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4.3　讓射線造福人類 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 知 識(shí) 脈 絡(luò) 1.了解放射性粒子與其他物質(zhì)作用時(shí)產(chǎn)生的一些現(xiàn)象. 2.知道什么是核反應(yīng)，會(huì)寫出人工轉(zhuǎn)變方程.(重點(diǎn)、難點(diǎn)) 3.了解探測(cè)射線的儀器和方法.(重點(diǎn)) 4.知道什么是放射性同位素.(重點(diǎn)) 5.了解放射性在生產(chǎn)和科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，知道放射性污染及其對(duì)人類和自然產(chǎn)生的嚴(yán)重危害，了解防范放射性物質(zhì)的措施，建立防范意識(shí).(重點(diǎn)) 人工放射性元素的發(fā)現(xiàn)　探測(cè)射線的儀器和方法 [先填空] 1.人工放射性元素的發(fā)現(xiàn) (1)人工放射性的發(fā)現(xiàn) 約里奧—居里夫婦用α粒子轟擊鋁箔時(shí)，意外地探測(cè)到了正電子.停止轟擊后，仍能測(cè)到正電子，物質(zhì)放射正電子的性能也隨時(shí)間衰減，有一定的半衰期. (2)核反應(yīng)方程 He＋Al→P＋n P→Si＋e P有放射性，衰變時(shí)放出正電子. 2.探測(cè)射線的儀器和方法 (1)計(jì)數(shù)器 計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)示意圖 圖431 計(jì)數(shù)器的主要部分是計(jì)數(shù)管，結(jié)構(gòu)如圖431所示.外面是玻璃管，里面有一個(gè)接在電源負(fù)極上的導(dǎo)電圓筒，中間有一根接電源正極的鎢絲，里面充入低壓惰性氣體，工作時(shí)在兩極間加上的電壓略低于管內(nèi)氣體的擊穿電壓.當(dāng)射線進(jìn)入管內(nèi)時(shí)，會(huì)使氣體電離，產(chǎn)生的電子和正離子在強(qiáng)電場(chǎng)中加速，再與氣體分子碰撞.又使氣體電離，產(chǎn)生電子……這樣，一個(gè)粒子進(jìn)入玻璃管內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生大量的電子，這些電子到達(dá)陽(yáng)極，就形成一次瞬間導(dǎo)電，電路中形成一個(gè)脈沖電流，電子儀器把這次脈沖記錄下來. (2)云室：粒子在云室內(nèi)氣體中飛過，使沿途的氣體分子電離，過飽和酒精蒸氣就會(huì)以這些離子為核心凝結(jié)成霧滴，于是顯示出射線的徑跡. (3)乳膠照相 利用高速運(yùn)動(dòng)的帶電粒子能使照相底片感光的特性，可以直接用照相膠片來得到粒子的徑跡. [再判斷] 1.云室和氣泡室都是應(yīng)用射線的穿透能力研究射線的軌跡.() 2.計(jì)數(shù)器既可以統(tǒng)計(jì)粒子的數(shù)量，也可以區(qū)分射線的種類.() 3.衰變和原子核的人工轉(zhuǎn)變均滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒.(√) [后思考] 在云室中如何判斷放射線的性質(zhì)和帶電的正負(fù)？ 【提示】　根據(jù)放射線在云室中徑跡的長(zhǎng)短和粗細(xì)，可以知道粒子的性質(zhì)，把云室放在磁場(chǎng)中，根據(jù)帶電粒子運(yùn)動(dòng)徑跡的彎曲方向，還可以知道粒子所帶電荷的正負(fù). [核心點(diǎn)擊] 1.原子核人工轉(zhuǎn)變的三大發(fā)現(xiàn) (1)1919年盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)： N＋He→O＋H (2)1932年查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)： Be＋He→C＋n (3)1934年約里奧—居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素和正電子的核反應(yīng)：Al＋He→P＋n；P→Si＋e. 2.