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1、第3节探测射线的方法第4节放射性的应用与防护1.知道探测射线的几种方法，了解探测射线的几种仪器2.知道核反应及其遵循的规律，会正确书写核反应方程3知道放射性同位素和人工放射性同位素，了解放射性的应用与防护一、探测射线的方法1探测方法(1)组成射线的粒子会使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和的蒸气会产生雾滴，过热液体会产生气泡(2)射线能使照相乳胶感光(3)射线能使荧光物质产生荧光2探测仪器(1)威耳逊云室：原理：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(2)气泡室：气泡室的原理同云室的原理类似，所不同的是气泡室里装的
2、是液体，如液态氢粒子通过过热液体时，在它的周围产生气泡而形成粒子的径迹(3)盖革米勒计数器优点：G-M计数器非常灵敏，使用方便缺点：只能用来计数，不能区分射线的种类1(1)射线中的粒子与其他物质作用时，产生一些现象，可以显示射线的存在()(2)云室和气泡室都是应用射线的穿透能力研究射线的径迹()(3)盖革米勒计数器既可以统计粒子的数量，也可以区分射线的种类()提示：(1)(2)(3)二、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新原子核的过程(2)原子核的人工转变：卢瑟福用粒子轰击氮原子核，核反应方程NHeOH(3)遵循规律：质量数守恒，电荷数守恒2人工放射性同位
3、素(1)放射性同位素：具有放射性的同位素(2)人工放射性同位素的发现：1934年，约里奥居里夫妇发现经过粒子轰击的铝片中含有放射性磷P.发现磷同位素的方程HeAlPn3放射性同位素优点(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2(1)在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒()(2)放射性同位素P，既可以通过核反应人工获得，也可以从自然界中获得()(3)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()提示：(1)(2)(3)三、放射性同位素的应用与防护1应用射线：利用
4、射线的穿透本领可以测厚度等，还可以用于放射治疗、照射种子培育优良品种等2示踪原子：一种元素的各种同位素具有相同化学性质，用放射性同位素替换非放射性的同位素后可以探测出原子到达的位置3辐射与安全：人类一直生活在放射性的环境中，过量的射线对人体组织有破坏作用要防止放射性物质对水源、空气、用具等的污染3(1)利用射线照射种子，可以培育出优良品种()(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()(3)任何放射性物质都可以作为示踪原子使用()提示：(1)(2)(3)知识点一探测射线的方法和仪器 1探测射线的方法：也是探测运动粒子的方法可以根据射线粒子与其他物质作用时的表现进行
5、判断，常利用射线的以下特性：(1)粒子使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和的蒸气会产生雾滴，过热液体会产生气泡(2)使照相乳胶产生感光(3)使荧光物质产生荧光2三种探测射线的仪器(1)威耳逊云室构造：主要部分是一个塑料或玻璃制成的容器，它的下部是一个可以上下移动的活塞，上盖是透明的，可以通过它来观察和拍摄粒子的运动径迹，云室里面有干净的空气如图所示(2)气泡室气泡室的原理同云室的原理类似，所不同的是气泡室里装的是液体，如液态氢控制气泡室内液体的温度和压强，使温度略低于液体的沸点当气泡室内压强突然降低时，液体的沸点变低，因此液体过热，粒子通过液体时在它的周围就有气泡形成，从而显示粒子径迹(
6、3)盖革米勒计数器原理：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电离电压，当某种射线粒子进入管内时，它使管内的气体电离，产生电子这样，一个射线粒子进入管中后可以产生大量电子，这些电子到达阳极，阳离子到达阴极，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优缺点优点：放大倍数很大，非常灵敏，用它检测射线十分方便缺点：a不同射线产生的脉冲现象相同，只能用来计数，不能区分射线种类b如果同时有大量粒子或两个粒子射来的时间间隔小于200 s，则计数器不能区分它们(多选)关于放射线的探测，下列说法正确的是()A气泡室探测射线的原理与云室探测射线的原理类似B由气泡室内射线
7、的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思路点拨了解各种探测仪的工作原理，并能区别其不同点解析气泡室探测射线的原理与云室类似，不同的是通过射线在气泡室中经过时产生气泡来显示射线径迹，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；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选项错误答案ABC威耳逊云室和气泡室都是依据
