4　放射性的应用与防护国家获奖教案

《放射性的应用与防护》复习课

江苏省无锡市洛社高级中学

王诗锋

教学目标：

1 通过复习，使学生对放射性知识有系统的了解与回顾；

2 通过复习，使学生对人工转变核试验有更加深入的了解；

3 通过复习，使学生对放射性的运用与防护有更深入的理解；

4 通过本节课的复习，使学生对前后知识的关联更加清晰，也能够明白任何事物都有两面性。

教学重点：

放射线的性质及应用

相关知识关联

教学难点：

人工转变核反应的示例

课型：复习课

教学过程设计：

课堂引入：

如果在有些地方发现这一种标志，代表什么？

答：这是国际通用的放射性标志，代表这里有放射性物质。

今天，我们就对所学与放射有关的知识进行一次总结。

新课教学：

板书：一、放射线的来源

天然放射现象-------原子序数大于83的重核

人工放射性--------人工转变的一些轻核

二、放射线里面含有什么？性质是什么？

带领学生复习三种射线的性质及各自特性

回顾整理放射线的性质：

名称

成分

氦核

电子

光子

符号

42速

度

约0.1倍光速

约0.99倍光速

光

速

电离本领

最强

较强

最弱

贯穿本领

最弱（一张纸即可挡住）

较强（几毫米厚铝板）

最强（几厘米厚铅板）

射线

射线

射线

He

01e



配套练习1：如图所示，x为未知放射源，它向右方发射放射线，p为一张厚度约为0.5mm左右的薄铝箔，铝箔右侧是一真空区域，内有较强磁场，q为荧光屏，h是观察装置。实验时，若将磁场撤去，每分钟观察到荧光屏上的亮点数基本没有变化，然后将铝箔移开，则每分钟观察到荧光屏上的亮点数明显增加，则可知放射

源x可能为（

）

A.α和β的混合放射源

B. α和γ的混合放射源

C.β和γ的混合放射源

D. α、β和γ的混合放射源

解析：将强磁场撤去，每分钟观察到荧光屏上的亮点数没有变化，说明磁场对此种射线粒子没有影响，知射到屏上的是不带电的γ射线；以后将0.5mm左右的薄铝箔移开，则每分钟观察到荧光屏上的亮点数明显增加，说明除接收到γ射线外，又收到了原来被铝箔P档住的射线，而厚度为0.5mm左右的铝箔能档住的只有α射线，所以此射线源应是α和γ的混合放射源。

三、常见的核反应种类

（1）α衰变

2384举例：

92U→23490Th＋2He

（2）β衰变

2340举例：

90Th→23491Pa＋－1e

γ衰变总是伴随着前面的衰变来发生

（3）人工转变

发现质子的

发现中子的

27301发现天然放射现象的

13Al＋42He →15P＋0n

对应科学家分别是谁

（4）重核裂变的方程

235114489192U＋0n→56Ba＋36Kr＋30n

原子弹爆炸与目前核电站，容易控制

控制棒的作用

（5）轻核聚变的方程

23411H＋1H→2He＋0n

氢弹的爆炸与受控热核反应，难以控制

四、核反应中能量的来源

质能方程

什么是质量亏损，如何计算质量亏损？

判断：原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm，吸收的能量为ΔE＝Δmc2。

什么是结合能？什么是比结合能？

例1：关于天然放射现象，以下叙述正确的是(

) A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将变大

B．β衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的

C．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强

206D．铀核(23892

U)衰变为铅核(82

Pb)的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变

例2：

(高考真题)(1)核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，235

92U是核电站23514489常用的核燃料。并产生________个中子。

92U受一个中子轰击后裂变成

56Ba和36Kr两部分，要使链式反应发生，裂变物质的体积要________(选填“大于”或“小于”)它的临界体积。

(2)取质子的质量mp＝1.672 6×10质量mα＝6.646 7×10留两位有效数字)

