高中物理 第十九章 第三节 探测射线的方法 第四节 放射性的应用与防护学案 新人教版选修3-5
第十九章 第3节、第4节
第3节探测射线的方法第4节放射性的应用与防护1．了解探测射线的几种方法，熟悉探测射线的几种仪器。
2．知道核反应及其遵循的规律，会书写核反应方程。
3．知道什么是放射性同位素和人工放射性同位素。
4．了解放射性同位素在科学与生产领域的应用，了解辐射过量的危害。
一、探测射线的方法探测器材的设计思路：放射线中的粒子会使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和蒸气会产生□01雾滴，过热液体会产生气泡。
射线中的粒子会使照相乳胶感光。
射线中的粒子会使□02荧光物质产生荧光。
1．威耳逊云室其结构为一个圆筒状容器，上盖透明，底部可以上下移动，相当于□03活塞。
实验时先往容器内加入少量酒精，使容器内充满酒精的饱和蒸气，然后迅速下拉活塞，气体迅速膨胀，温度降低，酒精蒸气达到□04过饱和状态。
粒子穿过该空间时，沿途使气体分子□05电离，过饱和蒸气就会以这些离子为核心□06凝成雾滴，于是显示出射线的径迹。
2．气泡室与云室原理类似，只是容器里装的是液体，并控制里面液体的温度和压强，使温度略低于液体的沸点。
当气泡室内的□07压强突然降低时，液体的□08沸点变低，因此液体过热，粒子通过液体时在它周围就有□09气泡形成，显示出粒子的径迹。
3．盖革－米勒计数器它的主要部分是盖革－米勒计数管，外面是玻璃管，里面有一个接在电源负极上的□10导电圆筒，□11金属丝，里面充入□12惰性气体以及少量□13酒精或溴蒸气。
当射线进入管内时，会使管内气体□14电离，产生的□15电子在电场中加速，再与管内气体分子碰撞，又使气体电离，产生电子……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，正离子到达阴极，电路中形成一次脉冲□16放电，电子仪器把脉冲次数记录下来。
二、核反应1．定义：原子核在其他粒子的轰击下产生□01新原子核的过程。
2．原子核的人工转变(1)1919年□02卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素，同时产生一个质子。
高中物理第十九章原子核第三节探测射线的方法第四节放射性的应用与防护课堂探究学案新人教版选修3
高中物理第十九章原子核第三节探测射线的方法第四节放射性的应用与防护课堂探究学案新人教版选修3第四节放射性的应用与防护课堂探究探究一探测射线的方法和仪器问题导引放射性射线实际上都是微观粒子流，用肉眼是看不见的，但可根据射线的粒子与其他物质作用时产生的一些现象来探知射线的存在，那么这些射线有什么特性呢？提示：使流体电离、底片感光、荧光物质发出荧光。
名师精讲1、方法探测射线的方法主要是利用放射线粒子与其他物质作用时产生的一些现象来探知放射线的存在，这些现象主要是：(1)使气体电离，这些离子可使饱和蒸气产生云雾或使过热液体产生气泡；(2)使照相底片感光；(3)使荧光物质产生荧光。
2、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。
(3)盖革米勒计数管，里面是一个接在电源负极的导电圆筒，筒的中间有一条接正极的金属丝。
管中装有低压的惰性气体和少量的酒精蒸气或溴蒸气，如图所示。
警示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，而云室里装的是气体。
【例题1】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α射线B、放射源射出的是β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：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α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，说明10天后放射性元素的原子核个数只有原来的，由半衰期公式知，已经过了两个半衰期，故半衰期是5天。
19.3探测射线的方法 19.4放射性的应用与防护
课题 19.3探测射线的方法 19.4放射性的应用与防护学习目标学习重难点学法指导预习评价课堂学习流程设计【课程导学】(一) 放射线的粒子探测方法1．使气体电离，这些离子可使过饱和汽产生云雾或使过热液体产生气泡；2．使照相底片感光；3．使荧光物质产生荧光．(二) 核反应1． 什么是核反应？2．核反应的特点？（核反应过程中那些物理量是守恒的）H O He N 1117842147+→+nC He Be 101264294+→+（三）人工放射性同位素1．放射性同位素：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素。
放射性同位素有天然和人造两种，它们的化学性质相同。
2．人工放射性同位素Al He P3．人工放射性同位素的优点：4．凡是用到射线时，都用人造放射性同位素（四）放射性同位素的应用：（五）辐射与安全【范例精析】例题：（1）1123Na俘获1个α粒子后放出1个质子（2）1327Al俘获1个α粒子后放出1个中子（3）816O俘获1个中子后放出1个质子（4）1430Si俘获1个质子后放出1个中子达标检测A类1关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是（）A．做示踪原子是利用放射性同位素放出的射线可被仪器检测的特点B．做示踪原子是利用放射性同位素贯穿能力很强的性质C．γ射线探伤是利用了γ射线贯穿能力很强的性质D．γ射线探伤是利用了γ射线电离能力很强的性质2下列应用中，把放射性同位素作为示踪原子的是（）A．γ射线探伤仪B．利用含有放射性碘131的油，检测地下油管的漏油情况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，用检测放射性元素在农作物内转移和分布的情况，找出合理施肥的规律3原子核物理的知识可以应用到下列几项工作中，其中不是放射现象应用的是( )A．检查金属板内部的砂眼B．处理种子，使农作物增产C．核能发电D．检查和治疗恶性肿瘤4在医疗上，用放射性钴60放出的γ射线治疗肿瘤，其原理是利用了γ射线的( )A．电离作用，使肿瘤细胞转化B．穿透本领，导致基因突变C．高能量，杀死肿瘤细胞D．热作用，减轻病人痛苦B类5贫铀炸弹是一种杀伤力很强的武器，贫铀是提炼铀235 以后的副产品，其主要成分为铀238，贫铀炸弹不仅有很强的穿甲能力，而且残留物可长期对环境起破坏作用，这种破坏作用的原因是（）A．爆炸的弹片存在放射性B．未爆炸的部分存在放射性C．铀的衰变速率很快D．铀的半衰期很长6关于放射性同位素，下列说法正确的是( )A．放射性同位素与放射性元素一样，都具有一定的半衰期，衰变规律一样B．放射性同位素衰变可以生成另一种新元素C．放射性同位素只能是天然衰变时产生的，不能用人工方法测得D．以上说法都不对7用中子轰击铝27，产生钠24和X粒子，钠24具有放射性，它衰变后生成镁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8下列原子核反应式中,x代表α粒子的反应式是()。
高中物理 第十九章 原子核 第3、4节 探测射线的方法 放射性的应用与防护学案 新人教版选修3-5.doc
第3、4节探测射线的方法__放射性的应用与防护探测射线的方法1．探知射线存在的依据(1)放射线中的粒子会使气体或液体电离，以这些粒子为核心，过饱和的蒸气会产生雾滴，过热液体会产生气泡。
(2)放射线中的粒子会使照相乳胶感光。
(3)放射线中的粒子会使荧光物质产生荧光。
2．探测射线的仪器(1)威耳逊云室：α粒子的径迹直而粗。
β粒子的径迹比较细，而且常常弯曲。
γ粒子的电离本领很小，在云室中一般看不到它的径迹。
(2)气泡室：粒子通过液体时，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：G M计数器非常灵敏，用它检测射线十分方便。
但不同的射线产生的脉冲现象相同，因此只能用来计数，不能区分射线的种类。
[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)1．盖革—米勒计数器只能用来计数，不能区分射线的种类。
(√)2．利用威耳逊云室不能区分射线的种类。
(×)[释疑难·对点练]1．探测原理方面：探测原理都是利用射线中的粒子与其他物质作用时产生的现象，来显示射线的存在。
2．GM计数器区分粒子方面：GM计数器不能区分时间间隔小于200 μs的两个粒子。
[试身手]1．在威耳逊云室中，关于放射源产生的射线径迹，下列说法中正确的是( )A．由于γ射线的能量大，容易显示其径迹B．由于β粒子的速度大，其径迹粗而且长C．由于α粒子的速度小，不易显示其径迹D．由于α粒子的电离作用强，其径迹直而粗解析：选D 在云室中显示粒子径迹是由于粒子引起气体电离，电离作用强的α粒子容易显示其径迹，因α粒子质量较大，飞行时不易改变方向，所以径迹直而粗，故只有D 正确。
核反应1．核反应定义原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程。
2．原子核的人工转变人类第一次实现的原子核的人工转变14 7N ＋42He ―→17 8O ＋11H 。
3．遵循原则质量数守恒，电荷数守恒。
[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)1．卢瑟福发现质子的核反应：147N ＋42He ＝178O ＋11H 。
高中物理选修3-5精品学案：19.3-19.4 探测射线的方法 放射性的应用与防护
第3节探测射线的方法第4节放射性的应用与防护学习目标核心提炼1.知道射线粒子使气体或者液体电离、使照相底片感光、使荧光物质产生荧光。
3个方法——云室气泡室盖革—米勒计数器1个概念——放射性同位素2.了解云室、气泡室和计数器的简单构造和基本原理。
3.知道什么是放射性同位素和人工放射性同位素。
4.知道核反应及其遵循的规律。
5.了解放射性在生产和科学领域的应用，知道射线的危害及防护。
一、探测射线的方法阅读教材第73～75页内容，了解探测射线的几种方法。
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，过饱和的蒸汽会产生雾滴，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①原理：当酒精蒸汽达到过饱和状态，粒子在云室内气体中飞过，使沿途的气体分子电离，过饱和酒精蒸汽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(2)气泡室：气泡室里装的是液体，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①优点：G－M计数器非常灵敏，用它检测射线十分方便。
