高中物理 第十九章 原子核 3 探测射线的方法 4 放射性的应用与防护课堂导引素材 新人教版选修3-5（通用）

高中物理 第十九章 原子核 3 探测射线的方法 4 放射性的应用与防护课堂导引素材 新人教版选修3-5（通用）

‎3 探测射线的方法 ‎ ‎4 放射性的应用与防护 互动课堂 疏导引导 一、探知射线的方法 ‎1.威耳逊云室 这种云室是英国物理学家威耳逊在1912年发明的.‎ 由于α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，所以在云室中的径迹直而粗.β粒子的质量小，跟气体碰撞时容易改变方向，并且电离本领小，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.γ粒子的电离本领更小，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液体.控制气泡室内液体的温度和压强，使温度略低于液体的沸点.当气泡室内压强突然降低时，液体的沸点变低，因此，液体过热，粒子通过液体时在它的周围就有气泡形成.‎ ‎3.盖革管的原理是某种射线粒子进入管内时，它使管内的气体电离，产生的电子在电场中被加速，能量越来越大，电子跟管中的气体分子碰撞时，又使气体分子电离，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，阳离子到达阴极，在外电路中就产生一次脉冲放电，利用电子仪器可以把放电次数记录下来.‎ ‎4.G-M计数器非常灵敏，用它检测射线十分方便.但是不同的射线在G-M计数器中产生的脉冲现象相同，因此只能用来计数，不能用来区分射线的种类.‎ 二、同位素及放射性同位素 具有相同的质子数但中子数不同的原子互为同位素.‎ ‎1934年，约里奥·居里和伊丽芙·居里夫妇在用α粒子轰击铝箔时意外发现了放射性同位素.其衰变方程为：.‎ 三、放射性同位素的主要应用 ‎1.利用它的射线 ‎①工业部门可以使用射线来测厚度，仪器探测到的γ射线强度与钢板的厚度有关，轧出的钢板越厚透过的射线越弱，因此，将射线测厚仪接收到的信号输入计算机，就可以对钢板的厚度进行自动控制.‎ ‎②烟雾报警器分为两个小室，一个是密闭的，另一个是开放的，与室内空气相通.放射源置于盒的中央，它会使两个小室中的空气电离，电离后的空气能够导电.相同的电压加在两个小室上，通过两个小室的电流相等.发生火灾时，烟雾进入开放的小室，辐射源使其中的离子浓度增加，导电能力变强，两个小室中的电流就失去平衡，继而触发警铃.‎ ‎③在医疗上，常用以控制病变组织的扩大，治疗恶性肿瘤.‎ ‎④利用γ射线照射种子，会使种子的基因发生变异，从而培育出新的优良品种.‎ ‎2.作示踪原子 由于放射性同位素跟同种元素的其他同位素相比，具有相同的质子数，核外电子数也相同，因此一种元素的各种同位素都有相同的化学性质，如果在某种元素里掺入一些放射性同位素，那么该元素无论经历什么变化，它的放射性同位素也经过同样的变化过程，而放射性同位素不断地放出射线，再用仪器探测这些射线，即可知道元素的行踪，这种用途的放射性元素叫示踪原子，放射性元素作示踪原子的应用也很多.‎ ‎①在农业生产中，探测农作物在不同季节对元素的需求.‎ ‎②在工业上，检查输油管道上的漏油位置.‎ ‎③在医疗上，可以检查人体对某元素的吸收情况，也可以帮助确定肿瘤的部位和范围.‎ 活学巧用 ‎【例1】 放射性元素放出的射线，在电场中分成A、B、C三束，如图‎19-3-1‎所示，其中(　　)‎ 图‎19-3-1‎ A.C为氦核组成的粒子流 B.B为比X射线波长更长的光子流 C.B为比X射线波长更短的光子流 D.A为高速电子组成的电子流 思路解析：从三束粒子在电场中运动可以看出，A为α粒子，B为γ光子，C为电子.γ光子的波长比X射线还短.‎ 答案：C ‎【例2】 如图‎19-3-2‎所示，x为未知的放射源，L为薄铝片，若在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则x可能是（　　）‎ 图‎19-3-2‎ A.α和β的混合放射源 B.纯α放射源 C.α和γ的混合放射源 D.纯γ放射源 思路解析：此题考查运用三种射线的性质分析问题的能力.在放射源和计数器之间加上铝片后，计数器的计数率大幅度减小，说明射线中有穿透力很弱的粒子，即α粒子.在铝片和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，说明穿过铝片的粒子中无带电粒子，故只有γ射线.因此，放射源可能是α和γ的混合放射源.‎ 答案：C ‎【例3】 关于同位素，以下说法中正确的是（　　）‎ A.原子序数等于核内质子数与核外电子数之差 B.原子序数等于核内质子数与中子数之差 C.原子序数相同的元素，互为同位素 D.核内质子数相同的元素，互为同位素 思路解析：同位素指原子序数或质子数相同，故C、D正确.‎ 答案：CD ‎【例4】 关于放射性同位素，以下说法正确的是（　　）‎ A.放射性同位素与放射性元素一样，都有一定的半衰期，衰变规律一样 B.放射性同位素衰变可生成另一种新元素 C.放射性同位素只能是天然衰变时产生，不能用人工方法制得 D.以上说法均不对 思路解析：放射性同位素也具有放射性，半衰期也不受物理和化学因素的影响，衰变后生成新的原子核，选项A、B正确.‎ 答案：AB ‎【例5】 关于同位素的下列说法中，正确的是（　　）‎ A.一种元素的几种同位素在元素周期表中的位置相同 B.一种元素的几种同位素的化学性质、物理性质都相同 C.同位素都具有放射性 D.互称同位素的原子含有相同的质子数 思路解析：质子数相同、中子数不同的原子互称同位素，由于它们的原子序数相同，因此在元素周期表中的位置相同.虽然核电荷数相同，但由于中子数不同，因此物理性质不同.一种元素的同位素不一定都具有放射性，具有放射性的同位素叫放射性同位素.‎ 故正确选项为A、D.‎ 答案：AD ‎【例6】 放射性同位素被用作示踪原子,主要是因为（　　）‎ A.放射性同位素具有相同的化学性质 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 思路解析：放射性同位素用作示踪原子，主要是用放射性同位素代替没有放射性的同位素参与正常的物理、化学、生物过程，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废料容易处理，因此选项A、B、C正确，选项D不正确.‎ 答案：ABC