高中物理人教版教学案：第十九章 第3、4节 探测射线的方法 放射性的应用与防护

高中物理第十九章原子核第三节探测射线的方法第四节放射性的应用与防护课堂探究学案新人教版选修3第四节放射性的应用与防护课堂探究探究一探测射线的方法和仪器问题导引放射性射线实际上都是微观粒子流，用肉眼是看不见的，但可根据射线的粒子与其他物质作用时产生的一些现象来探知射线的存在，那么这些射线有什么特性呢？提示：使流体电离、底片感光、荧光物质发出荧光。

名师精讲1、方法探测射线的方法主要是利用放射线粒子与其他物质作用时产生的一些现象来探知放射线的存在，这些现象主要是：(1)使气体电离，这些离子可使饱和蒸气产生云雾或使过热液体产生气泡；(2)使照相底片感光；(3)使荧光物质产生荧光。

2、仪器(1)威耳逊云室：构造：主要部分是一个塑料或玻璃制成的容器，它的下部是一个可以上下移动的活塞，上盖是透明的，可以通过它来观察和拍摄粒子的运动径迹，云室里面有干净的空气。

如图所示。

(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，如液态氢。

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，从而显示粒子径迹。

(3)盖革米勒计数管，里面是一个接在电源负极的导电圆筒，筒的中间有一条接正极的金属丝。

管中装有低压的惰性气体和少量的酒精蒸气或溴蒸气，如图所示。

警示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，如液态氢，而云室里装的是气体。

【例题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101次，则下列关于射线性质及它的半衰期的说法正确的是( )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天解析：因厚纸板能挡住这种射线，可知这种射线是穿透能力最差的α射线，选项A正确，B错误；因放射性元素原子核个数与单位时间内衰变的次数成正比，10天后测出放射强度为原来的，说明10天后放射性元素的原子核个数只有原来的，由半衰期公式知，已经过了两个半衰期，故半衰期是5天。