②缺点：只能用来计数，不能区分射线的种类。
思考判断(1)威尔逊云室可以显示α粒子和β粒子的径迹。
()(2)高速β粒子在威尔逊云室中的径迹又短又粗而且是弯曲的。
()(3)G－M计数器非常灵敏，不仅可以计数，还可以区分射线的种类。
() [答案](1)√(2)×(3)×二、核反应和人工放射性同位素阅读教材第76～77页内容，知道核反应遵循的规律，会书写核反应方程。
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α粒子轰击氮原子核，核反应方程14 7N＋42 He―→17 8O＋11H。
(3)遵循规律：质量数守恒，电荷数守恒。
2.人工放射性同位素(1)放射性同位素：具有放射性的同位素。
人教版高中物理选修3-1第十九章《原子核》3探测射线的方法4放射性的应用与防护学案[2020年最新]
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3探测射线的方法4 放射性的应用与人教版高中物理选修3-1第十九章《原子核》防护学案【学习目标】1．知道什么是核反应，会写出人工转变方程。
2．知道什么是放射性同位素，人造和天然放射性物质的主要不同点。
3．了解放射性在生产和科学领域的应用。
4．简单了解放射线的粒子探测方法。
【重点】会写出人工转变方程。
【难点】放射性在生产和科学领域的应用【知识回顾】1．什么是衰变？2．衰变的分类?3．衰变的特点？(衰变过程中那些物理量是守恒的)【自主学习】一、放射线的粒子探测方法1．使气体电离，这些离子可使过饱和汽产生云雾或使过热液体产生气泡；2．使照相底片感光；3．使荧光物质产生荧光．二、核反应1、什么是核反应？核反应过程中满足哪些规律？2、核反应与放射性核的衰变有什么相同点和不同点？3、写出2个核反应方程式。
4、核反应的用途？典型例题：写出下列原子核人工转变的核反应方程。
（1）1123Na俘获1个α粒子后放出1个质子（2）1327Al俘获1个α粒子后放出1个中子（3）816O俘获1个中子后放出1个质子（4）1430Si俘获1个质子后放出1个中子三、人工放射性同位素1、什么是放射性同位素？写出2个天然放射性同位素。
2、什么是人工放射性同位素？写出2个人工放射性同位素。
3、人工放射性同位素具有什么样的特点？4、试比较几个人工放射性同位素的半衰期。
四、放射性同位素的应用：（阅读教材77页）1、工业上的应用①如何用射线测厚度？②试着再举一个放射性同位素在工业上运用的例子，并简述其原理。
2、医学上的应用①钴60产生的哪种射线用于治疗癌症？②比较人体各细胞组织对射线的耐受度，哪些癌症可以用射线进行治疗？3、农业上的应用①为什么蔬菜经γ射线照射后会延长保存期？②试着再举一个放射性同位素在农业上运用的例子，并简述其原理。
4、示踪原子试举出示踪原子应用的两个实例，并说明原理。
五、辐射与安全（阅读教材78页）【当堂总结】【当堂检测】1. 完成下列核反应方程，指出核反应的类型：（1）147N+10n →146C+___ __ （2）Ra 22688→Rn 22286+2.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。
2018学年第二学期高二物理选修3-5第19章第三、四节《探测射线的方法和放射性的应用与防护》学案
选修3-5 第19章原子核第3、4节探测射线的方法和放射性的应用与防护年级：班级：学号：姓名：学习目标：1.了解探测射线的几种方法，熟悉探测射线的几种仪器.2.知道什么是放射性同位素和人工放射性同位素.3.了解放射性在生产和科学领域的应用.4.知道核反应及其遵循的规律，会正确书写核反应方程．学习过程：【新知探究】一、探测射线的方法[导学探究]由于α粒子和电子都很小，我们仅凭肉眼看不见，但是在威耳逊云室中，我们却能看到如图1所示的α粒子和电子的运动轨迹．图1(1)说出威耳逊云室显示α粒子和电子的运行轨迹的原理．(2)在威耳逊云室中如何判断粒子所带电荷的正负？[知识深化]1．威尔逊云室(1)α粒子显示的径迹因为α粒子的电离本领强，沿途产生的离子多，过饱和酒精蒸气凝结在这些离子上，形成很清晰的径迹．且由于α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)β粒子显示的径迹β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β粒子的径迹又细又直，低速β粒子的径迹又短又粗而且是弯曲的．(3)γ粒子的电离本领很小，在云室中一般看不到它的径迹．2．气泡室气泡室装的是过热液体，粒子通过液体时在它的周围有气泡形成，显示粒子的径迹．3．盖革—米勒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．例1(多选)下列说法中正确的是()A．威耳逊云室和盖革—米勒计数器都是利用了放射线使气体电离的性质B．盖革—米勒计数器除了用来计数，还能区分射线的种类C．用威耳逊云室探测射线时，径迹比较细且常常弯曲的是β粒子的径迹D．根据气泡室中粒子径迹的照片上记录的情况，可以分析粒子的动量、能量及带电情况等针对训练1(多选)利用威耳逊云室可以研究放射性元素衰变时放出的射线，下列说法正确的是()A．可以利用威耳逊云室研究所有的射线B．α粒子在威耳逊云室中的径迹直而粗，是因为α粒子的质量大，电离本领强C．β粒子在威耳逊云室中，几乎看不到它的径迹D．利用威耳逊云室可判断射线所带电荷的正负二、核反应及核反应方程[导学探究]1．核反应的实质是什么？它符合哪些规律？答案(1)它的实质就是将一种原子核在粒子的轰击之下转变成一种新的原子核，并产生新的粒子．(2)在转变过程中符合质量数和电荷数守恒规律．2．如何实现原子核的人工转变？常见的人工转变的核反应有哪些？[知识深化]1．核反应的条件用α粒子、质子、中子，甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变．2．核反应的规律质量数守恒，电荷数守恒．3．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方程：14N＋42He→178O＋11H7(2)1932年查德威克发现中子的核反应方程：9Be＋42He→126C＋10n4(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方程：27Al＋42He→3015P＋10n；3015P→3014Si＋0＋1e.134．人工转变与衰变的比较(1)不同点：人工转变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，在发生过程中质量数与电荷数都守恒．例2完成下列核反应方程，并指出其中________是发现质子的核反应方程，________是发现中子的核反应方程(均填序号)．(1)147N＋10n→146C＋________(2)147N＋42He→178O＋________(3)105B＋10n→________＋42He(4)94Be＋42He→________＋10n(5)5626Fe＋21H→5727Co＋________其中发现质子的核反应方程是(2)，发现中子的核反应方程是(4)．针对训练2用中子轰击氧原子核的核反应方程式为168O＋10n→a7N＋0b X，对式中X、a、b的判断正确的是()A．X代表中子，a＝17，b＝1B．X代表电子，a＝17，b＝－1C．X代表正电子，a＝17，b＝1D．X代表质子，a＝17，b＝1三、放射性同位素的应用1．放射性同位素的分类(1)天然放射性同位素．(2)人工放射性同位素．2．放射性同位素的主要作用(1)工业部门使用射线测厚度——利用γ射线的穿透特性．(2)农业应用——γ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γ射线的高能量治疗癌症．例3正电子发射型计算机断层显像(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，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象．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．①________________________________________________________________________.②________________________________________________________________________.(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(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”)【课堂练习】1．(探测射线的方法)(多选)关于威尔逊云室探测射线，下列说法中正确的是()A．威尔逊云室内充满过饱和蒸气，射线经过时可显示射线运动的轨迹B．威尔逊云室中径迹直而清晰的是α射线C．威尔逊云室中径迹细而长的是γ射线D．威尔逊云室中显示粒子径迹的原因是蒸气电离，即使放入磁场中也无法判断射线所带电荷的正负2．(核反应方程)以下是物理学史上3个著名的核反应方程：x＋73Li→2y；y＋147N→x＋178O；y＋94Be→z＋126Cx、y和z是3种不同的粒子，其中z是()A．α粒子B．质子C．中子D．电子3．(放射性同位素)(多选)有关放射性同位素3015P的下列说法，正确的是()A.3015P与4014X互为同位素B.3015P与其同位素有相同的化学性质C．用3015P制成化合物后它的半衰期变长D.3015P能释放正电子，可用作示踪原子，观察磷肥对植物的影响4．(放射性同位素的应用)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不过40多种，而今天人工制造的放射性同位素已达1 000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、医疗卫生和科学研究的许多方面得到了广泛的应用．(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)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α、β、γ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．图2(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的结晶是同一种物质，为此曾采用放射性同位素14C做________．【归纳整理】。
