2019-2020學(xué)年高中物理第3章原子核與放射性第3節(jié)放射性的應(yīng)用與防護教學(xué)案魯科版選修3-5

1、第3節(jié)放射性的應(yīng)用與防護|g酹1.知道放射性同位素，了解放射性在生產(chǎn)和科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用.(重點+難點)2.知道放射性污染及其對人類和自然產(chǎn)生的嚴重危害，了解防護放射性的措施，建立防范意識.預(yù)習(xí)導(dǎo)之植理扣汨夯實基七出、放射性的應(yīng)用1 .應(yīng)用分類(1)利用射線的電離作用,穿透能力等特性.(2)放射性同位素作為示蹤原子.2 .射線特性的應(yīng)用放射性物質(zhì)發(fā)出的a射線，3射線和丫射線能夠?qū)⑸锛毎肿觾?nèi)的電子擊出,使細胞分子電離，造成細胞變異或損害.因而得到廣泛應(yīng)用.(1)輻射育種；(2)食品輻射保存；(3)放射性?B療；(4)放射性同位素電池；(5) 丫射線 探傷.3 .作為示蹤原子在某種元素里摻進一些該

2、元素的放射性同位素,同樣的化學(xué)性質(zhì),經(jīng)歷同樣過程，用儀(簡稱PET).器探測該同位素放出的射線查明這種元素的行蹤.如：正電子發(fā)射斷層攝影1. (1)射線中的粒子與其他物質(zhì)作用時，產(chǎn)生一些現(xiàn)象，可以顯示射線的存在.()(2)云室和氣泡室都是應(yīng)用射線的穿透能力研究射線的徑跡.()提示：(1) V (2) X二、放射性污染和防護1 .放射性污染來自許多方面，主要有核爆炸、核泄漏和醫(yī)療照射等.主要有密封防護、距離防護、2 .為了防止放射線的破壞，人們采取了許多防范措施, 四防護、屏蔽防護等.2. (1)利用丫射線照射種子，可以培育出優(yōu)良品種.(2)用丫射線照射食品可以殺死使食物腐敗的細菌,抑制蔬菜發(fā)芽

3、，延長保存期.(3)任何放射性物質(zhì)都可以作為示蹤原子使用.()提示：(1) V (2) V (3) X費破硬毒謂創(chuàng)提升多維課堂知識點1放射性及放射性同位素的應(yīng)用1.射線特性的應(yīng)用應(yīng)用射線特征電離作用輻射育種利用丫射線照射種子，可以使種子內(nèi)的遺傳物質(zhì)發(fā)生變異，培育出新的優(yōu)良品種食品輻射保存用射線對食品進行照射，可以抑制發(fā)芽，殺蟲滅菌放射性治療射線照射可以治療惡性腫瘤，使癌細胞活動受到抑制或使其死亡改善塑料性能射線可以促進交織化合物的聚合反應(yīng)，以制造各種塑料或改善塑料性能增加汽油產(chǎn)量利用射線使石油分離，增加汽油的產(chǎn)量消除靜電利用射線使空氣電離而把空氣變成導(dǎo)電氣體，以除去化纖、紡織品上的靜電衰父能量

4、放射性同位素電池把放射性同位素衰變時釋放的能量轉(zhuǎn)換成電能穿透能力丫射線探傷利用丫射線可以檢查金屬內(nèi)部有沒有缺陷或裂紋丫射線檢測由于射線透過物體的強度跟物體的密度和厚度有關(guān)，因此可以用射線來檢查產(chǎn)品的厚度，密封容器中液面的高度等2.作為示蹤原子(1)在工業(yè)上，可用示蹤原子檢查地下輸油管道的漏油情況.(2)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，可用示蹤原子確定植物在生長過程中所需的肥料和合適的施肥時間.(3)在醫(yī)學(xué)上，可用示蹤原子幫助確定腫瘤的部位和范圍.(4)在生物科學(xué)研究方面，放射性同位素示蹤法在生物化學(xué)和分子生物學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛，它為揭示體內(nèi)和細胞內(nèi)理化過程的秘密，闡明生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)，起了極其重要的作用，使生