8、径迹探测射线的性质和种类，而盖革米勒计数器只能计数，不能区分射线的种类知识点二原子核的人工转变与核反应方程 条件：用粒子、质子、中子，甚至用光子轰击原子核使原子核发生转变实质：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规律(1)质量数、电荷数守恒(2)动量守恒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NHeOH.(2)1932年查德威克发现中子的核反应BeHeCn.(3)1934年约里奥居里夫妇发现放射性同位素的核反应：AlHePn；PSie.5核反应过程一般都是不可逆的，核反应方程不能用等号连接，只能用单向箭头表示反应方向(201
9、6杭州高二检测)完成下列核反应方程，并指出其中哪个是发现质子的核反应方程，哪个是发现中子的核反应方程(1)NnC_(2)NHeO_(3)Bn_He(4)BeHe_n(5)FeHCo_思路点拨书写核反应方程要点：(1)分清反应的种类，是衰变还是人工核反应(2)根据电荷数守恒和质量数守恒确定出新原子核和放出的粒子答案(1)H(2)H，发现质子的核反应方程(3)Li(4)C，发现中子的核反应方程(5)n(1)原子核的人工转变的发生方面：原子核的人工转变必须要有一定的装置和条件，不可以自发产生(2)原子核的人工转变的实质方面：粒子打入核内部使核发生了转变. 1.原子核X与氘核H反应生成一个粒子和一个质
10、子由此可知()AA2，Z1BA2，Z2CA3，Z3DA3，Z2解析：选D.由质量数守恒列式：A241，得A3，由电荷数守恒列式：Z121，得Z2，故选项D正确知识点三放射性同位素的应用 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几种，而今天人工制造的同位素已达1
11、000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广泛应用(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，如工厂生产的是厚度1 mm铝板，在、三种射线中，你认为对铝板的厚度起主要作用的是_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结晶是同一物质，为此曾采用放射性同位素14C做_解析(1)因放射性的电离作用，空气中与验电器所带电荷电性相反的离子与之中和，所以使验电器所带电荷
12、消失(2)射线穿透物质的本领弱，不能穿透厚度1 mm的铝板，因而探测器不能探到，射线穿透本领最强，穿透1 mm的铝板和几毫米厚铝板打在探测器上很难分辨，射线也能穿透几毫米厚的铝板，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(3)把掺入14C的人工合成牛胰岛素与天然牛胰岛素混合在一起，经多次重新结晶后，得到了放射性14C分布均匀的牛胰岛素结晶，这就证明了人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素合为一体，它们是同一物质，把这种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，从而可了解某些不容易
13、查明的情况或规律，人们把这种用途的放射性同位素叫做示踪原子答案(1)B(2)(3)示踪原子(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，也有部分选取射线的(2)给病人治疗癌症、培育优良品种、延长食物保质期一般选取射线(3)使用放射线时安全是第一位的. 2.(多选)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解析：选BD.A是利用了射线的穿透性；C利用了射线的生物
14、作用；B、D是利用示踪原子典型问题原子核的人工转变与衰变的比较原子核的衰变原子核的人工转变发生反应的原子核具有放射性的不稳定核所有的原子核反应条件自发进行，无条件利用粒子、质子、中子或光子作为“炮弹”轰击靶核反应本质核子数变化，形成新核核子的重组，形成新核典型反应UThHeNHeOH核反应方程的特点箭头左边只有一个放射性原子核箭头左边有靶核和“炮弹”各一个核反应的规律质量数守恒(注意质量并不守恒)，电荷数守恒书写方程的原则尊重实验事实，不能仅仅依据守恒定律主观臆造下列方程中属于衰变的是()，属于人工转变的是()，生成原来元素的同位素的是()，放出粒子的是()InIUThHeBbBieBeHeC