第十九章 3 探测射线的方法 4 放射性的应用与防护
【例题】(双选)卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工
12 17 1 转变，核反应方程为 4 He ＋ N ―→ O ＋ 2 7 8 1H. 下列说法正确的是
(
) A．通过此实验发现了质子 B．实验中利用了放射源放出了γ射线 C．实验中利用了放射源放出了α射线 D．原子核在人工转变过程中，电荷数可能不守恒 【解析】由物理学史知 A 对；本实验用α粒子轰出
核反应方程
【例题】(单选)用中子轰击氧原子核的核反应方程式为 16 8O
a 0 ＋1 0n―→7N＋bX，对式中X、a、b判断正确的是(
)
A．X 代表中子，a＝17，b＝1 B．X 代表电子，a＝17，b＝－1 C．X 代表正电子，a＝17，b＝1 D．X 代表质子，a＝17，b＝1 【解析】根据质量数、电荷数守恒可知 a＝17，b＝8＋0－
(3)盖革—米勒(G－M)计数器： ①1928 年由德国物理学家 盖革和米勒研制成；②主要部分是盖革—米勒计数管③主要优 点——灵敏、方便，主要缺点——不能区分射线类型．
射线的危害与防护
污染与 举例与措施 防护
核爆炸 污染 核泄漏 医疗照射
说明 核爆炸的最初几秒钟辐射出来的主要是 强烈的γ射线与中子流 核工业生产和核科学研究中使用放射性 原材料，一旦泄露就会造成严重污染 医疗中如果放射线的剂量过大，也会导 致病人受到损害，甚至造成病人的死亡
【答案】见解析
2．如图 19－3－2 所示，在某一足够大的真空室中，虚线 PH 的右侧是一磁感应强度为 B、方向垂直纸面向里的匀强磁 场，左侧是一场强为 E、方向水平向左的匀强电场．在虚线 PH 上的点 O 处有一质量为 M、电荷量为 Q 的镭核 (226 ．某时刻 88Ra) 原来静止的镭核水平向右放出一个质量为 m、电荷量为 q 的α 粒子而衰变为氡 (222 86Rn)核，设α粒子与氡核分离后它们之间的 作用力忽略不计，涉及动量问题时，亏损的质量可不计． (1)写出镭核衰变为氡核的核反应方程； (2)经过一段时间α粒子刚好到达虚线 PH 上的 A 点，测得 OA ＝ L．求此时刻氡 核的速率． 图 19－3－2
高中物理 第十九章 原子核 3 探测射线的方法 4 放射性的应用与防护学案 新人教版选修35
3 探测射线的方法4 放射性的应用与防护[先填空]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：①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径迹特点(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．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①优点：G—M计数器非常灵敏，使用方便．②缺点：只能用来计数，不能区分射线的种类．[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．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．(×)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]如何利用云室区别射线的种类？【提示】利用射线在云室中的径迹区别，直而粗的为α射线，细而长的为β射线．[合作探讨]探讨1：过饱和气体为什么能显示出射线中粒子的径迹？【提示】射线粒子在云室中的过饱和气体中飞过，射线粒子具有电离作用，可以使沿途的过饱和气体分子电离，过饱和气体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．探讨2：在威尔逊云室中如何判断放射线的性质和带电的正负？【提示】根据放射线在威尔逊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]1．三种射线在云室中的径迹比较(1)α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)β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)γ粒子的电离本领更小，在云室中一般看不到它的径迹．2．不同探测方法的对比威耳逊云室和气泡室都是依据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．1．在威耳逊云室中，关于放射源产生的射线径迹，下列说法中正确的是( ) A．由于γ射线的能量大，容易显示其径迹B．γ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β粒子的速度大，其径迹细而且长D．由于α粒子的速度小，不易显示其径迹E．由于α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α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】BCE2．利用威尔逊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】α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，β射线质量较小，在云室中的径迹细而弯曲，因此观察到威尔逊云室中细长而弯曲的径迹是β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】β酒精雾滴3．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α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 α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.[先填空]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1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素，同时产生一个质子．卢瑟福发现质子的核反应方程：177N＋42He―→178O＋11H.遵循规律：质量数守恒，电荷数守恒．2．人工放射性同位素(1)放射性同位素的定义：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α粒子轰击的铝片中含有放射性磷3015P.发现磷同位素的方程：42He＋2713Al―→3015P＋10n.[再判断]1．卢瑟福发现质子的过程就是原子核的人工转变过程．(√)2．衰变反应过程和原子核的人工转变过程都遵循质量守恒和电荷守恒规律．(×)3．同位素都具有放射性．(×)[后思考]衰变和原子核的人工转变有什么不同？【提示】衰变是具有放射性的不稳定核自发进行的变化，原子核的人工转变是利用α粒子、质子、中子或γ光子轰击靶核发生的变化．所有的原子核都可能发生人工转变．[合作探讨]探讨1：书写核反应方程时为什么不能用等号连接？【提示】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，只能用单箭头表示反应方向．探讨2：原子核的衰变方程和原子核的人工转变方程有何区别？【提示】 衰变方程的箭头左边只有一个放射性原子核，原子核的人工转变方程的箭头左边有靶核和轰击靶核的粒子各一个．[核心点击] 1．核反应的条件用α粒子、质子、中子，甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变． 2．核反应的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．3．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 7N ＋42He→17 8O ＋11H(2)1932年查德威克发现中子的核反应：94Be ＋42He→12 6C ＋10n(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→3015P ＋10n ；3015P→3014Si ＋01e.4．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．4．以下是物理学史上3个著名的核反应方程x ＋73Li→2y y ＋14 7N→x ＋17 8O y ＋94Be→z ＋126Cx 、y 和z 是3种不同的粒子，下列说法正确的是( )A ．x 为α粒子B ．x 为质子C ．y 为α粒子D ．y 为电子E ．z 为中子【解析】 根据质量数守恒和电荷数守恒可以确定x 为质子11H ，y 为42He 即α粒子，z 为中子10n.【答案】 BCE5．用中子轰击2713Al ，产生2411Na 和X 粒子，2411Na 具有放射性，它衰变后变成2412Mg ，则X 为________粒子，钠的衰变过程为________衰变．【解析】 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：10n ＋2713Al→2411Na ＋42He ，2411Na→2412Mg ＋ 0－1e.显然，X 粒子是α粒子，钠发生了β衰变．【答案】 α β6．完成下列各核反应方程，并指出哪个核反应是首次发现质子、中子和正电子的． (1)105B ＋42He→137N ＋( ) (2)94Be ＋( )→126C ＋10n (3)2713Al ＋( )→2712Mg ＋11H (4)147N ＋42He→178O ＋( ) (5)2311Na ＋( )→2411Na ＋11H(6)2713Al ＋42He→10n ＋( )；3015P→3014Si ＋( ) 【解析】 (1)105B ＋42He→137N ＋10n (2)94Be ＋42He→126C ＋10n由此核反应使查德威克首次发现了中子． (3)2713Al ＋10n→2712Mg ＋11H (4)147N ＋42He→178O ＋11H此核反应使卢瑟福首次发现了质子． (5)2311Na ＋21H→2411Na ＋11H (6)2713Al ＋42He→10n ＋3015P ；3015P→3014Si ＋ 0＋1e(正电子)此核反应使约里奥—居里夫妇首次发现了正电子．