3　探测射线的方法PPT及课堂实录内容

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(2)应用：根据照片可以分析粒子的动量、能量三、探测射线的方法

作者：Sg. studio

适用：高三Ⅰ轮

肉眼是看不见射线的，但是，下列现象会显示射线的存在．

及带电情况等．

一、知识精讲

1、探测射线的现象

(1)粒子使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和的蒸气会产生雾滴，过热液体会产生气泡．

(2)使照相乳胶感光．

(3)使荧光物质产生荧光．

根据射线的这些效应，可以制成多种探测仪器．

2、威耳逊云室

(1)1912年，由英国物理学家威耳逊发明．

(2)结构

圆筒状容器，底部可以上下移动，相当于活塞；上盖是透明的，可以观察粒子运动的径迹．云室里面有干净的空气．

如图，为粒子通过气泡室时的照片．带电粒子的径迹呈曲线是由于在磁场中受到了洛伦兹力的作用．

3、盖革—米勒计数器

(1)1928年，德国物理学家盖革(H. W. Geiger)与米勒(P. Muller)研制而成，又称G-M计数器．

(2)结构：其主要部分是盖革一米勒计数管(如图)．

玻璃管里面有一个接在电源负极的导电圆筒(或在玻璃管上镀导电膜代替)，筒的中间有一条接正极的金属丝．玻璃管中装有低压的惰性气体，如氩、氖等，以及少量酒精蒸气或溴蒸气，管内压强约为10～20 kPa．金属丝和圆筒间的电压约100 V，这个电压稍低于管内气体的电离电压．

(3)原理

(3)原理：当射线粒子进入管内时，它使管内的气体电离，产生的电子在电场中加速．电子跟管中的气体分子碰撞时，又使气体分子电离，产生电子……这样，一个粒子进入管中可以产生大量电子．这些电子到达阳极，正离子到达阴极，在电路中就产生一次脉冲放电，利用电子仪器可以把放电次数记录下来．

(4)应用：用它检测射线非常灵敏、方便，但是只能用来计数，不能区分射线的种类．

附录：过饱和蒸气

在一定温度下，超过饱和蒸气应有的密度而仍不液化或凝华的蒸汽．即在蒸气凝结的初期，由于形成的液滴很小，相应的饱和蒸气压就很大．因此，有时蒸气压超过平面上饱和蒸气压几倍以上也不凝结，这种现象叫过饱和，这种蒸气叫“过饱和蒸气”．

处于过饱和状态的蒸气，极不稳定，一旦出现凝结核，部分蒸气就会凝结成液体，其余蒸气就回到了饱和蒸气的状态．由于蒸气中充满了尘埃和杂质等小微粒，它们起着凝结核的作用．当这些微粒表面凝上一层液体后，便形成半径相当大的液滴，凝结就容易发生．在有凝结核时，蒸气压只要超过饱和蒸气压1%，即可形成液滴．

带电粒子和离子都是很好的凝结核，静电吸引力使蒸汽分子聚集在它的周围而形成液滴．高能量带电基本粒子在其运动过程中会形成离子，这些离子就成为凝结核．云室中的过饱和水蒸气凝结在它上面，而形成雾状踪迹，由此可观察粒子的轨迹，因而过饱和蒸气在高能物理的研究方面有重要的作用．

①实验时，先往云室里加少量酒精，使室内充满酒精的饱和蒸气．

②然后，迅速向下拉动活塞，室内气体膨胀，温度降低，酒精蒸气达到过饱和状态．

③这时，如果有粒子在室内气体中飞过，使沿途的气体分子电离，过饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心凝结成雾滴，于是显示出射线的径迹．

(4)应用

α粒子：因质量大且电离本领强，故其径迹直而清晰．

β粒子：高速β粒子径迹又细又直，低速β粒子径迹又短又粗且弯曲．

γ粒子电离本领很弱，在云室中一般看不到它的径迹．

3、气泡室

(1)原理：气泡室的原理与云室相似，内装液体，如液态氢．控制气泡室内液体的温度和压强，使温度略低于液体的沸点．当气泡室内压强突然降低时，液体的沸点变低，因此液体过热，粒子通过液体时在它的周围就有气泡形成．

