3 探测射线的方法
4 放射性的应用与防护
课堂合作探究
问题导学
一、探测射线的方法
活动与探究1
1．各种放射线在威耳逊云室中的径迹具有怎样的特点？
2．盖革—米勒计数器的优缺点是什么？
迁移与应用1
关于威耳逊云室探测射线，下述正确的是（ ）
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
气泡室探测射线的特点
控制气泡室内液体的温度和压强，使室内温度略低于液体的沸点。当气泡室内压强降低时，液体的沸点变低，因此液体过热，在通过室内射线粒子周围就有气泡形成。气泡室在观察比较稀少的碰撞事件时是有很大优点的。液体中原子挤得很紧，可以发生比气体中多得多的核碰撞，而我们将有比用云室好得多的机会来摄取所寻找的事件。人们根据照片上记录的情况，可以分析出粒子的带电、动量、能量等情况。
二、核反应及核反应方程
活动与探究2
1．1932年8月2日，美国加州理工学院的安德森等人向全世界庄严宣告，他们发现了正电子。其实在安德森之前，曾有一对夫妇科学家——约里奥·居里夫妇（皮埃尔·居里夫妇的女婿与女儿）首先观察到正电子的存在，但这并未引起他们的重视，从而错过了这一伟大发现。这对居里夫妇也为人类作出过杰出贡献，他们除错过了正电子的发现外，还同样错过了中子的发现及核裂变的发现，以至于三次走到诺贝尔物理学奖的门槛前而终未能破门而入。1936年，安德森因发现正电子而获得了该年度的诺贝尔物理学奖，时年仅为31岁。1934年，约里奥·居里夫妇发现用α粒子轰击的铝片中含有放射性磷P，而放射性磷P又自发地放出正电子，这次他们终于抓住了机会：发现了放射性同位素。他们也因此获得了1935年的诺贝尔化学奖。试写出约里奥·居里夫妇发现用α粒子轰击铝片后的两个核反应方程。
2．人工转变核反应与衰变的异同点是什么？
迁移与应用2
正电子发射计算机断层扫描（PET）是分子水平上的人体功能显像的国际领先技术，它为临床诊断和治疗提供了全新手段。PET在心脏疾病诊疗中，需要使用放射正电子的同位素氮13作示踪剂。氮13是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氧16获得的。反应中同时还产生另一种粒子，试写出该核反应方程。
书写核反应方程的原则
4
1．质量数守恒和电荷数守恒；
2．中间用箭头，不能写成等号；
3．能量守恒（中学阶段不作要求）；
4．核反应必须是实验中能够发生的。
三、放射性同位素的应用
活动与探究3
1．生产和生活中所用的射线为什么都是人造放射性同位素？
2．若静止在磁场中的放射性元素发生的是β衰变，得到的轨迹有什么特点？
3．利用放射性同位素作为示踪原子时，选择半衰期较长的还是较短的？为什么？
4．根据射线的特点试说出一些射线的应用。
5．防止放射性危害的主要途径是什么？
迁移与应用3
用“γ刀”进行手术，可以使病人在清醒状态下经过较短的时间内完成手术，在此过程中，主要利用：①γ射线具有较强的穿透本领；②γ射线很容易绕过障碍物到达病灶区域；③γ射线具有很强的电离能力，从而使癌细胞电离而被破坏；④γ射线具有很高的能量。上述描述中正确的是（ ）
A．①② B．②③ C．①②③ D．①④
对放射线污染与防护的进一步理解
类型
举例措施
说明
污染
核爆炸
核爆炸的最初几秒钟辐射出来的主要是强烈的γ射线和中子流，长期存在放射性污染
核泄漏
核工业生产和核科学研究中使用放射性原材料，一旦泄漏就会造成严重污染
医疗照射
医疗中如果放射线的剂量过大，也会导致病人受到伤害，甚至造成病人的死亡
防护
距离防护
距放射源越远，人体吸收的剂量就越少，受到的危害就越轻
时间防护
尽量减少受辐射的时间
屏蔽防护
在放射源与人体之间加屏蔽物能起到防护作用，铅的屏蔽作用最好
仪器监测
要配置适当的剂量测量设备，加强对环境的监测，避免人为事故的发生
当堂检测
1．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
2．用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现，天然放射性同位素只不过40多种，而今天人工制造的同位素已达1 000多种，每种元素都有放射性同位素，放射性同位素在农业、医疗卫生、科研的许多方面得到广泛应用。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
3．医学界通过14C标记的C60发现一种C60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14C的用途是（ ）
A．示踪原子 B．电离作用
C．催化作用 D．贯穿作用
4
4．在下列4个核反应方程中，x表示质子的是（ ）
A．P→SI＋x B．U→Th＋x
C．Al＋n→Mg＋x D．Al＋He→P＋x
