高中物理第十九章原子核放射性的应用与防护名师导航学案

4 放射性的应用与防护
名师导航
知识梳理
1。

人工放射性同位素的优点：和天然同位素相比，人工放射性同位素放射强度_____________，可以制成各种所需的_____________,半衰期比天然放射性物质___________，废料容易处理。

2.放射性同位素的应用:放射性同位素的应用沿着两个方向展开.一是利用它的_____________,如用γ射线探伤，实现自动控制、清除静电、杀菌治病等。

二是作为_____________原子。

3。

放射性防护:为了防止有害的放射线对人类和自然的破坏，人们采取了有效的防范措施.在生活中对那些有可能有放射性的物质要有_____________，尽可能_____________放射源。

疑难突破
对放射性同位素的主要应用的理解
剖析：放射性同位素的主要应用
(1）利用它的射线
①利用γ射线的贯穿本领，可用γ射线探伤等.
②利用α射线的电离作用很强，可消除有害静电.
③利用γ射线对生物组织的物理和化学作用，可用来使种子发生变异，培育良种、灭菌消毒.
④利用放射线的能量，还可轰击原子核，诱发核反应.
⑤在医疗上，常用以控制病变组织的扩大.
（2）做示踪原子
由于放射性同位素跟同种元素的其他同位素相比,具有相同的质子数，核外电子数相同，因此一种元素的各种同位素都有相同的化学性质，如果在某种元素里掺入一些放射性同位素，那么该元素无论经历什么变化，它的放射性同位素也经过同样的变化过程，而放射线同位素不断地放出射线，再用仪器探测这些射线，即可知道元素的行踪,这种用途的放射性元素叫示踪原子，放射性元素做示踪原子的应用也很多。

①在农业生产中，探测农作物在不同季节对元素的需求。

②在工业上，检查输油管道上的漏油位置.
③在生物医疗上，可以检查人体对某元素的吸收情况,也可以帮助确定肿瘤的部位和范围.
问题探究
问题：防止放射线危害的主要途径是什么？
探究:（1）放射性污染
过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自然界产生破坏作用，对人类的危害，主要是杀伤细胞组织，切断人体DNA链，促进细胞变异，几件需要了解的放射性污染事件是：
①1945年美国向日本的广岛和长崎投下两枚原子弹,当时炸死了十万人，另有无数平民受到辐射后患有各种疾病，痛不欲生。

②美国在近几年的两次地区冲突中（海湾地区、科索沃地区）大量地使用了含有放射性物质的贫铀弹，使许多人患上了莫名其妙的疾病.
③1987年苏联切尔诺贝利核电站的泄露造成了大量人员伤亡，至今
大片领土仍是生物活动的禁区。

（2）放射性的保护
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层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。

在生活中对那些有可能具有放射性的物质要有防范意识,尽可能远离放射源。

探究结论：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.
典题精讲
【例1】关于放射性同位素，以下说法正确的是（）
A。

放射性同位素与放射性元素一样，都有一定的半衰期，衰变规律一样
B。

放射性同位素衰变可生成另一种新元素
C。

放射性同位素只能是天然衰变时产生，不能用人工方法制得D。

以上说法均不对
思路解析：放射性同位素也具有放射性,半衰期也不受物理和化学因素的影响，衰变后生成新的原子核,选项A、B正确。

答案：AB
【例2】用中子轰击铝27,产生纳24和X粒子,钠24具有放射性，它衰变后变成镁24，则X粒子和钠的衰变过程分别是（）
A.质子、α衰变B。

电子、α衰变
C。

α粒子、β衰变D。

正电子、β衰变
思路解析：利用一些射线轰击某些原子核，以实现原子核的人工转变，并可以得到一些元素的放射性同位素，它们和天然存在的放射性元素一样不断地衰变，也有半衰期，且核反应前后质量数、电荷数守恒。

