最新201X版 第19章 3　探測射線的方法 4　放射性的應(yīng)用與防護(hù)

1、3探測射線的方法4放射性的應(yīng)用與防護(hù)學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識 脈 絡(luò)1.知道放射線的粒子與其他物質(zhì)作用時產(chǎn)生的現(xiàn)象，了解幾種儀器的簡單構(gòu)造和基本原理(難點(diǎn))2知道什么是放射性同位素和人工放射性同位素3知道核反應(yīng)及其遵從的規(guī)律，會正確書寫核反應(yīng)方程(重點(diǎn)、難點(diǎn))4了解放射性在生產(chǎn)和科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用知道射線的危害及防護(hù).探 測 射 線 的 方 法1探測方法(1)組成射線的粒子會使氣體或液體電離，以這些離子為核心，過飽和的蒸氣會產(chǎn)生霧滴，過熱液體會產(chǎn)生氣泡(2)射線能使照相乳膠感光(3)射線能使熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光2探測儀器(1)威耳遜云室：原理：粒子在云室內(nèi)氣體中飛過，使沿途的氣體分子電離，過飽和酒精蒸氣就

2、會以這些離子為核心凝結(jié)成霧滴，于是顯示出射線的徑跡徑跡特點(diǎn) (2)氣泡室：氣泡室的原理同云室的原理類似，所不同的是氣泡室里裝的是液體，如液態(tài)氫粒子通過過熱液體時，在它的周圍產(chǎn)生氣泡而形成粒子的徑跡(3)蓋革米勒計數(shù)器優(yōu)點(diǎn)：GM計數(shù)器非常靈敏，使用方便缺點(diǎn)：只能用來計數(shù)，不能區(qū)分射線的種類1云室和氣泡室都是應(yīng)用射線的穿透能力研究射線的軌跡(×)2蓋革米勒計數(shù)器既可以統(tǒng)計粒子的數(shù)量，也可以區(qū)分射線的種類(×)3衰變和原子核的人工轉(zhuǎn)變均滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒()如何利用云室區(qū)別射線的種類？【提示】利用射線在云室中的徑跡區(qū)別，直而粗的為射線，細(xì)而長的為射線探討1：過飽和氣體為什

3、么能顯示出射線中粒子的徑跡？【提示】射線粒子在云室中的過飽和氣體中飛過，射線粒子具有電離作用，可以使沿途的過飽和氣體分子電離，過飽和氣體就會以這些離子為核心凝結(jié)成霧滴，于是顯示出射線的徑跡探討2：在威爾遜云室中如何判斷放射線的性質(zhì)和帶電的正負(fù)？【提示】根據(jù)放射線在威爾遜云室中徑跡的長短和粗細(xì)，可以知道粒子的性質(zhì)，把云室放在磁場中，根據(jù)帶電粒子運(yùn)動徑跡的彎曲方向，還可以知道粒子所帶電荷的正負(fù)1三種射線在云室中的徑跡比較(1)粒子的質(zhì)量比較大，在氣體中飛行時不易改變方向由于它的電離本領(lǐng)大，沿途產(chǎn)生的離子多，所以它在云室中的徑跡直而粗(2)粒子的質(zhì)量小，跟氣體碰撞時容易改變方向，并且電離本領(lǐng)小，沿途

4、產(chǎn)生的離子少，所以它在云室中的徑跡比較細(xì)，而且速度減小后的軌跡常常彎曲(3)粒子的電離本領(lǐng)更小，在云室中一般看不到它的徑跡2不同探測方法的對比威耳遜云室和氣泡室都是依據(jù)徑跡探測射線的性質(zhì)和種類，而蓋革米勒計數(shù)器只能計數(shù)，不能區(qū)分射線的種類1(多選)在威耳遜云室中，關(guān)于放射源產(chǎn)生的射線徑跡，下列說法中正確的是()A由于射線的能量大，容易顯示其徑跡B射線的電離本領(lǐng)很小，在云室中一般看不到它的徑跡C由于粒子的速度大，其徑跡細(xì)而且長D由于粒子的速度小，不易顯示其徑跡【解析】在云室中顯示粒子徑跡是由于引起氣體電離，電離作用強(qiáng)的粒子容易顯示其徑跡，因質(zhì)量較大，飛行時不易改變方向，所以徑跡直而粗，故只有B、

