年后就一定剩下一个原子核C把放射性元素
16、钋210掺杂到其他稳定元素中，放射性元素的半衰期变短D用碍99可以作示踪原子，用来诊断人体内的器官是否正常。方法是给被检查者注射或口服附有放射性同位素的某些物质，当这些物质的一部分到达检查的器官时，可根据放射性同位素的射线情况分析器官正常与否解析：选D因为射线不能穿透薄膜，无法测量薄膜的厚度，A错误；钴60的半衰期为5年，是指大量钴60原子核因衰变而减少到它原来数目的一半所需要的时间，对少量原子核不适用，B错误；放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，C错误；检查时，要在人体外探测到体内辐射出来的射线，而又不能让放射性物质长期留在体内，所以应选取
17、锝99作为放射源，D正确。5多选(2018上海中学期中)关于威耳逊云室的原理，下列说法正确的是()A往云室加少量酒精，使其达到饱和状态，然后压缩活塞，使其达到过饱和状态B往云室加少量酒精，使其达到饱和状态，然后外拉活塞，使其达到过饱和状态C粒子经过时，使酒精蒸气电离，以这些粒子为核心凝结成雾滴，显示出其径迹D粒子经过时，使沿途的气体分子电离，酒精蒸气以离子为核心凝结成雾滴，显示粒子径迹解析：选BD威耳逊云室的原理是先往云室里加少量酒精，使云室内充满酒精的饱和蒸气，然后外拉活塞，气体膨胀、温度降低，酒精蒸气达到过饱和状态，这时如果有粒子飞过，使沿途的气体分子电离，过饱和酒精蒸气会以这些离子为核心
18、凝结成雾滴，显示粒子径迹，故B、D正确，A、C错误。二、非选择题6某实验室工作人员，用初速度为v00.09c(c为真空中的光速)的粒子轰击静止在匀强磁场中的Na，产生了质子。若某次碰撞可视为正碰，碰后新核的运动方向与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110，已知质子质量为m。(1)写出核反应方程；(2)求出质子的速率v(结果保留两位有效数字)。解析：(1)核反应方程为HeNaMgH。(2)粒子、新核的质量分别为4m、26m，质子的速率为v，因为是正碰，由动量守恒定律得4mv026
19、mmv解得v0.23c。答案：(1)HeNaMgH(2)0.23c提能练一、选择题1多选利用威耳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可知有射线射入云室中B可知有射线射入云室中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：选BD射线在威耳逊云室中的径迹是直线，观察到的威耳逊云室中存在的细长而弯曲的径迹，是射线的径迹，A项错误，B项正确；射线粒子的运动用肉眼是观察不到的，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，C项错误，D项正确。2以下是物理学史上3个著名的核反应方程xLi2yyNxOyBezC。x、y和z是3种不同的粒子，
20、其中z是()A粒子 B质子 C中子 D电子解析：选C设x、y、z的电荷数分别为Zx、Zy、Zz，质量数分别为Ax、Ay、Az。由前两个核反应方程中的电荷数守恒Zx32Zy，Zy7Zx8，可得Zy2，质量数守恒Ax72Ay，Ay14Ax17，可得Ay4；由第三个核反应方程中的电荷数守恒24Zz6，得Zz0，质量数守恒49Az12，Az1，即z是电荷数为零，质量数为1的粒子，也就是中子，C正确。3多选用盖革米勒计数器测定放射源的放射强度为每分钟404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
21、期的说法正确的是()A放射源射出的是射线B放射源射出的是射线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：选AC因厚纸板能挡住这种射线，知这种射线是穿透能力最差的射线，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，C正确，D错误。4多选(2018长沙周南中学期中)一个质子以1.0107 m/s的速度碰撞一个静止的铝原子核后被俘获，铝原子核变成硅原子核。已知铝原子核的质量是质子的27倍，硅原子核的质量是质子的2
22、8倍，则下列判断正确的是()A核反应方程为AlHSiB核反应方程为AlnSiC硅原子核速度的数量级为107 m/s，方向跟质子的初速度方向一致D硅原子核速度的数量级为105 m/s，方向跟质子的初速度方向一致解析：选AD由核反应中电荷数和质量数守恒可知，A正确，B错误；由动量守恒定律求得硅原子核速度的数量级为105 m/s，方向跟质子的初速度方向一致，C错误，D正确。5多选(2018杭州高二检测)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 O注入人体，O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
23、理判断下列表述正确的是()A.O在人体内衰变方程是ONeB正、负电子湮灭方程是ee2C在PET中，O主要用途是作为示踪原子D在PET中，O主要用途是参与人体的新陈代谢解析：选ABC由题意知，A、B正确；显像的原理是采集光子，即注入人体内的 O衰变放出正电子和人体内的负电子湮灭转化为光子，因此 O主要用途是作为示踪原子，C正确，D错误。二、非选择题6同位素这个概念是1913年英国科学家索迪提出的。许多元素都存在同位素现象，在目前已发现的114种元素中，稳定同位素约300多种，而放射性同位素达1 500种以上，而且大多数是人工制造的。(1)中国科学院近代物理研究所的科学家利用兰州重离子加速器在重质
24、量半中子区首次制得镤元素的一种同位素(234Pa)。已知Th(钍)234Pa(镤)e(电子)，则234Pa原子核里的中子数应为_。(2)1934年，科学家在用粒子轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测到了正电子，更意外的是拿走放射源后，铝箔虽不再发射中子，但仍继续发射正电子，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。写出粒子轰击铝箔(Al)产生中子的核反应方程式，并写出核反应和一般化学反应的不同点(请答3点)；上述产生的具有放射性的同位素叫放射性同位素，写出其产生正电子的核反应方程式。解析：(1)由方程两边的质量数和电荷数相同，可知234Pa中质子数为91，则中子数为23491143。(2)铝箔被粒子击中后产生中子的反应为AlHePn；核反应和一般化学反应的不同点：核反应是原子层次上的变化，而化学反应是分子层次上的变化(或核反应前后元素发生变化，化学反应前后元素种类不变)；化学反应释放的能量与核反应相比是微不足道的；核反应涉及的力是强相互作用，而化学反应涉及的力是弱相互作用。P是磷的一种同位素，也有放射性，像天然放射性元素一样发生衰变，衰变时放出正电子，该反应为PSie。答案：(1)143(2)AlHePn不同点见解析PSie
