2019_2020学年高中物理第3章原子核与放射性第3节放射性的应用与防护教学案鲁科版.docx

第3节放射性的应用与防护1.知道放射性同位素，了解放射性在生产和科学领域的应用(重点难点)2知道放射性污染及其对人类和自然产生的严重危害，了解防护放射性的措施，建立防范意识一、放射性的应用应用分类(1)利用射线的电离作用，穿透能力等特性(2)放射性同位素作为示踪原子射线特性的应用放射性物质发出的射线，射线和射线能够将生物细胞分子内的电子击出，使细胞分子电离，造成细胞变异或损害因而得到广泛应用(1)辐射育种；(2)食品辐射保存；(3)放射性治疗；(4)放射性同位素电池；(5)射线探伤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，同样的化学性质，经历同样过程，用仪器探测该同位素放出的射线查明这种元素的行踪如：正电子发射断层摄影(简称PET)1(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()(2)云室和气泡室都是应用射线的穿透能力研究射线的径迹()提示：(1)(2)二、放射性污染和防护放射性污染来自许多方面，主要有核爆炸、核泄漏和医疗照射等为了防止放射线的破坏，人们采取了许多防范措施，主要有密封防护、距离防护、时间防护、屏蔽防护等2(1)利用射线照射种子，可以培育出优良品种()(2)用射线照射食品可以杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期()(3)任何放射性物质都可以作为示踪原子使用()提示：(1)(2)(3)放射性及放射性同位素的应用射线特性的应用应用射线特征电离作用辐射育种利用射线照射种子，可以使种子内的遗传物质发生变异，培育出新的优良品种食品辐射保存用射线对食品进行照射，可以抑制发芽，杀虫灭菌放射性治疗射线照射可以治疗恶性肿瘤，使癌细胞活动受到抑制或使其死亡改善塑料性能射线可以促进交织化合物的聚合反应，以制造各种塑料或改善塑料性能增加汽油产量利用射线使石油分离，增加汽油的产量消除静电利用射线使空气电离而把空气变成导电气体，以除去化纤、纺织品上的静电衰变能量放射性同位素电池把放射性同位素衰变时释放的能量转换成电能穿透能力射线探伤利用射线可以检查金属内部有没有缺陷或裂纹射线检测由于射线透过物体的强度跟物体的密度和厚度有关，因此可以用射线来检查产品的厚度，密封容器中液面的高度等作为示踪原子(1)在工业上，可用示踪原子检查地下输油管道的漏油情况(2)在农业生产中，可用示踪原子确定植物在生长过程中所需的肥料和合适的施肥时间(3)在医学上，可用示踪原子帮助确定肿瘤的部位和范围(4)在生物科学研究方面，放射性同位素示踪法在生物化学和分子生物学领域应用极为广泛，它为揭示体内和细胞内理化过程的秘密，阐明生命活动的物质基础，起了极其重要的作用，使生物化学从静态进入动态，从细胞水平进入分子水平，为人类对生命基本现象的认识开辟了一条新的途径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、科研等许多方面得到广泛应用(1)如图是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图，如果工厂生产的是厚度1 mm铝板，在、三种射线中，你认为对铝板的厚度起主要作用的是_射线(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做_解析(1)射线穿透物质的本领弱，不能穿透厚度1 mm的铝板，因而探测器不能探到，射线穿透本领最强，穿透1 mm的铝板和几毫米厚铝板打在探测器上很难分辨，射线也能穿透几毫米厚的铝板，但厚度不同，穿透后射线中的电子运动状态不同，探测器容易分辨(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为一体，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查明的情况或规律，人们把这种用途的放射性同位素叫做示踪原子答案(1)(2)示踪原子(1)用射线来测量厚度，一般不选取射线是因为其穿透能力太差，更多的是选取射线，也有部分选取射线的(2)给病人治疗癌症、培育优良品种、延长食物保质期一般选取射线(3)使用放射线时安全是第一位的1.(多选)在下列应用中，把放射性同位素作为示踪原子的是()A射线探伤仪B利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况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转移和分布情况，找出合理施肥的规律解析：选BD.A是利用了射线的穿透性；C利用了射线的生物作用；B、D是利用了示踪原子放射性的污染与防护放射性的危害：射线具有一定的能量，对物体具有不同的穿透能力和电离能力，从而使物体或机体发生一些物理和化学变化如果人体受到长时间大剂量的射线照射，就会使细胞器官组织受到损伤，破坏人体DNA分子结构，有时甚至会引发癌症，或者造成下一代遗传上的缺陷过度照射时，人常常会出现头痛、四肢无力、贫血等多种症状，甚至死亡放射线的防护(1)时间防护：尽量减少与放射线接触的次数与接触的时间(2)距离防护：生活中首先要对可能有放射性的物质有防范意识，要尽可能地远离放射源(3)屏蔽防护：铅的屏蔽作用最好，水、水泥等也是常用的屏蔽物如核电站的核反应堆外层用厚厚的混凝土来防止放射线的外泄，用过的核废料要放在很厚很厚的重金属箱中，并深埋地下核能是一种高效的能源(1)在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳，压力壳和安全壳结合图甲可知，安全壳应当选用的材料是_(2)图乙是用来监测工作人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，可以判断工作人员受到何种辐射当胸章上1 