4 放射性的应用与防护
人教版 高中物理 选修3-5 19.4放射性的应用与防护 同步练习习题(含答案解析)
人教版高中物理选修3-5 19.4放射性的应用与防护同步练习习题（含答案解析）1．原子核在其他粒子的轰击下产生新的原子核的过程中叫_________________，与衰变一样，该过程中也遵守____________守恒和_____________守恒。
2．放射性同位素主要应用它的__________________，以及作为________________。
3．写出下列核反应方程，并注明对应的人名：发现质子：_______________________________________，________________；发现中子：_______________________________________，________________；发现正电子：_____________________________________，________________。
4．有人工方法获得放射性同位素，这是一个很重要的发现，天然的放射性同位素不过40几种，而今天人工制造的放射性同位素已达到1000多种，每种元素都有放射性同位素。
放射性同位素在、、和等许多方面都得了广泛的应用。
5．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6．关于同位素，下列说法正确的是( )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8．一质子以107m/s的速度撞击一个静止的铝原子核后被俘获，铝原子核变成硅原子核。
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。
19.4放射性的应用与防护
而
30 15
也P 有放射性；
1350P13，40S其i中10e
是正电子10 e.
4.注意：在人工转变中，用某高速粒子去轰击某原子核后，原子核 发射出粒子和射线并转变成新的原子核的过程中，不可认为是高速 粒子从原子核中打出了粒子.
二、放射性同位素的应用
放射性同位素在农业、医疗卫生、和科学研究等许 多方面得到ห้องสมุดไป่ตู้广泛的应用．其应用是沿着利用它的射线 和作为示踪原子两个方向展开的．
19.4放射性的应用与防护
一、原子核的人工转变及放射性同位素
1.用人工的方法使原子核发生变化的叫做原子核的人工转变，它是 人们研究原子核的结构及其变化规律的有力武器.
2.用人工转变的方法得到放射性同位素，是一个重要的发现，放射 性同位素主要有两方面的应用：利用它的射线；作为示踪原子.
3.放射性同位素的发现（1934居里夫人）：1 23 7Al24H e13 ，5 P 001n
遭原子弹炸后的广岛
放射性污染和防护 采取了有效的防范措施：
检测辐射装置
铀
辐射检测系统
辐射源的存放
全 身 污 染 检 测 仪
防 护
操作放射性物质的设备
在防护状态下操作放射性物质
放
射
性
射线应用
的
应
用
探伤仪 培育新种 保存食物
消除有害静电 消灭害虫 治疗恶性肿瘤
农作物检测
示踪原子
诊断器质性和功能性疾病
生物大分子结构及功能研究
棉花育种
放射性同位素造影术
食品保鲜
“放疗”治疗
粮食保存
放射线测厚仪
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． 20世纪人们在毫无防 备的情况下研究放射性
放射性的应用与防护
放射性在科研领域的应用
核物理研究
利用放射性核素研究原子核结构 和性质，如原子能谱学和核磁共
振。
化学研究
利用放射性标记化合物研究化学反 应机理和动力学，如放射性示踪剂 。
生物学研究
利用放射性核素或加速器产生的射 线研究生物大分子结构和功能，如 蛋白质结晶和基因突变分析。
放射性在农业领域的应用
辐射育种
放射性工作许可证制度
要求从事放射性工作的单位和个人申请领取放射性工作许可证，并接受相关部门的监督检查。
放射性应用
医疗领域
放射性核素可用于诊 断和治疗肿瘤、心血 管等疾病，如X射线、 CT、核磁共振等。
工业领域
放射性技术可用于材 料检测、无损检测、 测井、石油勘探等领
域。
农业领域
放射性核素可用于育 种、植物生长调节等 方面，提高农作物的
环境防护措施
01
对放射性物质储存和使用场所应采取相应的安全措 施，如设置警戒线、安装监控设备等。
02
对放射性废气、废水和固体废物应进行妥善处理， 避免对环境和人体造成危害。
03
对可能产生放射性污染的设备和工艺应进行改进， 降低辐射剂量。
应急防护措施
01 制定应急预案，明确应急组织、通讯联络、现场 处置等措施。
国家放射性安全法规
国家核安全局
负责制定和监督执行国家的放射性安全法规，确保核设施和核活动的安全。
环境保护部
负责监管放射性物质的环境影响，确保放射性废物的安全处理和处置。
企事业单位放射性安全规定
企事业单位放射性安全管理规定
要求企事业单位建立健全的放射性安全管理制度，配备安全设施和防护设备，进行辐射监测和培训。
放射性的应用与防护
探测射线的方法 放射性的应用与防护 课件
【解题指导】在深刻理解射线特性的基础上分析此题. 【标准解答】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，将静电导出，A错误；γ 射线对人体细胞伤害太大，不能用来进行人体透视，B错误； 作物种子发生的DNA突变不一定都是有益的，还要经过筛选 才能培育出优秀品种，C错误；用γ射线治疗肿瘤对人体肯定 有副作用，因此要科学地控制剂量，D正确.
