2018版高中物理原子核3.3放射性的应用危害与防护导学案教科版.docx

3放射性的应用、危害与防护目标定位1.知道放射性的应用及放射性应用的形式.2.知道放射性的危害及对放射性的防护方法.一、放射性的应用1利用射线的特性放射性元素放射的射线、射线及射线，由于特性不同，各有其不同的应用(1)射线带电，能量大，其电离作用很强，因此，可用来消除静电(2)射线一般作为测量手段使用，其原理是利用其穿过薄物或经过薄物反射时，由透射或反射后的衰减程度来测定薄物的厚度与密度(3)射线穿透能力极强，比X射线要强很多倍在工业上用来透视各种产品，以达到无损探伤的目的射线对生物组织会产生物理、化学的效应，能引起生物体内DNA的变异，可用来培育良种，也可用来杀死癌细胞2作为示踪原子把放射性同位素的原子及其化合物通过物理或化学反应的方式掺到其他物质中，然后用探测仪器进行追踪，以了解放射性同位素在其他物质中的位置、数量、运动和迁移情况，这种使物质带有“放射性标记”的放射性原子称为示踪原子示踪原子在工业、农业、医学等各个学科及实际生产生活中的用途十分广泛3利用衰变特性在考古学中，可以利用测定发掘物中C放射性元素的含量，来确定它的年代4其他应用在地质学上，利用射线勘探矿藏二、放射性的危害与防护1放射性污染的主要来源在自然界中，存在于人体身边的放射性来源众多，包括天然的和人工产生的前者主要由两部分组成：一是来自地壳表面的天然放射性元素以及空气中氡等产生的放射线；二是来自空间的宇宙射线人工放射线的来源主要是医疗、核动力以及核武器试验中的放射线2放射线对人体组织造成的伤害，主要是由于射线对原子和分子产生作用，这种作用将导致细胞损伤，甚至破坏人体DNA的分子结构3放射性的防护其基本方法有：(1)距离防护；(2)时间防护；(3)屏蔽防护；(4)仪器监测预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中问题1问题2问题3一、放射性同位素及其应用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3放射性同位素的主要作用(1)工业部门使用射线测厚度利用射线的穿透特性(2)农业应用射线使种子的遗传基因发生变异，杀死腐败细菌、抑制发芽等(3)做示踪原子利用放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质【例1】(多选)下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的()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答案BD解析A是利用了射线的穿透性；C利用了射线的生物作用；B、D是利用示踪原子借题发挥利用放射性同位素作示踪原子一是利用了它的放射性，二是利用放射性同位素放出的射线针对训练1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15O注入人体，参与人体的代谢过程.15O在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像根据PET原理，回答下列问题：(1)写出15O的衰变和正负电子湮灭的方程式(2)将放射性同位素15O注入人体，15O的主要用途是()A利用它的射线B作为示踪原子C参与人体的代谢过程D有氧呼吸(3)PET中所选的放射性同位素的半衰期应_(填“长”或“短”或“长短均可”)答案(1)ONe，ee2(2)B(3)短解析(1)由题意得：ONe，ee2(2)将放射性同位素15O注入人体后，由于它能放出正电子，从而被探测器探测到，所以它的用途是作为示踪原子，B对(3)根据同位素的用途，为了减小对人体的伤害，半衰期应该很短二、放射性的污染与保护污染与防护举例与措施说明污染核爆炸核爆炸的最初几秒钟辐射出来的主要是强烈的射线和中子流，长期存在放射性污染核泄漏核工业生产和核科学研究中使用放射性原料，一旦泄露就会造成严重污染医疗照射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防护密封防护把放射源密封在特殊的包壳里，或者用特殊的方法覆盖，以防止射线泄漏距离防护距放射源越远，人体吸收的剂量就越少，受到的危害就越轻时间防护尽量减少受辐射的时间屏蔽防护在放射源与人体之间加屏蔽物能起到防护作用，铅的屏蔽作用最好【例2】(多选)贫铀是从金属中提炼铀235以后的副产品其主要成分为铀238.贫铀炸弹贯穿力是常规炸弹的9倍，杀伤力极大，而且残留物会长期危害环境，下列关于残留物长期危害环境的理由，正确的是()A爆炸后的弹片存在放射性对环境产生长期危害B爆炸后的弹片不会对人体产生危害C铀235的衰变速度很快D铀238的半衰期很长答案AD解析U能发生衰变，其衰变方程为UThHe，其半衰期为4.5亿年，Th也能发生衰变，衰变产生的射线对人体都有伤害，故正确答案为A、D.针对训练2(多选)放射性同位素钴60能放出较强的射线，其强度容易控制，这使得射线得到广泛应用下列选项中，属于射线的应用的是()A医学上制成刀，无需开颅即可治疗脑肿瘤B机器运转时常产生很多静电，用射线照射机器可将电荷导入大地C铝加工厂将接收到的射线信号输入计算机，可对薄铝板的厚度进行自动控制D用射线照射草莓、荔枝等水果，可延长保存期答案AD解析射线的电离作用很弱，不能使空气电离成为导体，B错误；射线的穿透能力很强，薄铝板的厚度变化时，接收到的信号强度变化很小，不能控制铝板厚度，C错误.放射性同位素的应用1在工业生产中，某些金属材料内部出现的裂痕是无法直接观察到的，如果不能够发现它们，可能会给生产带来极大的危害，自从发现放射线之后，则可以利用放射线进行探测，这是利用了()A原子核在衰变中产生的HeB射线的带电性质C射线的贯穿本领D放射性元素的示踪本领答案C解析射线的贯穿本领极强，可以用来进行金属探伤，故正确答案为C.2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，以免对人体正常组织造成太大的伤害答案D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，A错射线对人体细胞伤害太大，不能用来进行人体透视，B错作物种子发生的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，C错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，D对3用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现，天然的放射性同位素只不过40多种，