3 、4探测射线的方法、放射性的应用与防护编制：崔宝利审核：张远峰【学习目标】1.了解探测射线的几种方法，熟悉探测射线的几种仪器2.知道什么是放射性同位素和人工放射性同位素.3.知道核反应及其遵从的规律，会正确书写核反应方程.4.了解放射性在生产和科学领域的应用．【知识梳理】一、探测射线的方法1．探测射线的理论依据(1)放射线中的粒子会使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和的蒸气会产生雾滴，过热液体会产生气泡．(2)放射线中的粒子会使照相乳胶感光．(3)放射线中的粒子会使荧光物质产生荧光．2．探测射线的仪器(1)威耳逊云室：①原理：当酒精蒸气达到过饱和状态，粒子在云室内气体中飞过，使沿途的气体分子电离，过饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心凝结成雾滴，于是显示出射线的径迹．(2)气泡室：气泡室里装的是液体，如液态氢．粒子通过过热液体时，在它的周围产生气泡而形成粒子的径迹．(3)盖革－米勒计数器：①优点：G－M计数器非常灵敏，用它检测射线十分方便．②缺点：只能用来计数，不能区分射线的种类．二、核反应1．定义原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程．2．遵循规律质量数守恒，电荷数守恒．3．原子核的人工转变卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素(氧17)和一个质子，核反应方程为42He＋14 7 N―→17 8O＋11H，第一次实现了原子核的人工转变．三、人工放射性同位素1．有些同位素具有放射性，叫放射性同位素．2．1934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3015P，核反应方程为42He ＋2713Al―→3015P＋10n.四、放射性同位素的应用1．在工业上可以用γ射线来探测工件内部裂痕，称为γ探伤，也可以用γ射线照射种子，会使种子的遗传基因发生变异，从而培育出新品种．2．农业上利用3015P作为示踪原子来研究农作物对磷肥的吸收情况．3．辐射与安全：人类一直生活在放射性的环境中，过量的射线对人体组织有破坏作用．要防止放射性物质对水源、空气、用具等的污染．【典例精析】【例1】在威耳逊云室中，关于放射源产生的射线径迹，下列说法中正确的是( )A．由于γ射线的能量大，容易显示其径迹B．由于β粒子的速度大，其径迹粗而且长C．由于α粒子的速度小，不易显示其径迹D．由于α粒子的电离作用强，其径迹直而粗【例2】完成下列核反应方程，并指出其中________是发现质子的核反应方程，________是发现中子的核反应方程．(1)14 7 N＋10n→146C＋________(2)14 7N＋42He→17 8O＋________(3)10 5B＋10n→________＋42He(4)94Be＋42He→________＋10n(5)5626Fe＋21H→5727Co＋________【例3】关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是( )A．利用γ射线使空气电离，消除静电B．利用α射线照射植物的种子，使产量显著增加C．利用β射线来治肺癌、食道癌D．利用放射性同位素跟它的非放射性同位素的化学性质相同，可以作为示踪原子【例4】一个不稳定的原子核质量为M，处于静止状态．放出一个质量为m的粒子后反冲．已知放出的粒子的动能为E0，则原子核反冲的动能为（）A．E0B．E0C．E0D．E0探测射线的方法、放射性的应用与防护课后案1．现代建筑使用的花岗岩石材和家庭装修使用的花岗岩板材中也存在不同程度的放射性，某同学要测定附近建筑材料厂生产的花岗岩板材的放射性辐射是否超标，他选用哪种仪器较好( ) A．威尔逊云室 B．气泡室C．盖革－米勒计数器D．以上三种效果都很好2．关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的有( )A．放射性改变了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γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视C．用放射性照射作物种子使其DNA发生变异，其结果一定是更优秀的品种D．用γ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伤害3．(多选)有关放射性同位素3015P的下列说法，正确的是( )A.3015P与3014X互为同位素B.3015P与其同位素有相同的化学性质C．用3015P制成化合物后它的半衰期变长D．含有3015P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4．(多选)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101次，则下列关于射线性以及它的半衰期的说法正确的是( )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5．以下是物理学史上3个著名的核反应方程x＋73Li→2y；y＋14 7N→x＋17 8O；y＋94Be→z＋12 6Cx、y和z是3种不同的粒子，其中z是( )A．α粒子 B．质子 C．中子 D．电子6．用中子轰击铝27，产生钠24和X粒子，钠24具有放射性，它衰变后变成镁24，则X粒子和钠的衰变过程分别是( )A．质子、α衰变B．电子、α衰变C．α粒子、β衰变D．正电子、β衰变7．如图1所示，1928年，德国物理学家玻特用α(42He)轰击轻金属铍(94Be)时，发现有一种贯穿能力很强的中性射线．查德威克对该粒子进行研究，进而发现了新的粒子．用粒子流A轰击石蜡时，会打出粒子流B.下述正确的是( )A．该实验核反应方程：94Be＋42He→13 6C＋10nB．该实验是查德威克发现质子的实验C．粒子A为中子，粒子B为质子D．粒子A为质子，粒子B为中子8．(多选)一个质子以1.0×107 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，则下列说法正确的是( )A．核反应方程为2713Al＋11H―→2814SiB．核反应方程为2713Al＋10n―→2814SiC．硅原子核速度的数量级为107 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105 m/s，方向跟质子的初速度方向一致9．将威耳逊云室置于磁场中，一个静止在磁场中的放射性同位素原子核3015P，放出一个正电子后变成原子核3014Si，如图所示能近似反映正电子和Si核轨迹的是( )10．静止的氮核147N被速度为v0的中子10n击中生成碳核126C和另一种原子核甲，已知126C与甲核的速度方向与碰撞前中子的速度方向均一致，碰后126C核与甲核的动量之比为2∶1.(1)写出核反应方程；(2)求126C与甲核的速度各是多大？。

