《2019-2020學(xué)年高中物理 第十九章 原子核 3、4 探測(cè)射線的方法 放射性的應(yīng)用與防護(hù)課件 新人教版選修3-5.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020學(xué)年高中物理 第十九章 原子核 3、4 探測(cè)射線的方法 放射性的應(yīng)用與防護(hù)課件 新人教版選修3-5.ppt（38頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

3 4探測(cè)射線的方法放射性的應(yīng)用與防護(hù) 一 探測(cè)射線的方法1 探測(cè)方法 1 組成射線的粒子會(huì)使氣體或液體電離 以這些離子為核心 過(guò)飽和的蒸氣會(huì)產(chǎn)生霧滴 過(guò)熱液體會(huì)產(chǎn)生氣泡 2 射線能使照相乳膠感光 3 射線能使熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光 2 探測(cè)儀器 1 威耳遜云室 原理 粒子在云室內(nèi)氣體中飛過(guò) 使沿途的氣體分子電離 過(guò)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 粒子徑跡形狀 2 氣泡室 氣泡室的原理同云室的原理類(lèi)似 所不同的是氣泡室里裝的是液體 如液態(tài)氫 粒子通過(guò)過(guò)熱液體時(shí) 在它的周?chē)a(chǎn)生氣泡而形成粒子的徑跡 3 蓋革 米勒計(jì)數(shù)器 原理 在金屬絲和圓筒間加上一定的電壓 這個(gè)電壓稍低于管內(nèi)氣體的電離電壓 當(dāng)某種射線粒子進(jìn)入管內(nèi)時(shí) 它使管內(nèi)的氣體電離 產(chǎn)生電子 這樣 一個(gè)射線粒子進(jìn)入管中后可以產(chǎn)生大量電子 這些電子到達(dá)陽(yáng)極 正離子到達(dá)陰極 在電路中產(chǎn)生一次脈沖放電 利用電子儀器可以把放電次數(shù)記錄下來(lái) 優(yōu)點(diǎn) G M計(jì)數(shù)器非常靈敏 使用方便 缺點(diǎn) 只能用來(lái)計(jì)數(shù) 不能區(qū)分射線的種類(lèi) 二 核反應(yīng)和放射線的應(yīng)用與防護(hù)1 核反應(yīng) 1 定義 原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過(guò)程 2 原子核的人工轉(zhuǎn)變1919年盧瑟福用 粒子轟擊氮原子核 產(chǎn)生了氧的一種同位素 同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)質(zhì)子 盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程 遵循規(guī)律 質(zhì)量數(shù)守恒 電荷數(shù)守恒 2 人工放射性同位素 1 放射性同位素的定義 有些同位素具有放射性 叫做放射性同位素 3 放射性同位素的應(yīng)用與防護(hù) 1 應(yīng)用射線應(yīng)用射線可以測(cè)厚度 醫(yī)療方面的放射治療 照射種子培育優(yōu)良品種等 2 示蹤原子 有關(guān)生物大分子的結(jié)構(gòu)及其功能的研究 要借助于示蹤原子 3 輻射與安全 人類(lèi)一直生活在放射性的環(huán)境中 過(guò)量的射線對(duì)人體組織有破壞作用 要防止放射性物質(zhì)對(duì)水源 空氣 用具等的污染 4 人工放射性同位素的優(yōu)勢(shì) 1 種類(lèi)多 天然放射性同位素不過(guò)40多種 