5、物化學(xué)從靜態(tài)進入動態(tài)，從細胞水平進入分子水平，為人類對生命基本現(xiàn)象的認識開辟了一條新的途徑.例力 用人工方法得到放射性同位素，這是一個很重要的發(fā)現(xiàn)，天然放射性同位素只 不過40幾種，而今天人工制造的同位素已達1 000多種，每種元素都有放射性同位素，放射性同位素在農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、科研等許多方面得到廣泛應(yīng)用.(1)如圖是工廠利用放射線自動控制鋁板厚度的裝置示意圖，如果工廠生產(chǎn)的是厚度1mmg板，在“、3、丫三種射線中，你認為對鋁板的厚度起主要作用的是 射線.ve 逐、小、二二(2)在我國首先用人工方法合成牛胰島素時需要證明人工合成的牛胰島素結(jié)晶跟天然牛 胰島素結(jié)晶是同一物質(zhì)，為此曾采用放射性同位

6、素14c做.解析(1) “射線穿透物質(zhì)的本領(lǐng)弱，不能穿透厚度1 mm的鋁板，因而探測器不能探到，丫射線穿透本領(lǐng)最強，穿透 1 mm勺鋁板和幾毫米厚鋁板打在探測器上很難分辨，3 射線也能穿透幾毫米厚的鋁板，但厚度不同，穿透后 3射線中的電子運動狀態(tài)不同，探測 器容易分辨.(2)把摻入14C的人工合成牛胰島素與天然牛胰島素混合在一起，經(jīng)多次重新結(jié)晶后，得14 到了放射性 C分布均勻的牛胰島素結(jié)晶，這就證明了人工合成的牛胰島素與天然牛胰島素 合為一體，它們是同一物質(zhì)，把這種放射性同位素的原子摻到其他物質(zhì)中去，讓它們一起運動遷移，再用放射性探測儀器進行追蹤，就可以知道放射性原子通過什么路徑，運動到哪里

7、了，是怎樣分布的，從而可了解某些不容易查明的情況或規(guī)律，人們把這種用途的放射性同位素叫做示蹤原子.答案(1)3(2)示蹤原子回因圓圓(1)用射線來測量厚度，一般不選取a射線是因為其穿透能力太差，更多的是選取丫射線，也有部分選取 3射線的.(2)給病人治療癌癥、培育優(yōu)良品種、延長食物保質(zhì)期一般選取丫射線.(3)使用放射線時安全是第一位的.過通蹤斕摭1.(多選)在下列應(yīng)用中，把放射性同彳素作為示蹤原子的是()A. 丫射線探傷儀B.利用含有放射性碘 131的油，檢測地下輸油管的漏油情況C.利用鉆60治療腫瘤等疾病D.把含有放射性元素的肥料施給農(nóng)作物，用檢測放射性的辦法確定放射性元素在農(nóng)作物內(nèi)轉(zhuǎn)移和分

8、布情況，找出合理施肥的規(guī)律解析：選BD.A是利用了 丫射線的穿透性；C利用了 丫射線的生物作用； 日D是利用 了示蹤原子.知識點2放射性的污染與防護1 .放射性的危害：射線具有一定的能量，對物體具有不同的穿透能力和電離能力，從而使物體或機體發(fā)生一些物理和化學(xué)變化.如果人體受到長時間大劑量的射線照射，就會使細胞器官組織受到損傷， 破壞人體DN肪子結(jié)構(gòu)，有時甚至?xí)l(fā)癌癥， 或者造成下一代遺傳 上的缺陷.過度照射時，人常常會出現(xiàn)頭痛、四肢無力、貧血等多種癥狀，甚至死亡.2.放射線的防護(1)時間防護：盡量減少與放射線接觸的次數(shù)與接觸的時間.(2)距離防護：生活中首先要對可能有放射性的物質(zhì)有防范意識

