【學考優(yōu)化指導】2016-2017學年高二物理人教版選修3-5課件19.3-19.4-探測射線的方法-放射性的應用與防護

1、3　探測射線的方法　4　放射性的應用與防護,情 景 導 入,人工放射性同位素的放射強度易于控制,它的半衰期比天然放射性物質短得多,因此在生產和科學領域得以廣泛地應用。你知道探測射線的方法和射線有哪些應用嗎?,思 維 導 圖,一,二,三,填一填,練一練,四,一、探測射線的方法(見課本第73頁)1.探測方法(1)組成射線的粒子會使氣體或液體電離,以這些離子為核心,過飽和的蒸氣會產生霧滴,過熱液體會產生氣泡。(2)射線能使照相乳膠感光

2、。(3)射線能使熒光物質產生熒光。2.探測儀器(1)威耳遜云室a.原理:粒子在云室內氣體中飛過,使沿途的氣體分子電離,過飽和酒精蒸氣就會以這些離子為核心凝結成霧滴,于是顯示出射線的徑跡。,,,,,,,,一,二,三,填一填,練一練,四,b.(2)氣泡室氣泡室的原理同云室的原理類似,所不同的是氣泡室里裝的是 液體,如液態(tài)氫。粒子通過過熱液體時,在它的周圍產生氣泡而形成粒子的徑跡。(3)蓋革-米勒計數器a.優(yōu)點:G

3、-M計數器非常靈敏,使用方便。b.缺點:只能用來計數,不能區(qū)分射線的種類。,,,,,,,,,一,二,三,填一填,練一練,四,二、核反應(見課本第76頁)1.定義原子核在其他粒子的轟擊下產生新原子核的過程。2.原子核的人工轉變(1)1919年盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核,產生了氧的一種同位素,同時產生一個質子。(2)盧瑟福發(fā)現(xiàn)質子的核反應方程:3.遵循規(guī)律質量數守恒,電荷數守恒。,,,,,,一,二,三,填一填,練一練,四

4、,三、人工放射性同位素(見課本第76頁)1.同位素是指質子數相同、中子數不同的原子核。 2.約里奧-居里夫婦發(fā)現(xiàn)人工放射性同位素的方程,,,一,二,三,填一填,練一練,四,四、放射性同位素的應用與防護(見課本第77頁)1.應用射線應用射線可以測厚度、醫(yī)療方面的放射治療、照射種子培育優(yōu)良品種等。2.示蹤原子有關生物大分子的結構及其功能的研究,要借助于示蹤原子。3.輻射與安全人類一直生活在放射性的環(huán)境中,過量的射線對人

5、體組織有破壞作用。要防止放射性物質對水源、空氣、用具等的污染。,,,,,填一填,練一練,填一填,練一練,,探究一,探究二,問題導引,名師精講,探究三,典例剖析,探究一探測射線的方法和儀器 如圖,α粒子和β粒子在威爾遜云室中的徑跡示意圖。(1)如何根據徑跡的情況,分析判斷粒子的性質?(2)如何判斷粒子所帶電荷的正負?,探究一,探究二,問題導引,名師精講,探究三,典例剖析,探究一,探究二,問題導引,名師精講,探究三

6、,典例剖析,1.方法探測射線的方法主要是利用放射線粒子與其他物質作用時產生的一些現(xiàn)象來探知放射線的存在,這些現(xiàn)象主要是(1)使氣體電離,這些離子可使飽和蒸汽產生云霧或使過熱液體產生氣泡;(2)使照相底片感光;(3)使熒光物質產生熒光。,探究一,探究二,問題導引,名師精講,探究三,典例剖析,2.儀器(1)威耳遜云室構造:主要部分是一個塑料或玻璃制成的容器,它的下部是一個可以上下移動的活塞,上蓋是透明的,可以通過它來觀察和拍攝粒