而人工放射性同位素已達(dá)1000多種 2 放射強(qiáng)度容易控制 3 可制成各種所需的形狀 4 半衰期短 廢料易處理 自我檢測(cè)1 思考辨析 1 威耳遜云室內(nèi)充滿過(guò)飽和蒸氣 射線經(jīng)過(guò)時(shí)可顯示出射線運(yùn)動(dòng)的徑跡 其中徑跡粗而短的是 射線 解析 云室內(nèi)充滿過(guò)飽和蒸氣 射線經(jīng)過(guò)時(shí)把氣體電離 過(guò)飽和蒸氣以離子為核心凝結(jié)成霧滴 霧滴沿射線的路線排列 顯示出射線的徑跡 由于 粒子的電離本領(lǐng)大 貫穿本領(lǐng)小 所以 射線在云室中的徑跡粗而短 答案 2 威耳遜云室中顯示粒子徑跡原因是電離 所以無(wú)法由徑跡判斷射線所帶電荷的正負(fù) 解析 如果把云室放在磁場(chǎng)中 由射線徑跡的彎曲方向便可以判斷射線所帶電荷的正負(fù) 答案 解析 應(yīng)該是查德威克發(fā)現(xiàn)中子 答案 4 人工轉(zhuǎn)變核反應(yīng)與衰變?cè)诋a(chǎn)生機(jī)制上是相同的 解析 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 化學(xué)條件的影響 答案 5 放射性同位素與放射性元素一樣 都具有一定的半衰期 衰變規(guī)律一樣 解析 半衰期僅由原子核本身決定 對(duì)同位素 電荷數(shù)相同 半衰期一樣 答案 2 探究討論 1 威耳遜云室中粒子的徑跡有何不同特征 答案 粒子的徑跡直而清晰 高速 粒子的徑跡又細(xì)又直 低速 粒子徑跡又短又粗而且是彎曲的 粒子的電離本領(lǐng)很小 一般看不到它的徑跡 2 試分析蓋革 米勒計(jì)數(shù)器 又稱(chēng)G M計(jì)數(shù)器 工作原理是什么 它有何優(yōu)缺點(diǎn) 答案 當(dāng)某種射線粒子進(jìn)入管內(nèi)時(shí) 它使管內(nèi)的氣體電離 產(chǎn)生的電子在電場(chǎng)中加速 電子跟管中的氣體分子碰撞時(shí) 又使氣體分子電離 產(chǎn)生電子 這樣 一個(gè)粒子進(jìn)入管中可以產(chǎn)生大量電子 這些電子到達(dá)陽(yáng)極 正離子到達(dá)陰極 在電路中就產(chǎn)生一次脈沖放電 利用電子儀器可以把放電次數(shù)記錄下來(lái) a 優(yōu)點(diǎn) G M計(jì)數(shù)器非常靈敏 使用方便 b 缺點(diǎn) 只能用來(lái)計(jì)數(shù) 不能區(qū)分射線的種類(lèi) 3 舉例說(shuō)明放射性同位素在生產(chǎn)生活中有哪些應(yīng)用 答案 在工業(yè)上可以用 射線來(lái)探測(cè)工件內(nèi)部裂痕 稱(chēng)為 探傷 也可以用 射線照射種子 會(huì)使種子的遺傳基因發(fā)生變異 從而培育出優(yōu)良品種 農(nóng)業(yè)上利用作為示蹤原子來(lái)研究農(nóng)作物對(duì)磷肥的吸收情況 探究一 探究二 探究三 探測(cè)射線的方法問(wèn)題探究右圖為 粒子和 粒子在威爾遜云室中的徑跡示意圖 1 如何根據(jù)徑跡的情況 分析判斷粒子的性質(zhì) 2 如何判斷粒子所帶電荷的正負(fù) 要點(diǎn)提示 1 粒子質(zhì)量比較大 在氣體中飛行時(shí)不易改變方向 軌跡為直線 粒子質(zhì)量小 跟氣體碰撞易改變方向 故軌跡常常彎曲 2 根據(jù)軌跡的彎曲方向來(lái)判斷帶電的性質(zhì) 探究一 探究二 探究三 知識(shí)歸納1 方法探測(cè)射線的方法主要是利用放射線粒子與其他物質(zhì)作用時(shí)產(chǎn)生的一些現(xiàn)象來(lái)探知放射線的存在 這些現(xiàn)象主要是 1 使氣體電離 