mm铝片和3 mm铝片下的照相底片被感光，而铅片下的照相底片未被感光时，结合图甲分析工作人员一定受到了_射线的辐射；当所有照相底片被感光时，工作人员一定受到了_射线的辐射思路点拨 解答本题应把握以下两点：(1)熟知三种射线的穿透本领(2)熟知常见的放射性防护措施解析(1)核反应堆最外层是厚厚的水泥防护层防止射线外泄，所以安全壳应选用的材料是混凝土(2)射线可穿透几毫米厚的铝片，而射线可穿透几厘米厚的铅板答案(1)混凝土(2)熟悉屏蔽防护措施、常用屏蔽物和三种射线的穿透本领的大小是解决这类问题的关键关于放射性污染的防护措施，下列说法错误的是()A将废弃的放射性物质进行深埋B将废弃的放射性物质倒在下水道里C接触放射性物质的人员穿上铅防护服D严格和准确控制放射性物质的放射剂量解析：选B.因为放射性物质残存的时间太长，具有辐射性，故应将其深埋，A对，B错、铅具有一定的防止放射性的能力，接触放射性物质的人员穿上铅防护服，并要控制一定的放射剂量故C、D对原子核的人工转变与衰变的比较原子核的衰变原子核的人工转变发生反应的原子核具有放射性的不稳定核所有的原子核反应条件自发进行，无条件利用粒子、质子、中子或光子作为“炮弹”轰击靶核反应本质核子数变化，形成新核核子的重组，形成新核典型反应UThHeNHeOH核反应方程的特点箭头左边只有一个放射性原子核箭头左边有靶核和“炮弹”各一个核反应的规律质量数守恒(注意质量并不守恒)，电荷数守恒书写方程的原则尊重实验事实，不能仅仅依据守恒定律主观臆造下列方程中属于衰变的是_，属于人工转变的是_，生成原来元素的同位素的是_，放出粒子的是_InIUThHeBbBieBeHeCn解析首先从方程左端去判断哪种是衰变、哪种是人工转变，当方程左端只有一种元素的原子核时，只能是衰变，故为衰变，为人工转变；而同位素的产生，是根据原子序数相同而质量数不同来判断，所以会生成该元素的同位素；判断衰变，只需要看清衰变方程右端是否产生电子即可，应选.答案随堂检测 (多选)下列应用中利用放射性同位素放出射线的是()A金属探伤B消除有害的静电积累C研究农作物在各季节吸收肥料成分的规律D保存食物解析：选ABD.A是利用了射线的贯穿本领，B是利用了射线的电离本领，C是作为示踪原子，D也是利用射线来保存食物，抵制或消灭害虫关于放射性同位素应用的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，其结果一定是更优秀的品种D用射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常的组织造成太大的伤害解析：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，将静电导走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秀品种用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本题正确选项为D.(多选)俄罗斯“库尔斯克”号核潜艇在巴伦支海遇难，沉入深度约为100 m的海底，“库尔斯克”号核潜艇的沉没再次引起人们对核废料与环境问题的重视几十年来人们向巴伦支海海域倾倒了不少核废料，核废料对海洋环境有严重的污染作用其原因是()A铀、钚等核废料的放射性B铀、钚等核废料的半衰期很长C铀、钚等重金属有毒性D铀、钚等核废料会造成爆炸解析：选ABC.放射线对人体组织、生物都是有害的，核废料的主要污染作用是其放射性，且其半衰期长，在很长时间内都具有放射性，另外核废料中有大量重金属，但不会自发爆炸所以A、B、C选项正确关于放射性同位素的应用，下列说法正确的是()A利用射线使空气电离，把静电荷导走B利用射线照射植物的种子，使产量显著增加C利用射线来治疗肺癌、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学性质相同，作为示踪原子解析：选D.射线的电离作用很弱，应利用射线的电离作用，A错；射线对生物具有物理化学作用，照射种子可使基因变异，可用于放射性治疗，射线不具有生物作用，B、C均错；同位素的核外电子数相同，化学性质相同，放射性同位素带有“放射性标记”，可用探测器探测，D对5在中子、质子、电子、正电子、粒子中选出一个适当的粒子，分别填在下列核反应式的横线上，并指出哪些是核的人工转变(1)UTh_；(2)BeHe6C_；(3)ThPa_；(4)PSi_；(5)7NHe8O_解析：在核反应过程中，遵循反应前后电荷数守恒、质量数守恒规律对参与反应的所有基本粒子来用左下角(电荷数)配平，左上角(质量数)配平未知粒子可根据其电荷数和质量数确定如(1)电荷数为92902，质量数为2382344，由此可知为粒子(He)，同理确定其他粒子分别为：中子(n)，电子(e)，正电子(e)，质子(H)其中(2)、(5)是核的人工转变答案：(1)He(2)n，核的人工转变(3)e(4)e(5)H，核的人工转变课时作业一、单项选择题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放射线的贯穿作用 B放射线的电离作用C放射线的物理、化学作用D以上三个选项都不是解析：选B.