19-3、4探测射线的方法和放射性的应用与防护
《金版教程》2018-2019学年高中物理人教版选修3-5课件：19-3、4
3. 盖革—米勒计数器 优点：放大倍数很大，非常灵敏，用它检测射线十分方 便。缺点： ①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。 ②如果同时有大量粒子或两个粒子射来的时间间隔小于200 μs，则计数器不能区分它们。
1．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。
活塞 。实验时先往容器内加入少量的酒精，使容器内 相当于______
形成饱和蒸气，然后迅速下拉活塞，气体迅速膨胀，温度降
过饱合 状态。粒子穿过该空间时，沿途使 低，酒精蒸气达到________
电离 ，过饱和蒸气就会以这些离子为核心 气体分子______
凝成雾滴 ____________ 于是显示出射线的径迹。
要点一
射线的探测
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 威尔逊云室和气泡室都是依据径迹探测射线的性质和种类 的。
放电 ，电子仪器把这次脉冲记录 瞬间导电，电路中形成一次______
下来。
二、核反应
新原子核 的过 1．定义：原子核在其他粒子的轰击下产生__________
程。 2．原子核的人工转变
卢瑟夫 用α粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种 (1)1919年_______
探测射线的方法 放射性的应用与防护 课件
[解析] 中子轰击铜核的核反应方程为 10n＋6259Cu→6258Ni＋AZX， 则 1＋65＝65＋A， 0＋29＝28＋Z， 得 A＝1，Z＝1，则 X 为11H。 上述方程为10n＋6259Cu→6258Ni＋11H。 同样办法可得镍发生 β 衰变的核衰变方程： 6258Ni→6259Cu＋0－1e。 [答案] 10n＋6259Cu→6258Ni＋11H 6258Ni→6259Cu＋－0 1e
2．气泡室探测射线的特点 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。当气泡室内压强降低时，液体的沸点变低，因此液体 过热，在通过室内射线粒子周围就有气泡形成。气泡室在观察 比较稀少的碰撞事件时是有很大优点的。液体中原子挤得很紧， 可以发生比气体中多得多的核碰撞，而我们将有比用云室好得 多的机会来摄取所寻找的事件。人们根据照片上记录的情况， 可以分析出粒子的带电、动量、能量等情况。
2．探测射线的装置 (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粒子的径迹
α粒子
β粒子
γ粒子
径迹 直 而粗 比较细 ，且常常 弯曲 一般看不到
(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 ，例如液态氢 。
3．盖革—米勒计数器只能计数 这种探测器使用起来方便，根据各种射线的电离本领， 它不能探测γ粒子，因为γ子不带电，几乎无电离能力，不能 使计数器产生放电脉冲，只能探测β射线和α射线。由于射线 进入后形成一次次的电离，在外电路中就产生了一次次的脉 冲放电，利用电子仪器可以把放电次数记录下来，即可计数， 盖革—米勒计数器只能计数，不能区分射线的种类。 [名师点睛] 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。
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。
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()。
_第十九章_原子核_学案
第十九章原子核19．1 原子核的组成【学习目标】1.知道什么是天然放射现象．2．知道三种射线的本质和区分方法．3．知道原子核的组成，知道什么是同位素．【重点难点】1.三种射线的本质特征和区分方法．2．原子核的组成．【易错问题】根据发生β衰变时放出电子，误认为电子是原子核的组成部分．【自主学习】一、天然放射现象1．1896年，法国物理学家________发现，铀和含铀矿物都能发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底版感光．物质发射射线的性质称为_______，具有放射性的元素称___________．2．玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发现了两种放射性更强的新元素，命名为___、___．3．放射性元素自发地发出射线的现象叫____________，原子序数大于或等于___的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于83的元素，有的也能放出射线．二、射线到底是什么1．α射线实际上就是_________，速度可达到光速的1/10，其_____能力强，穿透能力较差，在空气中只能前进几厘米，用_________就能把它挡住．2．β射线是高速_______，它速度很大，可达光速的99%，它的穿透能力较强，_____能力较弱，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的_____．3．γ射线呈电中性，是能量很高的______，波长很短，在10－10 m以下，它的_____作用更小，但穿透能力更强，甚至能穿透几厘米厚的_____和几十厘米厚的混凝土．三、原子核的组成1．质子的发现：卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了_____，质子的实质是氢原子核．2．中子的发现：卢瑟福的学生查德威克通过实验证实了____的存在．3．原子核的组成：原子核是由____组成，质子和中子统称为____．4．原子核的符号：A Z X，其中X表示元素的符号，A表示核的______，Z表示_______．5．同位素：具有相同______而______不同的原子核，在元素周期表中处于_________．它们互称为同位素．例如，氢有三种同位素11H、21H、31H.【基础达标】1．最早发现天然放射现象的科学家为( )A．卢瑟福 B．贝可勒尔C．爱因斯坦 D．查德威克2．放射性元素发射出α、β、γ三种射线，以下说法中正确的是( ) A．α射线是由不带电的粒子组成B．β射线是由带正电的粒子组成C．γ射线的贯穿本领最强D．γ射线的电离本领最强3．人类认识原子核的复杂结构并进行研究是从( )A．发现电子开始的B．发现质子开始的C．进行α粒子散射实验开始的4．氢有三种同位素，分别是氕11H、氘21H、氚31H，则( )A．它们的质子数相等B．它们的核外电子数相等C．它们的核子数相等D．它们的中子数相等5．一个原子核为21083Bi，关于这个原子核，下列说法中正确的是( ) A．