這些離子可使飽和蒸氣產(chǎn)生云霧或使過(guò)熱液體產(chǎn)生氣泡 2 使照相底片感光 3 使熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光 2 儀器 1 威耳遜云室構(gòu)造 主要部分是一個(gè)塑料或玻璃制成的容器 它的下部是一個(gè)可以上下移動(dòng)的活塞 上蓋是透明的 可以通過(guò)它來(lái)觀察和拍攝粒子的運(yùn)動(dòng)徑跡 云室里面有干凈的空氣 探究一 探究二 探究三 2 氣泡室氣泡室的原理同云室的原理類(lèi)似 所不同的是氣泡室里裝的是液體 如液態(tài)氫 控制氣泡室內(nèi)液體的溫度和壓強(qiáng) 使溫度略低于液體的沸點(diǎn) 當(dāng)氣泡室內(nèi)壓強(qiáng)突然降低時(shí) 液體的沸點(diǎn)變低 因此液體過(guò)熱 粒子通過(guò)液體時(shí)在它的周?chē)陀袣馀菪纬?從而顯示粒子徑跡 3 蓋革 米勒計(jì)數(shù)器構(gòu)造 主要部分是蓋革 米勒計(jì)數(shù)管 里面是一個(gè)接在電源負(fù)極的導(dǎo)電圓筒 筒的中間有一條接正極的金屬絲 管中裝有低壓的惰性氣體和少量的酒精蒸氣或溴蒸氣 放射線中的粒子會(huì)使氣體或液體電離 以這些離子為核心 過(guò)飽和的蒸氣會(huì)產(chǎn)生霧滴 過(guò)熱液體會(huì)產(chǎn)生氣泡 探究一 探究二 探究三 典例剖析 例題1 多選 關(guān)于威耳遜云室探測(cè)射線 下列說(shuō)法正確的是 A 威耳遜云室內(nèi)充滿過(guò)飽和蒸氣 射線經(jīng)過(guò)時(shí)可顯示出射線運(yùn)動(dòng)的徑跡B 威耳遜云室中徑跡直而粗的是 射線C 威耳遜云室中徑跡細(xì)而彎曲的是 射線D 威耳遜云室中顯示粒子徑跡的原因是電離 所以無(wú)法由徑跡判斷射線所帶電荷的正負(fù) 思考問(wèn)題 威耳遜云室的原理是什么 提示 粒子在云室內(nèi)的氣體中飛過(guò) 使沿途的氣體分子電離 過(guò)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 探究一 探究二 探究三 解析 云室內(nèi)充滿過(guò)飽和蒸汽 射線經(jīng)過(guò)時(shí)把氣體電離 過(guò)飽和蒸汽以離子為核心凝結(jié)成霧滴 霧滴沿射線的路徑排列 顯示出射線的徑跡 故A正確 由于 粒子質(zhì)量大 電離本領(lǐng)大 貫穿本領(lǐng)小 故 粒子在云室中的徑跡直而粗 即B正確 射線的電離本領(lǐng)很弱 所以在云室中一般看不到它的徑跡 細(xì)而彎曲的是 射線 所以C錯(cuò)誤 把云室放到磁場(chǎng)中 由射線徑跡的彎曲方向就可以判斷射線所帶電荷的正負(fù) 故D錯(cuò)誤 答案 AB規(guī)律總結(jié)探測(cè)射線的方法三種射線肉眼都看不見(jiàn) 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(lái)顯示射線的存在 探究一 探究二 探究三 變式訓(xùn)練1 多選 關(guān)于射線的探測(cè) 下列說(shuō)法正確的是 A 氣泡室探測(cè)射線的原理與云室探測(cè)射線的原理類(lèi)似B 由氣泡室內(nèi)射線徑跡可以分析粒子的帶電情況 動(dòng)量 能量等C 蓋革 米勒計(jì)數(shù)器探測(cè)射線的原理中也利用射線的電離本領(lǐng)D 蓋革 米勒計(jì)數(shù)器不僅能計(jì)數(shù) 還能用來(lái)分析射線的性質(zhì)解析 氣泡室探測(cè)射線的原理與云室的類(lèi)似 不同的是氣泡室中是在射線經(jīng)過(guò)時(shí)產(chǎn)生氣泡來(lái)顯示射線徑跡的 