【新步步高】2015-2016学年高中物理第十九章原子核3、4探测射线的方法、放射性的应用与防护导学案 下载本文

3 探测射线的方法 4 放射性的应用与防护

[目标定位] 1.了解探测射线的几种方法,熟悉探测射线的几种仪器.2.知道核反应及其遵从的规律,会正确书写核反应方程.3.知道什么是放射性同位素和人工放射性同位素.4.知道放射性同位素的常见应用.

一、探测射线的方法 [问题设计]

肉眼看不见射线,但是射线中的粒子与其他物质作用时的现象,会显示射线的存在.你能举出一些例子吗?

答案 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. [要点提炼] 1.威耳逊云室

(1)原理:粒子在云室内的气体中飞过,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,于是显示出射线的径迹.

(2)粒子的径迹:α粒子的径迹直而清晰;高速β粒子的径迹又细又直,低速β粒子径迹又短又粗而且是弯曲的;γ粒子的电离本领很小,一般看不到它的径迹. 2.气泡室

气泡室装的是过热液体(如液态氢),粒子经过液体时就有气泡形成,显示粒子的径迹. 3.盖革—米勒计数器

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加速.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,一个粒子进入管中可以产生大量电子,这些电子到达阳极,正离子到达阴极,在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.

1

二、核反应与核反应方程

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.核反应的实质:以基本粒子(α粒子、质子、中子等)为“炮弹”去轰击原子核(靶核X),从而促使原子核发生变化,生成了新原子核(Y),并放出某一粒子. 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:

14

7N+2He→ 8O+1H

4171

(2)1932年查德威克发现中子的核反应方程:

9

4Be+2He→ 6C+0n

4121

(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:

2713

Al+2He→15P+0n;15P→14Si++1e. 43013030 0

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,在发生的过程中质量数与电荷数都守恒;反应前后粒子总动量守恒. 三、放射性同位素

1.有些同位素具有放射性,叫做放射性同位素. 2.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. 3.人工放射性同位素的优势:

(1)种类多.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. (2)放射强度容易控制. (3)可制成各种所需的形状. (4)半衰期短,废料易处理. 4.放射性同位素的应用

(1)在工业上可以用γ射线来探测工件内部裂痕,称为γ探伤.也可以用γ射线照射种子,会使种子的遗传基因发生变异,从而培育出优良品种.

2

(2)农业上利用15P作为示踪原子来研究农作物对磷肥的吸收情况.

一、探测射线的方法

例1 利用威尔逊云室探测射线时能观察到细长而弯曲的径迹,则下列说法正确的是( ) A.可知有α射线射入云室中 B.可知是γ射线射入云室中 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

解析 因为威尔逊云室中观察到的细而弯曲的径迹是β射线的径迹,A、B选项均错误;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,C选项错误,D选项正确. 答案 D

二、核反应及核反应方程

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.

(1) 7N+0n―→ 6C+________ (2) 7N+2He―→ 8O+________ (3) 5B+0n―→________+2He (4)4Be+2He―→________+0n (5)26Fe+1H―→27Co+________ 解析 (1) 7N+0n―→ 6C+1H (2) 7N+2He―→ 8O+1H (3) 5B+0n―→3Li+2He (4)4Be+2He―→ 6C+0n (5)26Fe+1H―→27Co+0n

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). 答案 见解析

例3 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 78Pt,制取过程如下:(1)用质子轰击铍靶4Be产生快中子;(2)用快中子轰击汞 80Hg,反应过程可能有两种:①生成

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78Pt,放出氦原子核;②生成 78Pt,同时放出质子、中子.(3)生成的铂 78Pt发生两次衰变,

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202202

变成稳定的原子核汞 80Hg.写出上述核反应方程.

解析 根据电荷数守恒、质量数守恒,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)4Be+1H→5B+0n

(2)① 80Hg+0n→ 78Pt+2He ② 80Hg+0n→ 78Pt+21H+0n (3) 78Pt→ 80Hg+20-1e 答案 见解析

三、放射性同位素的应用

例4 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,从而达到消除有害静电的目的 B.利用γ射线的穿透性可以为金属探伤,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

解析 利用放射线消除有害静电是利用放射线的电离作用,使空气分子电离成为导体,将静电消除.γ射线对人体细胞伤害太大,不能用来进行人体透视.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良品种.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. 答案 D

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