2022年高中物理第章从原子核到夸克_让射线造福人类教师用书沪科版选修- .pdf

1 4.3 让射线造福人类学 习 目 标知 识 脉 络1. 了解放射性粒子与其他物质作用时产生的一些现象 . 2. 知道什么是核反应，会写出人工转变方程.( 重点、难点 ) 3. 了解探测射线的仪器和方法.( 重点) 4. 知道什么是放射性同位素.( 重点) 5. 了解放射性在生产和科学领域的应用，知道放射性污染及其对人类和自然产生的严重危害，了解防范放射性物质的措施，建立防范意识 .( 重点 )人工放射性元素的发现探测射线的仪器和方法 先填空 1. 人工放射性元素的发现(1) 人工放射性的发现约里奥居里夫妇用 粒子轰击铝箔时，意外地探测到了正电子. 停止轰击后， 仍能测到正电子，物质放射正电子的性能也随时间衰减，有一定的半衰期. (2) 核反应方程42He2713Al3015P10n 3015P3014Si 01e 3015P有放射性，衰变时放出正电子. 2. 探测射线的仪器和方法(1) 计数器计数器结构示意图图 4-3-1名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 6 页 - - - - - - - - - 2 计数器的主要部分是计数管，结构如图4-3-1所示 .外面是玻璃管，里面有一个接在电源负极上的导电圆筒，中间有一根接电源正极的钨丝，里面充入低压惰性气体，工作时在两极间加上的电压略低于管内气体的击穿电压. 当射线进入管内时，会使气体电离，产生的电子和正离子在强电场中加速，再与气体分子碰撞. 又使气体电离，产生电子这样，一个粒子进入玻璃管内就会产生大量的电子，这些电子到达阳极，就形成一次瞬间导电，电路中形成一个脉冲电流，电子仪器把这次脉冲记录下来. (2) 云室：粒子在云室内气体中飞过，使沿途的气体分子电离，过饱和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. (3) 乳胶照相利用高速运动的带电粒子能使照相底片感光的特性，可以直接用照相胶片来得到粒子的径迹 . 再判断 1. 云室和气泡室都是应用射线的穿透能力研究射线的轨迹.( )2. 计数器既可以统计粒子的数量，也可以区分射线的种类.( )3. 衰变和原子核的人工转变均满足质量数守恒和电荷数守恒.( ) 后思考 在云室中如何判断放射线的性质和带电的正负？【提示】根据放射线在云室中径迹的长短和粗细，可以知道粒子的性质，把云室放在磁场中，根据带电粒子运动径迹的弯曲方向，还可以知道粒子所带电荷的正负. 核心点击 1. 原子核人工转变的三大发现(1)1919 年卢瑟福发现质子的核反应：14 7N42He 17 8O11H (2)1932 年查德威克发现中子的核反应：94Be42He 12 6C10n (3)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：2713Al 42He 3015P10n；3015P3014Si 01e. 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. 3. 三种射线在云室中的径迹比较名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 6 页 - - - - - - - - - 3 (1) 粒子的质量比较大，在气体中飞行时不易改变方向. 由于它的电离本领大，沿途产生的离子多，所以它在云室中的径迹直而粗. (2) 粒子的质量小，跟气体碰撞时容易改变方向，并且电离本领小，沿途产生的离子少，所以它在云室中的径迹比较细，而且速度减小后的轨迹常常弯曲. (3) 粒子的电离本领更小，在云室中一般看不到它的径迹. 4. 不同探测方法的对比云室是依据径迹探测射线的性质和种类，而计数器只能计数，不能区分射线的种类. 1. 在云室中，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. 射线的电离本领很小，在云室中一般看不到它的径迹C.由于 粒子的速度大，其径迹细而且长D.由于 粒子的速度小，不易显示其径迹E.由于 粒子的电离作用强，其径迹直而粗【解析】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，因质量较大，飞行时不易改变方向，所以径迹直而粗，故只有B、C、E正确 . 【答案】BCE 2. 利用云室探测射线时能观察到细长而弯曲的径迹，则可知是_射线射入云室中，观察到的是射线粒子在运动路径上的_. 【解析】 射线质量较大，在气体中飞行时不易改变方向，在云室中的径迹直而粗， 射线质量较小，在云室中的径迹细而弯曲，因此观察到云室中细长而弯曲的径迹是 射线的径迹， 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. 【答案】酒精雾滴3. 用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，则该放射性元素的半衰期是_天，放出的射线是_射线 . 