3.3放射性的应用、危害与防护 学案（2020年教科版高中物理选修3-5）

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1、3 放射性的应用放射性的应用、危害与防护危害与防护 学科素养与目标要求 物理观念：1.知道放射性的应用及放射性应用的形式.2.知道放射性的危害及对放射性的防护 方法. 一、放射性的应用 1.利用射线的特性 (1) 射线： 射线带电，利用其能量大、电离作用强的特性可制成静电消除器等. (2) 射线：利用 射线可穿过薄物或经薄物反射时，由透射或反射后的衰减程度来测定薄物 的厚度或密度. (3) 射线：由于 射线穿透能力极强，可以利用 射线探伤，也可以用于生物变异，在医学 上可以用于肿瘤的治疗等. 2.作为示踪原子 在某种元素里掺进一些该元素的放射性同位素， 同位素和该元素经历的过程相同.用仪器探测

2、 出放射性同位素放出的射线，就可查明这种元素的行踪. 3.利用衰变特性 在考古学中应用14 6C 的放射性判断遗物的年代. 二、放射性的危害与防护 1.放射性污染的主要来源 在自然界中，存在于人体身边的放射线来源众多，包括天然的和人工产生的.前者主要由两部 分组成：一是来自地壳表面的天然放射性元素以及空气中氡等产生的放射线；二是来自空间 的宇宙射线.人工放射线的来源主要是医疗、核动力以及核武器试验中的放射线. 2.放射线对人体组织造成的伤害，主要是由于射线对原子和分子产生作用，这种作用将导致 细胞损伤，甚至破坏人体 DNA 的分子结构. 3.放射性的防护 其基本方法有：(1)距离防护；(2)时

3、间防护；(3)屏蔽防护；(4)仪器监测. 判断下列说法的正误. (1) 射线和 射线都能用来消除静电.( ) (2)在技术上常用 射线穿过薄板后的衰减程度来测定薄板的厚度.( ) (3) 射线、 射线都可以用来探视金属制品中的砂眼.( ) (4)医学上的放射性治疗利用的是 射线对癌细胞的杀伤作用.( ) (5)医学上利用射线进行放射性治疗时，要控制好射线的剂量.( ) 一、放射性同位素及其应用 1.放射性同位素：具有放射性的同位素. 分类：(1)天然放射性同位素.(2)人工放射性同位素. 2.人工放射性同位素的发现 (1)1934 年，约里奥居里夫妇发现经过 粒子轰击的铝箔中含有放射性磷30

4、15P. (2)发现磷同位素的方程42He27 13Al 30 15P 1 0n. 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，杀死使食物腐败的细菌、抑制蔬菜发芽、 延长保存期等. (3)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. (4)医学上利用 射线的高能量治疗癌症. 例 1 正电子发射型计算机断层显像(PET)的基本原理是：将放射性同位素 15O 注入人体， 参与人体的代谢过程.15O 在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对 光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰

5、的图像.根据 PET 原理，回答下列问题： (1)写出 15O 的衰变和正负电子湮灭的方程式. _； _. (2)将放射性同位素 15O 注入人体，15O 的主要用途是( ) A.利用它的射线 B.作为示踪原子 C.参与人体的代谢过程 D.有氧呼吸 (3)PET 中所选的放射性同位素的半衰期应_.(填“长”“短”或“长短均可”) 答案 (1)15 8O 15 7N 0 1e 0 1e 0 1e2 (2)B (3)短 解析 (1)由题意得15 8O 15 7N 0 1e， 0 1e 0 1e2.(2)将放射性同位素 15O注入人体后， 由于它能放出正电子，并能与人体内的负电子产生一对光子，从而被

6、探测器探测到，所以它 的用途是作为示踪原子，B 正确. (3)根据放射性同位素的用途，为了减小对人体的伤害，半衰期应该短些. 针对训练 1 (多选)下列应用是把放射性同位素作为示踪原子的有( ) 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 二、放射性的污染与防护 污染与防护 举例与措施 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 射 线和中子流，长期存在放射性污染 核泄漏 核工业

7、生产和核科学研究中使用放射性原材料，一 旦泄露就会造成严重污染 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 损害，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 配置适当的剂量测量设备，加强对环境的监测 例 2 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漏，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳、压力壳和 安全壳，如图 1 甲所示.结合图乙可知，安全壳应当选用的材料是_. 图 1 (2)核反应堆中的核废料具有很强的

8、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 B.放至沙漠 C.运到月球 D.深埋地下 (3)图丙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 5 mm 铅片下的照相底片未被感光时，结合图丙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. 答案 (1)混凝土 (2)D (3) 针对训练 2 (多选)联合国环境规划署对科索沃地区的调查表明， 北约对南联盟的轰炸中， 大 量使用了贫铀炸弹，贫铀是从金属中提炼

9、铀 235 以后的副产品，其主要成分为铀 238.贫铀炸 弹贯穿力是常规炸弹的 9 倍，杀伤力极大，而且残留物会长期危害环境，下列关于残留物长 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 C.铀 235 的衰变速度很快 D.铀 238 的半衰期很长 答案 AD 1.(放射性同位素的应用)在工业生产中，某些金属材料内部出现的裂痕是无法直接观察到的， 如果不能够发现它们，可能会给生产带来极大的危害.自从发现放射线后，则可以利用放射线 进行探测，这是利用了( ) A.原子核在 衰变中产生的42He B. 射线的带电性质 C.

10、射线的穿透本领 D.放射性元素的示踪本领 答案 C 解析 射线的穿透本领较强，可以用来进行金属探伤，故正确答案为 C. 2.(放射性的危害与防护)(多选)俄罗斯“库尔斯克”号核潜艇在巴伦支海遇难，沉入深度约为 100 m 的海底，“库尔斯克”号核潜艇的沉没再次引起人们对核废料与环境问题的重视.几十 年来人们向巴伦支海海域倾倒了不少核废料， 核废料对海洋环境有严重的污染作用.其原因有 ( ) A.铀、钚等核废料有放射性 B.铀、钚等核废料的半衰期很短 C.铀、钚等重金属有毒性 D.铀、钚等核废料会造成爆炸 答案 AC 解析 放射性对人体组织、生物都是有害的，核废料的主要污染作用是其放射性，且其半衰 期长，在很长时间内都具有放射性，另外核废料中有大量重金属，但不会自发爆炸，所以选 项 A、C 正确. 3.(示踪原子)医学界通过 14C 标记的 C 60发现一种 C60的羧酸衍生物，其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 答案 A 解析 用 14C 标记 C 60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.