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2019-2020学年(新版)高中物理 19.3、4探测射线的方法 放射性的应用与防护学案(新人教版)选修3-5.doc

2019-2020学年(新版)高中物理 19.3、4探测射线的…

沙漠骆驼
2019-06-01 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《2019-2020学年(新版)高中物理 19.3、4探测射线的方法 放射性的应用与防护学案(新人教版)选修3-5doc》,可适用于高中教育领域

学年(新版)高中物理、探测射线的方法放射性的应用与防护学案(新人教版)选修目标定位 了解探测射线的几种方法熟悉探测射线的几种仪器知道什么是放射性同位素和人工放射性同位素了解放射性在生产和科学领域的应用知道核反应及其遵从的规律会正确书写核反应方程.一、探测射线的方法.探测射线的理论依据()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蒸气会产生雾滴过热液体会产生气泡.()放射线中的粒子会使照相乳胶感光.()放射线中的粒子会使荧光物质产生荧光..探测射线的仪器()威耳逊云室 ()气泡室 ()盖革-米勒计数器二、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..遵循规律:质量数守恒电荷数守恒..原子核的人工转变年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核产生了氧的一种同位素同时产生了一个质子核反应方程:三、人工放射性同位素.有些同位素具有放射性叫放射性同位素..年约里奥·居里夫妇发现经过α粒子轰击的铝片中含有放射性磷想一想 医学上做射线治疗用的放射性元素应用半衰期长的还是短的?为什么?答案 半衰期短的.因为半衰期短的放射性废料容易处理.四、放射性同位素的应用.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新品种..农业上利用.辐射与安全:人类一直生活在放射性的环境中过量的射线对人体组织有破坏作用.要防止放射性物质对水源、空气、用具等的污染.想一想 原子核的人工转变与放射性元素的衰变有何区别?答案 原子核的人工转变是指在其他粒子轰击下变成新核的过程放射性元素的衰变是指核自动转化为新核的过程.                   一、探测射线的方法.利用威尔逊云室()α粒子显示的径迹直而粗因为α粒子带电荷量多它的电离本领强穿越云室时在cm路程上能使气体分子产生对离子过饱和酒精蒸气凝结在这些离子上形成很粗的径迹.且由于α粒子质量大穿越云室时不易改变方向所以显示的径迹很直.()β粒子显示的径迹β粒子的质量小跟气体碰撞时容易改变方向并且电离本领小沿途产生的离子少所以高速β粒子的径迹又细又直低速β粒子的径迹又短又粗而且是弯曲的.()γ粒子的电离本领更小在云室中一般看不到它的径迹..利用气泡室气泡室装的是过热液体粒子经过液体时有气泡形成显示粒子的径迹..盖革·米勒计数器当某种粒子经过管中时管内气体分子电离产生电子这些电子到达阳极正离子到达阴极在外电路中产生了一次脉冲放电利用电子仪器可以把放电次数记录下来.例 在威耳逊云室中关于放射源产生的射线径迹下列说法中正确的是(  )A.由于γ射线的能量大容易显示其径迹B.由于β粒子的速度大其径迹粗而且长C.由于α粒子的速度小不易显示其径迹D.由于α粒子的电离作用强其径迹直而粗答案 D解析 在云室中显示粒子径迹是由于引起气体电离电离作用强的α粒子容易显示其径迹因质量较大飞行时不易改变方向所以径迹直而粗故只有D正确.借题发挥 三种射线粒子肉眼都看不见探测射线粒子的方法都是利用它们和其他物质发生作用时产生的现象来显示射线粒子的存在.二、核反应及核反应方程.核反应的条件:用α粒子、质子、中子甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变..核反应的实质:用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开而是粒子打入原子核内部使核发生了转变..原子核人工转变的三大发现()年卢瑟福发现质子的核反应:()年查德威克发现中子的核反应:()年约里奥居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应:.人工转变核反应与衰变的比较()不同点:人工转变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.()相同点:人工转变与衰变过程一样在发生过程中质量数与电荷数都守恒反应前后粒子总动量守恒.例 完成下列各核反应方程并指出哪个核反应是首次发现质子、中子和正电子的.()()()()()()答案 ()()解析 ()()此核反应使查德威克首次发现了中子.()()此核反应使卢瑟福首次发现了质子.