9、，要盡可能地遠離放射 源.(3)屏蔽防護：鉛的屏蔽作用最好，水、水泥等也是常用的屏蔽物.如核電站的核反應(yīng) 堆外層用厚厚的混凝土來防止放射線的外泄，用過的核廢料要放在很厚很厚的重金屬箱中， 并深埋地下.例b)核能是一種高效的能源.(i)在核電站中，為了防止放射性物質(zhì)泄漏，核反應(yīng)堆有三道防護屏障：燃料包殼，壓 力殼和安全殼.切泌就L結(jié)合圖甲可知，安全殼應(yīng)當選用的材料是 .(2)圖乙是用來監(jiān)測工作人員受到輻射情況的胸章，通過照相底片被射線感光的區(qū)域,可以判斷工作人員受到何種輻射.當胸章上1 mmf呂片和3 mmf呂片下的照相底片被感光，而鉛片下的照相底片未被感光時，結(jié)合圖甲分析工作人員一定受到了 射

10、線的輻射；當 所有照相底片被感光時，工作人員一定受到了 射線的輻射.思路點撥解答本題應(yīng)把握以下兩點：(1)熟知三種射線的穿透本領(lǐng).(2)熟知常見的放射性防護措施.解析(1)核反應(yīng)堆最外層是厚厚的水泥防護層.防止射線外泄，所以安全殼應(yīng)選用 的材料是混凝土.(2) 3射線可穿透幾毫米厚的鋁片，而 丫射線可穿透幾厘米厚的鉛板.答案(1)混凝土 (2)3 丫熟悉屏蔽防護措施、常用屏蔽物和三種射線的穿透本領(lǐng)的大小是解決這類問題的關(guān)鍵.0、,跟除理練2.關(guān)于放射性污染的防護措施，下列說法錯誤的是()A.將廢棄的放射性物質(zhì)進行深埋B.將廢棄的放射性物質(zhì)倒在下水道里C.接觸放射性物質(zhì)的人員穿上鉛防護服D.嚴格

11、和準確控制放射性物質(zhì)的放射劑量解析：選B.因為放射性物質(zhì)殘存的時間太長，具有輻射性，故應(yīng)將其深埋，A對，B錯、鉛具有一定的防止放射性的能力，接觸放射性物質(zhì)的人員穿上鉛防護服，并要控制一定的放射劑量.故C、D對.知識點3 原子核的人工轉(zhuǎn)變與衰變的比較原子核的衰變原子核的人工轉(zhuǎn)變發(fā)生反應(yīng)的原子核具有放射性的不穩(wěn)定核所有的原子核反應(yīng)條件自發(fā)進行，無條件利用a粒子、質(zhì)子、中了或丫光子作為“炮彈”轟擊靶核反應(yīng)本質(zhì)核子數(shù)變化，形成新核核子的重組，形成新核典型反應(yīng)238234492 UH>90 Th+ 2He14417-17N+ 2H-83 1H核反應(yīng)方程的特點箭頭左邊只有一個放射性原子核箭頭左邊有靶

12、核和“炮彈”各一個核反應(yīng)的規(guī)律質(zhì)量數(shù)守恒（注意質(zhì)量并不守恒），電荷數(shù)守恒書寫方程的原則尊重實驗事實，不能僅僅依據(jù)守恒定律主觀臆造例3）下列方程中屬于衰變的是 ,屬于人工轉(zhuǎn)變的是 ,生成原來元 素的同位素的是 ,放出3粒子的是.123, 1 1124. 53 I + On>53 I 為238, , 2344, 92 UH* 90 Th+ 2He 224Bbr 214Bi +°ieBe+ 2He_> 6 C+ 0n解析首先從方程左端去判斷哪種是衰變、哪種是人工轉(zhuǎn)變，當方程左端只有一種元素的原子核時，只能是衰變，故為衰變，為人工轉(zhuǎn)變；而同位素的產(chǎn)生，是根據(jù)原子序數(shù)相同而質(zhì)量數(shù)不

