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高中物理人教版 (新课标)选修33 探测射线的方法背景图ppt课件
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这是一份高中物理人教版 (新课标)选修33 探测射线的方法背景图ppt课件，共55页。PPT课件主要包含了原子核，第十九章，探测射线的基本方法，几种常用的探测器，一条雾滴，核反应，轰击下，质量数，电荷数，放射性等内容，欢迎下载使用。
第三节 探测射线的方法 第四节 放射性的应用与防护
放射性同位素的放射强度易于控制，它的半衰期比天然放射性物质短得多，因此在生产和科学领域得以广泛的应用。你知道探测射线的方法和射线有哪些应用吗？
探测射线的原理利用射线粒子与其他物质作用时产生的一些现象来探知放射线的存在。(1)粒子使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和汽会产生_____，过热液体会产生_____。(2)使照相底片_____。(3)使荧光物质产生_____。
1.威尔逊云室(1)结构见教材。(2)工作原理：粒子从室内气体中飞过，就会使沿途的气体分子_____产生离子，过饱和汽便以这些离子为核心凝成__________，于是显示出射线的径迹。根据径迹的长短和粗细，可以知道粒子的_____；把云室放在磁场中，从带电粒子运动轨迹的弯曲方向，还可以知道粒子所带电荷的_____。
2．气泡室(1)原理：当高能粒子穿过室内_____液体时，形成一串_____而显示粒子行迹。(2)作用：可以分析粒子的带电、动量、能量等情况。3．盖革—米勒计数器(1)结构见课本(2)原理：当某种射线粒子进入管内时，它使管内的气体_____，产生的电子在电场中被加速，能量越来越大，电子跟管中的气体分子_____时，又使气体分子电离，产生_____……
人工放射性同位素的应用与防护
4．放射性的污染和防护(1)放射性污染过量的放射会对_____造成污染，对人类和自然界产生_____作用。(2)防护辐射防护的基本方法有_____防护、距离、_____防护。要防止放射性物质对_____、_____、用具、__________的污染，要防止射线_____地________照射人体。
一、探测射线的三种仪器1．威尔逊云室(1)原理：实验时先往云室里加入少量的酒精，使室内充满酒精的饱和蒸气，然后使活塞迅速向下运动，室内气体由于迅速膨胀，温度降低，酒精蒸气达到过饱和状态。这时让射线粒子从室内的气体中飞过，使沿途的气体分子电离，过饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心凝结成雾滴，这些雾滴沿射线经过的路线排列，于是就显示出了射线的径迹，可用照相机拍摄下其运动的径迹进行观察分析。
2．气泡室(1)原理：气泡室的原理同云室的原理类似，所不同的是气泡室里装的是液体，控制气泡室内液体的温度和压强，使室内温度略低于液体的沸点。当气泡室内压强突然降低时，液体的沸点变低，使液体过热，此时让射线粒子射入室内，粒子周围就有气泡形成。用照相机拍摄出径迹照片，根据照片上记录的情况，可以分析粒子的性质。(2)气泡室和云室的比较：气泡室的工作原理与云室相类似，云室内装有气体，而气泡室内装的是液体。相同之处在于都可以形成射线粒子的运动径迹，通过研究径迹，研究射线的性质。
特别提醒：(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。(2)G－M计数器区分粒子方面：G－M计数器不能区分时间间隔小于200μs的两个粒子。
现代建筑使用的花岗岩石材和家庭装修使用的花岗岩板材中也存在不同程度的放射性，某同学要测定附近建筑材料厂生产的花岗岩板材的放射性辐射是否超标，他选用哪种仪器较好( )A．威耳逊云室 B．气泡室C．盖革—米勒计数器D．以上三种效果都很好答案：C解析：花岗岩板材的放射性都比较弱，用云室、气泡室很难测出，而计数器非常灵敏，用它检测射线十分方便。
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)核反应方程应以实验事实为基础，不能凭空杜撰。
三、放射性同位素及其应用1．放射性同位素的分类(1)天然放射性同位素。(2)人工放射性同位素。2．人工放射性同位素的优势(1)放射强度容易控制。(2)可制成各种所需的形状。(3)半衰期短，废料易处理。