()()此核反应使约里奥居里夫妇首次发现了正电子.借题发挥 书写核反应方程四条重要原则()质量数守恒和电荷数守恒()中间用箭头不能写成等号()能量守恒(中学阶段不做要求)()核反应必须是实验中能够发生的.针对训练 以下是物理学史上个著名的核反应方程x+y+x、y和z是种不同的粒子其中z是(  )A.α粒子B.质子C.中子D.电子答案 C解析 把前两个方程化简消去x即三、放射性同位素及其应用.放射性同位素的分类()天然放射性同位素.()人工放射性同位素..人造放射性同位素的优点()放射强度容易控制.()可以制成各种所需的形状.()半衰期很短废料容易处理..放射性同位素的主要作用()工业部门使用射线测厚度利用γ射线的穿透特性.()农业应用γ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.()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 下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的(  )A.γ射线探伤仪B.利用含有放射性碘的油检测地下输油管的漏油情况C.利用钴治疗肿瘤等疾病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γ射线的穿透性C利用了γ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.                   探测射线的方法.关于威耳逊云室探测射线下述说法正确的是(  )A.威耳逊云室内充满过饱和蒸气射线经过时可显示出射线运动的径迹B.威耳逊云室中径迹粗而短且直的是α射线C.威耳逊云室中径迹细而长的是γ射线D.威耳逊云室中显示粒子径迹原因是电离所以无法由径迹判断射线所带电荷的正负答案 AB解析 云室内充满过饱和蒸气射线经过时把气体电离过饱和蒸气以离子为核心凝结成雾滴雾滴沿射线的路线排列显示出射线的径迹故A正确由于α粒子的电离本领大贯穿本领小所以α射线在云室中的径迹粗而短且直即B选项正确由于γ射线的电离本领很弱所以在云室中一般看不到它的径迹而细长径迹是β射线的所以C选项错误把云室放在磁场中由射线径迹的弯曲方向就可判断射线所带电荷的正负D错.核反应方程.下列核反应或核衰变方程中符号“X”表示中子的是(  )ABCD答案 AC解析 根据核反应方程质量数和电荷数守恒可得..·新课标()一质子束入射到静止靶核P+答案  解析 根据核反应过程电荷数守恒和质量数守恒新核X的质子数为+-=质量数为+-=所以中子数=-=放射性同位素的应用.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多种而今天人工制造的放射性同位素已达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.()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-、-()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为毫米的铝板在α、β、γ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.()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C做.答案 ()B ()β ()示踪原子解析 ()因放射线的电离作用空气中的与验电器所带电性相反的离子与之中和从而使验电器所带电荷消失.()α射线穿透物质的本领弱不能穿透厚度为毫米的铝板因而探测器不能探测γ射线穿透物质的本领极强穿透毫米厚的铝板和几毫米厚的铝板打在探测器上很难分辨.β射线也能够穿透毫米甚至几毫米厚的铝板但厚度不同穿透后β射线中的电子运动状态不同探测器容易分辨.()把掺入C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C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:分钟)                   题组一 射线的探测及应用.下列关于放射线的探测说法错误的是(  )A.气泡室探测射线的原理与云室探测射线原理类似B.由气泡室内射线径迹可以分析粒子的带电、动量、能量等情况C.盖革米勒计数器探测射线的原理中也利用射线的电离本领D.盖革米勒计数器不仅能计数还能用来分析射线的种类答案 D图-、-用α粒子照射充氮的云室摄得如图-、-所示的照片下列说法中正确的是(  )A.A是α粒子的径迹B是质子的径迹C是新核的径迹B.B是α粒子的径迹A是质子的径迹C是新核的径迹C.C是α粒子的径迹A是质子的径迹B是新核的径迹D.B是α粒子的径迹C是质子的径迹A是新核的径迹答案 D解析 α粒子轰击氮的核反应方程为.