书写核反应方程的四条重要原则(1)质量数守恒和电荷数守恒； (2)中间用箭头，不能写成等号； (3)能量守恒(中学阶段不作要求)； (4)核反应必须是实验中能够发生的．[先填空]1．应用射线：利用γ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的化学性质，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．[再判断]1．同一种元素的放射性同位素具有相同的半衰期．(×)2．在用到射线时，利用人工放射性同位素和天然放射性物质都可以．(×)3．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”．(√) [后思考]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．[合作探讨]探讨1：放射性同位素可以怎样获得？【提示】放射性同位素可以由天然放射性元素获得，也可以用人工方法获得．探讨2：人工放射性同位素有哪些优点？【提示】(1)放射强度容易控制；(2)可以制成各种所需的形状；(3)半衰期很短，废料容易处理．[核心点击]1．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．①工业部门使用射线测厚度——利用γ射线的穿透特性；②农业应用——γ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医疗上——利用γ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．7．下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子 ( )A．γ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γ射线的穿透性；C利用了γ射线的生物作用；B、D、E是利用示踪原子．【答案】BDE8．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B．利用γ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γ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γ射进行人体透视【解析】利用放射线消除有害静电是利用α射线的电离性，使空气分子电离成导体，将静电泄出，A错误；γ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】BDE9．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，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．(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(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】(1)由题意得15 8O→15 7N＋0＋1e，0＋1e＋0－1e→2γ.(2)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，所以它的用途为作为示踪原子．B正确．(3)根据同位素的用途，为了减小对人体的伤害，半衰期应该很短．【答案】(1)15 8O→15 7N＋ 0＋1e， 0＋1e＋0－1e→2γ(2)B (3)短放射性同位素的两类应用(1)利用它的射线：α射线的电离作用，γ射线的贯穿本领和生物作用，β射线的贯穿本领．(2)作为示踪原子：多数情况下用β射线，因为γ射线难以探测到．学业分层测评(十五)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．关于放射性的应用，下列说法正确的是( )A．利用α射线使空气电离，把静电荷导走B．利用β射线照射植物的种子，使产量显著增加C．利用γ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E．利用β射线进行金属探伤【解析】α射线的电离作用很强，应利用α射线的电离作用，A对；γ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，β射线不具有生物作用，B错，C对；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；利用γ射线进行金属探伤，E错．【答案】ACD2．用高能8636Kr(氪)离子轰击20882Pb(铅)，释放出一个中子后，生成了一个新核，关于新核的推断正确的是( )A．其质子数为118 B．其质量数为293C．其原子序数为118 D．其中子数为90E．其质子数为122【解析】核反应方程为20882Pb＋8636Kr―→10n＋293118X，新核质量数为293，质子数为118，中子数为293－118＝175.故正确选项为ABC.【答案】ABC3．用α粒子照射充氮的云室，摄得如图1831所示的照片，下列说法中正确的是( )图1831A．A是α粒子的径迹B．B是α粒子的径迹C．C是α粒子的径迹D．A是新核的径迹E．C是质子的径迹【解析】α粒子轰击氮的核反应方程为42He＋14 7N→17 8O＋11H，入射的是α粒子．所以B 是α粒子产生的径迹，质量大、电离作用强的新核17 8O，径迹粗而短，故A是新核径迹．质子电离作用弱一些，贯穿作用强，所以细而长的径迹是质子的径迹．所以正确选项为B、D、E.【答案】BDE4．有关放射性同位素3015P的下列说法，正确的是( )A.3015P与3014X互为同位素B.3015P与其同位素有相同的化学性质C．用3015P制成化合物后它的半衰期变长D．含有3015P的磷肥释放正电子，可用作示踪原子，观察磷肥对植物的影响E.3015P的半衰期与所处的状态无关【解析】同位素应具有相同的质子数，故A错；同位素具有相同的化学性质，B对；元素的半衰期与其所处的状态无关，C错E对；放射性同位素可作为示踪原子，故D对．【答案】BDE5．医学界通过14C标记的C60发现一种C60的羧酸衍生物，在特定条件下可以通过断裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，则14C的用途是________．【解析】用14C标记C60来查明元素的行踪，发现可以通过断裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，因此14C的作用是做示踪原子．【答案】示踪原子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．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________．【解析】 要测定聚乙烯薄膜的厚度，则要求射线可以穿透薄膜，因此α射线不合适；另外，射线穿透作用还要受薄膜厚度影响，γ射线穿透作用最强，薄膜厚度不会影响γ射线穿透，所以只能选用β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．【答案】 锶907．将威耳逊云室置于磁场中，一个静止在磁场中的放射性同位素原子核3015P ，放出一个正电子后变成原子核3014Si ，画出反映正电子和Si 核的轨迹示意图．【解析】 把放出的正电子和衰变生成物Si 核看成一个系统，衰变过程中系统的动量守恒，放出的正电子的运动方向跟Si 核运动方向一定相反．由于它们都带正电荷，在洛伦兹力作用下一定形成两个外切圆的轨道．因为有洛伦兹力作为向心力，即qvB ＝m v 2r .所以做匀速圆周运动的半径为r ＝mvqB .衰变时，放出的正电子与反冲核Si 的动量大小相等，因此在同一个磁场中做圆周运动的半径与它们的电荷量成反比，即r e r Si ＝q Si q e ＝141.可见正电子运动的圆半径较大．故其示意图应为.【答案】 见解析图8．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1 000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1941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α、β、γ三种射线中，你认为对铝板的厚度起主要作用的是________射线．图1941(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消失．(2)α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，γ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，β射线也能穿透几毫米厚的铝板，但厚度不同，穿透后β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)β(3)示踪原子[能力提升]9．一个质子以1.0×107m/s的速度撞一个静止的铝原子核后被俘获，铝原子核变成硅原子核．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，则下列说法正确的是( )A．核反应方程为2713Al＋11H→2814SiB．核反应方程为2713Al＋10n→2814SiC．质子撞铝原子核的过程动量守恒D．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E．硅原子核速度的数量级为105 m/s，方向跟质子的初速度方向一致【解析】由核反应中电荷数和质量数守恒可知A选项正确，B选项错误；由动量守恒定律求得硅原子速度的数量级为105 m/s，即D选项错误，C、E选项正确．【答案】ACE10．某校学生在进行社会综合实践活动时，收集列出了一些放射性同位素的半衰期和可供利用的射线(见下表)，并总结出它们的几种用途．A ．塑料公司生产聚乙烯薄膜，方法是让较厚的聚乙烯膜通过轧辊后变薄，利用α射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀B ．钴60的半衰期为5年，若取4个钴60原子核，经10年后就一定剩下一个原子核C ．把放射性元素钋210掺杂到其他稳定元素中，放射性元素的半衰期不变D ．用锝99可以作示踪原子，用来诊断人体内的器官是否正常．