一、探测射线的方法探测器材的设计思路：放射线中的粒子会使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和蒸气会产生雾滴，过热液体会产生气泡．射线中的粒子会使照相乳胶感光．射线中的粒子会使荧光物质产生荧光．1．威耳逊云室其结构为一个圆筒状容器，上盖透明，底部可以移动，相当于活塞．实验时先往容器内加入少量的酒精，使容器内形成饱和蒸气，然后迅速下拉活塞，气体迅速膨胀，温度降低，酒精蒸气达到过饱和状态．粒子穿过该空间时，沿途使气体分子电离，过饱和蒸气就会以这些离子为核心凝结成雾滴，于是显示出射线的径迹．2．气泡室与云室原理类似，只是容器里装的是液体，并控制里面液体的温度和压强，使温度略低于液体的沸点．当气泡室内的压强突然降低时，液体的沸点变低，因此液体过热，粒子通过液体时在它周围就有气泡形成，显示出粒子的径迹来．3．盖革—米勒计数器它的主要部分是一个计数器，外面是玻璃管，里面有一个接在电源负极上的导电圆筒，筒内中间有一根接电源正极的金属丝，里面充入惰性气体以及少量酒精或溴蒸气．当射线通过管内时，会使气体电离，产生的电子在电场中加速，再与气体分子碰撞，又使气体电离……一个粒子进入玻璃管内就会产生大量的电子，这些电子到达阳极，就形成一次瞬间导电，电路中形成一次脉冲放电，电子仪器把这次脉冲记录下来．粒子在气泡室里的粒子径迹为什么是曲线？提示：粒子在气泡室中的运动受磁场洛伦兹力作用，洛伦兹力方向与速度垂直，故轨迹是曲线．二、放射性的应用与防止1．核反应(1)定义：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．(2)核反应的规律：在核反应中，质量数守恒、电荷数守恒，还遵循动量守恒．(3)原子核的人工转变：原子核在某些粒子的轰击下生成新的原子核，这种核反应称为人工转变．2．人工放射性同位素天然放射性同位素种类很少，通过人工转变，现在每种元素都有了自己的放射性同位素．与天然的相比，它们有以下优点：放射强度容易控制，还可以制造出各种所需要的形状，半衰期比天然的短得多，因此放射性废料容易处理．3．放射性同位素的应用应用共有两个方面，一方面是应用它的射线，另一方面是作示踪原子．4．辐射与安全为了防止有害的放射性对人类和自然的破坏，人们采用了有效的防范措施．在生活中对那些有可能有放射性的物质要有防范意识，尽可能远离放射源．1930年，德国科学家玻特和贝克用α粒子轰击轻元素铍核，发现并未发射出质子，而放出了一种新的射线．这种射线几乎不能使气体电离，在电场和磁场中也不发生偏转，是不带电的，射线的贯穿能力强，他们认为这是γ射线．经检测，射线的能量在100 MeV左右，远大于天然放射物质衰变时发出的γ射线的能量．1931年，约里奥夫妇重复了玻特和贝克的实验，并用这种未知射线去轰击石蜡．结果竟从中打出能量约5.7 MeV的质子．这是异常惊人的新发现，因为其行为完全不同于γ射线，γ射线只能打出电子而打不出质子，γ光子的质量近乎为0，电子也很轻，光子撞击电子，使它动起来是合乎常理的，但质子质量约是电子的1 800倍，一颗子弹怎么能撞动一辆汽车呢？如果认为轰击石蜡的射线是γ射线，那么光子的能量应达55 MeV，这与实际测得的射线能量10 MeV相差甚远．这射线在向约里奥夫妇招手呼喊：我不是γ射线！……可惜的是，他们擦肩而过，无缘相识．面对55 MeV与10 MeV的矛盾，他们还是十分牵强地解释为其他的原因，并于1932年1月11日向巴黎科学院提交了实验情况和对未知射线判定为γ射线的结论．你认为这是哪种粒子？你对约里奥夫妇的做法有什么看法？提示：中子．约里奥夫妇在这个问题的处理上不够科学严谨．考点一探测射线的方法1．云室中不同粒子径迹产生的原因2.不同探测方法的对比威耳逊云室和气泡室都是依据径迹探测射线的性质和种类，而盖革—米勒计数器只能计数，不能区分射线的种类．【例1】(多选)关于威耳逊云室探测射线，下列叙述正确的是( )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根据三种射线在云室中的径迹特点分析．