3．放射性同位素的主要应用(1)利用它的射线①利用放出的γ射线检查金属部件是否存在砂眼、裂痕等，即利用γ射线进行探伤。②利用放射线的贯穿本领与物质的厚度和密度的关系，可用它来检查各种产品的厚度和密封容器中的液体的高度等，从而实现自动控制。③利用放射线使空气电离而把空气变成导电气体，以除去化纤、纺织品上的静电。④用射线照射植物，引起植物的变异，也可以利用它杀菌、治病等。
(2)做示踪原子把放射性同位素原子通过物理或化学反应的方式掺到其他物质中，然后用探测仪进行追踪，这种使物质带有“放射性标记”的放射性同位素原子就是示踪原子。例如：①在农业生产中，探测农作物在不同的季节对元素的需求。②在工业上，检查输油管道上的漏油位置。③在生物医疗上，可以检查人体对某元素的吸收情况，也可以帮助确定肿瘤的部位和范围。
下列说法正确的是( )A．给农作物施肥时，在肥料里放一些放射性同位素，是因为农作物吸收放射性同位素后生长更好B．输油管道漏油时，可以在输的油中放一些放射性同位素探测其射线，确定漏油位置C．天然放射元素也可以作为示踪原子加以利用，只是较少，经济上不划算D．放射性元素被植物吸收，其放射性将发生改变答案：B
解析：放射性元素与它的同位素的化学性质相同，但是利用放射性元素可以确定农作物在各季节吸收含有哪种元素的肥料。无论植物吸收含放射性元素的肥料，还是无放射性肥料，植物生长是相同的，A错；放射性同位素，含量易控制，衰变周期短，不会对环境造成永久污染，而天然放射性元素，剂量不易控制、衰变周期长，会污染环境，所以不用天然放射元素，C错；放射性是原子核的本身性质，与元素的状态、组成等无关，D错。放射性同位素可作为示踪原子，故B正确。
四、放射性的污染与防护
关于威耳逊云室探测射线，下列说法正确的是( )A．威耳逊云室内充满过饱和蒸气，射线经过时可显示出射线运动的径迹B．威耳逊云室中径迹直而粗的是α射线C．威耳逊云室中径迹细而弯曲的是γ射线D．威耳逊云室中显示粒子径迹的原因是电离，所以无法由径迹判断射线所带电荷的正负
解析：云室内充满过饱和蒸气，射线经过时把气体电离，过饱和蒸气以离子为核心凝结成雾滴，雾滴沿射线的路径排列，显示出射线的径迹，故A正确；由于α粒子的电离本领大贯穿本领小，故α粒子在云室中的径迹直而粗，即B正确；γ射线的电离本领很弱，所以在云室中一般看不到它的径迹，而细而弯曲的是β射线，所以C错误；把云室放到磁场中，由射线径迹的弯曲方向就可以判断射线所带电荷的正负，故D错误。答案：AB
用连线把左边列出的实验设备和右边对应的仪器名称连结起来。A．用于观察粒子径迹的设备 (a)示波器B．用于记录粒子数的设备 (b)加速器C．用于产生高速粒子的设备 (c)云室D．用于观察波形图象的设备 (d)计数器答案：A－c，B－d，C－b，D－a
点评：此题只要严格按照写核反应方程的原则进行，一般是不会出错的，写核反应方程的原则是：(1)质量数守恒和电荷数守恒；(2)中间用箭头，不能写成等号。因两端仅仅是质量数守恒，没有体现质量相等；也不能仅画一横线，因箭头的方向还表示反应进行的方向；(3)能量守恒，但中学阶段不作要求；(4)核反应必须是实验能够发生的，不能毫无根据地写未经实验证实的核反应方程。
点评：解此题依据电荷数守恒和质量数守恒规律完成核反应方程及著名的粒子发现史。关键掌握质量数守恒和电荷数守恒，否则在书写核反应方程平衡时容易出错。
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1000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、科研的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)在我国首先用人工方法合成牛胰岛素时需要证明人工合成的牛胰岛素结晶跟天然牛胰岛素结晶是同一物质，为此曾采用放射性同位素14C作________。解析：(1)因放射性的电离作用，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中和。
(2)把掺入14C的人工合成牛胰岛素与天然牛胰岛素混合在一起，经多次重新结晶后，得到了放射性14C分布均匀的牛胰岛素结晶，这就证明了人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素合成一体，它们是同一物质。把这种放射性同位素的原子掺到其他物质中去，让它们一起运动迁移，再用放射性探测仪器进行追踪，就可以知道放射性原子通过什么路径，运动到哪里了，是怎样分布的，从而可了解某些不容易察明的情况或规律，人们把这种用途的放射性同位素叫做示踪原子。答案：(1)B (2)示踪原子
下列说法正确的是( )A．放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，对人体的正常细胞不会有伤害作用B．对于具有放射性的废料，要装入特制的容器并埋入深海进行处理C．γ射线探伤仪中的放射源必须存放在特制的容器中，而不能随意放置D．对可能有放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的