13、同來判斷，所以會生成該元素的同位素；判斷 3衰變，只需要看 清衰變方程右端是否產(chǎn)生電子即可，應(yīng)選 .答案隨堂檢測1 .（多選）下列應(yīng)用中利用放射性同位素放出射線的是（）A.金屬探傷B.消除有害的靜電積累C.研究農(nóng)作物在各季節(jié)吸收肥料成分的規(guī)律D.保存食物解析：選ABD.A是利用了射線的貫穿本領(lǐng)，B是利用了射線的電離本領(lǐng)，C是作為示蹤原子，D也是利用射線來保存食物，抵制或消滅害蟲.2 .關(guān)于放射性同位素應(yīng)用的下列說法中正確的有（）A.放射線改變了布料的性質(zhì)使其不再因摩擦而生電，從而達到消除有害靜電的目的B.利用丫射線的貫穿性可以為金屬探傷，也能進行人體透視C.用放射線照射彳物種子使其 DNA發(fā)生

14、變異，其結(jié)果一定是更優(yōu)秀的品種D.用丫射線治療腫瘤時一定要嚴格控制劑量，以免對人體正常的組織造成太大的傷害解析：選D. 利用放射線消除有害靜電是利用放射線的電離性，使空氣分子電離成為導(dǎo)體，將靜電導(dǎo)走.丫射線對人體細胞傷害太大，不能用來進行人體透視.作物種子發(fā)生的DNA突變不一定都是有益的，還要經(jīng)過篩選才能培育出優(yōu)秀品種.用 丫射線治療腫瘤對人體肯定有副作用，因此要科學(xué)地控制劑量本題正確選項為D.3 . ( 多選) 俄羅斯“庫爾斯克”號核潛艇在巴倫支海遇難，沉入深度約為 100 m 的海底，“庫爾斯克”號核潛艇的沉沒再次引起人們對核廢料與環(huán)境問題的重視 幾十年來人們向巴倫支海海域傾倒了不少核廢料

15、，核廢料對海洋環(huán)境有嚴重的污染作用其原因是()A.鈾、缽等核廢料的放射性B.鈾、缽等核廢料的半衰期很長C.鈾、缽等重金屬有毒性D.鈾、缽等核廢料會造成爆炸解析：選 ABC.放射線對人體組織、生物都是有害的，核廢料的主要污染作用是其放射性，且其半衰期長，在很長時間內(nèi)都具有放射性，另外核廢料中有大量重金屬，但不會自發(fā)爆炸.所以A、B、C選項正確.4 . 關(guān)于放射性同位素的應(yīng)用，下列說法正確的是()A.利用丫射線使空氣電離，把靜電荷導(dǎo)走B.利用3射線照射植物的種子，使產(chǎn)量顯著增加C.利用a射線來治療肺癌、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學(xué)性質(zhì)相同，作為示蹤原子解析：選D. 丫

16、射線的電離作用很弱，應(yīng)利用a射線的電離作用，A錯；丫射線對生物具有物理化學(xué)作用，照射種子可使基因變異，可用于放射性治療，3射線不具有生物作用，曰C均錯；同位素的核外電子數(shù)相同，化學(xué)性質(zhì)相同，放射性同位素帶有“放射性標記”， 可用探測器探測，D對.5.在中子、質(zhì)子、電子、正電子、a粒子中選出一個適當?shù)牧Ｗ樱謩e填在下列核反應(yīng)式的橫線上，并指出哪些是核的人工轉(zhuǎn)變(1) Ui尸 2904Th+;(2) 9Be+ 4Hh 126C+;234234(3) goThf 9iPa+;(4) 30P 10Si +;(5) 147N+ ；He 178O+.解析： 在核反應(yīng)過程中，遵循反應(yīng)前后電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守