中子轰击铝27的核反应方程为：
He Na n Al 4224111
027
13+→+，钠24衰变后变成镁24的核反应方程为：
e Mg Na 0
1241224
11-+→，所以
X 粒子是α粒子,钠的衰变为β衰变，选项C 正确。

答案：C
知识导学
要学习本节内容首先要对同位素的概念进行复习：具有相同的质子数和不同中子数的原子互称为同位素,它们在元素周期表中排同一位置；在学习本节的过程中要掌握人工制得放射性同位素的方法，以及放射性同位素的应用：（1）γ射线探伤、育种、杀菌消毒;（2)作示踪原子；（3)对放射线危害的防护。

上节我们学习了核衰变，本节可以说是对上节内容的一个应用.同时还要对原子核衰变和半衰期的概念有一个更深层次的理解.
疑难导析
放射性同位素的特点：众所周知，放射性同位素(radiosotlope ）是不稳定的，它会“变"。

放射性同位素的原子核很不稳定，会不间断地、自发地放射出射线，直至变成另一种稳定同位素，这就是所谓“核衰变”。

放射性同位素在进行核衰变的时候，可放射出α射线、β射线、γ射线等，但是放射性同位素在进行核衰变的时候并不一定能同时放射出这几种射线.核衰变的速度不受温度、压力、电磁场等
外界条件的影响，也不受元素所处状态的影响.放射性同位素衰变的快慢，通常用“半衰期”来表示.半衰期（halflife)即一定数量放射性同位素原子数目减少到其初始值一半时所需要的时间.如磷—32的半衰期是14。

3天，就是说，假使原来有100万个磷—32原子，经过14。

3天后，只剩下50万个了。

半衰期越长，说明衰变得越慢，半衰期越短，说明衰变得越快。

半衰期是放射性同位素的一特征常数,不同的放射性同位素有不同的半衰期，衰变的时候放射出射线的种类和数量也不同。

问题导思
对一些主要放射线的防止机理：
（1）对α粒子的防护：由于α粒子较大，又带有两个电子电荷量的电荷,因此，它的穿透本领较弱.甚至一张纸就能把它挡住，但它的电离本领较大.故在使用α放射源，或接触α放射线时，主要不是考虑外防护，而是不要使α粒子进入体内.使用α放射源，要防止通过口或伤口进入体内,造成伤害。

(2)对β射线的防护：β射线是高速运动的电子,它的穿透本领较强，但不如γ射线和中子的穿透本领强。

对β射线的防护要注意它的次级效应。

特别是与重粒子相互作用，导致辐射相当厉害。

例如，在接触β射线时，为保护眼睛,应该用普通的玻璃眼镜，不能用铅玻璃或较重物质的眼镜.
(3）γ射线的防护：对γ射线主要是防护外照射.
典题导考
黑色陷阱：本题易错解为C.错解分析:放射性同位素天然衰变可以产
生，也可以用人工方法制得，如α粒子轰击铝核产生放射性同位素磷30.
【典题变式1】 关于同位素,以下说法中正确的是（ ）
A 。

原子序数等于核内质子数与核外电子数之差
B.原子序数等于核内质子数与中子数之差
C 。

原子序数相同的元素，互为同位素
D.核内质子数相同的元素，互为同位素
答案：CD
绿色通道:人工放射性同位素和天然放射性同位素一样，在衰变过程中都遵循电荷数守恒，质量数守恒，动量守恒，能量守恒.
【典题变式2】 一个质子以1.0×107 m/s 的速度撞一个静止的铝原子核后被俘获.铝原子核变为硅原子核.已知铝原子核的质量是质子的27倍，硅原子核的质量是质子的28倍，则下列判断正确的是（ ） A 。

核反应方程为
Si H Al 2814112713→+ B 。

核反应方程为
Si P Al 2814112713→+ C 。

硅原子核速度的数量级为107 m/s ，方向跟质子的初速度方向一
致
D.硅原子的核速度的数量级为105 m/s ，方向跟质子的初速度方向一致
答案:ABD。