物理3 探测射线的方法学案

第十八章 原子核

19.3探测射线的方法

19.4放射性的防护和应用

【教学目标】

1．知道什么是人工和天然放射性同位素。

2．了解放射性同位素的特点及应用。

3．知道如何防护放射线。

重点： 放射性同位素的特点及应用

难点： 放射性同位素的特点及应用

【自主预习】

 1.可以通过下面这些现象来探知射线：

(1)粒子使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和的蒸气会产生雾滴，过热液体会产生气泡。

(2)使照相乳胶____________________________。

(3)使荧光物质____________________________。

2．利用威耳逊云室，可以根据径迹的________和________，可以知道粒子的性质；把云室放在磁场中，从带电粒子运动轨迹的________，还可以知道粒子所带电荷的正负。

3．第一次实现原子核人工转变的方程为______________。

4．原子核在其他粒子的轰击下产生________的过程称为核反应。与衰变过程一样，在核反应中，________守恒，________守恒。

5．有些同位素具有________，叫做放射性同位素。第一次用人工的方式生成的放射性同位素是________，其生成方程式为________________________________________________________________________。

6．放射性同位素的应用

(1)工业部门可以使用射线来测________；

(2)在医疗方面，患了癌症的病人可以接受________的放射治疗；

(3)利用γ射线照射种子，会使种子的遗传基因发生变异，从而培育出新的优良品种。

(4)用放射性同位素代替非放射性的同位素来制成各种化合物，这种化合物的原子跟通常的化合物一样参与所有化学反应，但却带有“放射性标记”，可以用仪器探测出来。这种原子就是________。

7. 放射性的应用与防护

(1)核反应

原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应。

①核反应遵循的规律

在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒。

②人工转变核反应方程

卢瑟福发现质子的过程：He＋N→O＋H

查德威克发现中子的方程： He＋Be→C＋n

约里奥·居里夫妇发现人工放射性同位素和正电子的方程：He＋Al→P＋n，P→Si＋e

(2)放射性的应用与防护

1932年，约里奥·居里和伊丽芙·居里用α粒子轰击铍、铝、硼等元素，发现了前所未见的穿透性强的辐射，后经查德威克的研究，确定为中子流，He＋Al→P＋n。

【典型例题】

【例1】．关于用威耳逊云室探测射线，下列说法中正确的是              (　　)

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．威耳逊云室中径迹粗而短的是α射线

C．威耳逊云室中径迹细而长的是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

【例2】[2010·全国]原子核X与氘核H反应生成一个α粒子和一个质子。由此可知(　　)

A．A＝2，Z＝1　　 

B．A＝2，Z＝2

C．A＝3，Z＝3    

D．A＝3，Z＝2

【例3】．目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如，有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放射出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是                        (　　)

A．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下一个原子核了

B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的

C．γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱

D．发生α衰变时，生成核与原来的核相比，中子减少了4个

【例4】下列核反应方程中正确的是(　　)

A.7N＋He―→8O＋n

B.Na＋He―→Mg＋H

C.8O＋n―→7F＋H

D.5B＋He―→7N＋n

【课后练习】

1．关于放射性同位素，下列说法正确的是         (        )

A．放射性同位素与放射性元素一样，都具有一定的半衰期，衰变规律一样

B．放射性同位素衰变可以生成另一种新元素

C．放射性同位素只能是天然衰变时产生的，不能用人工方法测得

D．以上说法都不对

2．用盖革—米勒计数器测定放射源的放射强度为每分钟405次，若将一张厚纸板放在计数器与放射源之间，计数器几乎测不到射线。10天后再次测量，测得该放射源的放射强度为每分钟101次，则下列关于射线性质及它的半衰期的说法正确的是(　　)

A．放射源射出的是α射线

B．放射源射出的是β射线

C．这种放射性元素的半衰期是5天

D．这种放射性元素的半衰期是2.5天

3．下列应用中把放射性同位素作为示踪原子的是          (        )

A．利用钻60治疗肿瘤等疾病

B．射线探伤

C．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况

D．把含有放射性同位素的肥料施给农作物用以检测其吸收养分的情况

4．1965年，我国科学家首次用人工合成的方法合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素是同一种物质，所使用的鉴别技术是         (        )

A．光谱分析                   B．同位素示踪原子

C．微机技术                    D．测定介电常数

5．对放射性的应用，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．对放射性的废料，要装入特制的容器并埋入深地层进行处理

C．γ射线探伤仪中的放射源必须存放在特制的容器里，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

6．下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的(　　)

A．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况

B．把含有放射性元素的肥料施给农作物，利用探测器的测量，找出合理的施肥规律

C．利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹

D．给怀疑患有甲状腺病的病人注射碘131，论断甲状腺的器质性和功能性疾病

7．关于γ射线的产生和性质，下列说法中正确的是(　　)