17、恒規(guī)律對參與反應(yīng)的所有基本粒子來用左下角（ 電荷數(shù) ） 配平， 左上角 （ 質(zhì)量數(shù) ） 配平 未知粒子可根據(jù)其電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)確定.如（1）電荷數(shù)為9290=2,質(zhì)量數(shù)為238 234=4,由此可知為 “粒子（4He）, 同理確定其他粒子分別為：中子（0n）,電子（0ie）,正電子（+ie）,質(zhì)子（；H）.其中（2）、（5）是核的人工轉(zhuǎn)變答案：（1） 4He （2） 0n,核的人工轉(zhuǎn)變（3） 0ie （4） 0ie（5） ；H,核的人工轉(zhuǎn)變 課時作業(yè)一、單項選擇題1 . 帶電的驗電器在放射線照射下電荷會很快消失，其原因是（）A.放射線的貫穿作用B.放射線的電離作用C.放射線的物理、化學(xué)作用D.以

18、上三個選項都不是解析：選B. 因放射線的電離作用，空氣中與驗電器所帶電性相反的離子與之中和，所以使驗電器所帶電荷消失2 . 放射性同位素可作為示蹤原子，例如， 在醫(yī)學(xué)上可以確定腫瘤的位置等等今天有四種不同的放射性同位素R、 P、 Q、 S. 它們的半衰期分別為半年、38 年、 i5 年、 2 天則應(yīng)選用的同位素是（）A SB QC PD R解析：選A. 作為示蹤原子的放射性同位素，應(yīng)該有穩(wěn)定的放射性，半衰期越長，放射性越穩(wěn)定；但考慮到放射性對人體的危害，半衰期越長，對人體的危害越大，所以一旦研究結(jié)束， 就希望放出的射線量大大減小，因此應(yīng)選擇半衰期較短，衰變稍快的放射性元素作為示蹤原子，用2 天

19、的就可以了3 . 我國科學(xué)家首次用人工方法合成的牛胰島素與天然牛胰島素是同一種物質(zhì)，所使用的鑒別技術(shù)是（A.光譜分析B.同位素示蹤原子D.納米技術(shù)C.微電子技術(shù)解析：選B.人工合成牛胰島素摻入146C作為示蹤原子，跟天然牛胰島素混合，多次重新結(jié)晶，結(jié)果146C均勻分布，證明了人工合成的牛胰島素與天然牛胰島素是同一物質(zhì)，故選 B.4 .為保證生產(chǎn)安全，大型鋼鐵部件內(nèi)部不允許有砂眼、裂痕等傷痕存在.如圖是利用射線檢測鋼柱內(nèi)部是否存在傷痕情況的示意圖，若鋼柱的直徑為20 cm,則下列說法正確的是（）%放射源1A.放射源放出的射線應(yīng)該用3射線B.放射源放出的射線應(yīng)該用X射線C.放射源放出的射線應(yīng)該用丫

20、射線D.若鋼件內(nèi)部有傷痕，探測器接收到的射線粒子將減少解析：選C.此射線必須能穿透部件，接收器才能接收到射線粒子，因 3射線只能穿透幾毫米厚的鋁板，X射線也只能穿透幾厘米厚的鋼板，用丫射線可以檢查30 cm厚的鋼鐵部件，顯然這里應(yīng)該用 丫射線而不能用 3或X射線，選項C正確，選項A、B錯誤；當遇 到鋼鐵部件內(nèi)部有傷痕時，穿過鋼板到達計數(shù)器的丫射線比沒有砂眼或裂紋處的要多一些，選項D錯誤.5 .核電站泄漏的污染物中含有碘131和葩137.碘131的半衰期約為8天，會釋放3射線.葩137是葩133的同位素，半衰期約為30年，發(fā)生衰變時會輻射 丫射線.下列說法正 確的是（）A.碘131釋放的3射線由