5、C正確【答案】BC2(多選)利用威耳遜云室探測射線時若觀察到細(xì)長和彎曲的徑跡，則下列說法正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號：54472079】A可知有射線射入云室B可知有射線射入云室C觀察到的是射線粒子的運(yùn)動D觀察到的是射線粒子運(yùn)動路徑上的酒精霧滴【解析】因為觀察到威耳遜云室中存在細(xì)長和彎曲的徑跡，可知是射線的徑跡，A錯，B對；射線粒子的運(yùn)動是觀察不到的，觀察到的是酒精過飽和蒸氣在射線粒子運(yùn)動路徑上形成的霧滴，C錯，D對【答案】BD3用蓋革米勒計數(shù)器測定放射源的放射強(qiáng)度為每分鐘405次，若將一張厚紙板放在計數(shù)器與放射源之間，計數(shù)器幾乎測不到射線.10天后再次測量，測得該放射源的放射強(qiáng)度為每分鐘101次，則

6、該放射性元素的半衰期是_天，放出的射線是_射線【解析】因厚紙板能擋住這種射線，可知這種射線是穿透能力最差的射線；因放射性元素原子核個數(shù)與單位時間內(nèi)衰變的次數(shù)成正比，10天后測出放射強(qiáng)度為原來的四分之一，說明10天后放射性元素的原子核個數(shù)只有原來的四分之一，由半衰期公式知，已經(jīng)過了兩個半衰期，故半衰期是5天【答案】5三種射線肉眼都看不見，探測射線的方法都是利用它們和其他物質(zhì)發(fā)生作用時產(chǎn)生的現(xiàn)象，來顯示射線的存在.核 反 應(yīng) 和 人 工 放 射 性 同 位 素1核反應(yīng)(1)定義：原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程(2)原子核的人工轉(zhuǎn)變1919年盧瑟福用粒子轟擊氮原子核，產(chǎn)生了氧的一種同位素

7、，同時產(chǎn)生一個質(zhì)子盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程：NHeOH.遵循規(guī)律：質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒2人工放射性同位素(1)放射性同位素的定義：具有放射性的同位素(2)人工放射性同位素的發(fā)現(xiàn)：1934年，約里奧·居里夫婦發(fā)現(xiàn)經(jīng)過粒子轟擊的鋁片中含有放射性磷P.發(fā)現(xiàn)磷同位素的方程：HeAlPn.1盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的過程就是原子核的人工轉(zhuǎn)變過程()2衰變反應(yīng)過程和原子核的人工轉(zhuǎn)變過程都遵循質(zhì)量守恒和電荷守恒規(guī)律(×)3同位素都具有放射性(×)衰變和原子核的人工轉(zhuǎn)變有什么不同？【提示】衰變是具有放射性的不穩(wěn)定核自發(fā)進(jìn)行的變化，原子核的人工轉(zhuǎn)變是利用粒子、質(zhì)子、中子或光子轟擊靶核發(fā)生

8、的變化所有的原子核都可能發(fā)生人工轉(zhuǎn)變探討1：書寫核反應(yīng)方程時為什么不能用等號連接？【提示】核反應(yīng)過程一般都是不可逆的，核反應(yīng)方程不能用等號連接，只能用單箭頭表示反應(yīng)方向探討2：原子核的衰變方程和原子核的人工轉(zhuǎn)變方程有何區(qū)別？【提示】衰變方程的箭頭左邊只有一個放射性原子核，原子核的人工轉(zhuǎn)變方程的箭頭左邊有靶核和轟擊靶核的粒子各一個1核反應(yīng)的條件用粒子、質(zhì)子、中子，甚至用光子轟擊原子核使原子核發(fā)生轉(zhuǎn)變2核反應(yīng)的實質(zhì)用粒子轟擊原子核并不是粒子與核碰撞將原子核打開，而是粒子打入原子核內(nèi)部使核發(fā)生了轉(zhuǎn)變3原子核人工轉(zhuǎn)變的三大發(fā)現(xiàn)(1)1919年盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)：NHeOH(2)1932年查德威克發(fā)