方法是给被检查者注射或口服附有放射性同位素的元素的某些物质，当这些物质的一部分到达到检查的器官时，可根据放射性同位素的射线情况分析器官正常与否E ．半衰期是一个统计概念，对大量的原子核的衰变才有意义【解析】 因为α射线不能穿透薄膜，无法测量薄膜的厚度，所以A 不正确；钴60的半衰期为5年是指大量钴60原子核因衰变而减少到它原来数目的一半所需要的时间，因此B 错误C 、E 正确；检查时，要在人体外探测到体内辐射出来的射线，而又不能让放射性物质长期留在体内，所以应选取锝99作为放射源，D 正确．【答案】 CDE11．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20278Pt.制取过程如下： (1)用质子轰击铍靶94Be 产生快中子；(2)用快中子轰击汞204 80Hg ，反应过程可能有两种： ①生成20278Pt ，放出氦原子核； ②生成202 78Pt ，放出质子、中子；(3)生成的20278Pt 发生两次β衰变，变成稳定的原子核汞20280Hg. 写出上述核反应方程式. 【导学号：66390050】【解析】 根据质量数守恒和电荷数守恒，算出新核的电荷和质量数，然后写出核反应方程．(1)94Be ＋11H→95B ＋10n. (2)①20480Hg ＋10n→20278Pt ＋32He ； ②20480Hg ＋10n→20278Pt ＋211H ＋10n. (3)20278Pt→20279Au ＋ 0－1e ；202 79Au→202 80Hg ＋ 0－1e.【答案】 见解析12．1956年李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，并由吴健雄用6027Co的衰变来验证，其核反应方程是6027Co→A Z Ni＋ 0－1e＋νe.其中νe是反中微子，它的电荷量为零，静止质量可认为是零．(1)在上述衰变方程中，衰变产物A Z Ni的质量数A是________，核电荷数Z是________．(2)在衰变前6027Co核静止，根据云室照片可以看出，衰变产物Ni和 0－1e的运动径迹不在一条直线上，如果认为衰变产物只有Ni和 0－1e，那么衰变过程将违背________守恒定律．(3)6027Co是典型的γ放射源，可用于作物诱变育种．我国应用该方法培育出了许多农作物新品种，如棉花高产品种“鲁棉1号”，年种植面积曾达到3 000多万亩，在我国自己培育的棉花品种中栽培面积最大．γ射线处理作物后主要引起________，从而产生可遗传的变异. 【导学号：66390051】【解析】(1)根据质量数和电荷数守恒，核反应方程为：6027Co→6028Ni＋ 0－1e＋νe，由此得出两空分别为60和28.(2)衰变过程遵循动量守恒定律．原来静止的核动量为零，分裂成两个粒子后，这两个粒子的动量和应还是零，则两粒子径迹必在同一直线上．现在发现Ni和 0－1e的运动径迹不在同一直线上，如果认为衰变产物只有Ni和 0－1e，就一定会违背动量守恒定律．(3)用γ射线照射种子，会使种子的遗传基因发生突变，从而培育出优良品种．【答案】(1)60 28 (2)动量(3)基因突变。
高中物理第十九章原子核第3节第4节探测射线的方法放射性的应用与防护学案新人教版选修3_5
第3节 探测射线的方法 第4节 放射性的应用与防护1．了解探测射线的几种方法,熟悉探测射线的几种仪器。
2．知道核反应及其遵循的规律,会书写核反应方程。
3．知道什么是放射性同位素和人工放射性同位素。
4．了解放射性同位素在科学与生产领域的应用,了解辐射过量的危害。
一、探测射线的方法探测器材的设计思路：放射线中的粒子会使气体或液体电离,以这些离子为核心,过饱和蒸气会产生□01雾滴,过热液体会产生气泡。
射线中的粒子会使照相乳胶感光。
射线中的粒子会使□02荧光物质产生荧光。
1．威耳逊云室其结构为一个圆筒状容器,上盖透明,底部可以上下移动,相当于□03活塞。
实验时先往容器内加入少量酒精,使容器内充满酒精的饱和蒸气,然后迅速下拉活塞,气体迅速膨胀,温度降低,酒精蒸气达到□04过饱和状态。
粒子穿过该空间时,沿途使气体分子□05电离,过饱和蒸气就会以这些离子为核心□06凝成雾滴,于是显示出射线的径迹。
2．气泡室与云室原理类似,只是容器里装的是液体,并控制里面液体的温度和压强,使温度略低于液体的沸点。
当气泡室内的□07压强突然降低时,液体的□08沸点变低,因此液体过热,粒子通过液体时在它周围就有□09气泡形成,显示出粒子的径迹。
3．盖革－米勒计数器它的主要部分是盖革－米勒计数管,外面是玻璃管,里面有一个接在电源负极上的□10导电圆筒,筒的中间有一条接电源正极的□11金属丝,里面充入□12惰性气体以及少量□13酒精或溴蒸气。
当射线进入管内时,会使管内气体□14电离,产生的□15电子在电场中加速,再与管内气体分子碰撞,又使气体电离,产生电子……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,正离子到达阴极,电路中形成一次脉冲□16放电,电子仪器把脉冲次数记录下来。
二、核反应1．定义：原子核在其他粒子的轰击下产生□01新原子核的过程。
2．原子核的人工转变(1)1919年□02卢瑟福用α粒子轰击氮原子核,产生了氧的一种同位素,同时产生一个质子。
高中物理-第十九章第3节探测射线的方法第4节放射性的应用与防护导学案
第十八章 原子核19.3探测射线的方法19.4放射性的应用与防护【教学目标】1．知道什么是人工和天然放射性同位素。
2．了解放射性同位素的特点及应用。
3．知道如何防护放射线。
重点： 放射性同位素的特点及应用难点： 放射性同位素的特点及应用【自主预习】1.可以通过下面这些现象来探知射线：(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____________________________。
(3)使荧光物质____________________________。
2．利用威耳逊云室，可以根据径迹的________和________，可以知道粒子的性质；把云室放在磁场中，从带电粒子运动轨迹的________，还可以知道粒子所带电荷的正负。
3．第一次实现原子核人工转变的方程为______________。
4．原子核在其他粒子的轰击下产生________的过程称为核反应。
与衰变过程一样，在核反应中，________守恒，________守恒。
5．有些同位素具有________，叫做放射性同位素。
第一次用人工的方式生成的放射性同位素是________，其生成方程式为________________________________________________________________________。
6．放射性同位素的应用(1)工业部门可以使用射线来测________；(2)在医疗方面，患了癌症的病人可以接受________的放射治疗；(3)利用γ射线照射种子，会使种子的遗传基因发生变异，从而培育出新的优良品种。
(4)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，这种化合物的原子跟通常的化合物一样参与所有化学反应，但却带有“放射性标记”，可以用仪器探测出来。
这种原子就是________。
7.放射性的应用与防护(1)核反应原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应。
【K12教育学习资料】高中物理第十九章原子核第三节探测射线的方法第四节放射性的应用与防护学案新人教版
第三节探测射线的方法第四节放射性的应用与防护学习目标知识导图知识点1 探测射线的基本方法探测射线的原理利用射线粒子与其他物质作用时产生的一些现象来探知放射线的存在。
(1)粒子使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和汽会产生__云雾__，过热液体会产生__气泡__。
(2)使照相底片__感光__。
(3)使荧光物质产生__荧光__。
知识点2 几种常用的探测器1．威尔逊云室(1)结构见教材。
(2)工作原理：粒子从室内气体中飞过，就会使沿途的气体分子__电离__产生离子，过饱和汽便以这些离子为核心凝成__一条雾滴__，于是显示出射线的径迹。
根据径迹的长短和粗细，可以知道粒子的__性质__；把云室放在磁场中，从带电粒子运动轨迹的弯曲方向，还可以知道粒子所带电荷的__正负__。
2．气泡室(1)原理：当高能粒子穿过室内__过热__液体时，形成一串__气泡__而显示粒子行迹。
(2)作用：可以分析粒子的带电、动量、能量等情况。
3．盖革—米勒计数器(1)结构见课本(2)原理：当某种射线粒子进入管内时，它使管内的气体__电离__，产生的电子在电场中被加速，能量0越来越大，电子跟管中的气体分子__碰撞__时，又使气体分子电离，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，在外电路中就产生一次脉冲放电，利用电子仪器可以把放电__次数__记录下来。
(3)特点：检测射线十分方便，但只能用来__计数__，不能区分射线的种类。
此外如果同时有大量粒子或两个粒子射来的间隔时间小于200μsG －M 计数器也不能区分它们。
知识点3 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，称为核反应。
2．原子核的人工转变(1)1919年，卢瑟福第一次实现了原子核的人工转变并发现了质子，核反应方程是147N ＋42He ―→__17 8O__＋11H 。
(2)查德威克发现了中子，核反应方程是94Be ＋42He ―→__12 6C__＋10n 。
2019-2020年高中物理 第十九章 原子核 三 探测射线的方法 四 放射性的应用与防护学案新人教
2019-2020年高中物理第十九章原子核三探测射线的方法四放射性的应用与防护学案新人教版选修3-5【学习目标】1．知道什么是人工和天然放射性同位素；2．了解放射性同位素的特点和应用；3．知道如何防护放射线。