A．γ射线是原子内层电子受激发后产生的，在磁场中它不偏转

B．γ射线是由处于激发状态的原子核放射出的光子，它在磁场中不发生偏转

C．γ射线的电离本领和穿透本领都很强

D．γ射线的电离本领最弱，穿透本领最强

8．如图16－1所示，为查德威克实验示意图，由天然放射性元素钋(Po)放射的α射线轰击铍时会产生粒子流a，用粒子流a轰击石蜡时，会打出粒子流b，经研究知道(　　)

A．a为中子，b为质子

B．a为质子，b为中子

C．a为γ射线，b为中子

D．a为中子，b为γ射线

9．核反应堆中的核废料具有很强的放射性，目前常用的处理方法是将其装入特制的容器中，然后(　　)

A．沉入海底      B．放至沙漠

C．运到月球      D．深埋地下

10．铝箔被α粒子轰击后发生了以下核反应：Al＋He    X＋n。下列判断正确的是(　　)

A.n是质子                       B.n是中子

C．X是Si的同位素               D．X是P的同位素

11．三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变成Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个个氦(He)，则下面说法正确的是(　　)

A．X核比Z核多一个原子

B．X核比Z核少一个中子

C．X核的质量数比Z核质量数大3

D．X核与Z核的总电荷是Y核电荷的2倍

12．联合国环境公署对科索沃地区的调查表明，北约对南联盟进行的轰炸中，大量使用了贫铀炸弹，贫铀是从金属铀中提炼铀235以后的副产品，其主要成分是铀238。贫铀炸弹的贯穿能力是常规炸弹的9倍，杀伤力极大，而且残留物会长期危害环境，下列关于其残留物长期危害环境的理由正确的是                    (        )

A．爆炸后的弹片存在放射性，对环境产生长期危害

B．爆炸后的弹片不会对人体产生危害，但对环境产生了长期危害

C．铀238的半衰期很长

D．铀238的衰变速度很快

 例题答案：

1. 解析：射线使气体电离，过饱和蒸气以离子为核心凝结，从而显示粒子径迹，故A正确；α粒子质量大，不易改变方向，电离本领大，产生的离子多，其径迹粗而短，故B正确；γ粒子电离本领极小，一般看不到其径迹，或只能看到一些细碎的雾滴，故C错误；云室放在磁场中，从轨迹的弯曲方向可判断粒子带电的正负，故D错误。

答案：A、B

2. 【解析】该核反应的方程式为：X＋H―→He＋H，由质量数和电荷数守恒得：A＝4＋1－2＝3。Z＝2＋1－1＝2，故正确答案为D。

3. 解析：半衰期为统计规律，对于少数原子核不能应用半衰期的规律解释，故A错；β衰变的实质为一个中子转化为质子和电子，电子被放出来，即为β衰变，故B对；α衰变为：A→B＋He，由此可见，生成核B比来原来的核少2个中子，故D错。

4. 【答案】B、C

【解析】由核反应过程中质量数和电荷数守恒的规律可知，B、C正确

课后练习答案：

1.AB

2. 解析：α粒子贯穿能力很弱，一张纸就可挡住，放上纸板后，计数器几乎测不到射线，说明是α射线，故A对，B错误；衰变次数与原子核总数成正比，10天后衰变次数为原来的，说明原子核总数约为原来的，10天为2个半衰期，即T＝5天，故C对，D错误。

答案：A、C

3.DC

4. B

5. 解析：放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，但也会对人体的正常细胞有伤害，选项A错；正因为放射线具有伤害作用，选项B、C、D均是正确的。

答案：B、C、D

6. 解析：利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹是利用γ射线穿透能力强的特点，因此选项C不属于示踪原子的应用。

答案：A、B、D

7. 解析：放射性原子核在发生α衰变和β衰变过程中，产生的某些新原子核由于具有过多的能量(此时新核处于激发态)，而辐射出的光子流即γ射线，它具有很强的穿透本领，但电离本领比α射线和β射线的电离本领都弱，因γ射线本身不带电荷，所以γ射线进入磁场中后不会发生偏转。

答案：B、D

8. 解析：不可见射线a轰击石蜡时打出的应该是质子，因为质子就是氢核，而石蜡中含有大量氢原子，轰击石蜡的不可见射线应该是中子。

答案：A

9. 解析：放射性元素的半衰期长，污染性强，应深埋地下。

 答案：D　

10. 解析：根据核反应方程质量数和电荷数守恒可知选项B、D正确。

答案：B、D

11. 解析：设原子核X的质量数为x，电荷数为y，依题意写出核反应方程，根据质量数守恒和电荷数守恒，可得原子核Y的质量数为x，电荷数为y－1，原子核Z的质量数为x－3，电荷数为y－2。由此可得X核的质子(y)比Z核的质子(y－2)多2个，A错；由此可得X核的中子(x－y)比Z核的中子(x－y－1)多1个，B错；X核的质量数(x)比Z核的质量数(x－3)多3个，C对；X核与Z核的总电荷(2y－2)是Y核电荷(y－1)的2倍，D对。

答案：C、D

12.AC