在利用放射性的同时，要注意保护生态环境，从而实现可持 续发展.
【典例3】关于放射性同位素应用的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生电，从而达到 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，也能进行人体透视 C.用放射线照射作物种子使其DNA发生变异，其结果一定是更优 良的品种 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
三、放射性同位素及其应用
1.放射性同位素 (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)人工放射性同位素的优势 ①放射强度容易控制.②可制成各种所需的形状.③半衰期短， 废料易处理.
2.放射性的应用 (1)放射出的射线的利用 ①利用γ射线的贯穿本领:利用60Co放出的很强的γ射线来检 查金属内部有没有砂眼和裂纹，这叫γ射线探伤.利用γ射线 可以检查30 cm厚的钢铁部件，利用放射线的贯穿本领，可用 来检查各种产品的厚度、密封容器中的液面高度等，从而自 动控制生产过程. ②利用射线的电离作用：放射线能使空气电离，从而可以消 除静电积累，防止静电产生的危害.
二、核反应及核反应方程
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.
放射性的应用、危害与防护
放射性的应用、危害与防护一、放射性的应用放射性的应用主要表现在以下三个方面：一是利用射线的电离作用、穿透能力等特征，二是作为示踪原子，三是利用衰变特性考古。
1．射线特性的应用(1)α射线：利用α射线带电、能量大，电离作用强的特性可制成静电消除器等。
(2)β射线：由于β射线可穿过薄物或经薄物反射的特性来测量薄物的厚度或密度。
(3)γ射线：由于γ射线穿透能力极强，可以利用γ射线探伤，也可以用于生物变异，在医学上可以用于肿瘤的治疗等。
另外还可以利用射线勘探矿藏等。
2．作为示踪原子在某种元素里掺进一些该元素的放射性同位素，同位素和该元素经历过程相同。
用仪器探测出放射性同位素放出的射线，就可查明这种元素的行踪。
3．衰变特性应用应用14 6C的放射性判断遗物的年代。
二、放射性的危害和防护1．危害来源(1)地壳表面的天然放射元素。
(2)宇宙射线。
(3)人工放射。
2．防护措施(1)距离防护；(2)时间防护；(3)屏蔽防护；(4)仪器监测。
1．判断：(1)放射性元素发出的射线的强度可以人工控制。
()(2)α射线的穿透本领最弱，电离作用很强。
()(3)放射性同位素只能是天然衰变产生的，不能用人工方法合成。
()答案：(1)×(2)√(3)×2．思考：衰变和原子核的人工转变有什么不同？提示：衰变是放射性元素自发的现象，原子核的人工转变是能够人工控制的核反应。
其核反应方程的书写也有区别。
放射性应用分析1.人造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)半衰期很短，废料容易处理。
2．放射出的射线的利用(1)利用γ射线的贯穿本领，利用钴60放出的很强的γ射线来检查金属内部有没有砂眼和裂纹，这叫γ射线探伤，利用γ射线可以检查30 cm 厚的钢铁部件，利用放射线的贯穿本领，可用来检查各种产品的厚度、密封容器中的液面高度等，从而自动控制生产过程。
(2)利用射线的电离作用，放射线能使空气电离，从而可以消除静电积累，防止静电产生的危害。
《放射性的应用与防护》(导)学案 (11)
一、探测射线的方法┄┄┄┄┄┄┄┄①1．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)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粒子的径迹直而清晰；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。
但不同的射线在盖革—米勒计数器中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。
[说明]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200 μs的两个粒子。
①[判一判]1．放射性的观察往往通过射线粒子和其他物质的作用来间接地观察(√)2．气泡室内液体的温度和压强要略高于凝结点(×)3．盖革—米勒计数器既灵敏又能区分射线的种类(×)二、核反应和放射性同位素的应用┄┄┄┄┄┄┄┄②1．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①1919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；②卢瑟福发现质子的核反应方程：14 7N＋42He―→17 8O＋11H。
