高中物理 19.3 探测射线的方法 19.4 放射性的应用与防护课件 新人教版选修3-5

1、3探测射线的方法 4放射性的应用与防护 第十九章原子核 学习目标 知识探究典例精析达标检测 1.了解探测射线的几种方法，熟悉探测射线的几种仪器. 2.知道核反应及其遵从的规律，会正确书写核反应方程. 3.知道什么是放射性同位素和人工放射性同位素. 4.知道放射性同位素的常见应用 一、探测射线的方法 肉眼看不见射线，但是射线中的粒子与其他物质作用时的现象，会显 示射线的存在阅读课本，举出一些探测射线的方法 知识探究 导学探究导学探究 答案 答案答案放射线中的粒子会使气体或液体电离，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 放射线中的粒子会使照相乳胶感光 放射线中的粒子会使荧

2、光物质产生荧光 (1)探测射线的理论依据 放射线中的粒子会使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和的 蒸气会产生，过热液体会产生 放射线中的粒子会使照相乳胶 放射线中的粒子会使荧光物质产生 (2)探测射线的方法 威耳逊云室 a.原理：粒子在云室内的气体中飞过，使沿途的气体分子， 酒精蒸气就会以这些离子为核心凝结成雾滴，于是显示出射线的径迹 知识梳理知识梳理 答案 气泡 感光 荧光 电离过饱和 雾滴 b.粒子的径迹：粒子的径迹 ；高速粒子的径迹又细又直，低速粒子的 径迹又短又粗而且常常 ；粒子的电离本领很小，一般看不到它的径迹. 气泡室 气泡室装的是 液体(如液态氢)，粒子经过液体时就有气泡形

3、成，显示粒子的 径迹. 盖革米勒计数器 当射线粒子进入管内时，它使管内的 ，产生的电子在电场中加速.电子 跟管中的气体分子碰撞时，又使气体分子电离，产生电子这样，一个粒子进入管 中可以产生大量电子，这些电子到达 ，正离子到达 ，在电路中产生一次脉 冲放电，利用电子仪器可以把放电次数记录下来 直而清晰 弯曲 过热 气体电离 阳极阴极 答案 利用威尔逊云室探测射线时能观察到细长而弯曲的径迹，则下列说法 正确的是() A.可知有射线射入云室中 B.可知是射线射入云室中 C.观察到的是射线粒子的运动 D.观察到的是射线粒子运动路径上的酒精雾滴 即学即用即学即用 解析答案 解析解析因为威尔逊云室中观察到

4、的细而弯曲的径迹是射线的径迹，A、 B选项均错误； 射线粒子的运动肉眼是观察不到的，观察到的是酒精的过饱和蒸气在 射线粒子运动路径上形成的雾滴，C选项错误，D选项正确. D (1)如何实现原子核的人工转变？核反应的实质是什么？它符合哪些 规律？常见的人工转变的核反应有哪些？ 导学探究导学探究 答案 二、放射性的应用与防护 答案答案人为地用粒子、质子、中子或光子去轰击一些原子核，可以实现原子 核的转变. 它的实质就是将一种原子核在粒子的轰击之下转变成一种新的原子核，并产生 新的粒子. 在转变过程中符合质量数和电荷数守恒规律. 常见的人工转变的核反应有： (2)医学上做射线治疗用的放射性元素，应用

5、半衰期长的还是短的？ 为什么？ 答案 答案答案半衰期短的.半衰期短的放射性废料容易处理. 核反应及放射性的应用与防护 (1)核反应 核反应的条件 用粒子、质子、中子甚至用光子去轰击原子核. 核反应的实质：以基本粒子(粒子、质子、中子等)为“炮弹”去轰击原子核(靶核X)，从而促 使原子核发生变化，生成新原子核(Y)，并 . 知识梳理知识梳理 放出 某一粒子 答案 原子核人工转变的三大发现 a.1919年卢瑟福发现质子的核反应方程： 答案 b.1932年查德威克发现中子的核反应方程： c.1934年约里奥居里夫妇发现放射性同位素和正 电子的核反应方程： (2)放射性同位素及应用 放射性同位素的分类

6、： a.天然放射性同位素； b. 同位素. 人工放射性同位素的优势： a.种类多.天然放射性同位素不过40多种，而人工放射性同位素已达1 000多种. b.放射强度 . c.可制成各种所需的形状. d.半衰期 ，废料易处理. 答案 人工放射性 容易控制 短 放射性同位素的应用 a.利用它的射线： 工业部门使用射线测厚度利用射线的 特性； 农业应用射线使种子的遗传基因发生 ，杀死使食物腐败的细 菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期等； 医疗上利用射线的高能量治疗癌症. b.作为示踪原子：放射性同位素与非放射性同位素有相同的 性质， 通过探测放射性同位素的射线确定其位置. 答案 穿透 变异 化学 即学即用