15、n解析首先从方程左端去判断哪种是衰变、哪种是人工转变，当方程左端只有一种元素的原子核时，只能是衰变，故为衰变，为人工转变；而同位素的产生，是根据原子序数相同而质量数不同来判断，所以会生成该元素的同位素；判断衰变，只需要看清衰变方程右端是否产生电子即可，应选.答案在中子、质子、电子、正电子、粒子中选出一个适当的粒子，分别填在下列核反应式的横线上，并指出哪些是核的人工转变(1)UTh_；(2)BeHe6C_；(3)ThPa_；(4)PSi_；(5)7NHe8O_解析：在核反应过程中，遵循反应前后电荷数守恒、质量数守恒规律对参与反应的所有基本粒子来用左下角(电荷数)配平，左上角(质量数)配平未知粒子
16、可根据其电荷数和质量数确定如(1)电荷数为92902，质量数为2382344，由此可知为粒子(He)，同理确定其他粒子分别为：中子(n)，电子(e)，正电子(e)，质子(H)其中(2)、(5)是核的人工转变答案：(1)He(2)n，核的人工转变(3)e(4)e(5)H，核的人工转变随堂达标 1(多选)关于威耳逊云室探测射线，下述正确的是()A威耳逊云室充满过饱和蒸气，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直的是射线C威耳逊云室中径迹细而长的是射线D威耳逊云室中显示粒子径迹的原因是电离，所以无法由径迹判断射线所带电荷的正负解析：选AB.云室内充满过饱和蒸气，射线经过时把气体电离，
17、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；由于粒子的电离本领大，贯穿本领小，所以射线在云室中的径迹粗而直，即B正确；由于射线的电离本领很弱，所以在云室中一般看不到它的径迹，而细长径迹是射线的，所以C错误；把云室放在磁场中，由射线径迹的弯曲方向就可以判断射线所带电荷的正负，所以D错误2(多选)下列哪些应用是利用了放射性同位素的射线()A利用射线照射可消除机器运转中产生的有害静电B用射线照射种子可以使种子变异，培育出新品种C用伦琴射线透视人体D肿瘤病人在医院进行放疗答案：ABD3(2016宁夏银川九中高二检测)卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变，其核
18、反应方程为：He7N8OH，下列说法错误的是()A卢瑟福通过该实验提出了原子的核式结构模型B实验中是用粒子轰击氮核的C卢瑟福通过该实验发现了质子D原子核在人工转变的过程中，电荷数一定守恒解析：选A.卢瑟福用粒子轰击金箔散射的实验，提出原子的核式结构模型，故A错误；用粒子轰击氮核首次实现了原子核的人工转变，并发现了质子，故B、C正确；核反应方程质量数和电荷数是守恒的，故D正确4以下是物理学史上3个著名的核反应方程xLi2yyNxOyBezCx、y和z是3种不同的粒子，其中z是()A粒子B质子C中子 D电子解析：选C.根据质量数守恒和电荷数守恒可以确定x为质子H，y为He即粒子，z为中子n.课时作
19、业 学生用书P100(独立成册)一、单项选择题1关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是()A放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而产生电，因此达到消除有害静电的目的B利用射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视C用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一定是使其成为更优良的品种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危害解析：选D.利用放射线消除有害静电是利用放射线的电离性，使空气分子电离成为导体，将静电泄出射线对人体细胞伤害太大，不能用来进行人体透视作物种子发生的DNA突变不一定都是有益的，还要经过筛选才能培育出优良品种用射线治疗肿瘤对人体肯定有副
20、作用，因此要科学地严格控制剂量本题选D.2关于放射性同位素的应用，下列说法正确的是()A利用射线使空气电离，把静电荷导走B利用射线照射植物的种子，使产量显著增加C利用射线来治疗肺癌、食道癌等疾病D利用放射性同位素跟它的非放射性同位素的化学性质相同，作为示踪原子解析：选D.射线的电离作用很弱，应利用射线的电离作用，A错；射线对生物具有物理化学作用，照射种子可使基因变异，可用于放射性治疗，射线不具有生物作用，B、C均错；同位素的核外电子数相同，化学性质相同，放射性同位素带有“放射性标记”，可用探测器探测，D对3英国物理学家布拉凯特在充氮的云室中做粒子轰击氮核的实验在如图所示的云室照片中，正确的图是
21、()解析：选B.首先在粒子(He)、反冲核(O)和质子(H)这三种粒子中，反冲核的电离能力最强，穿透能力最弱径迹短而粗；质子的电离能力最弱，穿透能力最强径迹细而长另外，在粒子轰击氮核的过程中，系统动量守恒，即ppOpH.因此，反冲核与质子的运动方向不可能在同一直线上4用中子轰击Al，产生Na和X粒子，Na具有放射性，它衰变后变成Mg，则X粒子和钠的衰变过程分别是()A质子，衰变B电子，衰变C粒子，衰变D正电子，衰变解析：选C.无论原子核的衰变，还是原子核的人工转变，都满足质量数守恒和电荷数守恒，根据以上守恒可得如下方程：nAlNaHe，NaMge.显然，X粒子是粒子，钠发生了衰变5(2016广