【新知预习】一、探测射线的方法1．探测射线的理论根据(1)放射线中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________，过热液体会产生________．(2)放射线中的粒子会使照相乳胶________．(3)放射线中的粒子会使荧光物质产生______．2．探测射线的仪器(1)威耳逊云室①原理：粒子在云室内气体中飞过，使沿途的气体分子________，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各种射线的径迹特点α粒子的径迹________．高速β粒子的径迹又细又直，低速β粒子的径迹又短又粗而且是________的．γ粒子的________本领很小，在云室中一般看不到它的径迹．(2)气泡室：气泡室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．(3)盖革—米勒计数器：G—M计数器非常灵敏，用它检测射线十分方便．但不同的射线产生的脉冲现象________，因此只能用来________，不能区分射线的________．二、核反应放射性的应用与防护1．核反应(1)定义：原子核在其他粒子的轰击下产生___________________________的过程．(2)原子核的人工转变①1919年______用α粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素，同时产生一个质子．②卢瑟福发现质子的核反应方程：______________________________。
(3)遵循规律：________守恒，________守恒．2．人工放射性同位素的应用与防护(1)放射性同位素的定义有些同位素具有________，叫做放射性同位素．(2)人工放射性同位素的发现①1934年约里奥居里夫妇发现经过α粒子轰击的铝片中含有________．②发现磷同位素的方程： ____________________________________________.(3)放射性同位素的应用应用共有两个方面：一方向是应用它的________．另一方面是作________．(4)辐射与安全人类一直生活在有放射性的环境之中，________的射线对人体组织有破坏作用．要防止________对水源、空气、用具等的污染．4．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．【导析探究】导析一探测射线的方法例1.利用威耳逊云室探测射线时若观察到细长而弯曲的径迹，则下列说法正确的是( ) A．可知有α射线射入云室B．可知有β射线射入云室C．观察到的是射线粒子的运动D．观察到的是射线粒子运动路径上的酒精雾滴导析二核反应放射性的应用与防护例2.1919年卢瑟福用α粒子撞击核发现了质子．(1)写出这个核反应的方程式；(2)上述核反应可以用如下的模型来认识，运动的α粒子撞击一个静止的核，它们暂时形成一个整体(复合核)，随即复合核迅速转化成一个质子和另一个原子核．已知复合核发生转化需要能量1.19 MeV.那么要想发生上述核反应，入射的α粒子的能量至少要多大？(3)英国物理学家威耳逊在1911年发明了“云室”．带电粒子在云室中运动时，可以显现出运动的径迹．把云室放在匀强电场中，分别将质子和α粒子垂直于电场方向打入同一匀强电场中，观察它们运动的径迹，如果质子和α粒子运动的径迹相同(电场方向和质子、α粒子运动径迹所在平面平行)．求：质子和α粒子进入电场时的动能之比是多少？【当堂检测】1．下列关于放射线的探测说法错误的是 ( )A．气泡室探测射线的原理与云室探测射线原理类似B．由气泡室内射线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种类2．下列核反应或核衰变方程中，符号“X”表示中子的是( )A．94Be＋42He→＋X B．＋42He→＋XC．20480Hg＋10n→20278Pt＋211H＋X D．23992U→23993Np＋X。
高中物理第十九章四放射性的应用与防护学案新人教选修
三、探测射线的方法四、放射性的应用与防护【学习目标】1．知道什么是人工和天然放射性同位素；2．了解放射性同位素的特点和应用；3．知道如何防护放射线。
【新知预习】一、探测射线的方法1．探测射线的理论根据(1)放射线中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________，过热液体会产生________．(2)放射线中的粒子会使照相乳胶________．(3)放射线中的粒子会使荧光物质产生______．2．探测射线的仪器(1)威耳逊云室①原理：粒子在云室内气体中飞过，使沿途的气体分子________，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各种射线的径迹特点α粒子的径迹________．高速β粒子的径迹又细又直，低速β粒子的径迹又短又粗而且是________的．γ粒子的________本领很小，在云室中一般看不到它的径迹．(2)气泡室：气泡室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．(3)盖革—米勒计数器：G—M计数器非常灵敏，用它检测射线十分方便．但不同的射线产生的脉冲现象________，因此只能用来________，不能区分射线的________．二、核反应放射性的应用与防护1．核反应(1)定义：原子核在其他粒子的轰击下产生___________________________的过程．(2)原子核的人工转变①1919年______用α粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素，同时产生一个质子．②卢瑟福发现质子的核反应方程：______________________________。
(3)遵循规律：________守恒，________守恒．2．人工放射性同位素的应用与防护(1)放射性同位素的定义有些同位素具有________，叫做放射性同位素．(2)人工放射性同位素的发现①1934年约里奥居里夫妇发现经过α粒子轰击的铝片中含有________．②发现磷同位素的方程： ____________________________________________.(3)放射性同位素的应用应用共有两个方面：一方向是应用它的________．另一方面是作________．(4)辐射与安全人类一直生活在有放射性的环境之中，________的射线对人体组织有破坏作用．要防止________对水源、空气、用具等的污染．4．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．【导析探究】导析一探测射线的方法例1.利用威耳逊云室探测射线时若观察到细长而弯曲的径迹，则下列说法正确的是( ) A．可知有α射线射入云室B．可知有β射线射入云室C．观察到的是射线粒子的运动D ．观察到的是射线粒子运动路径上的酒精雾滴导析二 核反应 放射性的应用与防护例2.1919年卢瑟福用α粒子撞击N 147核发现了质子．(1)写出这个核反应的方程式；(2)上述核反应可以用如下的模型来认识，运动的α粒子撞击一个静止的N 147核，它们暂时形成一个整体(复合核)，随即复合核迅速转化成一个质子和另一个原子核．已知复合核发生转化需要能量1.19 MeV.那么要想发生上述核反应，入射的α粒子的能量至少要多大？(3)英国物理学家威耳逊在1911年发明了“云室”．带电粒子在云室中运动时，可以显现出运动的径迹．把云室放在匀强电场中，分别将质子和α粒子垂直于电场方向打入同一匀强电场中，观察它们运动的径迹，如果质子和α粒子运动的径迹相同(电场方向和质子、α粒子运动径迹所在平面平行)．求：质子和α粒子进入电场时的动能之比是多少？【当堂检测】1．下列关于放射线的探测说法错误的是 ( )A ．气泡室探测射线的原理与云室探测射线原理类似B ．由气泡室内射线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种类2．下列核反应或核衰变方程中，符号“X”表示中子的是( )A ． 94Be ＋42He→C 126＋XB ． N 147＋42He→O 178＋XC ．204 80Hg ＋10n→202 78Pt ＋211H ＋XD ．239 92U→23993Np ＋X高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
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三、探测射线的方法四、放射性的应用与防护【学习目标】1．知道什么是人工和天然放射性同位素；2．了解放射性同位素的特点和应用；3．知道如何防护放射线。
【新知预习】一、探测射线的方法1．探测射线的理论根据(1)放射线中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________，过热液体会产生________．(2)放射线中的粒子会使照相乳胶________．(3)放射线中的粒子会使荧光物质产生______．2．探测射线的仪器(1)威耳逊云室①原理：粒子在云室内气体中飞过，使沿途的气体分子________，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各种射线的径迹特点α粒子的径迹________．高速β粒子的径迹又细又直，低速β粒子的径迹又短又粗而且是________的．γ粒子的________本领很小，在云室中一般看不到它的径迹．(2)气泡室：气泡室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．(3)盖革—米勒计数器：G—M计数器非常灵敏，用它检测射线十分方便．但不同的射线产生的脉冲现象________，因此只能用来________，不能区分射线的________．二、核反应放射性的应用与防护1．核反应(1)定义：原子核在其他粒子的轰击下产生___________________________的过程．(2)原子核的人工转变①1919年______用α粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素，同时产生一个质子．②卢瑟福发现质子的核反应方程：______________________________。
