2019-2020学年高中物理 第三章 原子核 第3节 放射性的应用、危害与防护课件 教科版选修3-

第3节放射性的应用、危害与防护学习目标素养提炼1.知道什么是放射性同位素，知道人造和天然放射性物质的主要不同点．2.了解放射性在生产和科学领域的应用．3.知道放射性污染及其对人类和自然产生的严重危害，了解防范放射性的措施，提高防范意识.2类物质——人工和天然放射性物质1个概念——放射性01课前自主梳理02课堂合作探究03随堂演练达标04课后达标检测一、核反应和人工放射性同位素1．核反应(1)定义：原子核在其他粒子的轰击下产生的过程．(2)原子核的人工转变①1919年用α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．②卢瑟福发现质子的核反应方程：147N＋42He→.(3)遵循规律：守恒，守恒．新原子核卢瑟福178O＋11H质量数电荷数2．人工放射性同位素(1)放射性同位素的定义：有些同位素具有，叫作放射性同位素．(2)人工放射性同位素的发现：①1934年，约里奥—居里夫妇发现经过α粒子轰击的铝片中含有放射性磷3015P.②发现磷同位素的方程：42He＋2713Al→.放射性3015P＋10n[思考]衰变和原子核的人工转变有什么不同？提示：衰变是放射性元素自发的现象，原子核的人工转变是能够人工控制的核反应．其核反应方程的书写也有区别．二、放射性的应用与防护1．应用射线：应用射线可以测厚度、医疗方面的、照射种子培育优良品种等．2．示踪原子：有关生物大分子的结构及其功能的研究，要借助于．3．辐射与安全：人类一直生活在放射性的环境中，的射线对人体组织有破坏作用．要防止对水源、空气、用具等的污染．放射治疗示踪原子过量放射性物质[思考]受大地震影响，日本福岛第一核电站发生放射性物质泄漏，引起人们的恐慌，怎么对各种放射性进行有效防护？提示：其实射线并不可怕，可怕的是无知，只要熟知各种射线的特点，就可以避开射线对我们的伤害，如图所示．从图中你可能有所体会．要点一原子核的人工转变1．核反应的条件：用α粒子、质子、中子，甚至用γ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原子核打开，而是粒子打入原子核内部使核发生了转变．3．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，它不受物理和化学条件的影响．(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．[典例1]某实验室工作人员，用初速度v0＝2.7×107m/s的α粒子，轰击静止的氮原子核147N，产生了质子11H.若某次碰撞可看作对心正碰，碰后新核与质子同方向运动，速度大小之比为1∶20，已知质子的质量为m.(1)写出核反应方程；(2)求出质子的速度的大小．[解析](1)147N＋42He→178O＋11H.(2)α粒子、新核的质量分别为4m、17m，设质子的速度为v，由动量守恒定律得4mv0＝17m·v20＋mv解得v＝5.84×107m/s.[答案](1)147N＋42He→178O＋11H(2)5.84×107m/s1．α粒子轰击硼10后，生成氮13，放出X粒子，而氮13是不稳定的，它放出Y粒子后变成碳13，那么X粒子和Y粒子分别是()A．质子和中子B．质子和正电子C．中子和负电子D．中子和正电子解析：根据题意可以写出核反应方程为105B＋42He→137N＋10n，137N→136C＋01e，所以选项D正确．答案：D要点二放射性同位素及其应用1．放射性同位素：具有放射性的同位素．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发现(1)1934年，约里奥—居里夫妇发现经过α粒子轰击的铝片中含有放射性磷3015P.(2)发现磷同位素的方程42He＋2713Al→3015P＋10n.3．人工放射性同位素的优点(1)资源丰富，应用广泛．(2)放射强度容易控制，可以制成各种所需的形状，废料容易处理．(3)现在凡是用到射线时，用的都是人工放射性同位素，而不用天然放射性物质．4．放射性同位素的主要作用(1)工业部门使用射线测厚度——利用γ射线的穿透特性．(2)农业应用——γ射线使种子的遗传基因发生变异，杀死使食物腐败的细菌、抑制蔬菜发芽、延长保存期等．(3)作为示踪原子——利用放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质．(4)医学上——利用γ射线的高能量治疗癌症．[典例2]在医疗技术中有时需要利用放射线治疗肿瘤，所用的放射源必须具备以下两个条件：(1)放出的放射线有较强的穿透能力，能辐射到体内肿瘤所在处；(2)能在较长的时间内提供比较稳定的辐射强度.