核外有83个电子，核内有127个质子B．核外有83个电子，核内有83个质子C．核内有83个质子，127个中子D．核内有210个核子19．2 放射性元素的衰变【学习目标】1.知道衰变的概念，知道原子核衰变时遵守的规律．2．知道α、β衰变的实质，知道γ射线是怎样产生的．3．知道什么是半衰期，知道半衰期的统计意义，会利用半衰期解决相关问题． 【重点难点】：1.α、β衰变的实质及衰变规律．2．对半衰期概念的理解和利用半衰期解决相关问题． 【易错问题】：因认识不到半衰期是一个统计规律概念而出错．【自主学习】一、原子核的衰变1．衰变：原子核由于放出______或_______而转变为新核的变化．2．衰变形式：常见的衰变有两种，放出α粒子的衰变为______，放出β粒子的衰变叫β衰变，而γ射线是伴随α射线或β射线产生的．3．衰变方程：(1)α衰变：23892U →23490Th ＋42He(2)β衰变：23490Th →23491Pa ＋0－1e 4．衰变规律原子核衰变时，遵循两个守恒定律，其一是_______守恒，其二是_______守恒． 二、半衰期1．概念：放射性元素的原子核有____发生衰变需要的时间叫半衰期，放射性元素的半衰期描述的是大量原子核的统计规律．2．特点：半衰期与放射性元素的物理、化学状态_______，只由核的内部因素决定，不同的元素有____的半衰期．课堂练习1．关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的是( ) A ．原子核全部衰变所需时间的一半 B ．原子核有半数发生衰变所需的时间 C ．相对原子质量减少一半所需的时间 D ．元素质量减少一半所需的时间2．如果某种元素发生β衰变，则下列说法中正确的是( ) A ．质量数发生变化B ．质子数增加，中子数不变C ．质子数不变，中子数增加D ．质子数增加，中子数减少3．关于放射性元素的半衰期，以下说法中正确的是( ) A ．同种放射性原子核在化合物中的半衰期比在单质中长 B ．升高温度可使放射性元素的半衰期缩短C ．氡的半衰期为3.8天，若有四个氡原子核，经过7.6天就只剩1个了D ．氡的半衰期为3.8天，若有4 g 氡，经过7.6天就只剩1 g 了4．近段时间，朝鲜的“核危机”引起了全球的瞩目，其焦点问题是朝鲜核电站采用轻水堆还是重水堆，重水堆核电站在发电的同时还可以生产出可供研制核武器的钚239(239 94Pu)，这种239 94Pu 可由铀239(23992U)经过n 次β衰变而产生，则n 为( )A ．2B ．239C ．145D ．925．一小瓶含有放射性同位素的液体，它每分钟衰变6000次．若将它注射到一位病人的血管中，15 h后从该病人身上抽取10 mL血液，测得此血样每分钟衰变2次．已知这种同位素的半衰期为5 h，求此病人全身血液总量．19.3 探测射线的方法19.4 放射性的应用与防护【学习目标】1.知道探测射线的方法．2．掌握核反应的概念和原子核的人工转变．3．知道放射性同位素，了解放射性的应用和防护．【重点难点】1.原子核的人工转变．2．放射性同位素的特点和应用．【易错问题】：误认为只要遵守质量数和电荷数守恒写出的核反应方程都是正确的．【自主学习】一、探测射线的方法探测器材的设计思路：粒子使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和气体会产生_____，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_________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，底部是一个可在小范围活动的____．实验时先往容器内加入少量的酒精，使容器内形成饱和蒸汽，然后迅速下拉活塞，气体迅速膨胀，温度降低，酒精蒸气达到_______状态．粒子穿过该空间时，沿途使气体分子______产生离子，过饱和蒸气就会以这些离子为核心__________，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_____突然降低时，液体的_____变低，因此液体过热，粒子通过液体时在它周围有气泡形成，显示出粒子的径迹来．3．盖革－米勒计数器它的主要部分是一个计数器，外面是玻璃管，里面有一个接在电源负极上的________，筒内中间有一根接电源正极的_______，里面充入惰性气体以及少量_________蒸气．当射线通过管内时，会使气体______，产生的_____在电场中加速，再与气体分子碰撞，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，就形成一次瞬间导电，电路中形成一次_________，电子仪器把这次脉冲记录下来．二、核反应1．定义：原子核在_________的轰击下产生________的过程．2．原子核的人工转变(1)1919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过程：__________________.3．遵循规律：_______守恒，_______守恒．三、人工放射性同位素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(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同位素____.(2)发现磷同位素的过程：_________________.四、放射性同位素的应用共有两个方面：一方面是应用它的______．另一方面是作___________． 五、辐射与安全人类从来就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． 【基础达标】1．医学界通过14C 标记的C 60发现一种C 60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( )A ．示踪原子B ．电离作用C ．催化作用D ．贯穿作用2．近几年，我国北京、上海、山东、洛阳、广州各地引进了十多台γ刀，治疗患者5000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γ刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半小时内完成手术，无需住院，因而γ刀被誉为“神刀”．据报道，我国自己研制的旋式γ刀性能更好，即将进入各大医院为患者服务．问：γ刀治疗脑肿瘤主要是利用( )A ．γ射线具有很强的贯穿本领B ．γ射线具有很强的电离作用C ．γ射线具有很高的能量D ．γ射线能很容易地绕过阻碍物达到目的地3．贫铀是从金属中提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238，贫铀炸弹贯穿力是常规炸弹的9倍，杀伤力极大，而且残留物可长期危害环境．