【答案】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，则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判断射线所带电荷的正负，所以D选项错误．故选AB.总结提能明确云室的工作原理及三种射线在云室中径迹的特点是解题关键．为了说明用α粒子轰击氮，打出了质子是怎样的一个物理过程，布拉凯特在充氮云室中，用α粒子轰击氮，在他拍摄的二万多张照片中，终于从四十多万条α粒子径迹中发现了8条产生分叉，这一实验数据说明了( C )A．α粒子的数目很少，与氮发生相互作用的机会很少B．氮气的密度很小，α粒子与氮接触的机会很少C．氮核很小，α粒子接近氮核的机会很少D．氮气和α粒子的密度都很小，致使它们接近的机会很少解析：此题考查利用云室探测射线的径迹，研究射线的性质问题．因为氮原子核很小，所以α粒子接近氮原子核的机会很少，使发生反应后径迹分叉的机会很少，故正确答案为C.考点二核反应与核反应方程1．核反应的条件：用α粒子、质子、中子，甚至用γ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．常见的人工转变核反应(1)卢瑟福发现质子：14 7N＋42He→17 8O＋11H(2)查德威克发现中子：94Be＋42He→12 6C＋10n(3)约里奥·居里夫妇发现放射性同位素和正电子：2713Al＋42He→3015P＋10n；3015P→3014Si＋01e4．人工转变核反应与衰变的比较(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．【例2】1934年，约里奥·居里夫妇在用α粒子轰击铝箔时，除了测到预料中的中子外，还观察到了正电子．正电子的质量跟电子的质量相同，带一个单位的正电荷，跟电子的电性正好相反，是电子的反粒子．更意外的是，拿走α粒子放射源以后，铝箔虽不再发射中子，但仍然继续发射正电子，而且这种放射性也有一定的半衰期．原来，铝箔被α粒子击中后发生了如下反应：2713Al＋42He→3015P＋10n.这里的3015P就是一种人工放射性同位素，正电子就是它衰变过程中放射出来的．(1)写出放射性同位素3015P放出正电子的核衰变方程；(2)放射性同位素3015P放出正电子的衰变称为正β衰变，我们知道原子核内只有中子和质子，那么正β衰变中的正电子从何而来？根据原子核衰变的实质及其遵循的规律分析、求解．【答案】(1)3015P→3014Si＋01e (2)见解析【解析】(1)正β衰变过程质量数、电荷数守恒，3015P放出正电子的核衰变方程为3015P→3014Si＋01e，可见正β衰变后新核质量数不变，电荷数减1.(2)原子核内只有质子和中子，没有电子，也没有正电子，正β衰变是原子核内的一个质子转换成一个中子，同时放出一个正电子，其衰变方程为11H→01e＋10n.总结提能在涉及核反应写核反应方程的问题中，应根据电荷数、质量数守恒，依据已知原子核、粒子写出未知原子核(或粒子)的电荷数和质量数，然后确定是何原子核(或粒子)．(多选)下列核反应或核衰变方程中，符号“X”表示中子的是( AC )A.94Be＋42He→12 6C＋XB.14 7N＋42He→17 8O＋XC.204 80Hg＋10n→202 78Pt＋211H＋XD.239 92U→239 93Np＋X解析：根据质量数守恒和电荷数守恒，可以判断A中X是中子，B中X是质子，C中X是中子，D 中X是电子．故正确答案为A、C.点拨：本题考查能根据质量数守恒和电荷数守恒判断出核反应或核衰变方程中的未知粒子中的电荷数和质量数，并据此分析是何种粒子．要记住的基本微粒有：质子(11H)、中子(10n)、α粒子(42He)、电子(0－1e)和正电子(01e)，除此之外还要知道氢的同位素：氕(11H)、氘(21H)、氚(31H)．考点三放射性同位素及其应用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．人工放射性同位素的优势(1)放射强度容易控制．(2)可制成各种所需的形状．(3)半衰期短，废料易处理．3．放射性同位素的主要应用(1)利用它的射线①利用γ射线的贯穿本领，可用γ射线探伤等．