人工轉(zhuǎn)變核反應(yīng)與衰變的比較 (1)不同點(diǎn)：原子核的人工轉(zhuǎn)變是一種核反應(yīng)，是其他粒子與原子核相碰撞的結(jié)果，需要一定的裝置和條件才能發(fā)生，而衰變是原子核的自發(fā)變化，它不受物理和化學(xué)條件的影響. (2)相同點(diǎn)：人工轉(zhuǎn)變與衰變過程一樣，在發(fā)生過程中質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)都守恒，反應(yīng)前后粒子總動(dòng)量守恒. 3.三種射線在云室中的徑跡比較 (1)α粒子的質(zhì)量比較大，在氣體中飛行時(shí)不易改變方向.由于它的電離本領(lǐng)大，沿途產(chǎn)生的離子多，所以它在云室中的徑跡直而粗. (2)β粒子的質(zhì)量小，跟氣體碰撞時(shí)容易改變方向，并且電離本領(lǐng)小，沿途產(chǎn)生的離子少，所以它在云室中的徑跡比較細(xì)，而且速度減小后的軌跡常常彎曲. (3)γ粒子的電離本領(lǐng)更小，在云室中一般看不到它的徑跡. 4.不同探測(cè)方法的對(duì)比 云室是依據(jù)徑跡探測(cè)射線的性質(zhì)和種類，而計(jì)數(shù)器只能計(jì)數(shù)，不能區(qū)分射線的種類. 1.在云室中，關(guān)于放射源產(chǎn)生的射線徑跡，下列說法中正確的是(　　) A.由于γ射線的能量大，容易顯示其徑跡 B.γ射線的電離本領(lǐng)很小，在云室中一般看不到它的徑跡 C.由于β粒子的速度大，其徑跡細(xì)而且長(zhǎng) D.由于α粒子的速度小，不易顯示其徑跡 E.由于α粒子的電離作用強(qiáng)，其徑跡直而粗 【解析】　在云室中顯示粒子徑跡是由于引起氣體電離，電離作用強(qiáng)的α粒子容易顯示其徑跡，因質(zhì)量較大，飛行時(shí)不易改變方向，所以徑跡直而粗，故只有B、C、E正確. 【答案】　BCE 2.利用云室探測(cè)射線時(shí)能觀察到細(xì)長(zhǎng)而彎曲的徑跡，則可知是________射線射入云室中，觀察到的是射線粒子在運(yùn)動(dòng)路徑上的________. 【解析】　α射線質(zhì)量較大，在氣體中飛行時(shí)不易改變方向，在云室中的徑跡直而粗，β射線質(zhì)量較小，在云室中的徑跡細(xì)而彎曲，因此觀察到云室中細(xì)長(zhǎng)而彎曲的徑跡是β射線的徑跡，射線粒子的運(yùn)動(dòng)肉眼是觀察不到的，觀察到的是酒精的過飽和蒸氣在射線粒子運(yùn)動(dòng)路徑上形成的霧滴. 【答案】　β　酒精霧滴 3.用計(jì)數(shù)器測(cè)定放射源的放射強(qiáng)度為每分鐘405次，若將一張厚紙板放在計(jì)數(shù)器與放射源之間，計(jì)數(shù)器幾乎測(cè)不到射線.10天后再次測(cè)量，測(cè)得該放射源的放射強(qiáng)度為每分鐘101次，則該放射性元素的半衰期是________天，放出的射線是________射線. 【解析】　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α射線；因放射性元素原子核個(gè)數(shù)與單位時(shí)間內(nèi)衰變的次數(shù)成正比，10天后測(cè)出放射強(qiáng)度為原來的四分之一，說明10天后放射性元素的原子核個(gè)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(gè)半衰期，故半衰期是5天. 【答案】　5　α 三種射線肉眼都看不見，探測(cè)射線的方法都是利用它們和其他物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象，來顯示射線的存在. 射線的應(yīng)用　放射性污染及防護(hù) [先填空] 1.射線的應(yīng)用 (1)作為射線源 利用γ射線的穿透能力強(qiáng)的特點(diǎn)，可以檢查物體工件內(nèi)部有無砂眼或裂縫. 利用透過物體的射線的強(qiáng)度跟物體的密度和厚度有關(guān)，可以檢查產(chǎn)品的厚度，密封容器中液面的高度等； 利用射線的生物效應(yīng)，可以消滅害蟲、殺菌消毒、治療癌癥.儲(chǔ)藏肉類、水產(chǎn)、谷物和水果等.