下列关于其残留物长期危害环境的理由正确的是( )A ．由于爆炸后的弹片存在放射性，对环境产生长期危害B ．爆炸后的弹片不会对人体产生危害C ．铀238的衰变速率很快D ．铀的半衰期很长4．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122B ．其质量数为294C ．其原子序数为118D ．其中子数为90解析：选C.核反应方程为208 82Pb ＋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C. 5．写出下列原子核人工转变的核反应方程． (1)2311Na(钠核)俘获1个α粒子后放出1个质子； (2)2713Al(铝核)俘获1个α粒子后放出1个中子； (3)16 8O(氧核)俘获1个中子后放出1个质子； (4)3014Si(硅核)俘获1个质子后放出1个中子．6．关于放射性同位素的作用，下面说法正确的是( )A ．利用射线的穿透性检查金属制品，测量物体的密度和厚度B ．利用射线的电离本领消除有害的静电积累C ．利用射线的生理效应来消毒、杀菌和治疗肿瘤D ．利用放射性同位素作示踪原子7．下列有关放射性同位素3015P 的说法中正确的是( )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8．关于放射性同位素的应用，下列说法正确的是( )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，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危害 9．以下几个核反应方程中，粒子X 代表中子的方程是( ) A.14 7N ＋42He ―→17 8O ＋X B.94Be ＋42He ―→12 6C ＋X C.3015P ―→3014Si ＋X D.14 6C ―→14 7N ＋X10．三个原子核X 、Y 、Z ，X 核放出一个正电子后变为Y 核，Y 核与质子发生核反应生成Z 核并放出一个氦核(42He)．则下面说法正确的是( )A ．X 核比Z 核多一个质子B ．X 核比Z 核少一个中子C ．X 核的质量数比Z 核质量数大3D ．X 核与Z 核的总电荷是Y 核电荷的2倍11．铝箔被α粒子轰击后发生了以下核反应：2713Al ＋42He ―→ X ＋10n.下列判断正确的是( ) A.10n 是质子 B.10n 是中子 C ．X 是2814Si 的同位素 D ．X 是3115P 的同位素12．用中子轰击氧原子核的核反应方程式16 8O ＋10n →a 7N ＋0b X ，对式中X 、a 、b 的判断正确的是( ) 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 ＝113．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14.图19－3－2如图19－3－2所示，带电粒子在“云室”中运动时，可呈现运动径迹，将“云室”放在匀强电场中，通过观察带电粒子的径迹，可以研究原子核发生衰变的规律．现将一静止的放射性14C 放入上述装置中，当它发生衰变时，可能放出α粒子或电子或正电子．所放射的粒子与反冲核经过相等的时间所形成的径迹如图所示(发生衰变后瞬间放射出的粒子和反冲核的速度方向与电场强度E 垂直，a 、b 均表示长度)．则(1)14C 发生衰变时所放射出的粒子是________．(2)14C 发生衰变时所放射出的粒子的运动轨迹是________(填“①”或“②”)． (3)14C 的衰变方程是________________________________________________________________________． (4)简要推导发生衰变后的瞬间放出的粒子与反冲核的动能之比．15．1930年科学家发现钋放出的射线贯穿能力极强，它甚至能穿透几厘米厚的铅板，1932年，英国年轻物理学家查德威克用这种未知射线分别轰击氢原子和氮原子，结果打出一些氢核和氮核．若未知射线均与静止的氢核和氮核正碰，测出被打出的氢核最大速度为v H＝3.5×107 m/s，被打出的氮核的最大速度v N＝4.7×106m/s，假定正碰时无机械能损失，设未知射线中粒子质量为m，初速度为v，质子的质量为m′.(1)推导被打出的氢核和氮核的速度表达式；(2)根据上述数据，推算出未知射线中粒子的质量m与质子的质量m′之比(已知氮核质量为氢核质量的14倍)．【学习目标】1.知道核力是只存在于相邻核子间的短程强相互作用力．2．会根据质量数守恒和电荷数守恒写出核反应方程．3．认识原子核的结合能，并能根据质量亏损利用质能方程计算结合能．【重点难点】：1.对爱因斯坦质能方程的理解．2．原子核的结合能的计算．【易错问题】：误认为在核反应中质量与能量发生了相互转化．【自主学习】一、核力与四种基本相互作用1．核力：原子核里的____间存在着相互作用的核力，_____把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核．2．核力特点：(1)核力是___相互作用的一种表现，在它的作用范围内，核力比库仑力大得多．(2)核力是______，作用范围在___________之内．(3)每个核子只跟_____的核子发生核力作用，这也称为核力的________．3．基本相互作用：(1)长程力：一种是________，另一种是________．(2)短程力：一种是____，另一种是_____．弱力是引起β衰变的原因．二、原子核中质子与中子的比例自然界中较轻的原子核，质子数与中子数________，但对于较重的原子核，中子数_____质子数，越重的元素，两者相差____．三、结合能原子核是核子结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的结合能．结合能并不是由于核子结合成原子核而具有的能量，而是为把核子分开而需要的能量．四、质量亏损1．爱因斯坦质能方程_______.(1)物体具有的能量与它的质量成正比，物体的能量增大了，质量也_____；能量减小，质量也_____．(2)任何质量为m的物体都具有大小相当于 ___的能量．(3)在国际单位制中E、m、c的单位分别取___、____、______．(4)由E＝mc2得ΔE＝_____，ΔE对应着Δm质量的能量．2．质量亏损：原子核的质量_____组成它的核子的质量之和的现象．【基础达标】1．(2009年高考浙江卷)氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则3种力从大到小的排列顺序是( )A．核力、万有引力、库仑力B．万有引力、库仑力、核力C．库仑力、核力、万有引力D．核力、库仑力、万有引力2．核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量变化，这是因为( )A．原子核带正电，电子带负电，电荷间存在很大的库仑力B．