7、子的運動徑跡,云室里面有干凈的空氣。如圖所示。,探究一,探究二,問題導引,名師精講,探究三,典例剖析,(2)氣泡室氣泡室的原理同云室的原理類似,所不同的是氣泡室里裝的是液體,如液態(tài)氫。控制氣泡室內液體的溫度和壓強,使溫度略低于液體的沸點。當氣泡室內壓強突然降低時,液體的沸點變低,因此液體過熱,粒子通過液體時在它的周圍就有氣泡形成,從而顯示粒子徑跡。(3)蓋革-米勒計數器構造:主要部分是蓋革-米勒計數管,里面是一個接在電源負極的導電

8、圓筒,筒的中間有一條接正極的金屬絲。管中裝有低壓的惰性氣體和少量的酒精蒸氣或溴蒸氣,如圖所示。,探究一,探究二,問題導引,名師精講,探究三,典例剖析,3.不同探測方法的對比威耳遜云室和氣泡室都是依據徑跡探測射線的性質和種類,而蓋革-米勒計數器只能計數,不能區(qū)分射線的種類。,探究一,探究二,問題導引,名師精講,探究三,典例剖析,【例題1】關于威耳遜云室探測射線,下列說法正確的是(　　)A.威耳遜云室內充滿過飽和蒸汽,射線經過時可顯示出

9、射線運動的徑跡B.威耳遜云室中徑跡直而粗的是α射線C.威耳遜云室中徑跡細而彎曲的是γ射線D.威耳遜云室中顯示粒子徑跡的原因是電離,所以無法由徑跡判斷射線所帶電荷的正負,探究一,探究二,問題導引,名師精講,探究三,典例剖析,解析:云室內充滿過飽和蒸汽,射線經過時把氣體電離,過飽和蒸汽以離子為核心凝結成霧滴,霧滴沿射線的路徑排列,顯示出射線的徑跡,故A正確;由于α粒子質量大、電離本領大、貫穿本領小,故α粒子在云室中的徑跡直而粗,即B正

10、確;γ射線的電離本領很弱,所以在云室中一般看不到它的徑跡,細而彎曲的是β射線,所以C錯誤;把云室放到磁場中,由射線徑跡的彎曲方向就可以判斷射線所帶電荷的正負,故D錯誤。答案:AB,,探究一,探究二,問題導引,名師精講,探究三,典例剖析,變式訓練1　關于射線的探測,下列說法正確的是(　　) A.氣泡室探測射線的原理與云室探測射線的原理類似 B.由氣泡室內射線徑跡可以分析粒子的帶電情況、動量、能量等C.蓋革-米勒計數器探測

11、射線的原理中也利用射線的電離本領D.蓋革-米勒計數器不僅能計數,還能用來分析射線的性質,探究一,探究二,問題導引,名師精講,探究三,典例剖析,解析:氣泡室探測射線的原理與云室的類似,不同的是氣泡室中是在射線經過時產生氣泡來顯示射線徑跡的,故A選項正確;由氣泡室內徑跡中氣泡的多少及徑跡在磁場中的彎曲方向等,可分析射線的帶電情況、動量、能量等,故B選項正確;蓋革-米勒計數器利用射線電離作用,產生電脈沖進而計數,故C選項正確;由于對于不同射

12、線產生的脈沖現(xiàn)象相同,因此計數器只能用來計數,不能區(qū)分射線的種類,所以D選項錯誤。答案:ABC,,探究一,探究二,問題導引,名師精講,探究三,典例剖析,探究一,探究二,問題導引,名師精講,探究三,典例剖析,探究二原子核的人工轉變及核反應方程 生產和生活中所用的射線為什么都是人造放射性同位素?,探究一,探究二,問題導引,名師精講,探究三,典例剖析,1.原子核的人工轉變(1)條件:用α粒子、質子、中子,甚至用γ光子轟擊原子核

13、使原子核發(fā)生轉變。(2)實質:用粒子轟擊原子核并不是粒子與原子核碰撞,將原子核打開,而是粒子打入原子核內部使原子核發(fā)生了轉變。(3)規(guī)律:反應前、后電荷數守恒、質量數守恒。2.三個重要的原子核的人工轉變方程,探究一,探究二,問題導引,名師精講,探究三,典例剖析,探究一,探究二,問題導引,名師精講,探究三,典例剖析,,,探究一,探究二,問題導引,名師精講,探究三,典例剖析,,探究一,探究二,問題導引,名師精講,探究三,典例剖析,探究

