(浙江专版)2019年高中物理第十九章原子核第3、4节探测射线的方法放射性的应用与防护讲义(含解析)新人教版选修3_5.doc
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1、1探测射线的方法 放射性的应用与防护探测射线的方法探新知基础练1探知射线存在的依据(1)放射线中的粒子会使气体或液体电离,以这些粒子为核心,过饱和的蒸气会产生雾滴,过热液体会产生气泡。(2)放射线中的粒子会使照相乳胶感光。(3)放射线中的粒子会使荧光物质产生荧光。2探测射线的仪器(1)威耳逊云室: 粒子的径迹直而粗。 粒子的径迹比较细,而且常常弯曲。 粒子的电离本领很小,在云室中一般看不到它的径迹。(2)气泡室:粒子通过液体时,在它的周围产生气泡而形成粒子的径迹。(3)盖革米勒计数器:GM 计数器非常灵敏,用它检测射线十分方便。但不同的射线产生的脉冲现象相同,因此只能用来计数,不能区分射线的种
2、类。辨是非(对的划“” ,错的划“”)1盖革米勒计数器只能用来计数,不能区分射线的种类。()2利用威耳逊云室不能区分射线的种类。()释疑难对点练1探测原理方面:探测原理都是利用射线中的粒子与其他物质作用时产生的现象,来显示射线的存在。2GM 计数器区分粒子方面:GM 计数器不能区分时间间隔小于 200 s 的两个粒子。试身手1在威耳逊云室中,关于放射源产生的射线径迹,下列说法中正确的是( )A由于 射线的能量大,容易显示其径迹B由于 粒子的速度大,其径迹粗而且长2C由于 粒子的速度小,不易显示其径迹D由于 粒子的电离作用强,其径迹直而粗解析:选 D 在云室中显示粒子径迹是由于粒子引起气体电离,
3、电离作用强的 粒子容易显示其径迹,因 粒子质量较大,飞行时不易改变方向,所以径迹直而粗,故只有 D正确。核反应探新知基础练1核反应定义原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程。2原子核的人工转变人类第一次实现的原子核的人工转变N He O H。147 42 178 13遵循原则质量数守恒,电荷数守恒。辨是非(对的划“” ,错的划“”)1卢瑟福发现质子的核反应: 7N He 8O H。()14 42 17 12写核反应方程时要遵循质量数守恒,电荷数守恒。()释疑难对点练1核反应的条件用 粒子、质子、中子,甚至用 光子轰击原子核使原子核发生转变。2核反应的实质用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将
4、原子核打开,而是粒子打入原子核内部使核发生了转变。3原子核人工转变的三大发现(1)1919年卢瑟福发现质子的核反应:N He O H。147 42 178 1(2)1932年查德威克发现中子的核反应:Be He C n。94 42 126 10(3)1934年约里奥居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应:Al He P n; P Si e。2713 42 3015 10 3015 3014 0 14人工转变核反应与衰变的比较(1)不同点:原子核的人工转变,是一种核反应,是其他粒子与原子核相碰撞的结果,需要一定的装置和条件才能发生,而衰变是原子核的自发变化,它不受物理化学条件的影3响。(2)相
5、同点:人工转变与衰变过程一样,在发生过程中质量数与电荷数都守恒,反应前后粒子总动量守恒。特别提醒(1)核反应过程一般都是不可逆的,核反应方程不能用等号连接,只能用单向箭头表示反应方向。(2)核反应方程遵守质量数守恒和电荷数守恒。试身手2(多选)铝箔被 粒子轰击后发生了以下核反应: Al He X n。下列判断2713 42 10正确的是( )A. n是质子 B. n是中子10 10CX 是 Si的同位素 DX 是 P的同位素2814 3115解析:选 BD 由核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒知,X 是 P,故选项 C错误,3015选项 D正确; n为中子,故选项 A错误,选项 B正确。10人
6、工放射性同位素的应用与防护探新知基础练1放射性同位素的定义具有放射性的同位素。2人工放射性同位素的发现(1)1934年约里奥居里夫妇发现经过 粒子轰击的铝片中含有放射性磷 P。3015(2)发现磷同位素的方程: He Al P n。42 2713 3015 103放射性同位素的应用(1)应用它的射线。(2)作为示踪原子。4辐射与安全人类一直就生活在有放射性的环境之中,过量的射线对人体组织有破坏作用。要防止放射性物质对水源、空气、用具等的污染。辨是非(对的划“” ,错的划“”)1人工放射性同位素具有控制方便,半衰期短等特点,便于人们使用。()2因为射线对人体组织破坏作用,人要避免一切射线的照射。