同位素钋210锶90锝99钴60放射线αβγγ半衰期138天28年6小时5年上表给出了四种放射性同位素的放射线及半衰期，在表中所列的四种同位素中，最适宜作为放疗使用的放射源应是()A．钋210B．锶90C．锝99D．钴60[解析]α射线、β射线的穿透能力不强．放射源必须放出的放射线有较强的穿透能力，能辐射到体内肿瘤所在处，故A、B两项错误；放射源必须能在较长的时间内提供比较稳定的辐射强度，锝的半衰期是6小时，钴的半衰期是5年，故C项错误，D项正确．[答案]D2．关于放射线及放射性同位素，下列说法正确的是()A．利用γ射线使空气电离消除静电B．利用放射性同位素的放射作用，可将它作为示踪原子C．β、γ两种射线都可以用来对金属探伤D．β射线是放射性元素的原子核外的电子电离而放出的解析：利用放射线消除静电是利用α射线的电离性，故A错误．利用放射性同位素的放射作用，可将它作为示踪原子，故B正确．由于β射线的穿透能力较弱，金属可以挡住β射线，不能用β射线进行金属探伤，故C错误．β射线是原子核中的一个中子转变为一个质子后释放出来的电子，故D错误．答案：B要点三放射性的污染与防护污染与防护举例与措施说明核爆炸核爆炸的最初几秒钟辐射出来的主要是强烈的γ射线和中子流，长期存在放射性污染核泄漏核工业生产和核科学研究中使用放射性原材料，一旦泄露就会造成严重污染污染医疗照射医疗中如果放射线的剂量过大，也会导致病人受到损害，甚至造成病人的死亡污染与防护举例与措施说明距离防护距放射源越远，人体吸收的剂量就越少，受到的危害就越轻时间防护尽量减少辐射的时间屏蔽防护在放射源与人体之间加屏蔽物能起到防护作用，铅的屏蔽作用最好防护仪器监测配置适当的剂量测量设备，加强对环境的监测[典例3]下列应用中不是把放射性同位素作为示踪原子的是()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，诊断甲状腺的器质性和功能性疾病[解析]利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况是将放射性碘131作为示踪原子使用，故A项不符合题意；把含有放射性元素的肥料施给农作物，用检测放射性的办法确定放射性元素在农作物内转移和分布情况，找出合理施肥的规律是将放射性元素作示踪原子使用，故B项不符合题意；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，故C项符合题意；给怀疑患有甲状腺病的病人注射碘131，以判断甲状腺的器质性和功能性疾病，是将碘131作为示踪原子使用，故D项不符合题意．[答案]C3．(多选)放射性同位素钴60能放出较强的γ射线，其强度容易控制，这使得γ射线得到广泛应用．下列选项中属于γ射线的应用的是()A．医学上制成γ刀，无需开颅即可治疗脑肿瘤B．机器运转时常产生很多静电，用γ射线照射机器可将电荷导入大地C．铝加工厂将接收到的γ射线信号输入计算机，可对薄铝板的厚度进行自动控制D．用γ射线照射草莓、荔枝等水果，可延长保存期解析：γ射线的穿透能力很强，所以医学上制成γ刀，不需要开颅即可治疗脑肿瘤，A正确；γ射线的电离能力很弱，而机器运转时常产生很多静电，用γ射线照射机器不能将电荷导入大地，而是用α射线，故B错误；在工厂中不能使用γ射线对薄铝板的厚度进行自动控制，应用刚好能穿透薄铝板的β射线，故C错误；γ射线能抑制一些害虫和细菌的繁殖，所以γ射线照射草莓、荔枝等水果，可延长保存期，故D正确．答案：AD1．(放射性同位素)(多选)有关放射性同位素3015P的下列说法，正确的是()A.3015P与3014X互为同位素B.3015P与其同位素有相同的化学性质C．用3015P制成化合物后它的半衰期变长D.3015P能释放正电子，可用作示踪原子，观察磷肥对植物的影响解析：同位素具有相同的质子数，不同的质量数，故A错；同位素具有相同的化学性质，故B对；半衰期与物理状态、化学状态无关，故C错；3015P为放射性同位素，可用作示踪原子，故D对．答案：BD2．(放射性同位素的应用)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不过40多种，而今天人工制造的放射性同位素已达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(2)如图是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图．如果工厂生产的是厚度为1毫米的铝板，在α、β、γ三种射线中，你认为对铝板的厚度控制起主要作用的是________射线．(3)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的结晶是同一种物质，为此曾采用放射性同位素14C作________．答案：(1)B(2)β(3)示踪原子