2016新课标创新人教物理选修3-5 第十九章 第3、4节 探测射线的方法 放射性的应用与防护.doc
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1、一、探测射线的方法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)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清晰;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。但不同的射线在盖革米勒计数器中产生的脉冲现象相同,因此只能用来计数,不能区分射线的种类。说明1探测原理方面:探测原理都是利
2、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。判一判1放射性的观察往往通过射线粒子和其他物质的作用来间接地观察()2气泡室内液体的温度和压强要略高于凝结点()3盖革米勒计数器既灵敏又能区分射线的种类()二、核反应和放射性同位素的应用1核反应(1)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1919年卢瑟福用粒子轰击氮原子核,产生了氧的一种同位素,同时产生一个质子;卢瑟福发现质子的核反应方程:NHeOH。(3)遵循规律:质量数守恒,电荷数守恒。2放射性同位素的应用与防护(1)定
3、义:有些同位素具有放射性,叫做放射性同位素。(2)发现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;发现磷同位素的方程:HeAlPn。(3)应用与防护应用:应用放射性同位素的射线和作为示踪原子;防护:在使用放射性同位素时,必须严格遵守操作规程,注意人身安全,同时要防止放射性物质对空气、水源、用具等的污染。注意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,只能用单箭头表示反应方向。2核反应过程和衰变现象都遵循电荷数和质量数守恒。质量数守恒不是质量守恒,核反应过程中一般会发生质量的变化。选一选多选铝箔被粒子轰击后发生了以下核反应:27 13AlHeXn。下列判断正确的
4、是()A.n是质子B.n是中子CX是Si的同位素DX是P的同位素解析:选BD根据原子核的表示方法可知 n为中子,A错误,B正确;根据电荷数和质量数守恒,X的电荷数为15,质量数为30,而Si的电荷数为14,P的电荷数为15,所以X是P的同位素,C错误,D正确。1.人工转变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人工转变核反应的实质用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开,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个发现(1)卢瑟福发现质子:NHeOH。(2)查德威克发现中子:BeHeCn。(3)约里奥居里夫妇发现放射性同位素和正电子:AlH
5、ePn;PSie。4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,在发生过程中质量数与电荷数都守恒,反应前后粒子总动量守恒。典型例题例1.(2016广州高二检测)在下列四个核反应方程中,X1、X2、X3和X4各代表某种粒子:HX1HenNHeOX2BeHeCX3MgHeAlX4以下判断正确的是()AX1是质子 BX2是中子CX3是电子 DX4是质子解析由质量数和电荷数守恒可知:X1是 H(氘核);X2是 H(质子);
6、X3是 n(中子);X4是 H(质子);故选项D正确。答案D点评书写核反应方程的原则1质量数守恒和电荷数守恒。2中间用箭头,不能写成等号。3能量守恒(中学阶段不做要求)。4核反应必须是能够实际发生的。即时巩固1下列给出的是一些核反应方程:3015PSiX,BeHBY,HeHeLiZ。其中()AX是质子,Y是中子,Z是正电子BX是正电子,Y是质子,Z是中子CX是中子,Y是正电子,Z是质子DX是正电子,Y是中子,Z是质子解析:选D由核反应中电荷数守恒、质量数守恒可得,D正确。1.人工放射性同位素的优点(1)放射强度容易控制。(2)可以制成各种所需的形状。(3)半衰期比天然放射性物质短得多,放射性废
7、料容易处理。因此,凡是用到射线时,用的都是人工放射性同位素。2放射性同位素的主要应用(1)利用它的射线:工业部门使用射线测厚度利用射线的穿透特性;农业应用射线使种子的遗传基因发生变异,杀死使食物腐败的细菌,抵制蔬菜发芽,延长保存期等;医疗上利用射线的高能量治疗癌症。(2)作为示踪原子:放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质,通过探测放射性同位素的射线确定其位置。典型例题例2.放射性在技术上有很多应用,不同的放射源可用于不同目的。下表列出了一些放射性元素的半衰期和可供利用的射线。元素射线半衰期钋210138天氡2223.8天锶9028年铀238、4.5109年某塑料公司生产聚乙烯薄膜,方法
8、是让厚的聚乙烯膜通过轧辊把聚乙烯膜轧薄,利用适当的放射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀。可利用的元素是()A钋210 B氡222C锶90 D铀238解析要测定聚乙烯薄膜的厚度,则要求射线可以穿透薄膜,因此射线不合适;另外,射线穿透作用还要受薄膜厚度影响,射线穿透作用最强,薄膜厚度不会影响射线穿透,所以只能选用射线,而氡222 半衰期太短,铀238半衰期太长,所以只有锶90较合适,C正确。答案C点评放射性技术应用问题放射同位素在生产、科技和医疗等方面有很多的应用。解答这类问题要弄清以下两个方面:1弄清各种射线的特性,确定应用射线的哪种特性,如穿透本领、电离本领等。2对于半衰期不同的放射性元素
9、,要根据实际需要来确定半衰期的长短,半衰期太长或太短都不适用。即时巩固2多选用刀治疗脑肿瘤时不用麻醉,病人清醒,时间短,半小时完成手术,无需住院,因而刀被誉为“神刀”。据报道,我国自己研制出了旋转式刀,已进入各大医院为患者服务。刀治疗脑肿瘤主要是利用()A射线具有很强的穿透能力B射线具有很强的电离作用C射线具有很高的能量D射线能很容易绕过阻碍物到达目的地解析:选AC刀就是射线,射线的特点是穿透能力强,射线波长短,光子的能量高,杀伤力强,应用刀治疗脑肿瘤就是利用其穿透能力强和杀伤力强。1关于气泡室,下列说法错误的是()A气泡室里装的是液体B气泡室的工作原理是,刚开始压强很大,以后压强突然降低,液
10、体沸点变低,粒子通过液体时在它周围有气泡生成C气泡室的原理同云室相似D粒子在气泡室中的径迹可用来分析带电粒子动能等情况,不能用来分析动量解析:选D根据气泡室的工作原理可知A、B、C选项正确;把气泡室放在磁场中,粒子在洛伦兹力的作用下径迹为曲线,根据照片可分析粒子的带电情况、动量和能量,故D选项错误。2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C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引起气体电离,电离作用强的粒子容易显示其径迹,因粒子质量较大
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