(3)遵循规律：质量数守恒，电荷数守恒。
2．放射性同位素的应用与防护(1)定义：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素。
(2)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放射性磷_3015P；②发现磷同位素的方程：42He＋2713Al―→3015P＋10n。
(3)应用与防护①应用：应用放射性同位素的射线和作为示踪原子；②防护：在使用放射性同位素时，必须严格遵守操作规程，注意人身安全，同时要防止放射性物质对空气、水源、用具等的污染。
学案13--19.4放射性的应用与防护
选修3-5第十九章原子核第四节放射性的应用与防护导学案
【教学目标】
1．知道什么是放射性同位素和人工放射性同位素。
2．知道核反应及其遵从的规律，会正确书写核反应方程。
3．了解放射性在生产和科学领域的应用。
4．知道射线的危害及防护。
【教学重点】
知道核反应及其遵从的规律，会正确书写核反应方程
【教学难点】
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
5．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
（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
7．1930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vH＝3.5×107m/s，被打出的氮核的最大速度vN＝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mH，氮核质量为氢核质量的14倍。
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
人教版高中物理课件第十九原子核19.4放射性的应用与防护
放射性事故处理和报告制度
放射性事故处理
一旦发生放射性事故，应立即启动应 急预案，采取有效措施控制事故扩大 ，减轻事故后果，同时开展事故调查 和善后处理工作。
放射性事故报告制度
发生放射性事故后，相关单位和个人 应及时向主管部门报告，并按照规定 程序逐级上报，以便主管部门及时掌 握情况并采取应对措施。
土壤污染
放射性物质可能污染土壤，影响植物生长和生态 平衡。
水体污染
放射性物质可能流入水体，影响水生生物和人类 饮用水安全。
大气污染
放射性物质可能释放到大气中，影响空气质量和 气候变化。
放射性对后代的影响
遗传风险增加
放射性物质可能引起基因突变，增加后代出生缺陷和遗传疾病的 风险。
生长发育影响
放射性物质可能影响胎儿和儿童的生长发育，导致发育迟缓或畸形 。
智力发育影响
放射性物质可能影响胎儿和儿童的智力发育，导致学习能力下降。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
污染控制与处理
采取有效的污染控制和处理措 施，减少放射性物质对环境的 影响。
环境监测与评估
定期进行环境监测和评估，确 保工作场所和周边环境的辐射
水平符合标准要求。
职业防护措施
培训与教育
对工作人员进行辐射防护培训和教育 ，提高他们的安全意识和操作技能。
制定操作规程
制定详细的操作规程和安全管理制度 ，规范工作人员的行为和操作。
对个人剂量限值进行严格控制 ，确保工作人员和公众受到的 辐射剂量不超过规定限值。
遵守法规和标准
遵守国家和国际的辐射防护标 准和法规，确保防护措施的有
效性和合规性。
个人防护措施
穿戴防护服
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
新课标 ·物理 选修3-5
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
教 学 方 案 设 计
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜 单
课 时 作 业
新课标 ·物理 选修3-5
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
新课标 ·物理 选修3-5
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
新课标 ·物理 选修3-5
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.
