3.3放射性的应用与防护 学案（2020年鲁科版高中物理选修3-5）

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1、第第 3 节节 放射性的应用与防护放射性的应用与防护 目标定位 1.知道放射性同位素，了解放射性的应用.2.知道放射性污染及其对人类和自然 产生的严重危害及防护措施 一、放射性的应用 1利用射线的电离作用、穿透能力等特点 (1)利用放射线使细胞变异或损害的特点，辐射育种、食品辐射保存、放射性治疗等 (2)放射性同位素电池：把放射性同位素衰变时释放的能量转换成电能的装置 (3) 射线探伤：利用了 射线穿透能力强的特点 2作为示踪原子 作为示踪原子对有关生物大分子结构及其功能进行研究 二、放射性污染和防护 1放射性的污染 (1)核爆炸：核爆炸产生强烈的 射线和中子流，对人体和其他生物体有很强的杀伤

2、作用； 还产生大量的放射性物质，对生物体和环境产生长期的辐射 (2)核泄漏：核泄漏会使现场人员受到辐射性损伤，对周围地区造成严重污染 (3)医疗照射：医疗照射中如果放射线的剂量过大，也会导致病人受到损害，甚至造成病人 的死亡 2放射性的防护 (1)密封防护：把放射源密封在特殊的包壳里，或者用特殊方法覆盖，以防止放射线泄漏 (2)距离防护：距放射源越远，人体吸收放射线的剂量就越少，受到的危害就越小 (3)时间防护：尽量减少受辐射时间 (4)屏蔽防护：在放射源与人体之间加屏蔽物能起到防护作用. 一、放射性的应用 1放射性同位素的分类 (1)天然放射性同位素(2)人工放射性同位素 2人工放射性同位素

3、的优点 (1)放射强度容易控制(2)可以制成各种所需的形状(3)半衰期很短，废料容易处理 3放射性同位素的主要作用 (1)工业部门使用射线测厚度利用 射线的穿透特性 (2)农业应用 射线使种子的遗传基因发生变异， 杀死腐败细菌、 抑制发芽延长保质期等 (3)作为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 (4)医学上：利用 射线的高能量治疗癌症 【例 1】 (多选)下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的( ) A 射线探伤仪 B利用含有放射性碘 131 的油，检测地下输油管的漏油情况 C利用钴 60 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

4、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 利用了 射线的穿透性；C 利用了 射线的高能量和穿透性；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 针对训练 关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是( ) A利用射线可以改变布料的性质，使其不再因摩擦而生电，从而达到消除有害静电的目的 B利用 射线的贯穿性可以为金属探伤，也可以进行人体的透视 C利用射线照射作物种子可使其 DNA 发生变异，其结果一定是更优秀的品种 D利用 射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的

5、伤害 答案 D 解析 利用射线消除有害静电是利用射线的电离作用，使空气分子电离，将静电导走，选项 A 错误； 射线对人体细胞伤害太大，不能用来进行人体透视，选项 B 错误；作物种子发生 的 DNA 突变不一定都是有益的，还要经过筛选才能培育出优良品种，选项 C 错误；利用 射线治疗肿瘤对人体肯定有副作用，因此要科学地控制剂量，选项 D 正确 二、核反应及核反应方程 1核反应的条件：用 粒子、质子、中子，甚至用 光子轰击原子核使原子核发生转变 2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 3原子核人工转变的三大发现 (1)1919 年卢瑟

6、福发现质子的核反应： 14 7N 4 2He 17 8O 1 1H (2)1932 年查德威克发现中子的核反应： 9 4Be 4 2He 12 6C 1 0n (3)1934 年约里奥 居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应：27 13Al 4 2He 30 15P 1 0n； 30 15 P 30 14Si 01e. 4人工转变核反应与衰变的比较 (1)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 (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 【例

7、 2】 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 (1)10 5B 4 2He 13 7N( ) (2)94Be( ) 12 6C 1 0n (3)27 13Al( ) 27 12Mg 1 1H (4)14 7N 4 2He 17 8O( ) (5)27 13Al 4 2He 1 0n( )； 30 15P 30 14Si( ) 答案 见解析 解析 (1)10 5B 4 2He 13 7N 1 0n (2)94Be42He 12 6C 1 0n 此核反应使查德威克首次发现了中子 (3)27 13Al 1 0n 27 12Mg 1 1H (4)14 7N 4 2He

8、17 8O 1 1H 此核反应使卢瑟福首次发现了质子 (5)27 13Al 4 2He 1 0n 30 15P； 30 15P 30 14Si 0 1e(正电子) 此核反应使约里奥 居里夫妇首次发现了正电子 借题发挥 写核反应方程的原则 (1)质量数守恒和电荷数守恒 (2)中间用箭头，不能写成等号，因两端仅仅是质量数守恒，没有体现质量相等；也不能仅 画一横线，因箭头的方向还表示反应进行的方向 (3)能量守恒，但中学阶段不作要求 (4)核反应必须是实验能够发生的，不能毫无根据地随意乱写未经实验证实的核反应方程 【例 3】 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202

9、 78Pt，制 取过程如下：(1)用质子轰击铍靶94Be 产生快中子；(2)用快中子轰击汞204 80Hg，反应过程可能 有两种：生成202 78Pt，放出氦原子核；生成 202 78Pt，同时放出质子、中子(3)生成的铂 202 78Pt 发生两次衰变，变成稳定的原子核汞202 80Hg.写出上述核反应方程 答案 见解析 解析 根据电荷数守恒、 质量数守恒， 确定新生核的电荷数和质量数， 然后写出核反应方程， 如下： (1)94Be11H95B10n (2)204 80Hg 1 0n 202 78Pt 3 2He 204 80Hg 1 0n 202 78Pt2 1 1H 1 0n (3)20

10、2 78 Pt 202 80 Hg2 01e 核反应方程的书写 1(多选)下列核反应或核衰变方程中，符号“X”表示中子的是( ) A.94Be42He 12 6CX B.14 7N 4 2He 17 8OX C.204 80Hg 1 0n 202 78Pt2 1 1HX D.239 92U 239 93NpX 答案 AC 解析 根据核反应方程质量数和电荷数守恒可得，A、C 对 2下面是四个核反应方程，x 表示质子的是( ) A.30 15P 30 14Six B.238 92U 234 90Thx C.27 13Al 1 0n 27 12Mgx D.27 13Al 4 2He 30 15Px

11、答案 C 解析 由质量数守恒和电荷数守恒，可得 C 中 x 的质量数为 1，电荷数为 1，所以 C 项中 x 为质子 放射性同位素的应用 3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 40 多种，而今天人工制造的放射性同位素已达 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 (1)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 1 (2)图 1 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

12、的是厚度为 1 毫 米的铝板， 在 、 、 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 (3)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 14C 做_ 答案 (1)B (2) (3)示踪原子 解析 (1)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(2) 射线穿透物质的本领弱，不能穿透厚度为 1 毫米的铝板，因而探 测器不能探测， 射线穿透物质的本领极强，穿透 1 毫米厚的铝板和几毫米厚的铝板打在探 测器上很难分辨 射线也能够穿透 1 毫米甚至几毫米厚的铝板，但厚度不同，穿透后 射 线中的电子运动状态不同， 探测器容易分辨 (3)把掺入 14C 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 14C 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具有这种用途的放射性同位素叫做示踪原子.