核子具有质量且相距很近，存在很大的万有引力C．核子间存在着强大的核力D．核子间存在着复杂的电磁力3．对公式ΔE＝Δmc2，下列说法中正确的是( )A．能量可以转化为质量B．质量可以转化为能量C．能量的转化与质量的转化是成比例的D．在核反应中，能量与质量都不守恒的初动能是0.6 MeV，质子、α粒子和锂核的质量分别是1.0073 u、4.0015 u和7.0160 u．已知1 u相当于931.5 MeV，则下列叙述中正确的是( )A．此反应过程质量减少0.0103 uB．生成的两个α粒子的动能之和是18.3 MeV，与实验相符C．核反应中释放的能量是18.9 MeV，与实验相符D．若生成的两个α粒子的动能之和是19.5 MeV，与实验相符5．一个锂核(73Li)受到一个质子的轰击，变成两个α粒子．已知一个氢原子核的质量是1.6736×10－27 kg，一个锂核的质量是11.6505×10－27 kg，一个氦核的质量是6.6466×10－27 kg.(1)试写出这一过程的核反应方程；(2)计算这一过程中的质量亏损；(3)计算这一过程中所释放的核能．【能力提升】1．关于结合能，下列说法中正确的有( )A．核子结合成原子核时，需吸收的能量B．核子结合成原子核时，能放出的能量C．不同的核子结合成原子核时，所需吸收的能量相同D．使一个氘核分解成一个中子和一个质子时，吸收的能量是一个恒定值2．关于爱因斯坦质能方程的下列看法中正确的是( )A．E＝mc2中的E是物体以光速运动的动能B．E＝mc2是物体的核能C．E＝mc2反映了一定的质量与一定的能量有相当的关系D．ΔE＝Δmc2表示发生的质量亏损Δm变为能量放出去3．某核反应方程为21H＋31H→42He＋X.已知21H的质量为2.0136 u，31H的质量为3.0180 u，42He的质量为4.0026 u，X的质量为1.0087 u．则下列说法中正确的是( )A．X是质子，该反应释放能量B．X是中子，该反应释放能量C．X是质子，该反应吸收能量D．X是中子，该反应吸收能量4．质子的质量为m p，中子的质量为m n，它们结合成质量为m的氘核，放出的能量应为( )A．(m p＋m n－m)c2B．(m p＋m n)c2C．mc2D．(m－m p)c25．下列说法中正确的是( )A．爱因斯坦质能方程反映了物体质量就是能量，它们之间可以互相转化B．由E＝mc2可知，能量与质量之间存在着正比关系，可以用物体的质量作为它所蕴含能量的量度C．核反应中发现的“质量亏损”是消失的质量转化成的D．因在核反应中产生能量，有质量的转化，所以系统只有质量数守恒，系统的总能量和总质量并不守恒中子轰击硫原子，分别测出原子捕获中子前后质量的变化以及核反应过程中放出的能量，然后进行比较，精确验证了质能方程的正确性．设捕获中子前的原子质量为m 1，捕获中子后的原子质量为m 2，被捕获的中子质量为m 3，核反应过程放出的能量为ΔE ，则这一实验需验证的关系式是( )A ．ΔE ＝(m 1－m 2－m 3)c 2B ．ΔE ＝(m 1＋m 3－m 2)c 2C ．ΔE ＝(m 2－m 1－m 3)c 2D ．ΔE ＝(m 2－m 1＋m 3)c 27．中子n 、质子p 、氘核D 的质量分别为m n 、m p 、m D .现用光子能量为E 的γ射线照射静止氘核使之分解，反应方程为γ＋D →p ＋n.若分解后的中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是( ) A.12[(m D －m p －m n )c 2－E ] B.12[(m p ＋m n －m D )c 2＋E ] C.12[(m D －m p －m n )c 2＋E ] D.12[(m p ＋m n －m D )c 2－E ] 8．中子和质子结合成氘核时，质量亏损为Δm ，相应的能量ΔE ＝Δmc 2＝2.2 MeV 是氘核的结合能．下列说法正确的是( )A ．用能量小于2.2 MeV 的光子照射静止氘核时，氘核不能分解为一个质子和一个中子B ．用能量等于2.2 MeV 的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零C ．用能量大于2.2 MeV 的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零D ．用能量大于2.2 MeV 的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和不为零9．氘核和氚核聚变时的核反应方程为21H ＋31H →42He ＋10n.已知31H 的平均结合能是2.78 MeV ，21H 的平均结合能是1.09 MeV ，42He 的平均结合能是7.03 MeV ，试计算核反应时释放的能量．10．已知210 84Po 原子核质量为209.98287u ，206 82Pb 原子核的质量为205.97446 u ，42He 原子核的质量为4.00260u ，静止的210 84Po 核在α衰变中放出α粒子后变成20682Pb ，求：(1)在衰变过程中释放的能量；(2)α粒子从Po 核中射出时的动能；(3)反冲核的动能(已知1 u ＝931.5 MeV ，且核反应释放的能量只转化为动能)．19．6 重核的裂变【学习目标】1.知道什么是裂变、什么是聚变，了解裂变和聚变的特点．2．知道链式反应，并能计算裂变释放的核能．3．会写出聚变反应方程并能计算聚变释放的核能．4．了解基本粒子、夸克模型及宇宙的演化．【重点难点】：裂变、聚变释放的核能的计算．【易错问题】：对聚变比裂变反应释放的能量的大的说法认识不清．【自主学习】一、核裂变1．定义：重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应．2．链式反应：当一个_____引起一个铀核裂变后，裂变中放出的中子再引起其他铀核裂变，且能不断继续下去，这种反应叫核裂变的链式反应．典型反应方程：23592U＋1n→14456Ba＋8936Kr＋31n.3．链式反应的条件：发生裂变物质的体积大于等于_________或裂变物质的质量大于等于临界质量．二、核电站1．工作原理现以压水式反应堆核电站为例，讨论电站的工作原理，压水式反应堆核电站包括：压水堆本体，由蒸汽发生器、称压器、主泵构成的一回路系统，二回路系统，汽轮发电机组以及为支持系统正常运行并保证反应堆安全而设置的辅助系统，回路系统是蒸汽供应系统，将反应堆释放的内能，由冷却剂带到蒸汽发生器中，产生蒸汽；二回路系统是蒸汽驱动汽轮发电机组进行发电的系统，与常规火电厂汽轮发电系统基本相同．2．核燃料：目前核电站反应堆以_____为燃料．3．___________是核电站的心脏，它是一种用人工控制链式反应的装置，可以使核能较平缓地释放出来，裂变反应堆的结构和工作原理。
19.3原子核探测射线的方法放射性的应用与防护
类第一次打开了原子核的大门。
为了认定新粒子，把新粒子引进电场和磁 场，测出了它的质量和电量，确认与氢核 相同：带有一个单位的正电量，质量是电 子质量的1800 多倍。卢瑟福把它叫做质 子．质子的符号是 H 或 P