19.34 放射性的应用与防护
[A组素养达标]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()A．威尔逊云室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．C正确．答案：C2．在下列4个核变化方程中，x表示质子的是()A.3015P→3014Si＋xB.23892U→23490Th＋xC.2713Al＋10n→2712Mg＋xD.2713Al＋42He→3015P＋x解析：由质量数守恒和电荷数守恒知，选项A中x为正电子01e，选项B中x为42He，选项C中x为质子11H，选项D中x为中子10n.答案：C3．(多选)下列应用中，属于将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的油检测地下输油管道的漏油情况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，用以检测确定农作物吸收养分的规律解析：利用放射性元素的放射性不受外界影响的规律，常被作为示踪原子．答案：BD4．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代表正电子，a＝17，b＝－1C．X代表正电子，a＝17，b＝1D．X代表质子，a＝17，b＝1解析：根据质量数、电荷数守恒可知a＝17，b＝8＋0－7＝1，因此X可表示为01e，为正电子，故C项正确，A、B、D三项错误．答案：C5．如图所示，1928年，德国物理学家玻特用α(42He)轰击轻金属铍(94Be)时，发现有一种贯穿能力很强的中性射线．查德威克对该粒子进行研究，进而发现了新的粒子．用粒子流A轰击石蜡时，会打出粒子流B.下述正确的是()A ．该实验核反应方程：94Be ＋42He →136C ＋10nB ．该实验是查德威克发现质子的实验C ．粒子A 为中子，粒子B 为质子D ．粒子A 为质子，粒子B 为中子解析：由质量数和电荷数守恒可知，核反应方程为：94Be ＋42He →126C ＋10n ，选项A错误；该实验生成的是中子，不是发现质子的实验，选项B 错误；由核反应方程可知，A 为中子，中子轰击石蜡，将氢中的质子打出，即形成质子流，故B 为质子，选项C 正确，D 错误．答案：C6．(多选)一个质子以1.0×107m/s 的速度撞击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 ．硅原子核速度的数量级为107m/s ，方向跟质子的初速度方向一致D ．硅原子核速度的数量级为105m/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选项A 正确，选项B 错误．由动量守恒定律求得硅原子核速度的数量级为105m/s ，即选项C 错误，D 正确．答案：AD7．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个α粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图所示)，今测得两个相切圆半径之比r 1∶r 2＝1∶44，求：(1)图中哪一个圆是α粒子的径迹？(说明理由)(2)这个原子核原来所含的质子数是多少？解析：(1)因为动量相等，由r ＝m v qB知轨道半径与粒子的电荷量成反比，所以圆轨道2是α粒子的径迹，圆轨道1是新生核的径迹．(2)设衰变后新生核的电荷量为q 1，α粒子的电荷量为q 2＝2e ，它们的质量分别为m 1和m 2，衰变后的速度分别是v 1和v 2，所以原来原子核的电荷量q ＝q 1＋q 2.根据轨道半径公式有r 1r 2＝m 1v 1Bq 1m 2v 2Bq 2＝m 1v 1q 2m 2v 2q 1又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，则m 1v 1＝m 2v 2以上三式联立解得q ＝90e .即这个原子核原来所含的质子数为90.答案：(1)见解析(2)908．一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 ，能近似反映正电子和Si 核轨迹的是下图中的()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，放出正电子的方向跟Si 核运动方向一定相反．由于它们都带正电，在洛伦兹力作用下一定形成两个外切圆的轨道，C 、D 可排除．因为由洛伦兹力提供向心力，即q v B ＝m v 2r所以做匀速圆周运动的半径为r ＝m v qB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周半径较大．答案：B。
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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第 十 九 章 原 子 核
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
19.4放射性的应用与防护
2018〜2019学年第二学期芜湖县第一中学电子教学设计课题：第四节放射性的应用与防护❷2018〜2019学年第二学期芜湖县第一中学电子教学设计(一)引入新课教师：前面已经学习了核反应的一种形式：衰变。
