新教材同步系列2024春高中物理第五章原子與原子核第四節(jié)放射性同位素課件粵教版選擇性必修第三冊(cè)

第五章原子與原子核第四節(jié)放射性同位素學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)法與考法1．知道放射性同位素和人工放射性同位素及其核反應(yīng)方程(難點(diǎn))2．了解放射性在生產(chǎn)和科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用(重點(diǎn))3．知道射線的危害及防護(hù)學(xué)法：①通過(guò)閱讀和思考，認(rèn)識(shí)放射性同位素．②通過(guò)對(duì)放射性同位素的學(xué)習(xí)，掌握它在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科技發(fā)展中的應(yīng)用．③通過(guò)對(duì)放射性同位素的學(xué)習(xí)，了解射線的危害，從而正確地進(jìn)行防護(hù)考法：①對(duì)放射性同位素的認(rèn)識(shí)及放射性同位素應(yīng)用的考查．②對(duì)射線的危害及防護(hù)的考查知識(shí)導(dǎo)圖課前·

自主預(yù)習(xí)1．發(fā)現(xiàn)放射性同位素(1)具有相同________而________不同的原子，在元素周期表中處于______位置，因而互稱(chēng)同位素．(2)具有________的同位素，叫作放射性同位素．(3)發(fā)現(xiàn)放射性同位素和正電子的核反應(yīng)方程：放射性同位素的發(fā)現(xiàn)及其應(yīng)用質(zhì)子數(shù)中子數(shù)同一放射性ν代表________，它是一種_________，質(zhì)量_____________.中微子中性粒子近似為零2．放射性同位素的應(yīng)用放射性同位素的應(yīng)用主要分為三類(lèi)：(1)________的應(yīng)用；(2)__________的應(yīng)用；(3)________的應(yīng)用．射線示蹤原子半衰期3．射線的危害及防護(hù)(1)危害：人體受到長(zhǎng)時(shí)間大劑量的射線照射，就會(huì)使________、________、器官受到損傷，破壞人體______分子結(jié)構(gòu)，有時(shí)甚至?xí)l(fā)癌癥，或者造成下一代遺傳上的缺陷，過(guò)度照射時(shí)，人常常會(huì)出現(xiàn)________、四肢無(wú)力、________等多種癥狀，重者甚至死亡．(2)防護(hù)：輻射防護(hù)的基本方法有________防護(hù)、________防護(hù)和________防護(hù)．要防止放射性物質(zhì)對(duì)水源、空氣、用具、工作場(chǎng)所的污染，要防止射線過(guò)多地長(zhǎng)時(shí)間地照射人體．細(xì)胞組織DNA頭痛貧血時(shí)間距離屏蔽人類(lèi)探測(cè)月球發(fā)現(xiàn)，在月球的土壤中含有較豐富的質(zhì)量數(shù)為3的氦，它可以作為未來(lái)核聚變的重要原料之一．氦的該種同位素應(yīng)表示為 (

)【答案】B課堂·

重難探究1．放射性同位素分類(lèi)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(guò)60多種，而人工放射性同位素已達(dá)1000多種，每種元素都有自己的放射性同位素．探究放射性同位素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(shí)，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．①工業(yè)部門(mén)使用射線測(cè)厚度——利用γ射線的穿透特性．②農(nóng)業(yè)應(yīng)用——γ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(zhǎng)保存期等．③醫(yī)療上——利用γ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(guò)探測(cè)放射性同位素的射線確定其位置．放射性同位素的理解例題正電子發(fā)射計(jì)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(guò)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(duì)光子，被探測(cè)器探測(cè)到，經(jīng)計(jì)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(wèn)題：(1)寫(xiě)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(guò)程D．有氧呼吸(3)PET中所選的放射性同位素的半衰期應(yīng)______________．(填“很長(zhǎng)”“很短”或“長(zhǎng)短均可”)變式1以下說(shuō)法正確的是 (

)A．如圖甲是風(fēng)力發(fā)電的國(guó)際通用標(biāo)志B．如圖乙是氫原子的能級(jí)示意圖，氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)時(shí)吸收了一定頻率的光子C．如圖丙是光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)示意圖，則此時(shí)驗(yàn)電器的金屬桿上帶的是負(fù)電荷D．如圖丁是電子束穿過(guò)鋁箔后的衍射圖樣，該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性【答案】D【解析】圖甲是輻射標(biāo)志(亦稱(chēng)三葉草)，不是風(fēng)力發(fā)電的國(guó)際通用標(biāo)志，A錯(cuò)誤；圖乙是氫原子的能級(jí)示意圖，結(jié)合氫光譜可知，氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)時(shí)輻射一定頻率的光子，B錯(cuò)誤；當(dāng)光照射鋅板時(shí)，金屬板失去電子，將帶正電，所以與之相連的驗(yàn)電器的指針將發(fā)生偏轉(zhuǎn)，此時(shí)驗(yàn)電器的金屬桿帶的是正電荷，C錯(cuò)誤；圖丁是電子束穿過(guò)鋁箔后的衍射圖樣，由于衍射是波特有的性質(zhì)，所以該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性，D正確．變式2

(2023年宿遷期末)磷32是磷的一種放射性同位素，在農(nóng)業(yè)研究中常用作示蹤原子．將含磷31的材料置于反應(yīng)堆中輻射，反應(yīng)產(chǎn)生的磷32會(huì)混于穩(wěn)定的磷31中．如果將該材料取出，測(cè)量發(fā)現(xiàn)磷31和磷32的含量相等，28天后磷32的含量占磷元素總量的20%，則磷32的半衰期為 (