9、現(xiàn)中子的核反應(yīng)：BeHeCn(3)1934年約里奧居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素和正電子的核反應(yīng)：AlHePn；PSie.4人工轉(zhuǎn)變核反應(yīng)與衰變的比較 (1)不同點(diǎn)：原子核的人工轉(zhuǎn)變是一種核反應(yīng)，是其他粒子與原子核相碰撞的結(jié)果，需要一定的裝置和條件才能發(fā)生，而衰變是原子核的自發(fā)變化，它不受物理和化學(xué)條件的影響(2)相同點(diǎn)：人工轉(zhuǎn)變與衰變過程一樣，在發(fā)生過程中質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)都守恒，反應(yīng)前后粒子總動量守恒4(多選)以下是物理學(xué)史上3個著名的核反應(yīng)方程xLi2yyNxOyBezCx、y和z是3種不同的粒子，下列說法正確的是()Ax為粒子Bx為質(zhì)子Cy為粒子Dz為中子【解析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可以確

10、定x為質(zhì)子H，y為He即粒子，z為中子n.【答案】BCD5圖19­3­1為查德威克實驗示意圖，由于天然放射性元素釙(Po)放出的射線轟擊鈹時會產(chǎn)生粒子流A，用粒子流A轟擊石蠟時會打出粒子流B，經(jīng)研究知道() 【導(dǎo)學(xué)號：54472080】圖19­3­1AA為中子，B為質(zhì)子BA為質(zhì)子，B為中子CA為射線，B為中子DA為中子，B為射線【解析】射線轟擊鈹時的核反應(yīng)方程：BeHe(6C)6C n，得知A為中子，中子轟擊石蠟時會打出質(zhì)子流，所以A正確；其他選項錯誤【答案】A6完成下列各核反應(yīng)方程，并指出哪個核反應(yīng)是首次發(fā)現(xiàn)質(zhì)子、中子和正電子的(1)BHeN()(2)

11、Be()Cn(3)Al()MgH(4)NHeO()(5)Na()NaH(6)AlHen()；PSi()【解析】(1)BHeNn(2)BeHeCn由此核反應(yīng)使查德威克首次發(fā)現(xiàn)了中子(3)AlnMgH(4)NHeOH此核反應(yīng)使盧瑟福首次發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子(5)NaHNaH(6)AlHenP；PSie(正電子)此核反應(yīng)使約里奧居里夫婦首次發(fā)現(xiàn)了正電子書寫核反應(yīng)方程的四條重要原則(1)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒；(2)中間用箭頭，不能寫成等號；(3)能量守恒(中學(xué)階段不作要求)；(4)核反應(yīng)必須是實驗中能夠發(fā)生的放 射 性 同 位 素 的 應(yīng) 用 與 防 護(hù)1應(yīng)用射線：利用射線的穿透本領(lǐng)可以測厚度等，還可以用于放

12、射治療、照射種子培育優(yōu)良品種等2示蹤原子：一種元素的各種同位素具有相同的化學(xué)性質(zhì)，用放射性同位素替換非放射性的同位素后可以探測出原子到達(dá)的位置3輻射與安全：人類一直生活在放射性的環(huán)境中，過量的射線對人體組織有破壞作用要防止放射性物質(zhì)對水源、空氣、用具等的污染1同一種元素的放射性同位素具有相同的半衰期(×)2在用到射線時，利用人工放射性同位素和天然放射性物質(zhì)都可以(×)3用放射性同位素代替非放射性的同位素來制成各種化合物做“示蹤原子”()醫(yī)學(xué)上做射線治療用的放射性元素，使用一段時間后當(dāng)射線強(qiáng)度降低到一定程度時就需要更換放射材料，原來的材料成為核廢料，這些放射治療選用的放射性元

