《2017-2018学年高中物理 第4章 从原子核到夸克 4.3 让射线造福人类 4.4 粒子物理与宇宙的起源（略） 沪科版选修3-5》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017-2018学年高中物理 第4章 从原子核到夸克 4.3 让射线造福人类 4.4 粒子物理与宇宙的起源（略） 沪科版选修3-5（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第4章,4.3 让射线造福人类 4.4 粒子物理与宇宙的起源（略）,学习目标 1.知道什么是放射性同位素以及获得放射性同位素的方法. 2.了解探测射线的几种仪器和方法. 3.知道放射性同位素的常见应用.,内容索引,知识探究,题型探究,达标检测,知识探究,一、人工放射性同位素的发现,第一种人工放射性同位素是如何发现的？常见的人工转变的核反应有哪些？,答案,答案 (1)1934年，约里奥居里夫妇在用粒子轰击铝箔时，发现了一种具有放射性的新元素 ，这种新元素能不断地放射出正电子，核反应方程为：,1.放射性同位素的分类 (1)天然放射性同位素； (2)_同位素. 2.人工放射性同位素的发现 (1)19
2、34年，_发现经过粒子轰击的铝片中含有放射性磷 (2)发现磷同位素的方程 _. 3.放射性同位素知多少 天然放射性同位素只有_种，而人们利用原子反应堆和加速器生产的放射性同位素已达_种.,人工放射性,2000多,约里奥居里夫妇,几十,判断下列说法的正误. (1)在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒.( ) (2)放射性同位素 ，既可以通过核反应人工获得，也可以从自然界中获得.( ),二、探测射线的仪器和方法,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.,答案,答案 (1)射线使气体发生电离，使计数管电路中出现脉冲电流. (2)射线使
3、气体分子电离产生离子，过饱和汽以这些离子为核心凝结成一条雾迹. (3)射线中的粒子使照相底片感光.,1.计数器 (1)原理：计数器的主要部分是_.射线进入管内，使管内气体发生一连串的_，从而使计数管电路中出现一个相当强的_. (2)作用：记录粒子进入管的_. 2.云室 (1)原理：射线使气体分子_产生离子，过饱和汽以这些离子为核心凝结成一条雾迹. (2)作用：显示粒子的_. 3.乳胶照相 (1)原理：高速运动的带电粒子能使照相底片_. (2)作用：记录粒子_.,计数管,次数,电离,电离,脉冲电流,径迹,感光,径迹,判断下列说法的正误. (1)计数器非常灵敏，不仅可以计数，还可以区分射线的种类.
4、( ) (2)云室可以显示粒子和粒子的径迹.( ) (3)高速粒子在云室中的径迹又短又粗而且是弯曲的.( ),1.射线的应用 (1)作为射线源 检查物体内部情况，检查产品的密度和厚度. 利用射线的_效应，消灭害虫、杀菌消毒、治疗癌症等. 利用射线的_效应，促进高分子化合物的聚合反应，以制造各种塑料或改善塑料的性能等.,生物,化学,三、射线的应用及防护,(2)作为示踪原子 一种元素的各种同位素具有_的化学性质，而用放射性同位素制成的化合物，经历各种过程时会不断地_，由此可以掌握它的踪迹. 2.放射性污染及其防护 (1)危害：_的射线(包括电磁辐射)会对生物体造成危害. (2)防护 使用放射性物质
5、时必须严格遵守操作规程，不准用手接触； 废弃不用的放射性物质，应_，或者在_ _，并_.特别要注意防止放射性物质对_、水源和_的污染.,相同,放出射线,过强,交有关部门处理,指定地点深埋于,空气,远离水源,地下,食品,判断下列说法的正误. (1)现在用到射线时，既可以用人工放射性同位素，也可以用天然放射性物质.( ) (2)用射线照射食品可以杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期.( ),题型探究,例1 完成下列核反应方程，并说明哪些属于人工转变核反应，哪些属于衰变，及人工转变核反应和衰变有什么不同.,答案,一、对核反应方程的再认识,答案,人工转变核反应与衰变的比较 1.不同点：原子核
6、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.,二、探测射线的仪器和方法,1.计数器 当某种粒子经过管中时，管内气体分子电离，产生电子，这些电子到达阳极，正离子到达阴极，在外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. 2.云室 (1)粒子显示的径迹直而清晰 因为粒子带电荷量多，它的电离本领强，穿越云室时，在1 cm路程上能使104对气体分子产生电离，过饱和酒精蒸气凝结在这些离子上，形成
7、很清晰的径迹.且由于粒子质量大，穿越云室时不易改变方向，所以显示的径迹很直.,(2)粒子显示的径迹 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，所以高速粒子的径迹又细又直，低速粒子的径迹又短又粗而且是弯曲的. (3)射线的电离本领很小，在云室中一般看不到它的径迹. 3.乳胶照相 高速粒子从胶片的乳胶层中通过时，会使其中的溴化银晶粒电离形成潜像，经显影和定影，便可显出粒子的径迹.,例2 (多选)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，则下列关于
8、射线性质及它的半衰期的说法正确的是 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,解析,答案,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，选项A正确，B错误； 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，经过了两个半衰期，故半衰期是5天.,针对训练 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.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