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工业、农业、医疗卫生和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()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D以上三个选项都不是图1(2)图1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毫米的铝板，在、三种射线中，你认为对铝板的厚度控制起主要作用的是_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，为此曾采用放射性同位素14C做_答案(1)B(2)(3)示踪原子解析(1)因放射线的电离作用，空气中的与验电器所带电荷电性相反的离子相互中和，从而使验电器所带电荷消失(2)射线穿透物质的本领弱，不能穿透厚度1毫米的铝板，因而探测器不能探测，射线穿透物质的本领极强，穿透1毫米厚铝板和几毫米厚铝板打在探测器上很难分辨射线也能够穿透1毫米甚至几毫米厚的铝板，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(3)把掺入14C的人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素混合在一起，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查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.(时间：60分钟)题组一放射线的应用1如图1所示， x为未知放射源，它向右方发出射线，放射线首先通过一张黑纸P，并经过一个强电场区域后到达计数器，计数器上单位时间内记录到的射线粒子数是一定的，现将黑纸移开，计数器单位时间内记录的射线粒子数明显增加，然后再将强电场移开，计数器单位时间内记录的射线粒子数没有变化，则可以判定x可能为()图1A及放射源 B及放射源C及放射源 D放射源答案A解析此题要考查射线、射线、射线的穿透本领、电离本领大小黑纸P可以把射线挡住，如果有射线，那么在撤去电场后，显微镜内观察到荧光屏上每分钟闪烁的亮点数应该明显增加，而电场对射线没有影响，因此含有射线和射线故正确答案为A.2(多选)关于放射性同位素，以下说法正确的是()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，不能用人工方法制得D以上说法均不对答案AB解析放射性同位素也具有放射性，半衰期也不受物理和化学因素的影响，衰变后形成新的原子核，选项A、B正确，大部分放射性同位素都是人工转变后获得的，C、D错误3(多选)2000年8月21日，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有()A铀、钚等核废料有放射性B铀、钚等核废料的半衰期很短C铀、钚等重金属有毒性D铀、钚等核废料会造成爆炸答案AC解析放射性对人体组织、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，所以选项A、C正确4(多选)近几年，我国刀成为治疗脑肿瘤的最佳仪器，用刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半小时内完成手术，无需住院，因而刀被誉为“神刀”，进入各大医院为患者服务刀治疗脑肿瘤主要是利用()A射线具有很强的贯穿本领B射线具有很强的电离作用C射线具有很高的能量D射线能很容易地绕过阻碍物答案AC解析射线是一种波长很短的电磁波，具有较高的能量，它的贯穿本领很强，甚至可以穿透几厘米厚的铅板，但它的电离作用很小刀治疗肿瘤时，通常是同时用多束射线，使它们穿透脑颅和健康区域在病灶处会聚，利用射线的高能杀死肿瘤细胞故选项A、C正确5(多选)用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天答案AC解析一张厚纸板几乎都能把射线挡住，说明射线为射线因为每分钟的衰变次数与物质中所含原子核的数目成正比，10天后放射性元素的原子核个数只有原来的，说明经过了两个半衰期，故半衰期为5天题组二作为示踪原子6医学界通过14C标记的C60发现一种C60的羧酸衍生物，在特定条件下可以通过断裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，则14C的用途是()A示踪原子 B电离作用C催化作用 D贯穿作用答案A解析用14C标记C60来查明元素的行踪，发现可以通过断裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，因此14C的作用是作示踪原子，故选项A正确7(多选)有关放射性同位素P的下列说法，正确的是()A.P与X互为同位素B.P与其同位素有相同的化学性质C用P制成化合物后它的半衰期变长D含有P的磷肥释放正电子，可用作示踪原子，观察磷肥对植物的影响答案BD解析同位素有相同的质子数，所以选项A错误；同位素有相同的化学性质，所以选项B正确；半衰期与元素属于化合物或单质没有关系，所以P制成化合物后它的半衰期不变，即选项C错误；含有P的磷肥由于衰变，可记录磷的踪迹，所以选项D正确8(1)1992年1月初，如图2美国前总统老布什应邀访日，在欢迎宴会上，突然发病昏厥，日本政府将他急送回国，回国后医生用123I进行诊断，通过体外跟踪，迅速查出病因这是利用123I所放出的()图2A热量 B射线 C射线D射线(2)美国医生使用123I为布什总统诊断，使其很快恢复健康，可知123I的特性是()A半衰期长，并可迅速从体内消除B半衰期长，并可缓慢从体内消除C半衰期短，并可迅速从体内消除D半衰期短，并可缓慢从体内消除答案(1)D(2)C解析在射线、射线及射线中，射线穿透本领最大，123I的半衰期较短，可以迅速从体内消除，不至于因为长时间辐射而对身体造成损害题组三综合应用91956年李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，并由吴健雄用Co的衰变来验证，其核反应方程是CoNie.其中是反中微子，它的电荷量为零，静止质量可认为是零(1)在上述衰变方程中，衰变产物Ni的质量数A是_，核电荷数Z是_(2)在衰变前Co核静止，根据云室照片可以看出，衰变产物Ni和e的运动径迹不在一条直线上，如果认为衰变产物只有Ni和e，那么衰变过程将违背_守恒定律(3)Co是典型的放射源，可用于作物诱变育种我国应用该方法培育出了许多农作物新品种，如棉花高产品种“鲁棉1号”，年种植面积曾达到3 000多万亩，在我国自己培育的棉花品种中栽培面