总结：核反应方程遵守质量数与电荷数守恒，能量问题找来源！

－27－27 kg，中子的质量mn＝1.674 9×10－27 kg，α粒子的 kg，光速c＝3.0×108 m/s。请计算α粒子的结合能。(计算结果保

课堂练习题

1．[多选](高考真题)原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线，下列判断正确的有(

)

A．42He核的结合能约为14 MeV 6B．42He核比3Li核更稳定

4C．两个21H核结合成2He核时释放能量

89D．235

92U核中核子的平均结合能比36Kr核中的大

2.一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子。已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c。下列说法正确的是(

) 13A．核反应方程是11H＋0n→1H＋γ

B．聚变反应中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3

C．辐射出的γ光子的能量E＝(m3－m1－m2)c2

D．γ光子的波长λ＝h

m1＋m2－m3c43．一个原来静止的锂核(63Li)俘获一个速度为7.7×10 m/s的中子后，生成一个氚核和一个氦核，已知氚核的速度大小为1.0×103

m/s，方向与中子的运动方向相反。(已知氘核质量m(D)＝2.014 102 u，氚核质量为m(T)＝3.016 050 u，氦核的质量m(He)＝4.002 603 u，中子质量m(n)＝1.008 665 u,1 u＝1.660 6×10(1)试写出核反应方程；

(2)求出氦核的速度；

(3)若让一个氘核和一个氚核发生聚变时，可产生一个氦核，同时放出一个中子，求这个核反应释放出的能量。

－27kg)

课后作业

1．我国首次使用核电池随“嫦娥三号”软着陆月球，并用于“嫦娥三号”的着陆器和月球车上，核电池是通过半导体换能器，将放射性同位素衰变过程中释放出的能量转变为239235电能。“嫦娥三号”采用放射性同位素

23994Pu，静止的

94Pu衰变为铀核

92U和α粒子，并放235出频率为ν的γ光子，已知

23994Pu、

92U和α粒子的质量分别为mPu、mU、mα。下列说法正确的是(

) 2392354A.239

94Pu的衰变方程为

94Pu→

92U＋2He＋γ

B．此核反应过程中质量亏损为Δm＝mPu－mU－mα

C．释放出的γ光子的能量为(mPu－mU－mα)c2

239D．反应后

23592U和α粒子结合能之和比

94Pu的结合能大

2．下列说法正确的是(

) 341A．核聚变反应方程可能为21H＋1H→2He＋20n 1140941B．铀核裂变的核反应方程可能为235

92U＋0n→

54Xe＋38Sr＋20n C．发生β衰变时原子核放出电子，说明电子是原子核的组成部分

D．中子和质子结合成氘核，若该过程质量亏损为Δm，则氘核的结合能为Δmc2

1313．

13153I是核电站中核反应的副产物，它可以衰变成

54Xe，半衰期为8天，某次检测中发现空气样品的131

53I放射性含量为安全标准值的4倍，下列说法正确的是(

) 131A.131

53I变成

54Xe为β衰变

131B.

13154Xe与

53I具有不同的核子数

131C．4个

13153I中有两个衰变为

54Xe的时间为8天

D．至少经过16天，该空气样品中

13153I的放射性含量才会达到安全标准值

4．北京时间2016年12月10日，由中国研制的热核聚变堆核心部件在国际上率先通过认证，这是中国对国际热核聚变实验堆项目的重大贡献。国际热核聚变实验堆计划，目的是实现可以控制的核聚变反应，探索利用核聚变能量的方式，其产生能量的原理和太阳发光发热的机理相似——在同位素氘和氚聚变成一个氦核的过程中释放出能量。

(1)已知氘核、氚核、氦核、中子的质量分别为m1、m2、m3、m4，普朗克常量为h，真空中的光速为c，该核反应中释放出的核能全部以γ光子的形式释放，求辐射出的γ光子的波长。

(2)若m1＝2.014 1 u、m2＝3.016 1 u、m3＝4.002 6 u、m4＝1.008 7 u，1 u相当于931.5 MeV的能量，求该反应释放出的能量(以MeV为单位，结果保留三位有效数字)。