21、氨核組成B.葩137衰變時輻射出的 丫光子能量小于可見光光子能量C.與葩137相比，碘131衰變更慢D.葩133和葩137含有相同的質(zhì)子數(shù)解析：選D. 3射線由高速電子流組成，選項 A錯誤；丫射線為高頻電磁波，光子能量 遠大于可見光光子的能量，選項B錯誤；碘131半衰期小，說明衰變快，選項 C錯誤；葩133和葩137為同位素，具有相同的質(zhì)子數(shù)，不同的中子數(shù)，選項D正確.6 .放射性在技術(shù)上有很多應(yīng)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線.70ft針210氨222鋸90鈾238射線a33a、3、丫138d3.8d28y_ _ 945X 10y某塑料公司生產(chǎn)

22、聚乙烯薄膜，利用射線檢查厚的聚乙烯通過軋輻后的薄膜厚度是否均勻，可利用的元素是（）A.針 210B.氨 222C.鋸 90D.鈾 238解析：選C.測定薄膜厚度的原理是利用射線的穿透能力，由于“穿透能力太弱，而丫射線穿透能力太強，所以應(yīng)選用3射線，并且要求放射性元素的半衰期較長，所以選項C正確.二、多項選擇題7 .對放射性同位素的應(yīng)用，下列說法中正確的是（）A.射線能殺傷癌細胞或阻止癌細胞分裂，對人體的正常細胞不會有傷害作用8 .對具有放射性的廢料，要裝入特制的容器并深埋地下進行處理C. 丫射線探傷儀中的放射源必須存放在特制的容器里，而不能隨意放置D.對可能產(chǎn)生放射性污染的場所或物品進行檢測是

23、很有必要的解析：選BCD.射線殺傷癌細胞的同時對人體的正常細胞也是有害的，A選項錯誤；B、CD關(guān)于射線的防護的表述都是正確的.丫刀，治療患者丫刀治療時不用8 .近幾年來，我國北京、上海、山東、洛陽、廣州等地引進了十多臺 5 000余例，效果極好，成為治療腦腫瘤的最佳儀器.令人感嘆的是，用麻醉，病人清醒，時間短，半小時完成手術(shù)，無需住院，因而 丫刀被譽為“神刀”.據(jù)報道，我國自己研制的旋式 丫刀性能更好，即將進入各大醫(yī)院為患者服務(wù).丫 刀治療腦腫瘤主要是利用（）A. 丫射線具有很強的穿透能力B. 丫射線具有很強的電離作用C. 丫射線具有很高的能量D. 丫射線能很容易繞過阻礙物到達目的地解析：選A

24、C. 丫刀就是丫射線，丫射線的特點是穿透能力強，丫射線波長短，光子的 能量高，殺傷力強，應(yīng)用 丫刀治療腦腫瘤就是利用其穿透能力強和殺傷力強.9 .用蓋革米勒計數(shù)器測定放射源的放射強度為每分鐘405次，若將一張厚紙板放在計數(shù)器與放射源之間，計數(shù)器幾乎測不到射線.10 天后再次測量，測得該放射源的放射強度為每分鐘101 次，則下列關(guān)于射線性質(zhì)及它的半衰期的說法正確的是（）A.放射源射出的是“射線B.放射源射出的是 3射線C.這種放射性元素的半衰期是5天D.這種放射性元素的半衰期是2.5天解析：選AC.因厚紙板能擋住這種射線，可知這種射線是穿透能力最差的a射線，選項 A 正確， B 錯誤； 因放射性元素原子核個數(shù)與單位時間內(nèi)衰變的次數(shù)成正比，10 天后測出放射強度為原來的四分之一，說明10 天后放射性元素的原子核個數(shù)只有原來的四分之一，由半衰期公式知，已經(jīng)過了兩個半衰期，故半衰期是5 天10.正電子發(fā)射計算機斷層顯像（PET）的基本原理是：將放射性同位素15O注入人體，15O在人體內(nèi)衰變放出的正電子與人體內(nèi)的負電子相遇而湮滅轉(zhuǎn)化為一對丫光子，被探測器采集后，經(jīng)