②利用α射线的电离作用很强，可消除有害静电．③利用γ射线对生物组织的物理和化学作用，可用来使种子发生变异，培育良种、灭菌消毒．④利用放射线的能量，在医疗上，常用以抑制甚至杀死病变组织，还可以轰击原子核，诱发核反应．(2)作示踪原子①在农业生产中，探测农作物在不同的季节对元素的需求．②在工业上，检查输油管道上的漏油位置．③在生物医疗上，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．【例3】用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现，天然放射性同位素只不过40几种，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、科研等许多方面得到广泛应用．(1)如图是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图，如工厂生产的是厚度为1 mm的铝板，在α、β、γ三种射线中，你认为对铝板的厚度起主要作用的是________射线．(2)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结晶是同一物质，为此曾采用放射性同位素碳14作________．利用三种射线的特性及放射性同位素的应用与防护分析、判断．【答案】(1)β(2)示踪原子【解析】(1)β射线起主要作用，因为α射线的贯穿本领很小，一张薄纸就能把它挡住，更穿不过1 mm的铝板；γ射线的贯穿本领很强，能穿过几厘米的铅板，1 mm左右的铝板厚度发生变化时，透过铝板的γ射线强度变化不大；β射线的贯穿本领较强，能穿过几毫米的铝板，当铝板厚度发生变化时，透过铝板的β射线强度变化较大，探测器可明显地反映出这种变化，使自动化系统做出相应的反应．(2)把掺入碳14的人工合成牛胰岛素与天然牛胰岛素混合在一起，经多次重新结晶后，得到了放射性碳14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合为一体，它们是同一物质．把这种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，从而可了解某些不容易查明的情况或规律，人们把这种用途的放射性同位素叫做示踪原子．总结提能这是一道运用放射线特性解决实际问题的题目．要求同学们对三种放射线的特性以及放射性同位素的应用有所了解，并能灵活应用．现在很多血管专科医院引进了一种被称为“心脏灌注显像”的检测技术，将若干毫升含放射性元素锝(Tc)的注射液注入被检测者的动脉中，经过40分钟后，这些含放射性物质的注射液通过血液循环均匀地分布到血液中．这时对被检测者的心脏进行造影，心脏血管正常的位置由于放射性物质随血液到达而显示有放射线射出；心脏血管被堵塞的部分由于无放射性物质到达，将无放射线射出．医生根据显像情况就可判定被检测者心脏血管有无病变，并判定病变位置．你认为检测所用放射性元素锝的半衰期应该最接近以下哪个值( B )A．6分钟B．6小时C．6天D．6个月解析：根据题意可知，将若干毫升含放射性元素锝(Tc)的注射液注入被检测者的动脉中，经过40分钟后，这些含放射性物质的注射液通过血液循环均匀地分布到血液中，可知检测所用放射性元素锝的半衰期应该大于40分钟，且不能太长，故选B.重难疑点辨析人工转变核反应与原子核衰变的比较原子核的人工转变，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．【典例】下列方程中属于衰变的是( )，属于人工转变的是( )，生成原来元素的同位素的是( )，放出β粒子的是( )．①123 53I＋10n→124 53I ②238 92U→234 90Th＋42He③214 82Pb→214 83Bi＋0－1e ④94Be＋42He→12 6C＋10n【解析】首先从方程左端去判断哪种是衰变、哪种是核反应，当方程左端只有一种元素的原子核时，只能是衰变，故②③为衰变，①④为核反应；而同位素的产生，是根据原子序数相同而质量数不同来判断，所以①会生成该元素的同位素；判断β衰变，只需要看清衰变方程右端是否产生电子即可，应选③.