3　探测射线的方法优质教案设计

2017学年高二物理学案

班级_________姓名_____________ 19.3 探测射线的方法

19.4 放射性的应用与防护

【重点知识】

1．1912年英国物理学家威耳逊发明了威耳逊云室。

2．射线可使气体或液体电离，使照相乳胶感光，使荧光物质产生荧光。

3．原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应。

4．在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒。

5．1928年由德国物理学家盖革与米勒研制成功了用于探测射线的盖革－米勒计数器。

6．1934年，约里奥—居里夫妇发现了人工放射性同位素。

7．放射性同位素有很多应用，如应用它的射线，或把它作为示踪原子；放射性同位素也有很多危害。过量的射线对人体组织有破坏作用，同时对水源、空气等也有污染。

【基本知识】

一、探测射线的方法

1．探测方法

(1)组成射线的粒子会使气体或液体

，以这些离子为核心，过饱和的蒸气会产生

，过热液体会产生

。

(2)射线能使照相乳胶

。

(3)射线能使荧光物质产生

。

2．探测仪器

(1)威耳逊云室

①原理：粒子在云室内气体中飞过，使沿途的气体分子____，过饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心凝结成

，于是显示出射线的径迹。

②粒子径迹形状：

α粒子的径迹______

β粒子的径迹比较细，而且常常____

γ 粒子的电离本领很小，在云室中一般看不到它的径迹

(2)气泡室：气泡室的原理同云室的原理类似，所不同的是气泡室里装的是

，如液态氢。

粒子通过

液体时，在它的周围产生

而形成粒子的径迹。

(3)盖革－米勒计数器

①原理：在金属丝和圆筒间加上一定的电压，这个电压稍低于管内气体的电离电压，当某种射线粒子进入管内时，它使管内的气体电离，产生电子……这样，一个射线粒子进入管中后可以产生大量电子，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。

②优点：G-M计数器非常

，使用方便。

③缺点：只能用来

，不能区分

。

二、核反应和放射线的应用与防护

2017学年高二物理学案

班级_________姓名_____________ 1．核反应

(1)定义：原子核在其他粒子的轰击下产生 的过程。

(2)原子核的人工转变

1919年 用α粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素，同时产生一个质子。卢瑟福发现质子的核反应方程： 7N＋2He→ 。

遵循规律： 守恒， 守恒。

2．人工放射性同位素

(1)放射性同位素的定义：有些同位素具有 ，叫做放射性同位素。

(2)人工放射性同位素的发现：1934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15P。

(3)发现磷同位素的方程：2He＋13Al→ 。

3．放射性同位素的应用与防护

(1)应用射线

应用射线可以测厚度、医疗方面的 、照射种子培育优良品种等。

(2)示踪原子：有关生物大分子的结构及其功能的研究，要借助于 。

(3)辐射与安全：人类一直生活在放射性的环境中， 的射线对人体组织有破坏作用。

要防止 对水源、空气、用具等的污染。

【课堂例题】

例1、用盖革－米勒计数器测定放射源的放射强度为每分钟405次，若将一张厚纸板放在计数器与放射源之间，计数器几乎测不到射线。10天后再次测量，测得该放射源的放射强度为每分钟A．放射源射出的是α射线

B．放射源射出的是β射线

C．这种放射性元素的半衰期是5天

D．这种放射性元素的半衰期是2.5天

例2、1993年，中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的铂元素的同位素 78Pt。制取过程如下：

(1)用质子轰击铍靶4Be产生快中子；

(2)用快中子轰击汞 80Hg，反应过程可能有两种：

①生成 78Pt，放出氦原子核；

②生成 78Pt，同时放出质子、中子。

(3)生成的 78Pt发生两次衰变，变成稳定的原子核汞 80Hg。写出上述核反应方程。

202202202202204920242730144101次，则下列关于射线性质及它的半衰期的说法正确的是 （ ）

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班级_________姓名_____________ 【课后巩固】

