- 放射性衰变
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用人工方法得到放射性同位素,这是一个很重要的发现,天然的放射性同位素只不过40几种,而今天人工制造的放射性同位素已达1000多种,每种元素都有放射性同位素,放射性同位素在农业、医疗卫生和科学研究的许多方面都得到了广泛的应用.
(1) 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、化学作用
D .以上三个选项都不是
(2) 如图所示,是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图,如果工厂生产的是厚度1mm的铝板,在 α、β、γ三种射线中,你认为对铝板的厚度控制起主要作用的是____ 射线
(3)在我国首先用人工方法合成牛胰岛素时,需要证明人工合成的牛胰岛素结晶跟天然牛胰岛素的结晶是同一种物质,为此曾采用放射性同位素14C做____
正确答案
(1)B
(2)β
(3)示踪原子
1956年李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒,并由吴健雄用的衰变来验证,其核反应方程是
,其中
是反中微子,它的电荷量为零,静止质量可认为是零。
(1)Co与Fe同周期,它应在周期表的第________周期,的核外电子数为________。在上述衰变方程中,衰变产物
的质量数A是________,核电荷数Z是_________。
(2)在衰变前核静止,根据云室照片可以看出,衰变产物Ni和
的运动径迹不在一条直线上,如果认为衰变产物只有Ni和
那么衰变过程将违背_________守恒定律。
(3)是典型的γ放射源,可用于农作物诱变育种。我国应用该方法培育出了许多农作物新品种,如棉花高产品种“鲁棉1号”,年种植面积曾达到3 000多万亩,在我国自己培育的棉花品种中栽培面积最大。γ射线处理作物后主要引起__________,从而产生可遗传的变异,除γ 射线外,用于人工诱变的其他射线还有________、________和___________。
正确答案
(1)四,27,60,28
(2)动量
(3)基因突变,X射线,中子流,紫外线
近几年,我国北京、上海、山东、洛阳、广州等地引进了十多台刀,治疗患者5000余例,效果极好,成为治疗脑肿瘤的最佳仪器,令人惊叹的是,用
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
刀被誉为“神刀”,据报道,我国自行研制的旋转式
刀性能更好,即将进入各大医院为患者服务。问:
刀治疗脑肿瘤主要是利用了( )
正确答案
AC
射线是一种波长很短的电磁波,具有较高的能量,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。
刀治疗脑肿瘤时,通常是同时用多束
射线,使它们穿透脑颅和健康区域在病灶处会聚,利用
射线的高能杀死肿瘤细胞,如图1所示。
静止在匀强磁场中的某种放射性元素的原子核放出一个α粒子,其速度方向与磁场方向垂直,测得α粒子与反冲核轨道半径之比为30:1,如图所示,则()
正确答案
A、C
粒子间相互作用遵守动量守恒定律,有:①
若设原核电荷数为Q ,则反冲核电荷数为(Q -2)。在匀强磁场中,有 ②
③
且 ④
联立解得Q =62,故选项A、C正确。
本题需要运用力学(动量守恒、向心力、圆周运动)、电学(洛伦兹力)以及衰变规律等综合知识,具有学科内综合特征
为了临床测定病人血液的体积,可根据磷酸盐在血液中将被红血球所吸收这一事实,向病人体内输入适量含有做示踪原子的血液。先将含有
的血液4 cm3分为两等份,其中一份留作标准样品,20 min测量出其放射性强度为10 800 s-1;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 cm3,测出其放射性强度为5 s-l,则病人的血液体积为多少?
正确答案
解:20min后血液的放射强度应与标准样品的放射性强度等,根据它是2 cm3血液样品的放射性强度5s-1的倍数,可以求出血液的总体积
由于标准样品与输入体内的的总量是相等的,设病人血液总体积为V cm3,因此有
,得V=4 320 cm3
放射性同位素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同位素的半衰期和可供利用的射线:对于以下几种用途,分别选取表中一种放射性元素作为放射源.
(1)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轧薄,利用适当的放射线来测定轧辊后的薄膜厚度是否均匀.
(2)医生用放射性方法治疗肿瘤.
(3)放射源和探测器间相隔很小一段距离,若它们之间烟尘浓度大于某一设定的临界值,探测器探测到的射线强度将比正常情况下小得多,从而可通过自动控制装置,触发电铃,可发出火灾警报,预防火灾.
(4)用放射性同位素做示踪原子,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元素的某些物质,当这些物质的一部分到达要检查的器官时,可根据放射性同位素的射线情况分析器官的正常与否.