第三节 探测射线的方法 第四节 放射性的应用与防护
放射性同位素的放射强度易于控制，它的半衰期比天然放射性物质短得多，因此在生产和科学领域得以广泛的应用。你知道探测射线的方法和射线有哪些应用吗？
探测射线的原理利用射线粒子与其他物质作用时产生的一些现象来探知放射线的存在。(1)粒子使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和汽会产生_____，过热液体会产生_____。(2)使照相底片_____。(3)使荧光物质产生_____。
1.威尔逊云室(1)结构见教材。(2)工作原理：粒子从室内气体中飞过，就会使沿途的气体分子_____产生离子，过饱和汽便以这些离子为核心凝成__________，于是显示出射线的径迹。根据径迹的长短和粗细，可以知道粒子的_____；把云室放在磁场中，从带电粒子运动轨迹的弯曲方向，还可以知道粒子所带电荷的_____。
2．气泡室(1)原理：当高能粒子穿过室内_____液体时，形成一串_____而显示粒子行迹。(2)作用：可以分析粒子的带电、动量、能量等情况。3．盖革—米勒计数器(1)结构见课本(2)原理：当某种射线粒子进入管内时，它使管内的气体_____，产生的电子在电场中被加速，能量越来越大，电子跟管中的气体分子_____时，又使气体分子电离，产生_____……
人工放射性同位素的应用与防护
4．放射性的污染和防护(1)放射性污染过量的放射会对_____造成污染，对人类和自然界产生_____作用。(2)防护辐射防护的基本方法有_____防护、距离、_____防护。要防止放射性物质对_____、_____、用具、__________的污染，要防止射线_____地________照射人体。
一、探测射线的三种仪器1．威尔逊云室(1)原理：实验时先往云室里加入少量的酒精，使室内充满酒精的饱和蒸气，然后使活塞迅速向下运动，室内气体由于迅速膨胀，温度降低，酒精蒸气达到过饱和状态。这时让射线粒子从室内的气体中飞过，使沿途的气体分子电离，过饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心凝结成雾滴，这些雾滴沿射线经过的路线排列，于是就显示出了射线的径迹，可用照相机拍摄下其运动的径迹进行观察分析。
2．气泡室(1)原理：气泡室的原理同云室的原理类似，所不同的是气泡室里装的是液体，控制气泡室内液体的温度和压强，使室内温度略低于液体的沸点。当气泡室内压强突然降低时，液体的沸点变低，使液体过热，此时让射线粒子射入室内，粒子周围就有气泡形成。用照相机拍摄出径迹照片，根据照片上记录的情况，可以分析粒子的性质。(2)气泡室和云室的比较：气泡室的工作原理与云室相类似，云室内装有气体，而气泡室内装的是液体。相同之处在于都可以形成射线粒子的运动径迹，通过研究径迹，研究射线的性质。
特别提醒：(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。(2)G－M计数器区分粒子方面：G－M计数器不能区分时间间隔小于200μs的两个粒子。
现代建筑使用的花岗岩石材和家庭装修使用的花岗岩板材中也存在不同程度的放射性，某同学要测定附近建筑材料厂生产的花岗岩板材的放射性辐射是否超标，他选用哪种仪器较好( )A．威耳逊云室 B．气泡室C．盖革—米勒计数器D．以上三种效果都很好答案：C解析：花岗岩板材的放射性都比较弱，用云室、气泡室很难测出，而计数器非常灵敏，用它检测射线十分方便。
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)核反应方程应以实验事实为基础，不能凭空杜撰。
三、放射性同位素及其应用1．放射性同位素的分类(1)天然放射性同位素。(2)人工放射性同位素。2．人工放射性同位素的优势(1)放射强度容易控制。(2)可制成各种所需的形状。(3)半衰期短，废料易处理。
3．放射性同位素的主要应用(1)利用它的射线①利用放出的γ射线检查金属部件是否存在砂眼、裂痕等，即利用γ射线进行探伤。②利用放射线的贯穿本领与物质的厚度和密度的关系，可用它来检查各种产品的厚度和密封容器中的液体的高度等，从而实现自动控制。③利用放射线使空气电离而把空气变成导电气体，以除去化纤、纺织品上的静电。④用射线照射植物，引起植物的变异，也可以利用它杀菌、治病等。