故A選項(xiàng)正確 由氣泡室內(nèi)徑跡中氣泡的多少及徑跡在磁場(chǎng)中的彎曲方向等 可分析射線的帶電情況 動(dòng)量 能量等 故B選項(xiàng)正確 蓋革 米勒計(jì)數(shù)器利用射線電離作用 產(chǎn)生電脈沖進(jìn)而計(jì)數(shù) 故C選項(xiàng)正確 由于對(duì)于不同射線產(chǎn)生的脈沖現(xiàn)象相同 因此計(jì)數(shù)器只能用來(lái)計(jì)數(shù) 不能區(qū)分射線的種類(lèi) 所以D選項(xiàng)錯(cuò)誤 答案 ABC 探究一 探究二 探究三 人工放射性同位素問(wèn)題探究生產(chǎn)和生活中所用的射線為什么都是人造放射性同位素 要點(diǎn)提示 這是因?yàn)槿嗽旆派湫酝凰氐姆派鋸?qiáng)度容易控制 放射源形狀可隨意制作 更重要的是其半衰期比天然放射性物質(zhì)短得多 放射性核廢料容易處理 探究一 探究二 探究三 知識(shí)歸納1 原子核的人工轉(zhuǎn)變 1 條件 用 粒子 質(zhì)子 中子 甚至用 光子轟擊原子核使原子核發(fā)生轉(zhuǎn)變 2 實(shí)質(zhì) 用粒子轟擊原子核并不是粒子與原子核碰撞 將原子核打開(kāi) 而是粒子打入原子核內(nèi)部使原子核發(fā)生了轉(zhuǎn)變 3 規(guī)律 反應(yīng)前 后電荷數(shù)守恒 質(zhì)量數(shù)守恒 探究一 探究二 探究三 探究一 探究二 探究三 思考問(wèn)題 如何確定新生核的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù) 提示 根據(jù)電荷數(shù)守恒 質(zhì)量數(shù)守恒來(lái)確定 探究一 探究二 探究三 規(guī)律總結(jié)核反應(yīng)過(guò)程一般是不可逆的 所以核反應(yīng)方程只能用箭頭而不能用等號(hào) 探究一 探究二 探究三 變式訓(xùn)練2完成下列核反應(yīng)方程 并指出其中是發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程 是發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程 探究一 探究二 探究三 其中發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程是 2 發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程是 4 答案 見(jiàn)解析 探究一 探究二 探究三 放射性同位素的應(yīng)用問(wèn)題探究射線在人們心里是一個(gè)惡魔 談核色變 怎樣進(jìn)行有效的防護(hù)呢 放射性物質(zhì)危險(xiǎn)警告標(biāo)志要點(diǎn)提示 其實(shí)射線并不可怕 可怕的是無(wú)知 只要熟知各種射線的特點(diǎn) 就可以避開(kāi)射線對(duì)我們的危害 如圖所示 從圖中你可能有所體會(huì) 探究一 探究二 探究三 知識(shí)歸納1 放射性同位素具有放射性的同位素 叫作放射性同位素 天然存在的放射性元素只有四十多種 但用人工方法得到的放射性同位素有一千多種 與天然放射性物質(zhì)相比 人造放射性同位素的放射強(qiáng)度容易控制 還可以制成各種所需的形狀 探究一 探究二 探究三 2 放射性同位素的應(yīng)用 1 利用放射性同位素放出的射線 探傷 射線穿透金屬部件時(shí) 如果遇到砂眼 裂痕等傷痕 接收到的射線將與正常處不同 因此可利用放射性同位素放出射線探傷 測(cè)厚 射線穿透某些物質(zhì)的本領(lǐng)與物質(zhì)的厚度 密度有關(guān) 因此可用射線來(lái)檢查某些產(chǎn)品的厚度 