在云室里做卢瑟福实验，还可以根据径迹 了解整个人工转变的过程．英国物理学家 布拉凯特在所拍摄的两万多张照片的40多 万条α粒子径迹中，发现了８条产生分叉的 记录．
被不同剂量γ射线照射后的马铃薯8个月后的 情况，左上方的马铃薯没经过γ射线照射，右下
方的被γ射线照射的剂量最大，左下方保存最好的
马铃薯被γ射线照射的剂量适中。
“鲁棉一号”就是山东省棉花研究所的科技人 员应用放射性同位素钴-60放出的伽玛射线处 理棉花杂交的后代育成的．
（2）作为示踪原子：用于工业、农业及生物
27 13
Al He P n
4 2 30 15 1 0
反应生成物P是磷的一种同位素，也有放 射性，像天然放射性元素一样发生衰变， 衰变时放出正电子，核衰变方程如下：
30 15
P Si e
30 14 0 1
用人工方法得到放射性同位素，这是一个 很重要的发现．后来人们用质子、氘核、 中子和光子轰击原子核，也得到了放射性 同位素．
2）、衰变过程不可逆，所以用箭头，不用等号
3）、由实验决定，不凭空编造
核反应
卢瑟福在实验中发现，往容器Ｃ中通入氮气后，在荧 光屏Ｓ上出现了闪光，这表明，有一种新的能量比α粒 子大的粒子穿过铝箔，撞击在Ｓ屏上，这种粒子肯定 是在α粒子击中某个氮核而使该核发生变化时放出的。 这样，卢瑟福通过人工方法实现了原子核的转变，人
人工放射性同位素
1934年，约里奥· 居里和伊丽芙· 居里在用粒子 轰击铝箔时，除探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相同， 所带电荷与电子相反，为一个单位的正电荷， 更意外的是，拿走放射源后，铝箔虽不再发 射中子，但仍继续发射正电子，而且这种放 射性也有一定的半衰期．原来，铝核被粒子 击中后发生了下性同 位素： 1、放射强度容易控制 2、可以制成各种需要的形状 3、半衰期更短 4、放射性废料容易处理
高中物理《人民教育出版社》普通高中课程标准实验教科书---目录(全)
高中物理《人民教育出版社》普通高中课程标准实验教科书---目录（全）必修1物理学与人类文明第一章运动的描述1 质点参考系和坐标系2 时间和位移3 运动快慢的描述──速度4 实验：用打点计时器测速度课外读物必修2第五章曲线运动1.曲线运动2.平抛运动3.实验：研究平抛运动4.圆周运动5.向心加速度6.向心力7.生活中的圆周运动第六章万有引力与航天1.行星的运动2.太阳与行星间的引力3.万有引力定律4.万有引力理论的成就5.宇宙航行6.经典力学的局限性第七章机械能守恒定律选修二、电流的磁场三、磁场对通电导线的作用四、磁场对运动电荷的作用五、磁性材料第三章电磁感应一、电磁感应现象二、法拉第电磁感应定律三、交变电流四、变压器五、高压输电六、自感现象涡流七、课题研究：电在我家中第四章电磁波及其应用一、电磁波的发现二、电磁波谱三、电磁波的发射与接收四、信息化社会五、课题研究：社会生活中的电磁波课外读物选修1-2五、课题研究：太阳能综合利用的研究课题研究高中物理新课标教材·选修2-1第一章电场直流电路第1节电场第2节电源第3节多用电表第4节闭合电路的欧姆定律第5节电容器第2章磁场第1节磁场磁性材料第2节安培力与磁电式仪表第3节洛伦兹力和显像管第3章电磁感应第1节电磁感应现象第2节感应电动势第3节电磁感应现象在技术中的应用第4章交变电流电机第6节物体平衡的稳定性第2章材料与结构第1节物体的形变第2节弹性形变与范性形变第3节常见承重结构第3章机械与传动装置第1节常见的传动装置第2节能自锁的传动装置第3节液压传动第4节常用机构第5节机械第4章热机第1节热机原理热机效率第2节活塞式内燃机第3节蒸汽轮机燃气轮机第4节喷气发动机第5章制冷机第1节制冷机的原理第2节电冰箱第3节空调器课题研究第1节天然放射现象原子结构第2节原子核衰变第3节放射性同位素的应用第4节射线的探测和防护第6章核能与反应堆技术第1节核反应和核能第2节核裂变和裂变反应堆第3节核聚变和受控热核反应课题研究高中物理新课标教材·选修3-1第一章静电场1 电荷及其守恒定律2 库仑定律3 电场强度4 电势能和电势5 电势差6 电势差与电场强度的关系7 静电现象的应用高中物理新课标教材·选修3-2第四章电磁感应1 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件3 楞次定律4 法拉第电磁感应定律5 电磁感应现象的两类情况6 互感和自感7 涡轮流、电磁阻尼和电磁驱动第五章交变电流1 交变电流2 描述交变电流的物理量3 电感和电容对交变电流的影响4 变压器5 电能的输送第六章传感器1 传感器及其工作原理2 传感器的应用3 实验：传感器的应用3 热力学第一定律能量守恒定律4 热力学第二定律5 热力学第二定律的微观解释6 能源和可持续发展课题研究普通高中课程标准实验教科书物理选修3-4第十一章机械振动1 简谐运动2 简谐运动的描述3 简谐运动的回复力和能量4 单摆5 外力作用下的振动第十二章机械波1 波的形成和传播2 波的图象3 波长、频率和波速4 波的衍射和干涉5 多普勒效应第十六章动量守恒定律1 实验：探究碰撞中的不变量2 动量和动量定理3 动量守恒定律4 碰撞5 反冲运动火箭第十七章波粒二象性1 能量量子化2 光的粒子性3 粒子的波动性4 概率波5 不确定性关系第十八章原子结构1 电子的发现2 原子的核式结构模型3 氢原子光谱4 玻尔的原子模型第十九章原子核1 原子核的组成2 放射性元素的衰变。
第十九章原子核（笔记整理）
降低中子速 作用 度，便于铀
235吸收
控制棒
热循环 介质
保护层
镉
水或液 很厚的水泥 态钠 外壳
吸收中子 控制反应
速度
把反应 堆内的 热量传 输出去
屏蔽射线防 止放射性污 染
19.7核聚变
一、核聚变
小结
1、定义：两个轻核结合成质量较大的原子核，这种核反应叫做 聚变。
2、能量的变化：轻核聚变后，比结合能增加，反应中会释放能 量。
第十九章 原子核
19.1原子核的组成
小结 一、天然放射现象 1、物质发射射线的性质称为放射性。它可以穿透黑纸使照相 底片感光。 2、具有放射性的元素称为放射性元素。
3、放射性的元素自发地发出射线的现象叫做天然放射现象。
二、射线到底是什么
1、三种射线分别叫做带正电荷α射线、带负电荷β射线 和不带电γ射线。
①其他粒子指：α粒子、质子、中子，光子等
2、在核反应中，质量数守恒、电荷数守恒。
二、人工放射性同位素
1、同位素：具有相同质子数而中子数不同的原子核、在元 素周期表中处于同一位置。有些同位素具有放射性，叫做放射性 同位素。放射性同位素又分为天然和人工放射性同位素。
2、与天然的放射性物质相比，人造放射性同位素的优点： ①放射强度容易控制 ③可以制成各种需要的形状 ④半衰期更短 ⑤放射性废料容易处理
三、放射性同位素的应用
①使用射线来测厚度。—利用γ射线的穿透性强的特点
②放疗：—利用细胞对射线承受力不同 ③选种和保鲜。