本节课我们要学习核反应的另一种形式：人工转变以及人工转变产生的放射性同位素的应用和核辐射的防护。
(二)新课教学1、核反应定义：原子核在其它粒子的轰击下产生新原子核的过程叫核反应。
在核反应中质量数守恒、电荷数守恒。
人工转变核反应方程：；N+：HeT；O+；H：Be+；HeT ；n例：写出下列原子核人工转变的核反应方程。
(1)ii23Na俘获1个a粒子后放出1个质子(2)i327Al俘获1个a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个中子学生活动：理解并记住核反应方程，通过方程理解核反应中遵循的规律。
2、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..A^；He 'i；P'；(3)人工放射性同位素的优点：放射强度容易控制，形状容易控制，半衰期短，废料容易处理。
(4)凡是用到射线时，都用人造放射性同位素学生活动：从这部分开始主要为学生自习和上网查找资料，一方面要掌握书本的知识，另一方面要扩展自己的知识面，同时有问题的地方及时向老师提问，3、放射性同位素的应用®2018〜2019学年第二学期芜湖县第一中学电子教学设计（1）利用射线①射线测厚装置②烟雾报警器③放射治疗④培育新品种，延长保质期（2）作为示踪原子①棉花对磷肥的吸收②甲状腺疾病的诊断4、辐射与安全学生通过看书与上网查找资料，了解放射性辐射的用处以及危害，知道只要控制好辐射量，我们就可以利用它的射线，知道身边的一些放射性物质，以及如何防护一些有害的放射性物质。
（三）课堂小结本节课的内容相对比较简单，通过学生的自主学习学生要能够掌握核反应的概念以及核反应方程，两种放射性同位素的异同点以及人工放射性同位素的一些应用，并能从物理学的原理上进行解释，还要了解核辐射的应用和防护。
人教新课标选修3-5 19.4放射性的应用与防护 达标作业(解析版)
19.4放射性的应用与防护 达标作业（解析版)1．有关科学发现，下列说法中正确的是（ ） A ．查德威克在原子核人工转变的实验中发现了质子B ．汤姆孙通过α粒子散射实验，发现了原子核具有一定的结构C ．卢瑟福依据α粒子散射实验，提出了原子核内部存在着质子D ．最近探测到13亿年前两个黑洞撞击产生的引力波是利用了激光干涉的原理 2．下列关于物质结构的叙述中不正确．．．的是 A ．天然放射性现象的发现表明了原子核内部是有复杂结构的 B ．质子的发现表明了原子核是由质子和中子组成的C ．电子的发现表明了原子内部是有复杂结构的D ．α粒子散射实验是原子核式结构模型的实验基础 3．用中子轰击2713Al ，产生钠2411Na 和X ；钠2411Na 具有放射性，它衰变后变成镁2412Mg 和Y ，则X 和Y 分别是 A ．质子和α粒子 B ．电子和α粒子 C ．α粒子和正电子D ．α粒子和电子4．如图所示，由天然放射性元素针（Po ）放出的α射线轰击皱（Be ）时会产生A 粒子流，用A 粒子流轰击石蜡时，会打出B 粒子流.下列说法正确的是（ ）A ．该实验核反应方程为941314260Be+He C n →+B ．该实验是查德威克发现质子的实验C ．粒子A 为中子，粒子B 为质子D ．粒子A 为质子，粒子B 为中子5．下列与α粒子相关的说法中正确的是（ ）A ．天然放射现象中产生的α射线速度与光速相当，穿透能力很强B ．23892U （铀238）核放出一个α粒子后就变为23490Th （钍234）C ．高速α粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，核反应方程为4141612780He N O n +→+ D ．丹麦物理学家玻尔用α粒子轰击氮核，第一次实现了人工转变6．科学实验在物理学发展中起到了非常重要的作用，下列说法正确的是（ ） A ．卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子 B ．查德威克仔细地研究了γ射线，从中发现了中子 C ．汤姆孙通过一系列关于阴极射线的实验，发现了电子D ．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核 7．下列核反应方程中，属于α衰变的是( ) A ．147N ＋He→178O ＋H B ．23892U→23490Th ＋HeC ． H ＋H→He ＋nD ．T23490h→23491Pa ＋01-e8．在核反应方程中，X 表示的是A ．质子B ．中子C ．电子D ．α粒子9．卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变，核反应方程为，下列说法中正确的是（ ）A ．通过此实验发现了质子B ．实验中利用了放射源放出的射线C ．实验中利用了放射源放出的射线D ．原子核在人工转变中，电荷数可能不守恒 10．下面的各种核反应中能产生中子的是（ ） A ．用γ光子轰击2612Mg ，生成物之一为2611Na B ．用氘核轰击94Be ，生成物之一为105BC ．用质子轰击73Li ，生成物之一为84BeD ．用α粒子轰击73Li ，生成物之一为105B11．质量为m 1的He 核，以速度v 0轰击质量为m 2的静止的N 核，发生了核反应，最终产生两种新粒子A 和B ．其中A 为O 核，质量为m 3，速度为v 3；B 的质量为m 4. (1)写出核反应方程式；(2)计算粒子B的速度v B；(3)粒子A的速度符合什么条件时，粒子B的速度方向与He核的运动方向相反？12．一个静止的氮核147N俘获一个速度为2.3×107m/s的中子后又变成B、C两个新核。