22、州高二检测)以下几个核反应方程，粒子X代表中子的方程是()A.NHeOXB.BeHeCXC.PSiXD.CNX解析：选B.由核反应过程中质量数和电荷数守恒可以判断出选项B正确6放射性在技术上有很多应用，不同的放射源可用于不同目的下表列出了一些放射性元素的半衰期和可供利用的射线元素射线半衰期钋210138天氡2223.8天锶9028年铀238、4.5109年某塑料公司生产聚乙烯薄膜，方法是让厚的聚乙烯膜通过轧辊把聚乙烯膜轧薄，利用适当的放射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀可利用的元素是()A钋210 B氡222C锶90 D铀238解析：选C.要测定聚乙烯薄膜的厚度，则要求射线可以穿透薄膜，因
23、此射线不合适；另外，射线穿透作用还要受薄膜厚度影响，射线穿透作用最强，薄膜厚度不会影响射线穿透，所以只能选用射线，而氡222半衰期太小，铀238半衰期太长，所以只有锶90较合适二、多项选择题7对放射性同位素的应用，下列说法中正确的是()A射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，对人体的正常细胞不会有伤害作用B对具有放射性的废料，要装入特制的容器并深埋地下进行处理C射线探伤仪中的放射源必须存放在特制的容器里，而不能随意放置D对可能产生放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的解析：选BCD.射线杀伤癌细胞的同时对人体的正常细胞也是有害的，A选项错误；B、C、D关于射线的防护的表述都是正确的8近几年来，
24、我国北京、上海、山东、洛阳、广州等地引进了十多台刀，治疗患者5 000余例，效果极好，成为治疗脑肿瘤的最佳仪器令人感叹的是，用刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半小时完成手术，无需住院，因而刀被誉为“神刀”据报道，我国自己研制的旋式刀性能更好，即将进入各大医院为患者服务刀治疗脑肿瘤主要是利用()A射线具有很强的穿透能力B射线具有很强的电离作用C射线具有很高的能量D射线能很容易绕过阻碍物到达目的地解析：选AC.刀就是射线，射线的特点是穿透能力强，射线波长短，光子的能量高，杀伤力强，应用刀治疗脑肿瘤就是利用其穿透能力强和杀伤力强9用盖革米勒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
25、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：选AC.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；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10(2016江苏扬州期末)正电子发射计算机断层显像(P
26、ET)的基本原理是：将放射性同位素O注入人体，O在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器采集后，经计算机处理生成清晰图像则根据PET的原理判断下列表述正确的是()A.O在人体内的衰变方程是ONeB正、负电子湮灭方程是ee2C在PET中，O主要用途是作为示踪原子D在PET中，O主要用途是参与人体的新陈代谢解析：选ABC.显像的原理是采集光子，即注入人体内的O衰变放出正电子和人体内的负电子湮灭转化为光子，因此O主要用途是作为示踪原子，D错三、非选择题11中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的铂元素的同位素Pt.制取过程如下：(1)用质子轰击铍靶Be产生快中子；(
27、2)用快中子轰击汞Hg，反应过程可能有两种：生成Pt，放出氦原子核；生成Pt，放出质子、中子；(3)生成的Pt发生两次衰变，变成稳定的原子核汞Hg.写出上述核反应方程式解析：根据质量数守恒和电荷数守恒，算出新核的电荷数和质量数，然后写出核反应方程(1)BeHBn.(2)HgnPtHe；HgnPt2Hn.(3)PtAue；AuHge.答案：见解析12.1934年，约里奥居里和伊丽芙居里夫妇在用粒子轰击铝箔时，除了测到预料中的中子外，还探测到了正电子正电子的质量跟电子的质量相同，带一个单位的正电荷，跟电子的电性正好相反，是电子的反粒子，更意外的是，拿走放射源以后，铝箔虽不再发射中子，但仍然继续发射正电子，而且这种放射性也有一定的半衰期原来，铝箔被粒子击中后发生了如下反应：AlHePn.这里的P就是一种人工放射性同位素，正电子就是它衰变过程中放射出来的(1)写出放射性同位素P放出正电子的核反应方程；(2)放射性同位素P放出正电子的衰变称为正衰变，我们知道原子核内只有中子和质子，那么正衰变中的正电子从何而来？解析：(1)正衰变过程质量数、电荷数也守恒，P放出正电子的核反应方程为PSie，可见正衰变后新核质量数不变，电荷数减1.(2)原子核内只有质子和中子，没有电子，也没有正电子，正衰变是原子核的一个质子转换成一个中子，同时放出一个正电子，反应过程为Hen.答案：(1)PSie(2)Hen