医学界通过C标记的C发现一种C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C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C标记C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C的作用是作示踪原子故选项A正确..有关放射性同位素ABC.用D.含有答案 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.近几年我国北京、上海、山东、洛阳、广州等地引进了十多台γ刀治疗患者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γ刀治疗时不用麻醉病人清醒时间短半个小时内完成手术无须住院因而γ刀被誉为“神刀”.据报道我国自己研究的旋式γ刀性能更好将进入各大医院为患者服务.γ刀治疗脑肿瘤主要是利用(  )A.γ射线具有很强的贯穿本领B.γ射线具有很强的电离作用C.γ射线具有很高的能量D.γ射线能很容易地绕过阻碍物到达目的地答案 AC.目前在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装修材料这些岩石都不同程度地含有放射性元素比如有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡而氡会发生放射性衰变放出α、β、γ射线这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病.根据有关放射性知识可知下列说法正确的是(  )A.氡的半衰期为天若取个氡原子核经天后就一定剩下一个原子核了B.β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的C.γ射线一般伴随着α或β射线产生在这三种射线中γ射线的穿透能力最强电离能力也最强D.发生α衰变时生成核与原来的原子核相比中子数减少了答案 B解析 半衰期是对大量原子核的统计规律A项错误β衰变是核内中子转化来的B项正确γ射线的电离作用弱C错误对α衰变质量数减少中子数减少D错误.题组二 核反应方程.在下列四个核反应方程中X、X、X和X各代表某种粒子①③则以下判断中正确的是(  )                   A.X是质子B.X是中子C.X是电子D.X是质子答案 D解析 根据核反应的质量数和电荷数守恒知X为.用中子轰击氧原子核的核反应方程式为A.X代表中子a=b=B.X代表电子a=b=-C.X代表正电子a=b=D.X代表质子a=b=答案 C解析 根据质量数、电荷数守恒可知a=b=+-=因此X可表示为 +e为正电子故C项正确A、B、D三项错误..一个质子以×ms的速度撞一个静止的铝原子核后被俘获铝原子核变成硅原子核.已知铝原子核的质量是质子的倍硅原子核的质量是质子的倍则下列判断正确的是(  )A.核反应方程为B.核反应方程为C.硅原子核速度的数量级为ms方向跟质子的初速度方向一致D.硅原子核速度的数量级为ms方向跟质子的初速度方向一致答案 AD解析 由核反应中电荷数和质量数守恒可知A选项正确、B选项错误由动量守恒定律求得硅原子速度的数量级为ms即D选项正确..(·上海)放射性元素答案 解析 根据衰变规律此衰变过程的核反应方程是题组三 综合应用.将威耳逊云室置于磁场中一个静止在磁场中的放射性同位素原子核答案 B解析 把放出的正电子和衰变生成物Si核看成一个系统衰变过程中系统的动量守恒放出的正电子的方向跟Si核运动方向一定相反.由于它们都带正电荷在洛伦兹力作用下一定形成两个外切圆的轨道C、D可排除.因为洛伦兹力提供向心力即qvB=m所以做匀速圆周运动的半径为r=衰变时放出的正电子与反冲核Si的动量大小相等因此在同一个磁场中做圆周运动的半径与它们的电荷量成反比即.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()在上述衰变方程中衰变产物()在衰变前()答案 ()  ()动量 ()基因突变解析 ()根据质量数和电荷数守恒核反应方程写成:()衰变过程遵循动量守恒定律.原来静止的核动量为零分裂成两个粒子后这两个粒子的动量和应还是零则两粒子径迹必在同一直线上.现在发现Ni和()用γ射线照射种子会使种子的遗传基因发生突变从而培育出优良品种..年约里奥居里夫妇在用α粒子轰击铝箔时除了测到预料中的中子外还探测到了正电子.正电子的质量跟电子的质量相同带一个单位的正电荷跟电子的电性正好相反是电子的反粒子.更意外的是拿走α放射源以后铝箔虽不再发射中子但仍然继续发射正电子而且这种放射性也有一定的半衰期.原来铝箔被α粒子击中后发生了如下反应:()写出放射性同位素()放射性同位素答案 ()()正电子是原子核内的一个质子转换成一个中子放出正电子.解析 ()核反应方程为()原子核内只有质子和中子没有电子也没有正电子正β衰变是原子核内的一个质子转换成一个中子同时放出正电子核反应方程为

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