2019-2020学年高中物理 第19章 原子核 3 探测射线的方法 4 放射性的应用与防护课件 新

3探测射线的方法4放射性的应用与防护通过本章的学习我们知道，放射性元素放出的三种射线中的β射线是高速电子流，而我们在前面学过的引导汤姆孙发现电子的阴极射线也是电子流，那么这两种电子流的来源相同吗？答案：它们的来源不同，阴极射线来自于阴极原子的外层电子，而β射线是原子核内的中子在发生β衰变时，由一个中子变为一个质子和一个电子时形成的，即阴极射线的电子本来就存在的，它只是脱离原子核的束缚，而β射线中的电子原来在原子核内并不存在，而是一个中子转变为质子时生成的．一、探测射线的方法1．探测射线的理论依据(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，过饱和蒸气会产生________，过热液体会产生________．(2)放射线中的粒子会使照相乳胶________．(3)放射线中的粒子会使荧光物质产生________．【答案】(1)雾滴气泡(2)感光(3)荧光2．探测射线的仪器(1)威耳逊云室①原理：粒子在云室内的气体中飞过，使沿途的气体分子________，________的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．②粒子的径迹：α粒子的径迹________，β粒子的径迹________，而常常________，γ粒子电离本领________，在云室中一般看不到它的径迹．(2)气泡室：气泡室原理同云室的原理类似，不同的是气泡室装的是过热液体(如液态氢)，粒子经过液体时就有气泡形成，显示粒子的径迹．(3)盖革－米勒计数器①原理：在金属丝和圆筒两极间加上一定的电压，这个电压稍低于管内气体的________．当某种射线粒子进入管内时，它使管内的____________，产生电子……这样，一个粒子进入管中后可以产生大量电子，这些电子到达________，正离子到达________，在外电路中产生了一次脉冲放电，利用电子仪器可以把放电次数记录下来．②优缺点盖革－米勒计数器____________，方便，但只能用来________，不能区分________________．【答案】(1)①电离过饱和②直而粗细弯曲弱(3)①电离电压气体分子电离阳极阴极②灵敏计数射线的种类二、核反应1．定义：原子核在__________的轰击下产生__________的过程．【答案】其他粒子新原子核2．遵循规律：____________守恒，__________守恒，还遵循________________．【答案】质量数电荷数动量守恒定律3．原子核的人工转变(1)卢瑟福发现质子的方程：__________________.(2)查德威克发现中子的方程：________________.【答案】(1)42He＋147N→178O＋11H(2)42He＋94Be→126C＋10n三、放射性同位素的应用与防护1．放射性同位素定义：有些同位素具有________，叫做放射性同位素．【答案】放射性2．放射性同位素特点：放射强度____________，半衰期________，废料容易处理等优点．【答案】容易控制短3．放射性同位素分类：放射性同位素有________放射性同位素和________放射性同位素两类．【答案】天然人工4．放射性同位素的应用(1)利用射线①工业部门利用射线测厚度、探伤——利用γ射线的________________的特性．②消除静电、烟雾报警器——利用α射线具有很强的________作用．③放射治疗——利用γ射线高能量．④农业应用——利用________照射种子，可使种子基因突变，培育新品种，还可杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期．(2)作示踪原子——同位素具有相同的________性质，可用放射性同位素代替非放射性同位素作________原子．【答案】(1)①穿透能力强②电离④γ射线(2)化学示踪5．辐射与安全为防止有害的放射性对人类和自然的破坏，人们采用了有效的防范措施，在生活中对那些可能有放射性的物质要有________意识，即尽可能________放射源．【答案】防护远离1．核反应的条件：用α粒子、质子、中子、光子等轰击原子核使原子核发生转变．2．核反应的实质：粒子打入原子核内使核发生转变．核反应和核反应方程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．1．(2018新课标Ⅲ卷)1934年，约里奥－居里夫妇用α粒子轰击铝核2713Al，产生了第一个人工放射性核素X：α＋2713Al→10n＋X.X的原子序数和质量数分别为()A．15和28B．15和30C．16和30D．17和31【答案】B解析：设X的质量数为m，电荷数为n，根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒可知4＋27＝1＋m,2＋13＝0＋n，解得m＝30，n＝15.故其原子序数为15，质量数为30，故B正确，A、C、D错误．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)种类多，天然放射性同位素只有40多种，而人工放射性同位素有1000多种．(2)放射强度容易控制．放射性同位素及其应用(3)可制成各种所需的形状．(4)半衰期短，废料易处理，因而放射性同位素的应用，一般都用人工放射性同位素．3．人造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)半衰期很短，废料容易处理．2．(多选)放射性同位素被用做示踪原子，主要是因为()A．放射性同位素不改变其化学性质B．放射性同位素的半衰期比天然放射性元素的半衰期短得多C．半衰期与元素所处的物理、化学状态有关D．