技術(shù)上可用作自動(dòng)控制 利用射線電離能力 可以使空氣電離 除去紡織車(chē)間的靜電 或制成報(bào)警器 輻照 利用射線照射 可以殺死癌細(xì)胞 用以治病 用射線照射植物 引起植物變異 用以育種等 探究一 探究二 探究三 2 做示蹤原子 由于放射性同位素跟同種元素的非放射性同位素具有相同的化學(xué)性質(zhì) 如果在某種元素里摻進(jìn)一些放射性同位素 那么元素?zé)o論走到哪里 它的放射性同位素也經(jīng)過(guò)同樣的過(guò)程 而放射性元素不斷地放出射線 再用儀器探測(cè)這些射線 即可知道元素的行蹤 這種用途的放射性同位素叫示蹤原子 探究一 探究二 探究三 3 人工放射性同位素的優(yōu)點(diǎn) 1 資源豐富 天然放射性元素不過(guò)40多種 但人工放射性同位素已達(dá)1000多種 目前每種元素都有了自己的放射性同位素 2 和天然放射性物質(zhì)相比 人工放射性同位素的放射強(qiáng)度容易控制 還可以制成各種所需的不同形狀 特別是 它的半衰期比天然放射性物質(zhì)短得多 因此放射性廢料容易處理 由于這些優(yōu)點(diǎn) 所以在生產(chǎn)和科研中凡是用到射線時(shí) 用的都是人工放射性同位素 而不用天然放射性物質(zhì) 探究一 探究二 探究三 典例剖析 例題3 關(guān)于放射性同位素的應(yīng)用 下列說(shuō)法正確的是 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(dá)到消除有害靜電的目的B 利用 射線的貫穿性可以為金屬探傷 也能進(jìn)行人體透視C 用放射線照射作物種子使其DNA發(fā)生變異 其結(jié)果一定是更優(yōu)良的品種D 用 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 探究一 探究二 探究三 解析 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)出 A錯(cuò)誤 射線對(duì)人體細(xì)胞傷害太大 不能用來(lái)進(jìn)行人體透視 B錯(cuò)誤 作物種子發(fā)生的DNA突變不一定都是有益的 還要經(jīng)過(guò)篩選才能培育出優(yōu)良品種 C錯(cuò)誤 用 射線治療腫瘤對(duì)人體肯定有副作用 因此要科學(xué)地控制劑量 D正確 答案 D規(guī)律總結(jié)放射性同位素的應(yīng)用 1 用射線來(lái)測(cè)量厚度 一般不選取 射線是因?yàn)槠浯┩改芰μ?更多的是選取 射線 也有部分選取 射線的 2 給病人治療癌癥 培育優(yōu)良品種 延長(zhǎng)食物保質(zhì)期一般選取 射線 3 使用放射線時(shí)安全是第一位的 探究一 探究二 探究三 變式訓(xùn)練3 多選 放射性同位素鈷60能放出較強(qiáng)的 射線 其強(qiáng)度容易控制 這使得 射線得到廣泛應(yīng)用 下列選項(xiàng)中 屬于 射線的應(yīng)用的是 A 醫(yī)學(xué)上制成 刀 無(wú)需開(kāi)顱即可治療腦腫瘤B 機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)常產(chǎn)生很多靜電 用 射線照射機(jī)器可將電荷導(dǎo)入大地C 鋁加工廠將接收到的 射線信號(hào)輸入計(jì)算機(jī) 可對(duì)薄鋁板的厚度進(jìn)行自動(dòng)控制D 用 射線照射草莓 荔枝等水果 可延長(zhǎng)保存期解析 射線的電離作用很弱 不能使空氣電離成為導(dǎo)體 B錯(cuò)誤 射線的穿透能力很強(qiáng) 薄鋁板的厚度變化時(shí) 接收到的信號(hào)強(qiáng)度變化很小 