正确答案
解:(1)α射线基本穿不透薄膜,无法测量薄膜的厚度.γ射线穿透能力太强,薄膜厚一点或薄一点,对γ射线的穿透几乎毫无影响,因此也无法测定薄膜厚度,只有β射线,只能穿过几毫米厚的铝箔,因此薄膜的厚度变化会造成β射线穿透量的明显变化,从而可确定所生产的薄膜是否均匀,可选镅241 或锶90.
(2)治疗肿瘤时,放射源在人体外部,无需考虑放射性对人体的危害,只要考虑杀伤肿瘤的穿透能力和强度,钴60放出的γ射线能满足这些要求.
(3)相距很近的放射源和探测器间的烟尘对β射线和γ射线的穿透毫无影响.而α粒子在空气中只能飞行几厘米,因此,放射源和探测器间烟尘浓度的变化会对探测器收到的α粒子强度有明显的影响,因此应选锌210放射的α射线.
(4)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体长期留在体内,所以应选取锝99作为放射源.
我们居住的房屋所使用的建材、煤及天然气等都有可能会放出稀有放射性物质氡(Rn),它能严重损伤人体的组织和器官,导致病变成癌症,故氡被称为居室里的隐避杀手。那么降低居室中可能的放射性污染的常用方法有_________________________。
正确答案
使用放射性达标的建材、勤开窗户通风透气、绿化环境等
如图是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图.
(1)请你简述自动控制的原理
(2)如果工厂生产的是厚度为1mm的铝板,在α、β和γ三种射线中,你认为哪一种射线在铝板的厚度控制中起主要作用,为什么?
正确答案
解:(1)放射线具有穿透本领,如果向前运动的铝板的厚度有变化,则探测器接收到的放射线的强度就会随之变化,这种变化被转变为电信号输入到相应的装置,进而自动控制如图中右侧的两个轮间的距离,使铝板的厚度恢复正常.
(2)β射线起主要作用,因为α射线的贯穿本领很小,所以一张薄纸就能把它挡住,更何况1mm厚的铝板;γ射线的穿透本领非常强,能穿过几厘米厚的铅板.1mm左右的铝板厚度发生变化时,透过铝板的γ射线强度变化不大;β射线的穿透本领较强,能穿过几毫米厚的铝板,当铝板的厚度发生变化时,透过铝板的射线强度变化较大,探测器可明显地反映出这种变化,使自动化系统做出相应的反应.
用人工方法得到放射性同位素,这是一个重大的发现,天然放射性同位素只不过四十多种,而今天人工方法得到的同位素已达一千多种,每种元素都有放射性同位素,放射性同位素在农业、医疗卫生、科研等许多方面得到广泛应用。
(1)带电的验电器在放射线照射下电荷会很快消失,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、化学作用
D.以上三个选项都不是
(2)下图是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示图,如工厂生产的是厚度1 mm铝板,在α、β、γ三种射线中你认为对铝板的厚度起主要作用的是_________射线。
(3)在我国首先用人工方法合成牛胰岛素时需要证明人工合成的牛胰岛素结晶跟天然牛胰岛素结晶是同一物质,此曾采用放射性同位素14C做______________。
正确答案
(1)B
(2)β
(3)示踪原子
随着社会经济的发展,迫切需要大量的能源。因此,核能的应用作为第三次技术革命的标志之一,受到了人们的普遍重视。
(1)核电站中要用核反应堆使重核裂变,将释放出的巨大能量转化为电能。
①完成下列核反应方程式:反中微子(反中微子的质量数和核电荷数均为零)
②核裂变反应和化学反应有一些不同点,如:
a:对单位质量的物质而言,核裂变反应的能量远远大于化学反应释放的能量;
b:同一元素的不同同位素,它们的化学性质是相同的,但它们的核反应性质是不同的;
c:_________________________________________________________。
③核电站热量传递的循环系统中应用了钠钾合金作为传热介质,试根据钠钾合金的性质说明这一应用的两点理由:
a.______________________________________________;
b.______________________________________________。
(2)依据上述核反应计算:1kg铀235全部裂变产生多少千焦的能量?(已知:核的质量为235.0439u,中子(n)质量为1.0087u,钕(Nd)核的质量为 142.9098u,锆(Zr)核的质量为89.9047u,1u=1.6606×10-27 kg)
(3)核反应除释放巨大的能量外,还可以用来生产各种放射性同位素,请举例说明放射性同位素在医疗和工业上的应用:
①_____________________________________________;
②_____________________________________________。
正确答案
(1)①;②核反应前后元素发生改变,化学反应前后则元素不变;③a.钠钾合金熔点低,常温下为液态,可在管道中自由流动,b.金属都是电热良导体
(2)1kg共释放核能E=[×NA×(235.0439-142.9098-89.9047-2×1.0087)]×
×10-3×(3×108)2=8.12×1013J=8.12×1010kJ
(3)①医疗上用作示踪原子;②工业上用作金属探伤
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