示踪原子：一种元素的各种同位素都有相同的化学性质。 这样，我们可以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。 这种原子就是示踪原子。 ④作为示踪原子： 棉花对磷肥的吸收、甲状腺疾病的诊断和 生物研究
最新高中物理选修3-5同步练习试题解析：19.3~4
高中物理选修3-5同步练习试题解析探测射线的方法 放射性的应用与防护1．关于威耳逊云室的原理，下列说法正确的是( )A ．往云室加少量酒精，使其达到饱和状态，然后压缩活塞，使其达到过饱和状态B ．往云室加少量酒精，使其达到饱和状态，然后外拉活塞，使其达到过饱和状态C ．粒子经过时，使酒精蒸气电离，以这些粒子为核心凝结显示出其径迹D ．粒子经过时，使沿途的气体分子电离，酒精蒸气以离子为核心凝结，显示其粒子径迹解析：威耳逊云室的原理是，先往云室里加少量酒精，使室内充满酒精的饱和蒸气，然后外拉活塞，气体膨胀、温度降低，酒精蒸气达到过饱和状态。
这时如果有粒子飞过，使沿途的气体分子电离，过饱和酒精蒸气会以这些离子为核心凝结，显示粒子径迹，B 、D 正确。
答案：B 、D2．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：α粒子贯穿能力很弱，一张纸就可挡住，放上纸板后，计数器几乎测不到射线，说明是α射线，故A 对，B 错误；衰变次数与原子核总数成正比，10天后衰变次数为原来的14，说明原子核总数约为原来的14，10天为2个半衰期，即T ＝5天，故C 对，D 错误。
答案：A 、C3．下列说法中错误的是( )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照片上的记录情况，可以分析粒子的动量、能量及带电情况 解析：盖革—米勒计数器只能用来计数，不能区分射线的种类，因为不同的射线在盖革—米勒计数器中产生的脉冲现象相同。
探测射线的方法-放射性的应用与防护
放射性对环境的污染和影响
放射性物质：包括放射性元素、 放射性同位素等
放射性影响：放射性物质对生物 的影响如基因突变、生理功能紊 乱等
添加标题
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放射性污染：放射性物质对环境 的污染如土壤、水体、空气等
放射性防护：采取措施减少放射 性物质对环境的污染和影响如放 射性废物处理、放射性防护设施 等
工业探伤：利用放射性元素进行无损检测如X射线探伤 工业辐射处理：利用放射性元素进行材料改性如辐射交联、辐射聚 合等
放射性在其他领域的应用
医学领域：用于诊 断和治疗疾病如X 射线、CT扫描等
工业领域：用于无 损检测、材料分析 等如γ射线探伤、 电子束焊接等
科研领域：用于科 学研究如粒子加速 器、核磁共振等
军事领域：用于武 器制造和探测如核 武器、核潜艇等
04
放射性的防护
放射性防护的基本原则
减少接触时间：尽量减少与放 射性物质的接触时间
增加距离：尽量远离放射性物 质以减少辐射剂量
屏蔽防护：使用屏蔽材料如铅、 混凝土等来阻挡辐射
个人防护装备：使用个人防护 装备如防护服、防护眼镜等来 保护身体免受辐射伤害
探测射线的生物方法
探测射线的方法选择
电离室法：利用电离室探测射线适用于 低能射线
闪烁探测器法：利用闪烁体探测射线适 用于高能射线
半导体探测器法：利用半导体材料探测 射线适用于中高能射线
核磁共振法：利用核磁共振技术探测射 线适用于核磁共振成像
质子磁共振法：利用质子磁共振技术 探测射线适用于质子磁共振成像
半导体探测器法： 利用射线与半导体 材料相互作用产生 电子-空穴对测量电 子-空穴对数量确定 射线强度
高中物理课件：放射性的应用与防护
新课标 ·物理 选修3-5
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
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．
教 学 方 案 设 计
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．
教 学 方 案 设 计
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜 单
课 时 作 业
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教 学 方 案 设 计
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜 单
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教 学 教 法 分 析
(2)探测仪器 ①威耳逊云室： a.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．
课 堂 互 动 探 究
教 学 方 案 设 计
b.
直而粗
当 堂 双 基 达 标
弯曲
课 前 自 主 导 学 菜 单 课 时 作 业
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教 学 教 法 分 析
【审题指导】 解答本题时应注意以下两点： (1)根据 α 射线、β 射线的穿透能力确定射线的种类． (2)由半衰期的定义求出该元素的半衰期．
【解析】 因厚纸板能挡住这种射线，可知这种射线是
课 堂 互 动 探 究
教 学 方 案 设 计
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 放射强度为原来的四分之一， 说明 10 天后放射性元素的原子
探测射线的方法放射性应用与防护
（3）G—M计数器的特点是什么？
①G－M计数器放大倍数很大，非常灵敏，用 它来检测放射性是很方便的． ②G－M计数器只能用来计数，而不能区分射 线的种类． ③G－M计数器不适合于极快速的计数． ④G－M计数器较适合于对β、γ粒子进行计 数．
请你比较威耳逊云室和盖革— 弥勒计数 器的优缺点.
威耳逊云室可以观察粒子的运动径迹, 根据径迹的长短和粗细,可以知道粒子的 性质;把粒子放在磁场中,还可知道粒子的 正负,但不能用来计数.
（5）作为示踪原子：用于工业、农业及生物
研究等.
棉花在结桃、开花的时候需要较多的磷肥，把 磷肥喷在棉花叶子上，磷肥也能被吸收．但是， 什么时候的吸收率最高、磷在作物体内能存留 多长时间、磷在作物体内的分布情况等，用通 常的方法很难研究．如果用磷的放射性同位素 制成肥料喷在棉花叶面上，然后每隔一定时间 用探测器测量棉株各部位的放射性强度，上面 的问题就很容易解决．
吸收4.8ev
γ射线探伤仪
钴 60
3．盖革— 弥勒计数器
（2）盖革— 弥勒计数管的基本原理是什么？
盖革管的原理是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．
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的转移和分布 情况,找出合理施肥的规律.