【解析】因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；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】5 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 6 页 - - - - - - - - - 4 三种射线肉眼都看不见，探测射线的方法都是利用它们和其他物质发生作用时产生的现象，来显示射线的存在. 射线的应用放射性污染及防护 先填空 1. 射线的应用(1) 作为射线源利用 射线的穿透能力强的特点，可以检查物体工件内部有无砂眼或裂缝. 利用透过物体的射线的强度跟物体的密度和厚度有关，可以检查产品的厚度，密封容器中液面的高度等；利用射线的生物效应，可以消灭害虫、杀菌消毒、治疗癌症. 储藏肉类、水产、谷物和水果等 . 利用射线的化学效应，可以制造各种塑料或改善塑料性能. (2) 作为示踪原子利用放射性同位素放出的射线，可以掌握它的踪迹，研究它所经历的变化，作这种用途的放射性同位素通常叫做示踪原子. 2. 放射性污染及其防护人类一直生活在放射性的环境中，过强的辐射，会对生物体造成危害. 要防止放射性物质对空气、水源和食品的污染. 再判断 1. 利用放射性同位素放出的 射线可以给金属探伤 .( )2. 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做“示踪原子”.( )3. 医疗照射是利用放射性，对人和环境没有影响.( )4. 密封保存放射性物质是常用的防护方法.( ) 后思考 1. 医学上做射线治疗用的放射性元素，使用一段时间后当射线强度降低到一定程度时就需要更换放射材料，原来的材料成为核废料，这些放射治疗选用的放射性元素的半衰期应该很长还是较短？为什么？【提示】应选用半衰期较短的. 因为半衰期短的放射性废料容易处理. 当然也不能选用太短的，否则就需要频繁更换放射原料了. 2. 放射性污染危害很大，放射性穿透力很强，是否无法防护？【提示】放射线危害很难防护，但是通过屏蔽、隔离等措施可以进行有效防护，但防名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 6 页 - - - - - - - - - 5 护的有效手段是提高防范意识. 核心点击 1. 放射性同位素的分类可分为天然放射性同位素和人工放射性同位素两种，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，每种元素都有自己的放射性同位素. 2. 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. 3. 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，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. (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. 4. 下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子 ( ) A. 射线探伤仪B.利用含有放射性碘131 的油，检测地下输油管的漏油情况C.利用钴 60 治疗肿瘤等疾病D.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E.给人注射碘的放射性同位素碘131，然后定时用探测器测量甲状腺及邻近组织的放射强度，帮助诊断甲状腺的疾病【解析】A是利用了 射线的穿透性；C利用了 射线的生物作用；B、D、E是利用示踪原子 . 【答案】BDE 5. 关于放射性同位素的应用下列说法中正确的有( ) A.放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到了消除有害静电的目的名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 6 页 - - - - - - - - - 6 B.利用 射线的贯穿性可以为金属探伤C.用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种D.用 射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的伤害E.不能利用 射线进行人体透视【解析】利用放射线消除有害静电是利用 射线的电离性， 使空气分子电离成导体，将静电泄出， A错误； 射线对人体细胞伤害太大，因此不能用来人体透视，在用于治疗肿瘤时要严格控制剂量，B、D、E正确； DNA变异并不一定都是有益的，C错误 . 【答案】BDE 放射性同位素的两类应用(1) 利用它的射线： 射线的电离作用， 射线的贯穿本领和生物作用， 射线的贯穿本领 . (2) 作为示踪原子：多数情况下用 射线，因为 射线难以探测到. 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 6 页 - - - - - - - - -