不能控制鋁板厚度 C錯(cuò)誤 射線能量很大 可以殺菌 延長(zhǎng)水果的保存期 對(duì)腫瘤細(xì)胞有很強(qiáng)的殺傷作用 故A D正確 答案 AD 1 2 3 4 1 右圖是科學(xué)史上一張著名的實(shí)驗(yàn)照片 顯示一個(gè)帶電粒子在云室中穿過(guò)某種金屬板運(yùn)動(dòng)的徑跡 云室放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 磁場(chǎng)方向垂直照片向里 云室中橫放的金屬板對(duì)粒子的運(yùn)動(dòng)起阻礙作用 分析此徑跡可知粒子 A 帶正電 由下往上運(yùn)動(dòng)B 帶正電 由上往下運(yùn)動(dòng)C 帶負(fù)電 由上往下運(yùn)動(dòng)D 帶負(fù)電 由下往上運(yùn)動(dòng)解析 由于金屬板對(duì)粒子有阻礙作用 穿過(guò)金屬板后速度減小 由可知在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑減小 由圖片知板下面半徑大于上面的半徑 所以粒子從下向上穿過(guò)金屬板 磁場(chǎng)方向垂直照片向里 由所受洛倫茲力方向指向圓心位置 根據(jù)左手定則判斷該粒子應(yīng)帶正電荷 故A項(xiàng)正確 答案 A 1 2 3 4 2 以下幾個(gè)核反應(yīng)方程 粒子X(jué)代表中子的方程是 解析 由核反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可以判斷出選項(xiàng)B正確 答案 B 1 2 3 4 3 用中子轟擊鋁27 產(chǎn)生鈉24和X粒子 鈉24具有放射性 它衰變后生成鎂24 則X粒子和鈉的衰變過(guò)程分別是 A 質(zhì)子 衰變B 電子 衰變C 粒子 衰變D 正電子 衰變解析 根據(jù)核反應(yīng)方程的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知X粒子的電荷數(shù)為2 質(zhì)量數(shù)為4 所以X為 粒子 鈉24衰變后生成鎂24 質(zhì)量數(shù)不變 所以只能是 衰變 故只有C正確 答案 C 1 2 3 4 4 用人工方法得到放射性同位素 這是一個(gè)很重要的發(fā)現(xiàn) 天然的放射性同位素只不過(guò)40多種 而今天人工制造的放射性同位素已達(dá)1000多種 每種元素都有放射性同位素 放射性同位素在工業(yè) 農(nóng)業(yè) 醫(yī)療衛(wèi)生和科學(xué)研究的許多方面得到了廣泛的應(yīng)用 1 帶電的驗(yàn)電器在放射線照射下電荷會(huì)很快消失 其原因是 A 射線的貫穿作用B 射線的電離作用C 射線的物理 化學(xué)作用D 以上三個(gè)選項(xiàng)都不是 1 2 3 4 2 右圖是工廠利用放射線自動(dòng)控制鋁板厚度的裝置示意圖 如果工廠生產(chǎn)的是厚度為1毫米的鋁板 在 三種射線中 你認(rèn)為對(duì)鋁板的厚度控制起主要作用的是射線 1 2 3 4 解析 1 因放射線的電離作用 空氣中與驗(yàn)電器所帶電荷電性相反的離子與之中和 從而使驗(yàn)電器所帶電荷消失 2 射線穿透物質(zhì)的本領(lǐng)弱 不能穿透厚度為1毫米的鋁板 因而探測(cè)器不能探測(cè) 射線穿透物質(zhì)的本領(lǐng)極強(qiáng) 穿透1毫米厚的鋁板和幾毫米厚的鋁板打在探測(cè)器上很難分辨 射線也能夠穿透1毫米甚至幾毫米厚的鋁板 但厚度不同 穿透后 射線中的電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同 探測(cè)器容易分辨 答案 1 B 2