7、()释疑难对点练1放射性同位素(1)放射性同位素的分类:天然放射性同位素;4人工放射性同位素。(2)人工放射性同位素的优势:放射强度容易控制;可制成各种所需的形状;半衰期短,废料易处理。2放射性的应用(1)放射出的射线的利用:利用 射线的贯穿本领:利用 60Co放出的很强的 射线来检查金属内部有没有砂眼和裂纹,这叫 射线探伤。利用 射线可以检查 30 cm厚的钢铁部件,利用放射线的贯穿本领,可用来检查各种产品的厚度、密封容器中的液面高度等,从而自动控制生产过程;利用射线的电离作用:放射线能使空气电离,从而可以消除静电积累,防止静电产生的危害;利用 射线对生物组织的物理、化学效应使种子发生变异,
8、培育优良品种;利用放射性产生的能量轰击原子核,实现原子核的人工转变;在医疗上,常用以控制病变组织的扩大。(2)作为示踪原子:在工业上,可用示踪原子检查地下输油管道的漏油情况;在农业生产中,可用示踪原子确定植物在生长过程中所需的肥料和合适的施肥时间;在医学上,可用示踪原子帮助确定肿瘤的部位和范围;在生物科学研究方面,放射性同位素示踪法在生物化学和分子生物学领域应用极为广泛,它为揭示体内和细胞内理化过程的秘密,阐明生命活动的物质基础,起了极其重要的作用,使生物化学从静态进入动态,从细胞水平进入分子水平。特别提醒 在利用放射性的同时,要注意保护生态环境,从而实现可持续发展。试身手3(多选)关于放射性
9、同位素的应用,下列说法中正确的是( )A作为示踪原子是利用了放射性同位素贯穿能力很强的性质B作为示踪原子是利用了放射性同位素放出的射线可被仪器探测到的特点C 射线探伤利用了 射线贯穿能力很强的性质D 射线探伤利用了 射线电离能力很强的性质解析:选 BC 作为示踪原子是利用放射性同位素放出的射线可被仪器探测到的特点,利用 射线探伤是利用了 射线的贯穿能力强的性质,正确选项为 B、C。5核反应及核反应方程典例 1 1993 年,中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的铂元素的同位素。制取过程如下:20278Pt(1)用质子轰击铍靶 Be产生快中子;94(2)用快中子轰击汞 Hg,反应过程可能有两种
10、:2048生成 Pt,放出氦原子核;20278生成 Pt,同时放出质子、中子。20278(3)生成的 Pt发生两次衰变,变成稳定的原子核汞 Hg。20278 2028写出上述核反应方程。思路点拨 根据每个过程中已知的原子核、粒子,依据电荷数和质量数守恒的原则写出核反应的方程。解析 根据质量数守恒、电荷数守恒,确定新生核的电荷数和质量数,然后写出核反应方程。如下:(1) Be H B n94 1 95 10(2) Hg n Pt He2048 10 20278 32 Hg n Pt2 H n2048 10 20278 1 10(3) Pt Au e,20278 20279 0 1Au Hg e2
11、0279 2028 0 1答案 见解析在涉及核反应写核反应方程的问题中,需根据电荷数、质量数守恒,依据已知的原子核、粒子写出未知原子核(或粒子)的电荷数和质量数,然后确定是何种原子核(或粒子)。放射性的防护与应用典例 2 用人工方法得到放射性同位素,这是一个很重要的发现,天然放射性同位素只不过 40几种,而今天人工制造的同位素已达 1 000多种,每种元素都有放射性同位素,放射性同位素在农业、医疗卫生、科研等许多方面得到广泛应用。(1)带电的验电器在放射线照射下电荷会很快消失,其原因是( )A射线的贯穿作用B射线的电离作用C射线的物理、化学作用D以上三个选项都不是(2)如图是工厂利用放射线自动
12、控制铝板厚度的装置示意图,若工厂生产的是厚度为 1 6mm的铝板,在 、 三种射线中,你认为对铝板的厚度起控制作用的是_射线。解析 (1)因放射线的电离作用,空气中与验电器所带电荷电性相反的离子与之中和,所以使验电器所带电荷消失。应选 B项。(2) 射线穿透物质的本领弱,不能穿透厚度为 1 mm的铝板,因而探测器不能探到; 射线穿透本领最强,穿透 1 mm厚的铝板和几毫米厚铝板在探测器上很难分辨; 射线也能穿透几毫米厚的铝板,但厚度不同,穿透铝板后 射线中的电子数目不同,探测器容易分辨。答案 (1)B (2)课堂对点巩固1原子核 X与氘核 H反应生成一个 粒子和一个质子。由此可知( )AZ 2
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