利用射線的化學(xué)效應(yīng)，可以制造各種塑料或改善塑料性能. (2)作為示蹤原子 利用放射性同位素放出的射線，可以掌握它的蹤跡，研究它所經(jīng)歷的變化，作這種用途的放射性同位素通常叫做示蹤原子. 2.放射性污染及其防護(hù) 人類一直生活在放射性的環(huán)境中，過強(qiáng)的輻射，會(huì)對(duì)生物體造成危害.要防止放射性物質(zhì)對(duì)空氣、水源和食品的污染. [再判斷] 1.利用放射性同位素放出的γ射線可以給金屬探傷.(√) 2.用放射性同位素代替非放射性的同位素來制成各種化合物做“示蹤原子”.(√) 3.醫(yī)療照射是利用放射性，對(duì)人和環(huán)境沒有影響.() 4.密封保存放射性物質(zhì)是常用的防護(hù)方法.(√) [后思考] 1.醫(yī)學(xué)上做射線治療用的放射性元素，使用一段時(shí)間后當(dāng)射線強(qiáng)度降低到一定程度時(shí)就需要更換放射材料，原來的材料成為核廢料，這些放射治療選用的放射性元素的半衰期應(yīng)該很長(zhǎng)還是較短？為什么？ 【提示】　應(yīng)選用半衰期較短的.因?yàn)榘胨テ诙痰姆派湫詮U料容易處理.當(dāng)然也不能選用太短的，否則就需要頻繁更換放射原料了. 2.放射性污染危害很大，放射性穿透力很強(qiáng)，是否無法防護(hù)？ 【提示】　放射線危害很難防護(hù)，但是通過屏蔽、隔離等措施可以進(jìn)行有效防護(hù)，但防護(hù)的有效手段是提高防范意識(shí). [核心點(diǎn)擊] 1.放射性同位素的分類 可分為天然放射性同位素和人工放射性同位素兩種，天然放射性同位素不過40多種，而人工放射性同位素已達(dá)1 000多種，每種元素都有自己的放射性同位素. 2.人工放射性同位素的優(yōu)點(diǎn) (1)放射強(qiáng)度容易控制； (2)可以制成各種所需的形狀； (3)半衰期比天然放射性物質(zhì)短得多，放射性廢料容易處理.因此，凡是用到射線時(shí)，用的都是人工放射性同位素. 3.放射性同位素的主要應(yīng)用 (1)利用它的射線. ①工業(yè)部門使用射線測(cè)厚度——利用γ射線的穿透特性； ②農(nóng)業(yè)應(yīng)用——γ射線使種子的遺傳基因發(fā)生變異，殺死使食物腐敗的細(xì)菌，抑制蔬菜發(fā)芽，延長(zhǎng)保存期等； ③醫(yī)療上——利用γ射線的高能量治療癌癥. (2)作為示蹤原子：放射性同位素與非放射性同位素有相同的化學(xué)性質(zhì)，通過探測(cè)放射性同位素的射線確定其位置. 4.下列哪些應(yīng)用是把放射性同位素作為示蹤原子 (　　) A.γ射線探傷儀 B.利用含有放射性碘131的油，檢測(cè)地下輸油管的漏油情況 C.利用鈷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(cè)放射性的辦法確定放射性元素在農(nóng)作物內(nèi)轉(zhuǎn)移和分布情況，找出合理施肥的規(guī)律 E.給人注射碘的放射性同位素碘131，然后定時(shí)用探測(cè)器測(cè)量甲狀腺及鄰近組織的放射強(qiáng)度，幫助診斷甲狀腺的疾病 【解析】　A是利用了γ射線的穿透性；C利用了γ射線的生物作用；B、D、E是利用示蹤原子. 【答案】　BDE 5.關(guān)于放射性同位素的應(yīng)用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，因此達(dá)到了消除有害靜電的目的 B.利用γ射線的貫穿性可以為金屬探傷 C.用放射線照射作物種子能使其DNA發(fā)生變異，其結(jié)果一定是成為更優(yōu)秀的品種 D.用γ射線治療腫瘤時(shí)一定要嚴(yán)格控制劑量，以免對(duì)人體正常組織造成太大的傷害 E.不能利用γ射線進(jìn)行人體透視 【解析】　利用放射線消除有害靜電是利用α射線的電離性，使空氣分子電離成導(dǎo)體，將靜電泄出，A錯(cuò)誤；γ射線對(duì)人體細(xì)胞傷害太大，因此不能用來人體透視，在用于治療腫瘤時(shí)要嚴(yán)格控制劑量，B、D、E正確；DNA變異并不一定都是有益的，C錯(cuò)誤. 【答案】　BDE 放射性同位素的兩類應(yīng)用 (1)利用它的射線：α射線的電離作用，γ射線的貫穿本領(lǐng)和生物作用，β射線的貫穿本領(lǐng). (2)作為示蹤原子：多數(shù)情況下用β射線，因?yàn)棣蒙渚€難以探測(cè)到.