14、一,探究二,問題導引,名師精講,探究三,典例剖析,變式訓練3　一質子以107 m/s的速度撞擊一個靜止的鋁原子核后被俘獲,鋁原子核變成硅原子核。已知鋁原子核的質量是質子的27倍,硅原子核的質量是質子的28倍,則(　　) C.硅原子核速度的數量級為107 m/s,方向與質子的初速度方向一致D.硅原子核速度的數量級為105 m/s,方向與質子的初速度方向一致,探究一,探究二,問題導引,名師精講,探究三,典例剖析,,探究一,

15、探究二,問題導引,名師精講,探究三,典例剖析,探究一,探究二,探究三,問題導引,名師精講,典例剖析,探究三放射性的應用及防護 射線在人們心里是一個惡魔,談核色變,怎樣進行有效的防護呢?,探究一,探究二,探究三,問題導引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,問題導引,名師精講,典例剖析,1.放射性同位素具有放射性的同位素,叫作放射性同位素。天然存在的放射性元素只有四十多種,但用人工方法得到的放射性同位素有一千多種。與

16、天然放射性物質相比,人造放射性同位素的放射強度容易控制,還可以制成各種所需的形狀。2.放射性同位素的應用(1)利用放射性同位素放出的射線:①探傷:射線穿透金屬部件時,如果遇到砂眼、裂痕等傷痕,接收到的射線將與正常處不同,因此可利用放射性同位素放出射線探傷。②測厚:射線穿透某些物質的本領與物質的厚度、密度有關,因此可用射線來檢查某些產品的厚度,技術上可用作自動控制。,探究一,探究二,探究三,問題導引,名師精講,典例剖析,③利用射線

17、電離能力,可以使空氣電離,除去紡織車間的靜電,或制成報警器。輻照:利用射線照射,可以殺死癌細胞,用以治病;用射線照射植物,引起植物變異,用以育種等。(2)做示蹤原子:由于放射性同位素跟同種元素的非放射性同位素具有相同的化學性質,如果在某種元素里摻進一些放射性同位素,那么元素無論走到哪里,它的放射性同位素也經過同樣的過程。而放射性元素不斷地放出射線,再用儀器探測這些射線,即可知道元素的行蹤,這種用途的放射性同位素叫示蹤原子。,探究一

18、,探究二,探究三,問題導引,名師精講,典例剖析,3.人工放射性同位素的優(yōu)點(1)資源豐富,天然放射性元素不過40多種,但人工放射性同位素已達1 000多種,目前每種元素都有了自己的放射性同位素。(2)和天然放射性物質相比,人工放射性同位素的放射強度容易控制,還可以制成各種所需的不同形狀,特別是,它的半衰期比天然放射性物質短得多,因此放射性廢料容易處理。由于這些優(yōu)點,所以在生產和科研中凡是用到射線時,用的都是人工放射性同位素,而不用天

19、然放射性物質。,探究一,探究二,探究三,問題導引,名師精講,典例剖析,4.輻射與安全,探究一,探究二,探究三,問題導引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,問題導引,名師精講,典例剖析,【例題3】關于放射性同位素的應用,下列說法中正確的是(　　)A.放射線改變了布料的性質使其不再因摩擦而生電,從而達到消除有害靜電的目的B.利用γ射線的貫穿性可以為金屬探傷,也能進行人體透視C.用放射線照射作物種子使其DNA發(fā)生變異,其結果一

20、定是更優(yōu)良的品種D.用γ射線治療腫瘤時一定要嚴格控制劑量,以免對人體正常組織造成太大的傷害,探究一,探究二,探究三,問題導引,名師精講,典例剖析,解析:利用放射線消除有害靜電是利用放射線的電離性,使空氣分子電離成為導體,將靜電導出,A錯誤;γ射線對人體細胞傷害太大,不能用來進行人體透視,B錯誤;作物種子發(fā)生的DNA突變不一定都是有益的,還要經過篩選才能培育出優(yōu)秀品種,C錯誤;用γ射線治療腫瘤對人體肯定有副作用,因此要科學地控制劑量,D