7、即学即用 (多选)下列说法正确的是( ) A.医学上利用射线进行放射治疗时，要控制好放射的剂量 B.发现质子、发现中子和发现放射性同位素 的核反应均属于原子核 的人工转变 C.衰变和原子核的人工转变没有什么不同 D.放射性同位素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 E.射线探伤利用了射线贯穿能力很强的性质 返回 ABDE 答案 例例1(多选)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()

8、A.放射源射出的是射线 B.放射源射出的是射线 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 一、探测射线的方法 典例精析 解析答案 解析解析由厚纸板能挡住这种射线，可知这种射线是穿透能力最差的 射线，选项A正确，B错误； 因放射性元素原子核个数与单位时间内衰变的次数成正比，10天后测 出放射强度为原来的四分之一，说明10天后放射性元素的原子核个数 只有原来的四分之一，由半衰期公式知已经过了两个半衰期，故半衰 期是5天. 答案答案AC 二、核反应及核反应方程 例例2完成下列核反应方程，并指出其中_是发现质子的核反应 方程，_是发现中子的核反应方程. 解析答案 解析解析

9、 其中发现质子的核反应方程是(2)，发现中子的核反应方程是(4). 答案答案 见解析 例例31993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： (1)用质子轰击铍靶产生快中子； (2)用快中子轰击汞，反应过程可能有两种：生成 ，放出氦原 子核；生成 ，同时放出质子、中子. (3)生成的铂 发生两次衰变，变成稳定的原子核汞 .写出上述 核反应方程. 解析答案总结提升 解析解析根据电荷数守恒、质量数守恒，确定新生核的电荷数和质量数， 然后写出核反应方程，如下： 答案答案见解析 总结提升 总结提升 1.书写核反应方程时要注意： (1)质量数守恒和电荷数守恒； (2

10、)中间用箭头，不能写成等号； (3)核反应方程遵守质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中，一般 会发生质量的变化. 总结提升 2.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、化学条件的影响. (2)相同点 人工转变与衰变过程一样，在发生的过程中质量数与电荷数都守恒； 反应前后粒子总动量守恒. 例例4正电子发射计算机断层显像(PET)的基本原理是：将放射性同位 素15O注入人体，参与人体的代谢过程.15O在人体内衰变放出正电子， 与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对

11、光子，被探测器探测到，经计 算机处理后产生清晰的图象.根据PET原理，回答下列问题： (1)写出15O的衰变和正负电子湮灭的方程式. 解析答案 解析解析由题意得 答案答案 (2)将放射性同位素15O注入人体，15O的主要用途是() A.利用它的射线 B.作为示踪原子 C.参与人体的代谢过程 D.有氧呼吸 解析答案 解析解析将放射性同位素15O注入人体后，由于它能放出正电子，并能与 人体内的负电子产生一对光子，从而被探测器探测到，所以它的用途 是作为示踪原子，B正确. B (3)PET中所选的放射性同位素的半衰期应_.(填“长”、 “短”或“长短均可”) 解析答案方法总结 解析解析根据同位素的用

12、途，为了减小对人体的伤害，半衰期应该很短. 短 方法总结 (1)用射线来测量厚度，一般不选取射线是因为其穿透能力太差，更 多的是选取射线，也有部分选取射线的. (2)给病人治疗癌症、培育优良品种、延长食物保质期一般选取射线. (3)使用放射线时安全是第一位的. 针对训练针对训练(多选)关于放射性同位素的应用，下列说法正确的是( ) A.利用射线使空气电离，把静电荷导走 B.利用射线照射植物的种子，使产量显著增加 C.利用射线来治疗肺癌、食道癌等疾病 D.利用放射性同位素跟它的非放射性同位素的化学性质相同，作为 示 踪原子 返回答案 BD 1.用粒子照射充氮的云室，摄得如图1所示的照片，下列说法

13、中 正确的是() 达标检测 123 D 4 图1 A.A是粒子的径迹，B是质子的径迹，C是新核的径迹 B.B是粒子的径迹，A是质子的径迹，C是新核的径迹 C.C是粒子的径迹，A是质子的径迹，B是新核的径迹 D.B是粒子的径迹，C是质子的径迹，A是新核的径迹 解析答案 解析解析粒子的径迹是沿入射方向的.生成的新核径迹的特点是粗而 短，根据以上特点可判断D正确. 2.以下是物理学史上3个著名的核反应方程 解析答案 1234 x、y和z是3种不同的粒子，其中z是() A.粒子 B.质子 C.中子 D.电子 解析解析把前两个方程化简，消去x，即 ，可见y是 ， 结合第三个方程，根据电荷数守恒、质量数守

14、恒可知z是中子 .因此 选项C正确. C 解析答案 1234 解析解析由核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒知，X是 ，故选项 C错误，选项D正确； 是中子，故选项A错误，选项B正确. BD 4.用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现，天然的放 射性同位素只不过40多种，而今天人工制造的放射性同位素已达1 000多种，每种元素都有放射性同位素.放射性同位素在工业、农业、 医疗卫生和科学研究的许多方面得到了广泛的应用. (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 1234 解析答案 1234 解析解析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，从而使验电器所带电荷消失. 答案答案B (2)图