193-4放射性的应用和防护

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安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20.10.1820:11:2620:11Oc t-2018- Oct-20
B.铅核比钍核少8个质子
C.衰变过程中共有4次α衰变和8次β衰变
D.衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变
在下列核反应方程中,X代表质子的
方程是（BC）
( )A
27 13
Al+
4 2
He3105
P
+
X
( )B
14 7
N+
4 2
He178
O
+
X
(C)21 H + 01n + X
(D)31 H + X24 He+10n
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．
（3）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。
2、放射性同位素的应用
课堂互动讲练
类型一 核反应及核反应方程
例1
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27082Pt 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．
3.vH/mN=(m+mN)/(m+mH), m/m/=m/mH=1.0165
mN=14mH.
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树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20.10.1820.10.18Sunday, October 18, 2020
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人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。20:11:2620:11:2620:1110/18/2020 8:11:26 PM
半衰期、它表征放射性元素的原子核有 一半发生衰变所需的时间。它是从大量 原子核衰变中得出的统计规律，对个别 的放射性原子核的衰变无实际物理意义。 半衰期由原子核的内部因素决定，与外 界条件及与物质的物理、化学状态无关。 即使处于物理运动，化学变化中也不会 影响它的半衰期。因此它是反映某种元 素原子核特征的重要物理量。
(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
分分析析4.：动1量.释守放恒的：粒m子1v2和=m反2冲v2核, 受电场力 则都为v2与α/v粒1E=子方m向1/m同2，=1则0/4粒=子5/2与. 反冲核电性同， EK分=m析v：2/22=。p动v/量2 守恒m1v1=m2v2.而α粒子 所质以量EK小2/E，K速1=度V2大/V。1=5相/2等t水平位移大。
而②轨道水平位移大，为 α粒子
2．1930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＝ 3.5×107 m/s，被打出的氮核的最大速度vN＝4.7×106 m/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′.
探测射线的方法
阅读课本P73—P75
放射性的应用与防护
问题情景：
为了使水果、蔬菜或其它的食物能存放的 时间长一些，能在长时间保持新鲜，你有 什么办法？
辐 射 方 法 处 理 粮 食
复习回顾：
1、什么是原子核的衰变？
原子核放出a粒子或ß粒子，由于核电荷 数变了，而变成另一种原子核。
2、原子核的衰变有什么样的规律
(1)14C发生衰变时所放射出的粒子是α_粒__子_____． (2)14C发生衰变时所放射出的粒子的运动轨迹是②________(填“①”或
“②”)．
(_3_)_14_C_的__衰__变__方__程_是__1_4_6C__→__1_0_4B__e_＋__4_2_H__e__________________。
分析：1.α射线穿透物质的本 领弱，不能穿透厚度为1 mm的铝板，因而探测器不 能探测
2.γ射线穿透物质的本领极强， 穿透1 mm厚的铝板和几 mm厚的铝板打在探测器上 很难分辨，
3.β射线也能够穿透1 mm甚 至几毫米厚的铝板，但厚度 不同，穿透后β射线的强度 明显不同，探测器容易分辨
分析：把掺入14C的人工合成的牛胰岛素与天然牛 胰岛素混合到一起，经过多次重新结晶后，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完全融为一体， 它们是同一种物质．这种把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 可以了解某些不容易察明的情况或规律，人们把作 这种用途的放射性同位素叫做示踪原子．
变式训练
2．在放射性同位素的应用中，下列做法正确的是( D ) A．应该用α射线探测物体的厚度 α粒子的穿透能力很弱
B．应该用γ粒子放射源制成“烟雾报警器” 烟雾报警器是利用射线的电离作用，而γ粒子的电离作 用很弱，
C．医院在利用放射线诊断疾病时用半衰期较长的放射 性同位素
由于人体长期接触放射性元素会影响健康，因此诊断疾病 时应该利用半衰期短的同位素，故C错误；
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．
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．
30 15
P
30 14
Si
+
0 1
e
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．
人工放射性同位素的特点
与天然的放射性物质相比，人造放射性同位素：