21、正確。答案:D,,探究一,探究二,探究三,問題導引,名師精講,典例剖析,變式訓練4　下列說法正確的是(　　) A.給農作物施肥時,在肥料里放一些放射性同位素,是因為農作物吸收放射性同位素后生長更好B.輸油管道漏油時,可以在輸的油中放一些放射性同位素探測其射線,確定漏油位置C.天然放射元素也可以作為示蹤原子加以利用,只是較少,經濟上不劃算D.放射性元素被植物吸收,其放射性將發(fā)生改變,探究一,探究二,探究三,問題導引,名

22、師精講,典例剖析,解析:放射性元素與它的同位素的化學性質相同,但是利用放射性元素可以確定農作物在各季節(jié)吸收含有哪種元素的肥料。無論植物吸收含放射性元素的肥料,還是無放射性肥料,植物生長是相同的,A錯;放射性同位素,含量易控制,衰變周期短,不會對環(huán)境造成永久污染,而天然放射性元素,劑量不易控制、衰變周期長、會污染環(huán)境,所以不用天然放射元素,C錯;放射性是原子核本身的性質,與元素的狀態(tài)、組成等無關,D錯;放射性同位素可作為示蹤原子,故B正確

23、。答案:B,,探究一,探究二,探究三,問題導引,名師精講,典例剖析,1,2,3,4,5,1.用中子轟擊 發(fā)生的核反應是 。其中的X粒子應是(　　)A.α粒子B.β粒子C.質子D.中子解析:由核反應規(guī)律可知,X的質量數為4,核電荷數為2,所以X為α粒子。答案:A,,,1,2,3,4,5,2.現(xiàn)代建筑使用的花崗巖石材和家庭裝修使用的花崗巖板材中也存在

24、不同程度的放射性,某同學要測定附近建筑材料廠生產的花崗巖板材的放射性輻射是否超標,他選用哪種儀器較好(　　)A.威耳遜云室B.氣泡室C.蓋革-米勒計數器D.以上三種效果都很好解析:花崗巖板材的放射性都比較弱,用云室、氣泡室很難測出,而計數器非常靈敏,用它檢測射線十分方便。答案:C,,,1,2,3,4,5,3.關于國際通用的放射性標志,下列說法正確的是(　　)A.國際通用的放射性標志是毒性標志的骷髏B.國際通用的放射性標志

25、是以黃色圓形為背景的黑色的圓形中心和三個黑色葉瓣的圖形C.有此項標志的地方是有放射性危險的地方D.沒有特別的極其特殊的需要要遠離有國際通用的放射性標志的地方,1,2,3,4,5,解析:國際通用的放射性標志如圖所示。答案:BCD,,1,2,3,4,5,4.人工放射性同位素被用作示蹤原子,主要是因為(　　)A.放射性同位素不改變其化學性質B.人工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.半衰期與元素所處的

26、物理、化學狀態(tài)無關D.放射性同位素容易制造解析:放射性同位素用作示蹤原子,主要是用放射性同位素代替沒有放射性的同位素參與正常的物理、化學、生物過程,既要利用化學性質相同,也要利用衰變規(guī)律不受物理、化學變化的影響,同時還要考慮放射性廢料容易處理,因此選項A、B、C正確,選項D不正確。答案:ABC,,,1,2,3,4,5,5. (選做題)將一計數器放在實驗桌上,打開開關,在連續(xù)3 min內,計數器的示數是每分鐘11、9和16。將一放射

27、源放在計數器附近,在連續(xù)3 min內,計數器的示數變?yōu)槊糠昼? 310、1 270和1 296。現(xiàn)將一塊厚紙板放在放射源和計數器之間,示數降為每分鐘1 250、1 242 和1 236;將一塊厚為2 mm的鉛板代替厚紙板,示數降為每分鐘13、12和11。問:(1)為什么沒有放射源時,計數器會有示數?(2)根據上述實驗數據,確定該射線是何種射線?為什么?,1,2,3,4,5,解析:α、β、γ三種射線中,貫穿本領依次增強,厚紙板放在放射