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      關(guān)于αβγ射線知識(shí)的比較與應(yīng)用問題例析

      2017-06-05 14:52:05浙江金華湯溪高級(jí)中學(xué)321075
      數(shù)理化解題研究 2017年13期
      關(guān)鍵詞:鋁片中微子強(qiáng)磁場(chǎng)

      浙江金華湯溪高級(jí)中學(xué)(321075)

      郭文教●

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      關(guān)于αβγ射線知識(shí)的比較與應(yīng)用問題例析

      浙江金華湯溪高級(jí)中學(xué)(321075)

      郭文教●

      一、熟悉三種射線的本質(zhì)和特性

      名稱實(shí)質(zhì)射出速度電離作用穿透本領(lǐng)α射線高速氦核流1/10c較強(qiáng)小紙片即可擋住β射線高速電子流90%c較弱較強(qiáng)(穿透幾毫米厚的鋁板)γ射線高速光子流c更小強(qiáng)(穿透幾厘米厚的鋁板)

      圖1

      例1 如圖1所示,x為未知放射源,L為一薄鋁片,S、N可以提供強(qiáng)磁場(chǎng).當(dāng)將強(qiáng)磁場(chǎng)移開時(shí),計(jì)數(shù)器的記數(shù)率不變,然后將鋁片L移開,則記數(shù)率大幅度上升,這些現(xiàn)象說明是( ).

      A.純?chǔ)铝W臃派湓?B.純光子放射源

      C.α粒子和β粒子混合放射源

      D.α粒子和γ光子混合放射源

      解析 本題考查三種射線的特點(diǎn),由于α粒子的貫穿本領(lǐng)較小,在放射源和計(jì)數(shù)器之間加上薄鋁片計(jì)數(shù)器的記數(shù)率大幅度減小,說明含有α粒子;在鋁片和計(jì)數(shù)器之間再加豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),計(jì)數(shù)器速率不變,說明穿過鋁片的是γ射線而不是β射線,因此放射源為α和γ的混合放射源,故正確選項(xiàng)為D.

      二、知道產(chǎn)生三種射線的原因和實(shí)質(zhì)

      α射線是α衰變過程中產(chǎn)生的高速氦核流,α衰變的實(shí)質(zhì)是原子核放出一個(gè)質(zhì)子和中子,以α粒子形式放出,新核質(zhì)量數(shù)減4,電荷數(shù)減2,β衰變是原子核中一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子同時(shí)放出一個(gè)電子,新核核子數(shù)不變,電荷數(shù)增加1,γ射線是在α,β衰變中處于高能級(jí)激發(fā)態(tài)的原子核向低能級(jí)躍遷時(shí)放出的光子.

      例2 原子核自發(fā)地放出電子的現(xiàn)象稱為β衰變,開始時(shí)科學(xué)家曾認(rèn)為β衰變中只放出電子,即β粒子,后來發(fā)現(xiàn)這個(gè)過程中除了放出電子以外,還放出一種叫做“反中微子”的高速粒子,反中微子不帶電,則( ).

      A.原子核能發(fā)生β衰變,說明原子核內(nèi)還有電子

      B.發(fā)生β衰變后的原子核的核子數(shù)不變,帶電量增加

      C.原子核發(fā)生β衰變時(shí)放出的能量等于β粒子與衰變后的核的動(dòng)能之和

      D.靜止的原子核發(fā)生β衰變時(shí)β粒子與衰變后的核的運(yùn)動(dòng)速度方向一定相反

      解析 本題考查的是β衰變的本質(zhì)及衰變過程中的動(dòng)量守恒與能量守恒.核子數(shù)為質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和,β衰變?yōu)樵雍藘?nèi)的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化為一個(gè)質(zhì)子同時(shí)放出一個(gè)電子,因此發(fā)生β衰變后生成新核的核子數(shù)不變,核電荷數(shù)增加,選項(xiàng)B對(duì),A錯(cuò);由于β衰變過程中還放出“反中微子”,由能量守恒知β衰變時(shí)放出的能量等于粒子、“反中微子”與新核的動(dòng)能之和,選項(xiàng)C錯(cuò);由動(dòng)量守恒知,衰變后β粒子、“反中微子”與新核的總動(dòng)量為零,因此β粒子與新核的速度不一定相反,選項(xiàng)D錯(cuò),故正確選項(xiàng)為B.