因放射线的电离作用，空气中与验电器所带电性相反的离子与之中和，所以使验电器所带电荷消失放射性同位素可作为示踪原子，例如，在医学上可以确定肿瘤的位置等等今天有四种不同的放射性同位素R、P、Q、S.它们的半衰期分别为半年、38年、15年、2天则应选用的同位素是()ASBQCPDR解析：选A.作为示踪原子的放射性同位素，应该有稳定的放射性，半衰期越长，放射性越稳定；但考虑到放射性对人体的危害，半衰期越长，对人体的危害越大，所以一旦研究结束，就希望放出的射线量大大减小，因此应选择半衰期较短，衰变稍快的放射性元素作为示踪原子，用2天的就可以了我国科学家首次用人工方法合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素是同一种物质，所使用的鉴别技术是()A光谱分析B同位素示踪原子C微电子技术 D纳米技术解析：选B.人工合成牛胰岛素掺入C作为示踪原子，跟天然牛胰岛素混合，多次重新结晶，结果C均匀分布，证明了人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素是同一物质，故选B.4为保证生产安全，大型钢铁部件内部不允许有砂眼、裂痕等伤痕存在如图是利用射线检测钢柱内部是否存在伤痕情况的示意图，若钢柱的直径为20 cm，则下列说法正确的是()A放射源放出的射线应该用射线B放射源放出的射线应该用X射线C放射源放出的射线应该用射线D若钢件内部有伤痕，探测器接收到的射线粒子将减少解析：选C.此射线必须能穿透部件，接收器才能接收到射线粒子，因射线只能穿透几毫米厚的铝板，X射线也只能穿透几厘米厚的钢板，用射线可以检查30 cm厚的钢铁部件，显然这里应该用射线而不能用或X射线，选项C正确，选项A、B错误；当遇到钢铁部件内部有伤痕时，穿过钢板到达计数器的射线比没有砂眼或裂纹处的要多一些，选项D错误核电站泄漏的污染物中含有碘131和铯137.碘131的半衰期约为8天，会释放射线铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射射线下列说法正确的是()A碘131释放的射线由氦核组成B铯137衰变时辐射出的光子能量小于可见光光子能量C与铯137相比，碘131衰变更慢D铯133和铯137含有相同的质子数解析：选D.射线由高速电子流组成，选项A错误；射线为高频电磁波，光子能量远大于可见光光子的能量，选项B错误；碘131半衰期小，说明衰变快，选项C错误；铯133和铯137为同位素，具有相同的质子数，不同的中子数，选项D正确放射性在技术上有很多应用，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线元素钋210氡222锶90铀238射线、半衰期138d3.8d28y45109y某塑料公司生产聚乙烯薄膜，利用射线检查厚的聚乙烯通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀，可利用的元素是()A钋210B氡222C锶90D铀238解析：选C.测定薄膜厚度的原理是利用射线的穿透能力，由于穿透能力太弱，而射线穿透能力太强，所以应选用射线，并且要求放射性元素的半衰期较长，所以选项C正确二、多项选择题7对放射性同位素的应用，下列说法中正确的是()A射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，对人体的正常细胞不会有伤害作用B对具有放射性的废料，要装入特制的容器并深埋地下进行处理C射线探伤仪中的放射源必须存放在特制的容器里，而不能随意放置D对可能产生放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的解析：选BCD.射线杀伤癌细胞的同时对人体的正常细胞也是有害的，A选项错误；B、C、D关于射线的防护的表述都是正确的8近几年来，我国北京、上海、山东、洛阳、广州等地引进了十多台刀，治疗患者5 000余例，效果极好，成为治疗脑肿瘤的最佳仪器令人感叹的是，用刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半小时完成手术，无需住院，因而刀被誉为“神刀”据报道，我国自己研制的旋式刀性能更好，即将进入各大医院为患者服务刀治疗脑肿瘤主要是利用()A射线具有很强的穿透能力B射线具有很强的电离作用C射线具有很高的能量D射线能很容易绕过阻碍物到达目的地解析：选AC.刀就是射线，射线的特点是穿透能力强，射线波长短，光子的能量高，杀伤力强，应用刀治疗脑肿瘤就是利用其穿透能力强和杀伤力强9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放射源射出的是射线B放射源射出的是射线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：选AC.因厚纸板能挡住这种射线，可知这种射线是穿透能力最差的射线，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10正电子发射计算机断层显像(PET)的基本原理是：将放射性同位素O注入人体，