浙江金華湯溪高級中學(xué)(321075)

郭文教●

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關(guān)于αβγ射線知識的比較與應(yīng)用問題例析

浙江金華湯溪高級中學(xué)(321075)

郭文教●

一、熟悉三種射線的本質(zhì)和特性

名稱實質(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.當(dāng)將強(qiáng)磁場移開時，計數(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β粒子放射源 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，由于α粒子的貫穿本領(lǐng)較小，在放射源和計數(shù)器之間加上薄鋁片計數(shù)器的記數(shù)率大幅度減小，說明含有α粒子；在鋁片和計數(shù)器之間再加豎直向下的勻強(qiáng)磁場，計數(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，故正確選項為D.

二、知道產(chǎn)生三種射線的原因和實質(zhì)

α射線是α衰變過程中產(chǎn)生的高速氦核流，α衰變的實質(zhì)是原子核放出一個質(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中子轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子同時放出一個電子，新核核子數(shù)不變，電荷數(shù)增加1，γ射線是在α,β衰變中處于高能級激發(fā)態(tài)的原子核向低能級躍遷時放出的光子.

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衰變時放出的能量等于β粒子與衰變后的核的動能之和

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

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)的一個中子轉(zhuǎn)化為一個質(zhì)子同時放出一個電子，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B對，A錯；由于β衰變過程中還放出“反中微子”，由能量守恒知β衰變時放出的能量等于粒子、“反中微子”與新核的動能之和，選項C錯；由動量守恒知，衰變后β粒子、“反中微子”與新核的總動量為零，因此β粒子與新核的速度不一定相反，選項D錯，故正確選項為B.

說明：靜止的原子核在勻強(qiáng)磁場中發(fā)生衰變，衰變后粒子徑跡為內(nèi)切圓時發(fā)生β衰變，為外切圓時發(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，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.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，探測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，探測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)過一個勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場共存的區(qū)域(方向如圖3所示)，調(diào)整電場強(qiáng)度E和磁感強(qiáng)度B的大小，使得在MN上只有兩個點受到射線照射.下面的哪種判斷是正確的( ).

A.射到b點的一定是α射線

B.射到b點的一定是β射線

C.射到b點的一定是β射線或α射線

D.射到b點的一定是γ射線

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

圖4

例5 一個放射源發(fā)出一束射線(含有三種射線):(1)不影響和射線的情況下，如何用最簡單的方法除去α射線;(2)余下的這束和射線經(jīng)過一個使它們分開的磁場區(qū)域，畫出和射線在如何進(jìn)入如圖4所示磁場區(qū)域后軌跡的示意圖.(3)用磁場區(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.)

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