放射性同位素容易制造【答案】AB【解析】放射性同位素用做示踪原子，主要是用放射性同位素代替没有放射性的同位素参与正常的物理、化学、生物过程，既要利用化学性质相同，也要利用衰变规律不受物理、化学变化的影响，同时还要考虑放射性废料容易处理，因此选项A、B项正确，选项C、D不正确．1．对一些主要放射线的防护机理(1)对α粒子的防护：由于α粒子较大，穿透能力很弱，一层纸都不能穿透，所以对α粒子主要是防止不要进入人体(口中或伤口作为进入处)．(2)对β射线的防护：β射线是高速电子流，穿透本领强，能穿透几毫米厚的铝板．对它的防护主要是防止它引起的次级效应，特别是与重粒子结合导致辐射造成危害．一般在接触β射线时要注意保护眼睛．(3)对γ射线的防护：γ射线对人身的危害最大，主要是防止它的照射．放射性的污染和防护2．放射性防护为了防止有害的放射性对人类和自然的破坏，人们采取了有效的防范措施，如在核电站的核反应堆外用厚厚的水泥来防止放射线外泄；用过的核废料要放在很厚的重金属箱内，并埋在深海里．在生活中对那些可能具有放射性的物质要有防范意识，即尽可能远离放射源．防止放射性危害的主要途径是：对放射源进行处理以减少对人的危害；远离放射源．3．(2017武汉名校一模)2017年2月12日消息，福岛第一核电站2号机组安全壳内辐射量达到高值，对此中国驻日本大使馆在其官方网站发布安全提醒，建议在日侨胞及赴日中国公民妥善安排出行计划．关于核电站，下列说法正确的是()A．核电站是使核能转化为内能，通过汽轮机带动发电机来发电的B．发电的能量来自于天然放射性元素衰变放出的能量C．核泄漏中放射性物质都是天然放射性元素D．核电站的核废料可以直接堆放在露天垃圾场【答案】A解析：核电站是使重核裂变过程中产生质量亏损，伴随着巨大能量放出，同时将核能转化为内能，通过汽轮机带动发电机来发电的，故A正确；核电站发电的能量来自于重核裂变过程中释放的巨大能量，故B错误；核泄漏中放射性物质一部分是天然放射性元素，更多的放射性物质是核裂变的产物，故C错误；核电站的核废料中具有很多的放射性物质，不可以直接堆放在露天垃圾场，故D错误．例1关于威耳逊云室探测射线，下述正确的是()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原因是电离，所以无法由径迹判断射线所带电荷的正负探测射线的方法解析：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，雾滴沿射线的路线排列，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，所以α射线在云室中的径迹粗而短，即B选项正确；由于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，而细长径迹是β射线的，所以C选项错误；把云室放在磁场中，由射线径迹的弯曲方向就可判断射线所带电荷的正负，D错．答案：AB反思领悟：明确云室的工作原理及三种射线在云室中径迹的特点是解题的关键．1．下述关于放射线的探测说法不正确的是()A．气泡室探测射线的原理与云室探测射线原理类似B．由气泡室内射线径迹可以分析粒子的带电、动量、能量等情况C．盖革—米勒计数器探测射线的原理中也利用射线的电离本领D．盖革—米勒计数器不仅能计数，还能用来分析射线的性质【答案】D【解析】气泡室探测射线原理与云室类似，不同的是气泡室中是在射线经过时产生气泡来显示射线径迹的，故A选项正确；由气泡室内径迹中气泡的多少及径迹在磁场中的弯曲方向等可分析射线的带电、动量、能量等情况，故B选项正确；盖革—米勒计数器利用射线的电离作用，产生电脉冲进而计数，所以C选项正确；由于对于不同射线产生的脉冲现象相同，因此计数器只能用来计数，不能区分射线的种类，所以D选项错误．核反应方程的书写例2完成下列核反应方程，并指出哪个核反应是首次发现质子、中子和正电子的．(1)105B＋42He→137N＋()；(2)94Be＋()→126C＋10n；(3)2713Al＋()→2712Mg＋11H；(4)147N＋42He→178O＋()；(5)23892U→23490Th＋()；(6)2311Na＋()→2411Na＋11H；(7)2713Al＋42He→10n＋()；3015P→3014Si＋()．解析：(1)105B＋42He→137N＋10n；(2)94Be＋42He→126C＋10n，此核反应使查德威克首次发现了中子；(3)2713Al＋10n→2712Mg＋11H；(4)147N＋42He→178O＋11H，此核反应使卢瑟福首次发现了质子；(5)23892U→23490Th＋42He；(6)2311Na＋21H→2411Na＋11H；(7)2713Al＋42He→10n＋3015P(磷30放射性同位素)，3015P→3014Si＋01e(正电子)，此核反应使约里奥·居里夫妇首次发现了正电子．答案：(1)10n(2)42He(3)10n(4)11H(5)42He(6)21H(7)3015P01e反思领悟：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，不能毫无根据地随意乱写未经实验证实的核反应方程．2．(2018北京卷)在核反应方程42He＋147N→178O＋X中，X表示的是()A．质子B．中子C．电子D．粒子【答案】A解析：根据质量数和电荷数守恒，42He＋147N→178O＋11X，X表示的是质子．故A正确，B、C、D错误．例3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多种，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、科研等许多方面得到了广泛应用．放射性同位素的应用(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)如图所示是工厂利用放射线自动控