      說明:靜止的原子核在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中發(fā)生衰變,衰變后粒子徑跡為內(nèi)切圓時(shí)發(fā)生β衰變,為外切圓時(shí)發(fā)生衰變,半徑大的軌跡是α粒子或β粒子.

      三、了解三種射線的應(yīng)用

      三種射線的應(yīng)用主要有:利用α射線具有強(qiáng)電離本領(lǐng),消除有害靜電,利用γ射線貫穿本領(lǐng)探傷,利用β射線使生物上的DNA發(fā)生突變,改良品種;保存食物,抑制農(nóng)作物害蟲的生長(zhǎng),消滅害蟲;醫(yī)療衛(wèi)生上用來“放療”,滅菌;殺死病原體等.

      圖2

      例3 如圖2所示是利用放射線自動(dòng)控制鋁板厚度的裝置示意圖,如果工廠生產(chǎn)的是厚度為1mm的鋁板,在α,β,γ三種射線中,你認(rèn)為對(duì)鋁板厚度控制起主要作用的是( ).

      A.α射線 B.β射線

      C.γ射線 D.以上三種射線都能控制

      解析 本題考查根據(jù)三種射線的特點(diǎn)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用,前提要熟悉三種射線的特點(diǎn).如α射線的貫穿本領(lǐng)很小,一張白紙就把它擋住,更穿不過1mm的鋁板;γ射線穿透能力很強(qiáng),能穿透幾厘米厚的鉛板,穿越1mm的鋁板如同高速子彈穿過薄紙一樣,當(dāng)鋁板厚度發(fā)生變化時(shí),探測(cè)器不能明顯反映這種變化,而β射線穿透能力較強(qiáng)(穿透幾厘米厚的鋁板)當(dāng)鋁板厚度發(fā)生變化時(shí),探測(cè)器不能明顯反映這種變化,應(yīng)該使用β射線.

      四、關(guān)于三種射線分離與偏轉(zhuǎn)問題

      圖3

      例4 一天然放射性物質(zhì)射出三種射線,經(jīng)過一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)共存的區(qū)域(方向如圖3所示),調(diào)整電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感強(qiáng)度B的大小,使得在MN上只有兩個(gè)點(diǎn)受到射線照射.下面的哪種判斷是正確的( ).

      A.射到b點(diǎn)的一定是α射線

      B.射到b點(diǎn)的一定是β射線

      C.射到b點(diǎn)的一定是β射線或α射線

      D.射到b點(diǎn)的一定是γ射線

      解析γ射線不帶電,肯定打在點(diǎn)a.(1)若α粒子打在a點(diǎn)有:qaE=qavaB對(duì)粒子則由于vβ>vα,故有qβEqαvαB即粒子向右的電場(chǎng)力大于洛倫茲力,也可能打在b點(diǎn).所以答案是C.

      圖4

      例5 一個(gè)放射源發(fā)出一束射線(含有三種射線):(1)不影響和射線的情況下,如何用最簡(jiǎn)單的方法除去α射線;(2)余下的這束和射線經(jīng)過一個(gè)使它們分開的磁場(chǎng)區(qū)域,畫出和射線在如何進(jìn)入如圖4所示磁場(chǎng)區(qū)域后軌跡的示意圖.(3)用磁場(chǎng)區(qū)域可以區(qū)分β和γ射線,但不能把α射線從β和γ射線束中分離出來,為什么?(已知α粒子質(zhì)量約為β粒子質(zhì)量的8000倍,α射線速度約為光速的1/10,β射線速度約為光速的9/10.)

      G632

      B

      1008-0333(2017)13-0082-01

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