13、素的半衰期應(yīng)該很長還是較短？為什么？【提示】應(yīng)選用半衰期較短的因為半衰期短的放射性廢料容易處理當(dāng)然也不能選用太短的，否則就需要頻繁更換放射原料了探討1：放射性同位素可以怎樣獲得？【提示】放射性同位素可以由天然放射性元素獲得，也可以用人工方法獲得探討2：人工放射性同位素有哪些優(yōu)點(diǎn)？【提示】(1)放射強(qiáng)度容易控制；(2)可以制成各種所需的形狀；(3)半衰期很短，廢料容易處理1放射性同位素的分類可分為天然放射性同位素和人工放射性同位素兩種，天然放射性同位素不過40多種，而人工放射性同位素已達(dá)1 000多種，每種元素都有自己的放射性同位素2人工放射性同位素的優(yōu)點(diǎn)(1)放射強(qiáng)度容易控制；(2)可以制成各

14、種所需的形狀；(3)半衰期比天然放射性物質(zhì)短得多，放射性廢料容易處理因此，凡是用到射線時，用的都是人工放射性同位素3放射性同位素的主要應(yīng)用(1)利用它的射線工業(yè)部門使用射線測厚度利用射線的穿透特性；農(nóng)業(yè)應(yīng)用射線使種子的遺傳基因發(fā)生變異，殺死使食物腐敗的細(xì)菌，抑制蔬菜發(fā)芽，延長保存期等；醫(yī)療上利用射線的高能量治療癌癥(2)作為示蹤原子：放射性同位素與非放射性同位素有相同的化學(xué)性質(zhì)，通過探測放射性同位素的射線確定其位置7(多選)下列哪些應(yīng)用是把放射性同位素作為示蹤原子 ()A射線探傷儀B利用含有放射性碘131的油，檢測地下輸油管的漏油情況C利用鈷60治療腫瘤等疾病D把含有放射性元素的肥料施給農(nóng)作物

15、，用檢測放射性的辦法確定放射性元素在農(nóng)作物內(nèi)轉(zhuǎn)移和分布情況，找出合理施肥的規(guī)律【解析】A是利用了射線的穿透性；C利用了射線的生物作用；B、D是利用示蹤原子【答案】BD8(多選)關(guān)于放射性同位素的應(yīng)用下列說法中正確的有()A放射線改變了布料的性質(zhì)使其不再因摩擦而生電，因此達(dá)到了消除有害靜電的目的B利用射線的貫穿性可以為金屬探傷C用放射線照射作物種子能使其DNA發(fā)生變異，其結(jié)果一定是成為更優(yōu)秀的品種D用射線治療腫瘤時一定要嚴(yán)格控制劑量，以免對人體正常組織造成太大的傷害【解析】利用放射線消除有害靜電是利用射線的電離性，使空氣分子電離成導(dǎo)體，將靜電泄出，A錯誤；射線對人體細(xì)胞傷害太大，因此不能用來人體透視，在用于治療腫瘤時要嚴(yán)格控制劑量，B、D正確；DNA變異并不一定都是有益的，C錯誤【答案】BD9正電子發(fā)射計算機(jī)斷層顯像(PET)的基本原理是：將放射性同位素15O注入人體，參與人體的代謝過程.15O在人體內(nèi)衰變放出正電子，與人體內(nèi)負(fù)電子相遇而湮滅轉(zhuǎn)化為一對光子，被探測器探測到，經(jīng)計算機(jī)處理后產(chǎn)生清晰的圖像根據(jù)PET原理，回答下列問題： (1)寫出15O的衰變和正負(fù)電子湮滅的方程式(2)將放射性同位素15O注入人體，15O的主要用途是()A利用它的射線B作為示蹤原子C參與人體的代謝過程D有氧呼吸(3)PET中所選的放