第十九章第四节放射性的应用与防护
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第 十 九 章 原 子 核
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 压强 沸点．当气泡室内的_____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 周围有气泡形成，显示出粒子的径迹来． 3．盖革－米勒计数器 它的主要部分是一个计数器，外面是玻璃管，里 面有一个接在电源负极上的________，筒内中间 导电圆筒 金属丝 有一根接电源正极的_______，里面充入惰性气体 酒精或溴 以及少量_________蒸气．
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第 十 九 章 原 子 核
【解析】 根据质量数守恒和电荷数守恒，确定新生核 的电荷数和质量数，然后写出核反应方程．如下： (1)9Be＋1H→9B＋1n. 4 1 5 0 (2)①204Hg＋1n→202Pt＋3He； 80 0 78 2 ②204Hg＋1n→202Pt＋21H＋1n. 80 0 78 1 0 (3)202Pt→202Au＋ －01e， 202Au→ 202Hg＋－01e. 78 79 79 80
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3．盖革－米勒计数器只能计数：这种探测器使用起 来方便，根据各种射线的穿透本领，它不能探测α粒 子，因为α粒子连一层白纸都不能穿透，只能探测β 射线和γ射线．由于射线进入后形成一次一次的电离 ，在外电路中就产生了一次脉冲放电，利用电子仪器 可以把放电次数记录下来，即可计数，盖革－米勒计 数器只能计数，不能区分射线的种类． 二、对核反应的认识及几个常见的核反应方程 1．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．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．时活页训练
放射性元素的衰变
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自学指导题:
1、探测射线方法都有哪些？ 2.探测射线仪器及其试验现象？
放射性元素的衰变
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一、探测射线仪器和方法:
1.方法： （1）粒子使气体或液体电离, 以这 些离子为关键, 过饱和蒸汽产生雾滴, 过热液体会产生气泡。
（2）使摄影底片感光。
（3）使荧光物质产生荧光。
放射性元素的衰变
（1）放射强度易控制, 还能够 制成各种形状
（2）半衰期比天然放射性物质 短得多, 所以放射性废料轻易处 理。
放射性元素的衰变
第21页
放 射 性 射线应用 同 位 素 应 示踪原子 用
探伤仪 培育新种 保留食物
消除有害静电 毁灭害虫
治疗恶性肿瘤
农作物检测 诊疗器质性和功效性疾病 生物大分子结构及功效研究
第12页
二、核反应:
1.定义：原子核在其它粒子轰击下生成新 原子核过程, 称为核反应。
在核反应中, 质量数守恒, 电荷数守恒
2.几个人工核转变方程：
（1）卢瑟福发觉质子方程:
4 2
He174N
187O11H
放射性元素的衰变
第13页
（2）查德威克发觉中子方程:
4 2
He
49Be162C
01n
（3）居里夫妇发觉人工放射性同位素和 正电子方程:
第3页
2.仪器：
摄影机
（1）威尔逊云室: 结构: 如图。
透明盖
原理:
饱和汽
放射源
在云室内加酒精, 使室内
充满饱和气。然后使活塞
快速下移一段距离, 使酒
活塞
精处于过饱和状态, 这时若有能量较高粒子飞过,
使沿途气体分子电离, 过饱和汽便以这些离子为
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
人教版物理选修3-5课件 第十九章 原子核 3-4放射性的应用与防护
3．人工放射性同位素的优点． (1)资源丰富，天然放射性元素不过 40 多种，但人工 放射性同位素已达 1 000 多种，目前每种元素都有了自己 的放射性同位素．
(2)和天然放射性物质相比，人工放射性同位素的放 射强度容易控制，还可以制成各种所需的不同形状，特 别是，它的半衰期比天然放射性物质短得多，因此放射 性废料容易处理．由于这些优点，所以在生产和科研中 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．
2．1993 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27082Pt，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28004Hg，反 应过程可能有两种：①生成27082Pt，放出氦原子核，②生成 27082Pt，同时放出质子、中子；(3)生成的铂20728Pt 发生两次 衰变，变成稳定的原子核汞28002Hg.写出上述核反应方程．
(2)气泡室：原理同云室的原理类似，所不同的是气 泡室里装的是液滴，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：GM 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．
判断正误
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．(√)
警示：(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)核反应方程遵循质量数守恒而不是质量守恒，核 反应过程中，一般会发生质量的变化．
【典例 2】 (1)完成下列核反应方程：
①42He＋115B→147N＋________； ②42He＋2113Na→________＋11H； ③42He＋94Be→126C＋________； ④42He＋2173Al＋3105P＋________．
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19-3.4探测射线的方法和放射性的应用与防护基础夯实1．(江苏苏北四市二模)请将下列两个核反应方程补充完整。
(1)42He＋147N→178O＋________。
(2)23592U＋10n→14054Xe＋9438Sr＋________。
答案：(1)11H(2)210n解析：写核反应方程式时，要遵循电荷数与质量数守恒。
2．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() 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答案：C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。
3．以色列对加沙地带的哈马斯组织发动了代号为“铸铅”的军事打击行动，轰炸了加沙的大型工程设施，据报道，以色列在为期20多天的以巴军事战争中使用了白磷弹和贫铀弹。
其中贫铀弹是从金属铀中提炼铀235以后的副产品，其主要成分是铀238。
贫铀炸弹贯穿力是常规炸弹的9倍，杀伤力极大而且残留物可长期危害环境，下列关于其残留物长期危害环境的理由正确的是()A．爆炸后的弹片存在放射性，对环境产生长期危害B．爆炸后的弹片不会对人体产生危害，对环境产生长期危害C．铀238的衰变速度很快D．铀的半衰期很长答案：AD解析：天然放射现象周期很长，会对环境和生物造成长期的影响，故A、D两项正确，B、C两项错误。