(3)遵循规律：________守恒，________守恒．2．人工放射性同位素的应用与防护(1)放射性同位素的定义有些同位素具有________，叫做放射性同位素．(2)人工放射性同位素的发现①1934年约里奥居里夫妇发现经过α粒子轰击的铝片中含有________．②发现磷同位素的方程： ____________________________________________.(3)放射性同位素的应用应用共有两个方面：一方向是应用它的________．另一方面是作________．(4)辐射与安全人类一直生活在有放射性的环境之中，________的射线对人体组织有破坏作用．要防止________对水源、空气、用具等的污染．4．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．【导析探究】导析一探测射线的方法例1.利用威耳逊云室探测射线时若观察到细长而弯曲的径迹，则下列说法正确的是( ) A．可知有α射线射入云室B．可知有β射线射入云室C．观察到的是射线粒子的运动D ．观察到的是射线粒子运动路径上的酒精雾滴 导析二 核反应 放射性的应用与防护例2.1919年卢瑟福用α粒子撞击N 147核发现了质子．(1)写出这个核反应的方程式；(2)上述核反应可以用如下的模型来认识，运动的α粒子撞击一个静止的N 147核，它们暂时形成一个整体(复合核)，随即复合核迅速转化成一个质子和另一个原子核．已知复合核发生转化需要能量1.19 MeV.那么要想发生上述核反应，入射的α粒子的能量至少要多大？(3)英国物理学家威耳逊在1911年发明了“云室”．带电粒子在云室中运动时，可以显现出运动的径迹．把云室放在匀强电场中，分别将质子和α粒子垂直于电场方向打入同一匀强电场中，观察它们运动的径迹，如果质子和α粒子运动的径迹相同(电场方向和质子、α粒子运动径迹所在平面平行)．求：质子和α粒子进入电场时的动能之比是多少？【当堂检测】1．下列关于放射线的探测说法错误的是 ( )A ．气泡室探测射线的原理与云室探测射线原理类似B ．由气泡室内射线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种类 2．下列核反应或核衰变方程中，符号“X”表示中子的是( )A ． 94Be ＋42He→C 126＋XB ． N 147＋42He→O 178＋XC ．20480Hg ＋10n→20278Pt ＋211H ＋X D ．23992U→23993Np ＋X2019-2020学年高考物理模拟试卷一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的1．如图，吊桥AB 长L ，质量均匀分布，重G 1。
高中物理第十九章原子核3探测射线的方式4放射性的应用
3 探测射线的方式4 放射性的应用与防护课堂互动三点剖析一、人工放射性同位素同一种元素的多种同位素中，有稳固的，也有不稳固的.不稳固的同位素会自发地放出α粒子或正负电子，衰变成新的元素.人工放射性同位素能够通过核反映取得，虽然放射性元素衰变的快慢由核内部因素决定，但能够控制材料中放射性同位素的含量.所以人工放射性的长处是：半衰期短、放射性材料的放射强度容易控制等等.二、探测射线的方式1.威尔逊云室α粒子的质量比较大，在气体中飞行不易改变方向，而且电离本领大，沿途产生的离子多，所以它在云室中的径迹直而短粗；β粒子的质量小,跟气体碰撞时容易改变方向，而且电离本领小,沿途产生的离子少，所以它在云室中的径迹比较细，且常常发生弯曲；γ粒子的电离本领更小，一般看不见它的径迹.若是把云室放在磁场中，从带电粒子运动轨迹的弯曲方向，还可明白粒子所带电荷的正负.2.气泡室气泡室的原理同云室的原理类似，气泡室里装的是液体，控制液体的温度和压强，使室内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，使液体过热，现在让射线粒子射入室内，粒子周围就有气泡形成.并用照相机拍照出径迹照片，按照照片上记录的情形，能够分析粒子的带电、动量、能量等情形.3.盖革—弥勒计数器该计数器的主要部份是盖革管.G—M计数器的放大倍数专门大，超级灵敏，用它来检测放射性是很方便的.但缺点是它对于不同的射线产生的脉冲现象相同，只能用来计数，不能区分射线的种类.三、放射性同位素的应用1.放射性同位素的利用(1)利用射线的穿透性质来检查金属制品内部的缺损，测量物体的密度和厚度.这时就要选用穿透本领强的β射线或γ射线的同位素.如钴60 或钽182都是放出γ射线的同位素. (2)利用射线的电离本领来消除工业上有害的静电积累.这时应用电离本领较大的β或α射线.(3)利用射线的生理效应来消毒杀菌和医治肿瘤.(4)示踪原子的应用.在物质中加入少量的放射性同位素而追踪探索，如用放射性同位素检漏、研究机械部件的磨损、分析农业上的肥效，炼钢中的去硫和去磷进程等.对于需要长时刻的示踪工作，就要选择半衰期较长的同位素.(5)辐射育种和辐射保鲜等工作.2.放射性污染和防护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.为了避免一些人工合成的放射性物质和一些天然物质所放出的过量放射性对人类和自然界的破坏，人们需要采取有效的防范办法.如：核电站的核反映堆外层用厚厚的水泥来避免放射线的外泄；用过的核废料要放在很厚的重金属箱内，并埋在深海里等.各个击破【例1】 用中子轰击铝27，产生钠24和x 粒子、钠24具有放射性，它衰变后变成镁24，则x 粒子和钠的衰变进程别离是( )A.质子、α衰B.电子、α衰变C.α粒子、β衰变D.正电子、β衰变解析：利用一些放射线轰击某些原子核，能实现原子核的人工转变，并能够取得一些元素的放射性同位素，它们和天然放射性元素一样可不断地衰变，也有半衰期，且反映前后质量数、电荷数守恒，中子轰击铝24的核反映方程为He Na n Al 422411102713+→+，钠24衰变后变成镁24的核反映方程为e Mg Na 0124122411-+→，因此x 粒子是α粒子,钠24的衰变成β衰变，故正确选项为C.答案：C【例2】 放射线的粒子与其他物质作历时产生的主要现象有哪些？简答：放射线的粒子都具有较高的能量、电离本领和穿透能力，所以放射线的粒子与其他物质作历时产生的主要现象是：(1)使气体电离，这些离子可使过饱和汽产生云雾或使过热液体产生气泡；(2)使照相底片感光；(3)使荧光物质产生荧光.【例3】 威尔逊云室、气泡室的大体原理是什么？简答：威尔逊云室的原理是利用气体中的离子作为形成蒸气的凝结中心.当快速粒子穿过含有过饱和汽的气体空间时，在它的路程上产生许多离子，许多蒸气分子凝结在这些离子上，形成许多小液滴.如此，在粒子所飞过的轨道上形成一条狭小的雾带状痕迹，叫做粒子的径迹.用很强的光从侧面照射，能够看到这种痕迹，也能够用照相机把它拍下.【例4】盖革管的大体原理是什么？有哪些特点？简答：计数器的主要部份是盖革管，如教材中图所示.外面是一根玻璃管，里面是一个接在电源负极的导电圆筒，筒的中间有一条接正极的金属丝.管中装有低压的惰性气体(如氩、氖等，压强约为10 kPa—20 kPa)和少量的酒精蒸气或溴蒸气.在金属丝和圆筒两极间加上必然的电压(约1 000 V)，那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，产生的电子在电场中被加速，能量愈来愈大，电子跟管中的气体分子碰撞时，又使气体分子电离，产生电子……如此，一个射线粒子进入管中后能够产生大量电子.这些电子抵达阳极，阳离子抵达阴极，在外电路中就产生一次脉冲放电，利用电子仪器能够把放电次数记录下来.G-M计数器的特点有：(1)G-M计数器放大倍数专门大，超级灵敏，用它来检测放射性是很方便的.(2)G-M计数器只能用来计数，而不能区分射线的种类.(3)G-M计数器不适合于极快速的计数.(4)G-M计数器较适合于对β、γ粒子进行计数.【例5】如图19-3-1所示是利用放射线自动控制铝板厚度的装置.假设放射源能放射出α、β、γ三种射线，而按照设计，该生产线压制的是3 mm厚的铝板，那么是三种射线中的__________射线对控制厚度起主要作用.当探测接收器单位时刻内接收到的放射性粒子的个数超过标准值时，将会通过自动装置将M、N两个轧辊间的距离调__________一些.图19-3-1解析：α射线不能穿过3 mm厚的铝板，γ射线又很容易穿过3 mm厚的铝板，大体不受铝板厚度的影响.而β射线恰好能穿透几毫米厚的铝板，因此厚度的微小转变会使穿过铝板的β射线的强度发生较明显转变.即是β射线对控制厚度起主要作用.若超过标准值，说明铝板太薄了，应该将两个轧辊间的距离调节得大些.答案：β 大【例6】一小瓶含有某种放射性同位素的溶液，每分钟衰变6 000次，将它注射到某人的血液中，通过15 h后从这人身上掏出10 mL的血液，测得每分钟有2次衰变，已知这种同位素的半衰期为5 h ，试计算那个人血液的整体积为多少？解析：按照放射性元素的衰变规律可知，放射性元素在单位时刻内的衰变数量与放射性元素的含量成正比，设原来溶液中放射性同位素的含量为m 0，通过15 h 后变成m ，则m=m 0051581)21(m =. 设掏出的10 mL 的血液中放射性同位素的质量为m′，人体内的血液体积为V ，若是以为含放射性的溶液在血液中是均匀散布的，则有V m V m ''=，故V m m V ''=，又由单位时刻衰变数量与放射性物质的含量成正比，即 166000286000810=='='m m m m ， 所以V=166000=''V m m ×10 mL=×103 mL. 答案：×103 mL。
高中物理第十九章原子核第3节、第4节探测射线的方法放射性的应用与防护535物理
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例 1 (多选)关于威耳逊云室探测射线，下列说法正确的是( ) A．威耳逊云室内充满过饱和蒸气，射线经过时可显示出射线运动的径 迹 B．威耳逊云室中径迹直而粗的是 α 射线 C．威耳逊云室中径迹细而弯曲的是 γ 射线 D．威耳逊云室中显示粒子径迹的原因是电离，所以无法由威耳逊云室 判断射线所带电荷的正负
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1．威耳逊云室
其结构为一个圆筒状容器，上盖透明，底部可以上下移动，相当于
___□0_3__活__塞___。实验时先往容器内加入少量酒精，使容器内充满酒精的饱和蒸 气，然后迅速下拉活塞，气体迅速膨胀，温度降低，酒精蒸气达到_□_0_4_过__饱__和___ 状态。粒子穿过该空间时，沿途使气体分子__□0_5__电_离_____，过饱和蒸气就会以 这些离子为核心_□_0_6_凝__成__雾_滴__，于是显示出射线的径迹。
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(1)核反应遵循什么规律？ 提示：核反应遵循规律：质量数守恒，电荷数守恒。
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提示
(2)书写核反应方程式需要注意什么？ 提示：反应前后只能用箭头“→”连接，不能把箭头写成“＝”。
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3．盖革－米勒计数器
它的主要部分是盖革－米勒计数管，外面是玻璃管，里面有一个接在电
源负极上的_□_10__导__电_圆__筒__，筒的中间有一条接电源正极的_□1_1__金_属__丝____，里面 充入__□1_2__惰__性____气体以及少量□_1_3_酒__精__或__溴__蒸气。当射线进入管内时，会使 管内气体___□1_4_电__离____，产生的__□_1_5_电__子____在电场中加速，再与管内气体分