)A．28天

B．14天C．7天

D．3.5天【答案】B放射性同位素應(yīng)用的兩點(diǎn)提醒1．利用它的射線：α射線的電離作用，γ射線的貫穿本領(lǐng)和生物作用，β射線的貫穿本領(lǐng)．2．作為示蹤原子：多數(shù)情況下用β射線，因?yàn)棣蒙渚€難以探測(cè)到．小練·

隨堂鞏固【答案】ABD【解析】氕、氘、氚的核子數(shù)分別為1、2、3，質(zhì)子數(shù)和核外電子數(shù)相同，都是1，中子數(shù)等于核子數(shù)減去質(zhì)子數(shù)，故中子數(shù)各不相同，A、B正確，C錯(cuò)誤；同位素化學(xué)性質(zhì)相同，只是物理性質(zhì)不同，D正確．2．(多選)放射性同位素鈷60能放出較強(qiáng)的γ射線，其強(qiáng)度容易控制，這使得γ射線得到廣泛應(yīng)用．下列屬于γ射線應(yīng)用的是 (

)A．醫(yī)學(xué)上制成γ刀，不需要開(kāi)顱即可治療腦腫瘤B．機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)常產(chǎn)生很多靜電，用γ射線照射機(jī)器可將電荷導(dǎo)入大地C．鋁加工廠將接收到的γ射線信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，可對(duì)薄鋁板的厚度進(jìn)行自動(dòng)控制D．用γ射線照射草莓、荔枝等水果，可延長(zhǎng)保存期【答案】AD【解析】γ射線的電離作用很弱，不能使空氣電離成為導(dǎo)體，B錯(cuò)誤；γ射線的穿透能力很強(qiáng)，薄鋁板的厚度變化時(shí)，接收到的信號(hào)強(qiáng)度變化很小，不能控制鋁板厚度，C錯(cuò)誤；γ射線能量很大，可以殺菌，延長(zhǎng)水果的保存期，對(duì)腫瘤細(xì)胞有很強(qiáng)的殺傷作用，A、D正確．3．放射性同位素能被用作示蹤原子，以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是 (

)A．放射性同位素不改變其化學(xué)性質(zhì)B．放射性同位素的半衰期比天然放射性元素的半衰期短得多C．半衰期與元素所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)D．放射性同位素容易制造【答案】D【解析】放射性同位素用作示蹤原子，主要是用放射性同位素替代沒(méi)有放射性的同位素參與的正常的物理、化學(xué)、生物過(guò)程，既要利用化學(xué)性質(zhì)相同，也要利用衰變規(guī)律不受物理、化學(xué)變化的影響，同時(shí)還要考慮放射性的危害，因此，A、B、C正確，D錯(cuò)誤．4．醫(yī)生用同位素123I對(duì)病人進(jìn)行診斷，使其很快恢復(fù)健康，123I的特性是 (

)A．半衰期長(zhǎng)，并迅速?gòu)捏w內(nèi)清除B．半衰期長(zhǎng)，并緩慢從體內(nèi)清除C．半衰期短，并迅速?gòu)捏w內(nèi)清除D．半衰期短，并緩慢從體內(nèi)清除【答案】C【解析】在人體內(nèi)作為示蹤原子應(yīng)該是半衰期短，并能迅速?gòu)捏w內(nèi)消除的元素，以減小危害和遺留．【答案】D6．關(guān)于放射性同位素的應(yīng)用，下列說(shuō)法正確的有 (

)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β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γ射線治療腫瘤時(shí)一定要嚴(yán)格控制劑量，以免對(duì)人體正常組織造成太大的傷害【答案】D【解析】利用放射線消除有害靜電是利用α射線的電離性，使空氣分子電離成導(dǎo)體，將靜電泄出，A錯(cuò)誤；γ射線的貫穿性強(qiáng)，可用以金屬探傷，用于醫(yī)療時(shí)，對(duì)人體細(xì)胞傷害太大，在用于治療腫瘤時(shí)要嚴(yán)格控制劑量，D正確，B錯(cuò)誤；DNA變異并不一定都是有益的，C錯(cuò)誤．7．用人工方法得到放射性同位素，這是一個(gè)很重要的發(fā)現(xiàn)，天然放射性同位素只不過(guò)60幾種，而目前人工制造的同位素已達(dá)1000多種，每種元素都有放射性同位素，放射性同位素在農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、科研等許多方面得到廣泛應(yīng)用．(1)如圖是工廠利用放射線自動(dòng)控制鋁板厚度的裝置示意圖，如工廠生產(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)鋁板的厚度起主要控制作用的是______射線．(2)在我國(guó)首先用人工方法合成牛胰島素時(shí)需要證明人工合成的牛胰島素結(jié)晶跟天然牛胰島素結(jié)晶是同一物質(zhì)，為此曾采用放射性同位素碳14作________．【答案】(1)β

(2)示蹤原子【解析】(1)β射線起主要作用，因?yàn)棣辽渚€的貫穿本領(lǐng)很小，一張薄紙就能把它擋住，更穿不過(guò)1mm的鋁板；γ射線的貫穿本領(lǐng)很強(qiáng)，能穿過(guò)幾厘米的鉛板，1mm左右的鋁板厚度發(fā)生變化時(shí)，透過(guò)鋁板的γ射線強(qiáng)度變化不大；β射線的貫穿本領(lǐng)較強(qiáng)，能穿過(guò)幾毫米的鋁板，當(dāng)鋁板厚度發(fā)生變化時(shí)，透過(guò)鋁板的β射線強(qiáng)度變化較大，探測(cè)器可明顯地反映出這種變化，使自動(dòng)化系統(tǒng)做出相應(yīng)的反應(yīng)