1．下列应用放射性同位素不是作为示踪原子的是(

) A．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况

B．把含有放射性元素的肥料施给农作物，根据探测器的测量，找出合理的施肥规律

C．利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹

D．给怀疑患有甲状腺病的病人注射碘131，诊断甲状腺疾病

2．(多选)放射性同位素被用做示踪原子，主要是因为(

) A．放射性同位素不改变其化学性质

B．放射性同位素的半衰期比天然放射性元素的半衰期短得多

C．半衰期与元素所处的物理、化学状态无关

D．放射性同位素容易制造

3.用α粒子照射充氮的云室，得到如图所示的照片，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

4．用中子轰击铝27，产生钠24和X粒子，钠24具有放射性，它衰变后生成镁24，则X粒子和钠的衰变过程分别是(

) A．质子，α衰变

C．α粒子，β衰变 30B．电子，α衰变

D．正电子，β衰变

5．(多选)有关放射性同位素15P的下列说法正确的是(

) A.15P与14X互为同位素

B.15P与其同位素有相同的化学性质

C．用15P制成化合物后它的半衰期变长

D．含有15P的磷肥释放正电子，可用作示踪原子，观察磷肥对植物的影响

6．在中子、质子、电子、正电子、α粒子中选出一个适当的粒子，分别填在下列核反应式的横线上。

(1) 92U→ 90Th＋________； (2)4Be＋2He→ 6C＋________；

(3) 90Th→ 91Pa＋________； (4)15P→14Si＋________；

(5) 92U＋________→38Sr＋ 54Xe＋100n； (6) 7N＋2He→ 8O＋________。

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班级_________姓名_____________ 7．(多选)一个质子以1.0×10

m/s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27倍，硅原子核的质量是质子的28倍，则下列判断正确的是(

) A．核反应方程为13Al＋1H→14Si B．核反应方程为13Al＋0n→14Si C．硅原子核速度的数量级为10 m/s，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10 m/s，方向跟质子的初速度方向一致

8．核能是一种高效的能源。

(1)在核电站中，为了防止放射性物质泄露，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳、压力壳和安全壳(如图2甲)。结合图可知，安全壳应当选用的材料是________。

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图2 (2)核反应堆中的核废料具有很强的放射性，目前常用的处理方法是将其装入特制的容器中，然后(

) A．沉入海底 C．运到月球 B．放至沙漠

D．深埋地下

(3)如图乙是用来监测工作人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，可以判断工作人员受到何种辐射。当胸章上1 mm铝片和3 mm铝片下的照相底片被感光，而铅片下的照相底片未被感光时，结合图分析可知工作人员受到了________射线的辐射；当所有照相底片被感光时，工作人员受到了________射线的辐射。

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班级_________姓名_____________ 参考答案：

【课堂例题】：

例1、AC 例2、(1)4Be＋1H→5B＋0n。

(2)① 80Hg＋0n→ 78Pt＋2He。

② 80Hg＋0n→ 78Pt＋21H＋0n。

(3) 78Pt→ 79Au＋

1e。

－1e， 79Au→ 80Hg＋－

【课后巩固】：

1、解析：选C 利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹是利用γ射线穿透能力强的特点，因此选项C不属于示踪原子的应用。选项A、B、D中都是利用了放射性同位素作为示踪原子。

2、解析：选ABC 放射性同位素用做示踪原子，主要是用放射性同位素替代没有放射性的同位素参与正常的物理、化学、生物的过程，既要利用化学性质相同，也要利用衰变规律不受物理、化学变化的影响，同时还要考虑放射性的危害，因此，选项A、B、C正确，选项D错误。

3、解析：选D α粒子轰击氮核产生一个新核并放出质子，入射的是α粒子，所以B是α粒子的径迹，产生的新核质量大电离作用强，所以径迹粗而短，故A是新核径迹，质子电离作用弱一些，贯穿作用强，所以细而长的径迹是质子的径迹，所以正确选项为D。

4、解析：选C 根据核反应方程的质量数和电荷数守恒可知X粒子的电荷数为2，质量数为4，所以X为α粒子，钠24衰变后生成镁24，质量数不变，所以只能是β衰变，故只有C正确。

5、解析：选BD 同位素应具有相同的质子数，故A错；同位素具有相同的化学性质，B对；元素的半衰期与其所处的状态无关，C错；放射性同位素可作为示踪原子，故D对。

6、解析：在核反应过程中，遵循反应前后电荷数守恒、质量数守恒规律。对参与反应的所有基本粒子采用左下角(电荷数)配平，左上角(质量数)配平。未知粒子可根据其电荷数和质量数确定。如(1)中电荷数为92－90＝2，质量数为238－234＝4，由此可知为α粒子(2He)，同理确定其他粒子分别为：中子(0n)，电子(－1e)，正电子(1e)，中子(0n)，质子(1H)。

答案：(1)2He (2)0n (3)－1e (4)＋1e (5)0n (6)1H 7、解析：选AD 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10 m/s，即D选项正确。

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班级_________姓名_____________ 8、解析：在核电站中，核反应堆的最外层安全壳用的都是厚厚的混凝土。对核废料目前最有效的处理方法是深埋地下，并远离水源。α射线贯穿本领最弱，一张纸就能把它挡住，β射线贯穿本领较强，它能穿透几毫米厚的铝板，γ射线贯穿本领最强，它能穿透几厘米厚的铅板。

答案：(1)混凝土

(2)D (3)β

γ