5．关于放射性同位素的一些应用，下列说法中正确的是（ ）
A．利用放射性消除静电是利用射线的穿透作用
B．利用射线探测机器部件内部的砂眼或裂纹是利用射线的穿透作用
C．利用射线改良品种是因为射线可使DNA发生变异
D．在研究农作物合理施肥中是以放射性同位素作为示踪原子
答案：
课堂·合作探究
【问题导学】
活动与探究1：
1．答案：①α粒子的质量比较大，在气体中飞行时不易改变方向。由于它的电离本领大，沿途产生的离子多，所以它在云室中的径迹直而粗。
②β粒子的质量小，跟气体分子碰撞时容易改变方向，并且电离本领很小，沿途产生的离子少，所以它在云室中的径迹比较细，而且常常弯曲。
③γ粒子的电离本领很小，在云室中一般看不到它的径迹。
④根据径迹的长短和粗细，可以知道粒子的性质；把云室放在磁场中，从带电粒子运动轨迹的弯曲方向，还可以知道粒子所带电荷的正负。
2．答案：优点：放大倍数很大，非常灵敏，用它来检测放射性是很方便的。
缺点：它对于不同的射线产生的脉冲现象相同，因此只能用来计数，而不能区分射线的种类。如果同时有大量粒子，或两个粒子射来的时间间隔很短（少于200 ms）时，也不能计数。
迁移与应用1：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选项正确；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，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以判断射线所带电荷的正负，所以D选项错误。
活动与探究2：
1．答案：He＋Al→P＋n
P→Si＋e
2．答案：（1）不同点：原子核的人工转变，是一种核反应，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。
（2）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。
迁移与应用2：答案：O＋H→N＋He
解析：由题意可知：氧16（O）在质子（H）的轰击下产生了氮13（N）和另一种粒子，由质量数和电荷数守恒可知另外一种粒子是He，所以核反应方程为：
O＋H→N＋He。
活动与探究3：
1．答案：这是因为人造放射性同位素的放射强度容易控制，放射源形状可随意制成，更为重要的是，其半衰期比天然放射性物质短得多，放射性核废料容易处理。
2．答案：得到两个半径不等的内切圆。半径小的圆是新核的轨迹，半径大的圆是β粒子的轨迹。
3．答案：较短的。因为放射性同位素和非放射性同位素具有相同的化学性质，所以我们利用放射性同位素作为示踪原子。但由于放射线对人体有害，一旦研究完毕，就希望放射性同位素放出的射线大大减少，因此，我们选择半衰期较短的，这样便于观察，同时也不至于使放射性元素残留时间过长，对人体造成不必要的危害。
4
4．答案：（1）工业部门使用射线测厚度——利用γ射线的穿透性。
（2）烟雾报警器的使用——利用射线的电离作用，增加烟雾导电离子的浓度。
（3）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。
（4）作示踪原子——利用放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质的特性。
5．答案：为了防止有害的放射性对人类和自然的破坏，人们采取了有效的防范措施，如在核电站的核反应堆外用厚厚的水泥来防止射线外泄；用过的核废料要放在很厚的重金属箱内，并埋在深海里。在生活中对那些可能具有放射性的物质要有防范意识，尽可能远离放射源。
即防止放射性危害的主要途径有：对放射源进行处理以减少对人的危害；远离放射源。
迁移与应用3：D 解析：用“γ刀”进行手术，利用的是γ射线具有较强的穿透本领能够进入病灶区，再利用γ射线具有很高的能量杀死癌细胞。γ射线的电离本领最弱，故选项D是正确的。
【当堂检测】
1．D
2．B 解析：因放射线的电离作用，空气中与验电器所带电荷电性相反的离子与之中和，所以使验电器不显电性。故选B。
3．A 解析：用14C标记C60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14C的作用是作示踪原子，故选项A正确。
4．C 解析：由质量数守恒和电荷数守恒知，A中x为正电子e，B中x为He，C中x为质子H，D中x为中子n。
5．BCD 解析：消除静电是利用射线的电离作用使空气导电，A错。探测机器部件内部的砂眼或裂纹和改良品种分别是利用它的穿透作用和射线可使DNA发生变异，B、C正确。研究农作物对肥料的吸收是利用其作示踪原子，D正确。
4
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