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
Z=92+0-54-38=0 则电荷数为0的是中子或γ射线 但γ射线质量为0.可见是2个中子
类型二 放射性同位素的应用
例2 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．放射性同位素在农业、医疗卫生和
D、利用γ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
E.利用放射线的能量，在医疗上，常用以抑制甚至杀死病变
组织，还可以轰击原子核，诱发核反应．
(2)作示踪原子 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，因此一种元素的各个同位素都 有相同的化学性质，如果在某一元素掺入一些放射性同位素， 那么该元素无论经过什么变化，它的放射性同位素也经历同 样的变化过程，而放射性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，放射性元素作示踪原子的用途也很多． ①在农业生产中，探测农作物在不同的季节对元素的需求． ②在工业上，检查输油管道上的漏油位置．
1）、衰变时电荷数和质量数都守恒 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
原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核 的过程，------------核反应
在核反应中，质量数和电荷数都守恒
原子核的人工转化 1919年卢瑟福用а粒子轰击氮原子核，产生了氧的 一种同位素和一个质子，也是发现质子的核反应过 程
复习回顾:
名称 带电 电离 穿透 构成 速度 性 能力 能力
实质
正
强
He 弱 4 2
C/10
氦核流
负
弱
e 强
0 接近C
1
电子流
中 最弱 极强 光子 C
光子流
例：
天然放射性元素
232 90
Th
(钍)经过一系列α
衰变和β衰变之后变成
208 82
（Pb铅）．下列论
断中正确的是（BD）
A.铅核比钍核少24个中子
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( B )
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
电离作用消除 静电的应用
D．以上三个选项都不是
(2)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为 1 mm的铝板，在α、β、γ三 种厚射度β线起中，主你要认作为对用铝的板的是 ________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 然牛胰岛素的结晶是同一种 物质，为此曾示采踪用原放子射性同 位素14C作________．
衰变前后质量数都是202不变，只能发生β衰变
变式训练
1．请将下列两个核反应方程补充完整．
(1)42He＋答174N案→1：87O＋(1_)_11_H____(_2. )210n (2)29325U答＋案10n→：154(40X1)e11＋H9348Sr＋(2_)_2_10_n____.
分析：1.质量数和电荷数守恒。 2.A=4+14-17=1, Z=2+7-8=1 则为质子即氢原子核 3.A=235+1-140-94=2，
【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)94Be＋11H→95B＋10n. (2)①28004Hg＋10n→27082Pt＋32He； ②28004Hg＋10n→27082Pt＋211H＋10n.
(3)27082Pt→27092Au＋－01e，27092Au→28002Hg＋－01e.
如图是《北京青年报》2001年9月 6日的一则报道。
核反应堆外层的厚厚的水泥建筑
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），
238 92
U
23940Th
+
4 2
H
e
二是人工衰变（人工转变）
14 7
N
+
4 2
He178
O+
1 1
H
9 4
Be+
Hale Waihona Puke Baidu
4 2
He162
C+
1 0
n
（发现质子的核反应） （发现中子的核反应）
D．放射育种利用γ射线照射种子使遗传基因发生变异 放射育种是利用γ射线照射种子改变遗传基因
练习题
1.如图所示，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
所以凡是用到放射线时，现在用的都是人工放射性同位素
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β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 C、利用а射线电离作用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
14 7
N
+
4 2
He178
O+
1 1
H
人工放射性同位素
1934年，约里奥·居里和伊丽芙·居里发现磷的 放射性同位素的过程
27 13
Al+
4 2
He
30 15
P+
1 0
n
放射性同位素：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位 素。
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：
(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)
分析:碰撞过程动量守恒，无机械能损失即机械能守恒。
1。轰击氢核时：mv=mv1+mHvH. mv2/2=mv12/2+mHvH2/2 解得：vH=2mv/(m+mH) 2.同理：vN=2mv/(m+mN)