第十九章第4节放射性的应用与防护
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，人类第一次打开了原子核的大门。
氮气
荧 光 屏
α粒子 铝 箔 显微镜
分叉情况表明，α粒子击中氮核后， 生成一个新核，同时放出质子。新 核的电量较大速度较慢，径迹短而 粗；质子速度大，电量小，故径迹 细而长．根据核反应中质量数守恒 和电荷数守恒，可以写出这个发现 质子的核反应方程并得知氮核放出 质子后变成了氧核．
14 7
N
4 2
He
187
O11
H
用α粒子、质子、中子等去轰击其它元素的原子 核，也都产生类似的转变，并产生质子，说明 质子是各种原子核里都有的成分，质子是人类 继电子、光子后发现的第三个基本粒子。
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．
（3）在生活中要有防范 意识，尽可能远离放射源
核反应堆外层的厚厚的水泥建筑
防 护
操作放射性物质的设备
在防护状态下操作放射性物质
1930年，德国科学家玻特和贝克用α粒子 轰击轻元素铍核，发现并未发射出质子， 而放出了一种新的射线．这种射线几乎不 能使气体电离，在电场和磁场中也不发生 偏转，是不带电的，射线的贯穿能力强， 他们认为这是γ射线．经检测，射线的能 量在10ＭeV左右，远大于天然放射物质衰 变时发出的γ射线的能量．
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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三、放射性同位素的应用
（1）利用它的射线
A、由于γ射线贯穿本领强，可以用来γ射线检查金 属内部有没有砂眼或裂纹，所用的设备叫γ射线探 伤仪． B、利用射线的穿透本领与物质厚度密度的关系，来 检查各种产品的厚度和密封容器中液体的高度等， 从而实现自动控制
放射性的防护
（1）在核电站的核反应 堆外层用厚厚的水泥来防 止放射线的外泄
（2）用过的核废料要放 在很厚很厚的重金属箱内， 并埋在深海里
（3）在生活中要有防范 意识，尽可能远离放射源
核反应堆外层的厚厚的水泥建筑
防 护
操作放射性物质的设备
在防护状态下操作放射性物质
小结：
1、核反应基本上可分为两大类：
一是自然衰变（天然放射性衰变），
U 238
92
23940Th
24He
二是人工转变
23940Th29314Pa 10e
14 7
N
4 2
He
17 8
O
1 1
H
（发现质子的核反应）
9 4
Be
4 2
He
162
C
1 0
n
（发现中子的核反应）
2、放射性同位素的应用
2、放射性同位素的应用
C、利用射线使空气电离而把空气变成导电气体， 以消除化纤、纺织品上的静电
D、利用射线照射植物，引起植物变异而培育良 种，也可以利用它杀菌、治病等
（2）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．
放射 性的 应用
射线应用
示踪原子
探伤仪 培育新种 保存食物
消除有害静电 消灭害虫 治疗恶性肿瘤
农作物检测 诊断器质性和功能性疾病 生物大分子结构及功能研究
第十九章 原子核
核反应基本上可分为两大类：
一是自然衰变（天然放射性衰变）
二是人工转变
衰变是原子核的自发变化，科学家 更希望人工控制原子核的变化。
一、核反应(人工核反应)
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、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
3、规律：在核反应中，质量数和电荷数都守恒
人体甲状腺的工作需要碘．碘被吸收后
会聚集在甲状腺内．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，有助于诊断甲状腺 的器质性和功能性疾病．
四、放射性污染和防护
原子弹爆炸、核电站泄露会产生严重的 污染，在利用放射性同位素给病人做“放疗” 时，如果放射性的剂量过大，皮肤和肉就会溃 烂不愈，导致病人因放射性损害而死去。有些 矿石中含有过量的放射性物质，如果不注意也 会对人体造成巨大的危害。
1）1934年，约里奥——居里夫妇:用α粒子轰击的铝片 中含有放射性磷
2）发现磷同位素的方程-----1934年：约里奥—居里夫妇
4 2
He
+
27 13
Al
?
P 30
15
01n
P 30
15
?
1340Si
+10e(正电子)
H 正β衰变的实质： 1 1
?
01n
+10e
→正β衰变
3、与天然的放射性物质相比，人工放射性 同位素的优点：
4、几个重要人工核转变方程（记住）
（1）发现质子的核反应方程——1919年：卢瑟福
4 2
He
+
14 7
N
?
187O
11H
（2）发现中子的核反应方程 ——1932年：查德威克
4 2
He
+
9 4
Be
?
162C
01n
二、人工放射性同位素及其应用
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
2、人工放射性同位素的发现