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1000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、科研的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)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作________。
答案：(1)B(2)示踪原子解析：(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中和。
(2)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成一体，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察明的情况或规律，人们把这种用途的放射性同位素叫做示踪原子。
5．(山东青岛一模)1934年，法国科学家约里奥·居里夫妇用α粒子轰击铝(2713Al)，产生出中子和磷的放射性同位素，因首次获得人工放射性物质而得到1935年的诺贝尔化学奖。
请写出该核反应的方程式。
_____________________________________________________ 答案：42He＋2713Al→10n＋3015P6．正电子发射计算机断层(PET)是分子水平上的人体功能显像的国际领先技术，它为临床诊断和治疗提供全新手段。
PET在心脏疾病诊疗中，需要使用放射正电子的同位素氮13作示踪剂。
氮13是由小型回转加速器输出的高速质子轰击氧16获得的。
反应中同时还产生另一种粒子，试写出核反应方程。
答案：168O＋11H―→137N＋42He解析：由题意可知：氧16(168O)在质子(11H)的轰击下产生了氮13(137 N)和另一种粒子，由质量数和电荷数守恒可知另外一种粒子是42He，所以核反应方程为：168O＋11H―→137N＋42He。
7．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。
(1)1945年美国向日本的广岛和长崎投了两枚原子弹，当日炸死了二十万人。
另有无数的平民受到辐射后患有各种疾病，使无辜的平民痛不欲生。
(2)1986年前苏联切尔诺贝尔利核电站的泄露造成了大量人员的伤亡，至今大片土地仍是生物活动的禁区。
(3)美国在近几年的两次地区冲突(海湾地区、科索沃地区)中大量使用了含有放射性的炸弹，使许多人患有莫名其妙的疾病。
如何对放射线进行有效的防护？答案：应该避免接触有放射性的材料，远离放射源，使用放射性材料时要选用半衰期短的，核电站核反应堆外层用厚厚的水泥防护层防止放射线外泄，用过的核废料要放在厚金属箱内，深埋在深海等。
能力提升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，则下列关于放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天答案：AC解析：因厚纸板能挡住这种射线，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。
2．(2012·海岳中学高二期末)一个质子以1.4×107m/s的速度撞入一个孤立的静止铝原子核后被俘获，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。
则下列判断中正确的是()A．核反应方程为2713Al＋11H→2814SiB．核反应方程为2714Al＋11H→2714Si＋10nC．硅原子核速度的数量级为107m/sD．硅原子核速度的数量级为105m/s答案：AD解析：核反应方程为2713Al＋11H→2814Si，由动量守恒定律得m×1.4×107＝28m v′，解得v′＝5×105m/s，因此选项A、D正确。
3．如图所示是“原子核人工转变”实验装置示意图，其中A是放射性物质，F是铝箔，S为荧光屏，在容器中充入氮气后，屏S上出现闪光，该闪光是()A．α粒子射到屏上产生的B．α粒子从F打出的粒子射到屏上产生的C．α粒子击中氮核后产生的新粒子射到屏上产生的D．放射性物质放出的γ射线射到屏上产生的答案：C解析：α粒子贯穿本领弱，被铝箔挡住，所以看到的亮点是α粒子击中氮核后新产生的粒子产生的，而不是α粒子产生的，另α粒子击中氮核后产生的是质子，而不是γ射线，所以正确选项是C。
4．(2012·青岛一模)在下列四个核反应方程中，X1、X2、X3和X4各代表某种粒子：①31H＋X1→42He＋10n②147N＋42He→178O＋X2③94Be＋42He→126C＋X3④2412Mg＋42He→2713Al＋X4以下判断中正确的是()A．X1是质子B．X2是中子C．X3是中子D．X4是质子答案：CD解析：由质量数和电荷数守恒可知：X1是21H(氘核)；X2是11H(质子)；X3是10n(中子)；X4是11H(质子)；故选项C、D正确。
5．同位素这个概念是1913年英国科学家索迪(1877～1956)提出的。
许多元素都存在同位素现象，在目前已发现的114种元素中，稳定同位素约300多种，而放射性同位素达1500种以上，而且大多数是人工制造的。
(1)中国科学院近代物理研究所的科学家利用兰州重离子加速器在重质量半中子区首次制得镤元素的一种同位素(234Pa)。
已知23490 Th(钍)―→234Pa(镤)＋0－1e(电子)，则234Pa原子核里的中子数应为________。
(2)1934年，科学家在用α粒子轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测到了正电子，更意外的是拿走α放射源后，铝箔虽不再发射中子，但仍继续发射正电子，而且这种放射性随时间衰减规律跟天然放射性一样，也有一定的半衰期。
①写出α粒子轰击铝箔(2713Al)产生中子的核反应方程式，并请写出核反应和一般化学反应的不同点(请答3点)。
②上述产生的具有放射性的同位素叫放射性同位素，写出其产生正电子的核反应方程式。
答案：(1)143(2)2713Al＋42He―→3015P＋10n；3015P―→3014Si＋0＋1e解析：(1)由方程两边的质量数和电荷数相同，可知234Pa中质子数为91，则中子数为234－91＝143。
(2)①②铝核被α粒子击中后产生中子的反应为2713Al ＋42He ―→3015P＋10n ；3015P 是磷的一种同位素，也有放射性，像天然放射性元素一样发生衰变，衰变时放出正电子，该反应为：3015P ―→3014Si ＋ 0＋1e ，核反应和一般化学反应的不同点：核反应是原子层次上的变化，而化学反应是分子层次上的变化(或核反应前后元素发生变化，化学反应前后则元素种类不变)；一种同位素不论处于何种状态，它们的核反应性质是相同的，而它们的化学性质是不同的；同一元素的不同同位素，它们的化学性质是相同的，但它们的核反应性质是不同的。
6.如图所示，M 、N 为一对处于匀强电场中且与场强方向平行的荧光板，两板区域内的正中A 点上有一静止的238 92U 核发生α衰变，放出一个α粒子和一个反冲Th 核，设α粒子初速度方向为x 轴正方向(x 轴与电场线垂直，如图所示)，最后α粒子和反冲核分别击中荧光板，使荧光板发出闪光。
(1)写出238 92U 的α衰变方程(2)求M 、N 板上的闪光点到x 轴的距离之比d M d N答案：(1)238 92U ―→234 90Th ＋42He (2)5 265：2解析：(1)238 92U ―→234 90Th ＋42He(2)设α粒子的质量为m 1、初速度大小为v 1，Th 核质量为m 2、初速度大小为v 2，它们在x 轴方向上的位移大小为s ，从衰变到分别与N 、M 板相撞发出闪光的时间为t 1、t 2根据动量守恒定律m 1v 1＝m 2v 2得v 1v 2＝m 2m 1t 1＝s v 1，t 2＝s v 2，粒子沿电场方向的位移 d ＝12at 2＝qEs 22m v 2则M 、N 板上的闪光点到x 轴距离之比d M d N ＝q 2m 1v 21q 1m 222＝q 2m 2q 1m 1＝90×2342×4＝5 265：2。