全優(yōu)課堂·物理·選擇性必修第三冊(粵教版)·課件 第5章　第4節(jié) 放射性同位素

第五章原子與原子核第四節(jié)放射性同位素

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．2．了解放射性在生產(chǎn)和科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用．3．知道射線的危害及防護(hù)．課前?自主預(yù)習(xí)

放射性同位素的發(fā)現(xiàn)及其應(yīng)用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：質(zhì)子數(shù)ν代表_______，它是一種_________，質(zhì)量_________．中子數(shù)同一放射性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：(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：人體受到長時間大劑量的射線照射，就會使________、________、器官受到損傷，破壞人體________分子結(jié)構(gòu)，有時甚至?xí)l(fā)癌癥，或者造成下一代遺傳上的缺陷，過度照射時，人常常會出現(xiàn)________、四肢無力、________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)對水源、空氣、用具、工作場所的污染，要防止射線過多地長時間地照射人體．細(xì)胞組織DNA頭痛貧血時間距離屏蔽課堂?重難探究探究放射性同位素1．放射性同位素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．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，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)部門使用射線測厚度——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)，通過探測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中所選的放射性同位素的半衰期應(yīng)_________．(填“很長”“很短”或“長短均可”)(2)將放射性同位素15O注入人體后，由于它能放出正電子，并能與人體內(nèi)的負(fù)電子產(chǎn)生一對光子，從而被探測器探測到，所以它的用途為作為示蹤原子，B正確．(3)根據(jù)同位素的用途，為了減小對人體的傷害，半衰期應(yīng)該很短．變式1

(2024年河南質(zhì)檢)放射性同位素?zé)犭姍C(jī)是各種深空探測器中最理想的能量源，它不受溫度及宇宙射線的影響，使用壽命可達(dá)十幾年．用大量氘核轟擊234U時可產(chǎn)生放射性元素238Pu，238Pu的半衰期為87.74年，含有238Pu的化合物核電池的原理是其發(fā)生α衰變時將釋放的能量轉(zhuǎn)化為電能．我國的火星探測車用放射性材料PuO2作為燃料，PuO2中的Pu元素就是238Pu，下列判斷正確的是 (

)C．238Pu的比結(jié)合能大于234U的比結(jié)合能D．1kg化合物PuO2經(jīng)過87.74年后剩余0.5kg【答案】D變式2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會混于穩(wěn)定的磷31中．如果將該材料取出，測量發(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，因為γ射線難以探測到．小練?隨堂鞏固A．它們的質(zhì)子數(shù)相等 B．它們的核外電子數(shù)相等C．它們的核子數(shù)相等 D．它們的化學(xué)性質(zhì)相同【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，不需要開顱即可治療腦腫瘤B．機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時常產(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射線信號輸入計算機(jī)，可對薄鋁板的厚度進(jìn)行自動控制D．用γ射線照射草莓、荔枝等水果，可延長保存期【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錯誤；γ射線的穿透能力很強(qiáng)，薄鋁板的厚度變化時，接收到的信號強(qiáng)度變化很小，不能控制鋁板厚度，C錯誤；γ射線能量很大，可以殺菌，延長水果的保存期，對腫瘤細(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，以下說法錯誤的是 (

)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有放射性的同位素參與的正常的物理、化學(xué)、生物過程，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，同時還要考慮放射性的危害，A、B、C正確，D錯誤．4．醫(yī)生用同位素123I對病人進(jìn)行診斷，使其很快恢復(fù)健康，123I的特性是

(

)A．半衰期長，并迅速從體內(nèi)清除B．半衰期長，并緩慢從體內(nèi)清除C．半衰期短，并迅速從體內(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，并能迅速從體內(nèi)消除的元素，以減小危害和遺留．【答案】D【答案】D7．用人工方法得到放射性同位素，這是一個很重要的發(fā)現(xiàn)，天然放射性同位素只不過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)為對鋁板的厚度起主要控制作用的是________射線．(2)在我國首先用人工方法合成牛胰島素時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，因為α射線的貫穿本領(lǐng)很小，一張薄紙就能把它擋住，更穿不過1mm的鋁板；γ射線的貫穿本領(lǐng)很強(qiáng)，能穿過幾厘米的鉛板，1mm左右的鋁板厚度發(fā)生變化時，透過鋁板的γ射線強(qiáng)度變化不大；β射線的貫穿本領(lǐng)較強(qiáng)，能穿過幾毫米的鋁板，當(dāng)鋁板厚度發(fā)生變化時，透過鋁板的β射線強(qiáng)度變化較大，探測器可明顯地反映出這種變化，使自動化系統(tǒng)做出相應(yīng)的反應(yīng)．(2)把摻入碳14的人工合成牛胰島素與天然牛胰島素混