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第三节探测射线的方法第四节放射性的应用与防护学习目标※理解原子核的人工转变及人工放射性同位素※了解探测射线的仪器和方法※了解放射性的应用和防护知识导图知识点1 探测射线的基本方法探测射线的原理利用射线粒子与其他物质作用时产生的一些现象来探知放射线的存在。
(1)粒子使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和汽会产生__云雾__，过热液体会产生__气泡__。
(2)使照相底片__感光__。
(3)使荧光物质产生__荧光__。
知识点2 几种常用的探测器1．威尔逊云室(1)结构见教材。
(2)工作原理：粒子从室内气体中飞过，就会使沿途的气体分子__电离__产生离子，过饱和汽便以这些离子为核心凝成__一条雾滴__，于是显示出射线的径迹。
根据径迹的长短和粗细，可以知道粒子的__性质__；把云室放在磁场中，从带电粒子运动轨迹的弯曲方向，还可以知道粒子所带电荷的__正负__。
2．气泡室(1)原理：当高能粒子穿过室内__过热__液体时，形成一串__气泡__而显示粒子行迹。
(2)作用：可以分析粒子的带电、动量、能量等情况。
3．盖革—米勒计数器(1)结构见课本(2)原理：当某种射线粒子进入管内时，它使管内的气体__电离__，产生的电子在电场中被加速，能量0越来越大，电子跟管中的气体分子__碰撞__时，又使气体分子电离，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，在外电路中就产生一次脉冲放电，利用电子仪器可以把放电__次数__记录下来。
(3)特点：检测射线十分方便，但只能用来__计数__，不能区分射线的种类。
此外如果同时有大量粒子或两个粒子射来的间隔时间小于200μsG －M 计数器也不能区分它们。
知识点3 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，称为核反应。
2．原子核的人工转变(1)1919年，卢瑟福第一次实现了原子核的人工转变并发现了质子，核反应方程是147N ＋42He ―→__17 8O__＋11H 。
(2)查德威克发现了中子，核反应方程是94Be ＋42He ―→__12 6C__＋10n 。
3．遵循规律__质量数__守恒，__电荷数__守恒。
知识点4 人工放射性同位素的应用与防护1．放射性同位素的定义 有些同位素具有__放射性__，叫做放射性同位素。
2．人工放射性同位素的发现(1)1934年，约里奥·居里夫妇发现经过α粒子轰击的铝片中含有放射性磷3015P 。
(2)发现磷同位素的方程：42He ＋2713Al ―→__3015P ＋10n__。
3．放射性同位素的应用(1)利用射线：利用α射线具有很强的__电离__作用，消除有害__静电__；利用γ射线很强的__贯穿__本领，工业用来__探伤__。
(2)作示踪原子：同位素具有相同的__化学__性质，可用放射性同位素代替非放射性同位素做__示踪__原子。
4．放射性的污染和防护(1)放射性污染过量的放射会对__环境__造成污染，对人类和自然界产生__破坏__作用。
(2)防护辐射防护的基本方法有__时间__防护、距离、__屏蔽__防护。
要防止放射性物质对__水源__、__空气__、用具、__工作场所__的污染，要防止射线__过多__地__长时间__照射人体。
预习反馈『判一判』(1)威尔逊云室可以显示α粒子和β粒子的径迹。
(√)(2)GM计数器非常灵敏，不仅可以计数，还可以区分射线的种类。
(×)(3)在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒。
(√)(4)放射性同位素3015P，即可以通过核反应人工获得，也可以从自然界中获得。
(×)(5)利用γ射线照射种子，可以培育出优良品种。
(√)(6)任何放射性物质都可以作为示踪原子使用。
(×)『选一选』以下是物理学史上3个著名的核反应方程x＋73Li→2y y＋147N→x＋178O y＋94Be→z＋126Cx、y和z是3种不同的粒子，其中z是( C )A．α粒子B．质子C．中子D．电子解析：设x、y、z的电荷数分别为Z x、Z y、Z z，质量数分别为A x、A y、A z。
由前两个核反应方程中的电荷数守恒，Z x＋3＝2Z y，Z y＋7＝Z x＋8，可得Z y＝2；质量数守恒A x＋7＝2A y，A y＋14＝A x＋17，可得A y＝4；由第三个核反应方程中的电荷数守恒2＋4＝Z z＋6，得Z z＝0，质量数守恒4＋9＝A z＋12，A z＝1。
即z是电荷数为零，质量数为1的粒子，也就是中子，C 正确。
『想一想』放射性同位素的放射强度易于控制，它的半衰期比天然放射性物质短得多，因此在生产和科学领域得以广泛的应用。
(1)能用α射线来测量金属板的厚度吗？(2)γ射线照射食品延长保存期的原理是什么？提示：(1)不能(2)用γ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。
探究一探测射线的方法和仪器S思考讨论i kao tao lun 1下图为α粒子和β粒子在威尔逊云室中的径迹示意图。
(1)如何根据径迹的情况，分析判断粒子的性质？(2)如何判断粒子所带电荷的正负？提示：(1)α粒子质量比较大，在气体中飞行时不易改变方向，轨迹为直线；β粒子质量小，原气体碰撞易改变方向，故轨迹常常弯曲。
(2)根据轨迹的弯曲方向来判断带电的性质。
G归纳总结ui na zong jie1．威尔逊云室原理：实验时先往云室里加入少量的酒精，使室内充满酒精的饱和蒸气，然后使活塞迅速向下运动，室内气体由于迅速膨胀，温度降低，酒精蒸气达到过饱和状态。
这时让射线粒子从室内的气体中飞过，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，这些雾滴沿射线经过的路线排列，于是就显示出了射线的径迹，可用照相机拍摄下其运动的径迹进行观察分析。
2．气泡室(1)原理：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，控制气泡室内液体的温度和压强，使室内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，使液体过热，此时让射线粒子射入室内，粒子周围就有气泡形成。
用照相机拍摄出径迹照片，根据照片上记录的情况，可以分析粒子的性质。
(2)气泡室和云室的比较：气泡室的工作原理与云室相类似，云室内装有气体，而气泡室内装的是液体。
相同之处在于都可以形成射线粒子的运动径迹，通过研究径迹，研究射线的性质。
3．盖革——米勒计数器(1)原理：在金属丝和圆筒间加上一定的电压，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，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)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200μs，则计数器不能区分它们。
特别提醒：(1)探测原理方面：探测原理都是利用射线中的粒子与其他物质作用时产生的现象，来显示射线的存在。
(2)G－M计数器区分粒子方面：G－M计数器不能区分时间间隔小于200μs的两个粒子。
D典例剖析ian li pou xi典例1 (多选)下列关于放射线的探测说法正确的是( AC )A．气泡室探测射线的原理与云室探测射线的原理类似B．由气泡室内射线径迹不能分析粒子的带电、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解题指导：认真阅读教材，掌握探测三种射线的方法与实验原理。
解析：气泡室探测射线原理与云室类似，不同的是气泡室中是在射线经过时产生气泡来显示射线径迹的，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选项不正确；盖革—米勒计数器利用射线电离作用，产生电脉冲进而计数，所以C选项正确；由于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。
,〔对点训练1〕现代建筑使用的花岗岩石材和家庭装修使用的花岗岩板材中也存在不同程度的放射性，某同学要测定附近建筑材料厂生产的花岗岩板材的放射性辐射是否超标，他选用哪种仪器较好( C )A．威耳逊云室B．气泡室C．盖革—米勒计数器D．以上三种效果都很好解析：花岗岩板材的放射性都比较弱，用云室、气泡室很难测出，而计数器非常灵敏，用它检测射线十分方便。
探究二原子核的人工转变和核反应方程S思考讨论i kao tao lun 2如图所示为α粒子轰击氮原子核示意图。
(1)充入氮气前荧光屏上看不到闪光，充入氮气后荧光屏上看到了闪光，说明了什么问题？(2)原子核的人工转变与原子核的衰变有什么相同规律？提示：(1)产生了新粒子(2)质量数与电荷数都守恒，动量守恒G 归纳总结ui na zong jie1．核反应的条件 用α粒子、质子、中子，甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变。
2．核反应的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。
3．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：147N ＋42He ―→17 8O ＋11H (2)1932年查德威克发现中子的核反应：94Be ＋42He ―→12 6C ＋10n(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 ―→3015P ＋10n ；3015P ―→3014Si ＋01e4．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。
特别提醒：(1)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。
(2)核反应方程应以实验事实为基础，不能凭空杜撰。
D 典例剖析ian li pou xi典例2 1993年，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202 78Pt ，制取过程如下：(1)用质子轰击铍靶94Be 产生快中子；(2)用快中子轰击汞204 80Hg ，反应过程可能有三种：①生成202 78Pt ，放出氦原子核；②生成20278Pt ，放出质子和中子；③生成的202 78Pt 发生两次衰变，变成稳定的原子核汞20280Hg ，写出上述核反应方程。