9、强，其径迹直而清晰,解析,答案,解析 在云室中显示粒子的径迹是由于粒子引起气体电离，电离作用强的粒子容易显示其径迹，因粒子质量较大，飞行时不易改变方向，所以粒子的径迹直而清晰，故只有D正确.,1.工业部门使用射线测厚度利用射线的穿透特性. 2.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. 3.做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.医学上利用射线的高能量治疗癌症.,三、放射性同位素的应用,例3 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，正电
10、子与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像.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,答案,解析,(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 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.,(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,解析 根据同位素的用途，
11、为了减小对人体的伤害，半衰期应该短.,短,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，也有部分是选取射线的. 2.给病人治疗癌症、培育优良品种、延长食物保存期一般选取射线. 3.使用射线时安全是第一位的.,达标检测,1.在工业生产中，某些金属材料内部出现的裂痕是无法直接观察到的，如果不能够发现它们，可能会给生产带来极大的危害.自从发现放射线后，则可以利用放射线进行探测，这是利用了 A.原子核在衰变中产生的 B.射线的带电性质 C.射线的穿透本领 D.放射性元素的示踪本领,1,2,3,解析 射线的穿透本领较强，可以用来进行金属探伤，故正确答案为C.,解析,答案,4
12、,2.(多选)下列应用中把放射性同位素作为示踪原子的是 A.射线探伤仪 B.利用含有放射性 的油，检测地下输油管的漏油情况 C.利用 治疗肿瘤等疾病 D.把含有放射性元素的肥料施给农作物，用以检测确定农作物吸收养分 的规律,解析,答案,1,3,4,2,解析 射线探伤仪利用了射线的穿透能力，所以选项A错误. 利用含有放射性 的油，可以记录油的运动踪迹，可以检查管道是否漏油，所以选项B正确. 利用 治疗肿瘤等疾病，利用了射线的穿透能力和高能量，所以选项C错误. 把含有放射性元素的肥料施给农作物，可以记录放射性元素的踪迹，用以检测确定农作物吸收养分的规律，所以选项D正确.,1,3,4,2,3.用粒子
13、照射充氮的云室，摄得如图1所示的照片，下列说法中正确的是 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,图1,1,3,4,2,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.,1,3,4,2,4.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2 000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
14、生和科学研究等许多方面得到了广泛的应用. (1)带电的验电器在放射线的照射下电荷会很快消失，其原因是 A.射线的穿透作用 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,解析,答案,解析 因放射线的电离作用，空气中与验电器所带电性相反的离子与之中和，从而使验电器所带电荷消失.,1,3,4,2,(2)图2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、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.,解析,答案,解析 射线穿透物质的本领弱，不能穿透厚度为1毫米的铝板，因而探测器不能探测，射线穿透物质的本领极强，穿透1毫米厚的铝板
15、和几毫米厚的铝板打在探测器上很难分辨. 射线也能够穿透1毫米甚至几毫米厚的铝板，但厚度不同，穿透后射线中的电子运动状态不同，探测器容易分辨.,图2,1,3,4,2,解析 把掺入14C的人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素混合在一起，经过多次重新结晶后，得到了放射性14C分布均匀的牛胰岛素的结晶，这就证明了人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素完全融为一体，它们是同一种物质. 这种把放射性同位素的原子掺到其他物质中去，让它们一起运动、迁移，再用放射性探测仪器进行追踪，就可以知道放射性原子通过什么路径，运动到哪里了，是怎样分布的，从而可以了解某些不容易查明的情况或规律.人们把作这种用途的放射性同位素叫做示踪原子.,(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的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做_.,解析,答案,示踪原子,1,3,4,2,