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答案：C 二、试题精练

1．关于气泡室，下列说法错误的是(

) A．气泡室里装的是液体

B．气泡室的Ⅰ作原理是刚开始压强很大，以后压强突然降低，液体沸点变低，粒子通过液体时在它周围有气泡生成

C．气泡室的原理同云室相似

D．粒子在气泡室中运行轨迹可用来分析带电粒子动能等情况，不能用来分析动量

答案：D 解析：根据气泡室的工作原理可知A、B、C三选项正确。把气泡室放在磁场中，粒子在洛伦兹力的作用下径迹为曲线，根据照片可分析粒子的带电情况、动量和能量，故D选项是错误的说法。

2．下列关于盖革—米勒计数器的说法错误的是(

) A．射线的电离作用使计数器计数

B．α射线的电离作用强，而γ射线电离作用弱，故计数器只能记录α粒子

C．无论是α、β、γ射线都能用计数器计数

D．计数器不能区分时间间隔小于200μs的两个粒子

答案：B 解析：根据盖革—米勒计数器的计数原理可知，当射线进入管内时，它使管内气体电离，产生的电子在电场中加速到达阳极，正离子到达阴极，产生脉冲放电，使计数器计数。选项A、C正确，B错误；两个射来的粒子如果时间间隔小于200μs，计数器不能区分，故选项D正确。

13．用中子轰击氧原子核的核反应方程式

168O＋00n→a对式中7N＋bX，解析：根据质量数、电荷数守恒可知a＝17，b0＝8＋0－7＝1，因此X可表示为1e，为正电子，故C项正确。

4．关于放射性同位素的应用，下列说法正确的是(

) A．利用γ射线使空气电离，把静电荷导走

B．利用β射线照射植物的种子，使产量显著增加

C．利用α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

答案：D 解析：γ射线的电离作用很弱，应利用α射线的电离作用，A错误，γ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，β射线不具有生物作用，B、C错误。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”，可用探测器探测到，D正确。

5．利用威耳逊云室探测射线时能观察到细长而弯曲的径迹，则下列说法正确的是(

) A．可知有α射线射入云室中

B．可知有β射线射入云室中

C．观察到的是射线粒子的运动

D．观察到的是射线粒子运动路径上的酒精雾滴

答案：BD 解析：观察到的威耳逊云室中存在的细长而弯曲的径迹，是β射线的径迹，A项错而B项正确；射线粒子的运动用肉眼是观察不到的，观察到的是酒精的过饱和蒸气在射线粒子运动路径上形成的雾滴，D项正确。

6．以色列对加沙地带的哈马斯组织发动了代号为“铸铅”的军事打击行动，轰炸了加沙的大型工程设施，据报道，以色列在为期20多天的以巴X、a、b的判断正确的是(

) A．X代表中子，a＝17，b＝1 B．X代表正电子，a＝17，b＝－1 C．X代表正电子，a＝17，b＝1 D．X代表质子，a＝17，b＝1 2 博物探理

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军事战争中使用了白磷弹和贫铀弹。其中贫铀弹是从金属铀中提炼铀235以后的副产品，其主要成分是铀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可长期危害环境，下列关于其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，对环境产生长期危害

C．铀238的衰变速度很快

D．铀的半衰期很长

答案：AD 解析：天然放射现象周期很长，会对环境和生物造成长期的影响，故A、D两项正确，B、C两项错误。

二、非选择题

7．请将下列两个核反应方程补充完整。

1417(1)42He＋

7N→

8O＋________。

114094(2)

23592U＋0n→

54Xe＋38Sr＋________。

射源，使用放射性材料时要选用半衰期短的，核电站核反应堆外层用厚厚的水泥防护层防止放射线外泄，用过的核废料要放在厚金属箱内，深埋在深海等。

试题

(2017·成才，单项选择题)如

答案

2．

解析

设．

点评

本题考查要点为“交变电流的产生和规律”．

答案：(1)11H

(2)210n 解析：写核反应方程式时，要遵循电荷数与质量数守恒。

8．过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自然界产生破坏作用。

(1)1945年美国向日本的广岛和长崎投了两枚原子弹，当日炸死了二十万人。另有无数的平民受到辐射后患有各种疾病，使无辜的平民痛不欲生。

(2)1986年前苏联切尔诺贝尔利核电站的泄露造成了大量人员的伤亡，至今大片土地仍是生物活动的禁区。

(3)美国在近几年的两次地区冲突(海湾地区、科索沃地区)中大量使用了含有放射性的炸弹，使许多人患有莫名其妙的疾病。

如何对放射线进行有效的防护？

答案：应该避免接触有放射性的材料，远离放3 博物探理

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