(2)做示踪原子把放射性同位素原子通过物理或化学反应的方式掺到其他物质中，然后用探测仪进行追踪，这种使物质带有“放射性标记”的放射性同位素原子就是示踪原子。例如：①在农业生产中，探测农作物在不同的季节对元素的需求。②在工业上，检查输油管道上的漏油位置。③在生物医疗上，可以检查人体对某元素的吸收情况，也可以帮助确定肿瘤的部位和范围。
下列说法正确的是( )A．给农作物施肥时，在肥料里放一些放射性同位素，是因为农作物吸收放射性同位素后生长更好B．输油管道漏油时，可以在输的油中放一些放射性同位素探测其射线，确定漏油位置C．天然放射元素也可以作为示踪原子加以利用，只是较少，经济上不划算D．放射性元素被植物吸收，其放射性将发生改变答案：B
解析：放射性元素与它的同位素的化学性质相同，但是利用放射性元素可以确定农作物在各季节吸收含有哪种元素的肥料。无论植物吸收含放射性元素的肥料，还是无放射性肥料，植物生长是相同的，A错；放射性同位素，含量易控制，衰变周期短，不会对环境造成永久污染，而天然放射性元素，剂量不易控制、衰变周期长，会污染环境，所以不用天然放射元素，C错；放射性是原子核的本身性质，与元素的状态、组成等无关，D错。放射性同位素可作为示踪原子，故B正确。
四、放射性的污染与防护
关于威耳逊云室探测射线，下列说法正确的是( )A．威耳逊云室内充满过饱和蒸气，射线经过时可显示出射线运动的径迹B．威耳逊云室中径迹直而粗的是α射线C．威耳逊云室中径迹细而弯曲的是γ射线D．威耳逊云室中显示粒子径迹的原因是电离，所以无法由径迹判断射线所带电荷的正负
解析：云室内充满过饱和蒸气，射线经过时把气体电离，过饱和蒸气以离子为核心凝结成雾滴，雾滴沿射线的路径排列，显示出射线的径迹，故A正确；由于α粒子的电离本领大贯穿本领小，故α粒子在云室中的径迹直而粗，即B正确；γ射线的电离本领很弱，所以在云室中一般看不到它的径迹，而细而弯曲的是β射线，所以C错误；把云室放到磁场中，由射线径迹的弯曲方向就可以判断射线所带电荷的正负，故D错误。答案：AB
用连线把左边列出的实验设备和右边对应的仪器名称连结起来。A．用于观察粒子径迹的设备 (a)示波器B．用于记录粒子数的设备 (b)加速器C．用于产生高速粒子的设备 (c)云室D．用于观察波形图象的设备 (d)计数器答案：A－c，B－d，C－b，D－a
点评：此题只要严格按照写核反应方程的原则进行，一般是不会出错的，写核反应方程的原则是：(1)质量数守恒和电荷数守恒；(2)中间用箭头，不能写成等号。因两端仅仅是质量数守恒，没有体现质量相等；也不能仅画一横线，因箭头的方向还表示反应进行的方向；(3)能量守恒，但中学阶段不作要求；(4)核反应必须是实验能够发生的，不能毫无根据地写未经实验证实的核反应方程。
点评：解此题依据电荷数守恒和质量数守恒规律完成核反应方程及著名的粒子发现史。关键掌握质量数守恒和电荷数守恒，否则在书写核反应方程平衡时容易出错。
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1000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、科研的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)在我国首先用人工方法合成牛胰岛素时需要证明人工合成的牛胰岛素结晶跟天然牛胰岛素结晶是同一物质，为此曾采用放射性同位素14C作________。解析：(1)因放射性的电离作用，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中和。
(2)把掺入14C的人工合成牛胰岛素与天然牛胰岛素混合在一起，经多次重新结晶后，得到了放射性14C分布均匀的牛胰岛素结晶，这就证明了人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素合成一体，它们是同一物质。把这种放射性同位素的原子掺到其他物质中去，让它们一起运动迁移，再用放射性探测仪器进行追踪，就可以知道放射性原子通过什么路径，运动到哪里了，是怎样分布的，从而可了解某些不容易察明的情况或规律，人们把这种用途的放射性同位素叫做示踪原子。答案：(1)B (2)示踪原子
下列说法正确的是( )A．放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，对人体的正常细胞不会有伤害作用B．对于具有放射性的废料，要装入特制的容器并埋入深海进行处理C．γ射线探伤仪中的放射源必须存放在特制的容器中，而不能随意放置D．对可能有放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的
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