【答案】②③①④①③人工转变核反应与衰变的比较(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．1．下列关于放射线的探测说法错误的是( D )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( B ) 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．(多选)放射性同位素电池是一种新型电池，它是利用放射性同位素衰变放出的高速带电粒子(α射线、β射线)与物质相互作用，射线的动能被吸收后转变为热能，再通过换能器转化为电能的一种装置．其构造大致是：最外层是由合金制成的保护层，次外层是防止射线泄漏的辐射屏蔽层，第三层是把热能转化成电能的换能器，最里层是放射性同位素．电池使用的三种放射性同位素的半衰期和发出的射线如下表：的核电池，则下列论述正确的是( CD )A．90Sr的半衰期较长，使用寿命较长，放出的β射线比α射线的贯穿本领弱，所需的屏蔽材料较薄B．210Po的半衰期最短，使用寿命最长，放出的α射线比β射线的贯穿本领弱，所需的屏蔽材料较薄C．238Pu的半衰期最长，使用寿命最长，放出的α射线比β射线的贯穿本领弱，所需的屏蔽材料较薄D．放射性同位素在发生衰变时，出现质量亏损，但衰变前后的总质量数不变解析：原子核衰变时，释放出高速运动的射线，这些射线的能量来自原子核的质量亏损，即质量减小，但质量数不变，D对；表格中显示Sr的半衰期为28年、Po的半衰期为138天、Pu的半衰期为89.6年，故Pu的半衰期最长，其使用寿命也最长，α射线的穿透能力没有β射线强，故较薄的屏蔽材料即可挡住α射线的泄漏，C对．4．在下列4个核反应方程中，x表示质子的是( C )A.3015P→3014Si＋xB.238 92U→234 90Th＋xC.2713Al＋10n→2712Mg＋xD.2713Al＋42He→3015P＋x解析：由质量数守恒和电荷数守恒知，A中x为正电子01e，B中x为42He，C中x为质子11H，D中x 为中子10n.5．1993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 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：①生成202 78Pt，放出氦原子核；②生成202 78Pt，放出质子和中子；(3)生成的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：(1)94Be＋11H―→95B＋10n(2)①204 80Hg＋10n―→202 78Pt＋32He②204 80Hg＋10n―→202 78Pt＋211H＋10n(3)202 78Pt―→202 79Au＋0－1e，202 79Au―→202 78Hg＋0－1e。

第3、4节探测射线的方法__放射性的应用与防护探测射线的方法1．探知射线存在的依据(1)放射线中的粒子会使气体或液体电离，以这些粒子为核心，过饱和的蒸气会产生雾滴，过热液体会产生气泡。

(2)放射线中的粒子会使照相乳胶感光。

(3)放射线中的粒子会使荧光物质产生荧光。

2．探测射线的仪器(1)威耳逊云室：α粒子的径迹直而粗。

β粒子的径迹比较细，而且常常弯曲。

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：粒子通过液体时，在它的周围产生气泡而形成粒子的径迹。

(3)盖革—米勒计数器：G M计数器非常灵敏，用它检测射线十分方便。

但不同的射线产生的脉冲现象相同，因此只能用来计数，不能区分射线的种类。

[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)1．盖革—米勒计数器只能用来计数，不能区分射线的种类。

(√)2．利用威耳逊云室不能区分射线的种类。

(×)[释疑难·对点练]1．探测原理方面：探测原理都是利用射线中的粒子与其他物质作用时产生的现象，来显示射线的存在。

2．G­M计数器区分粒子方面：G­M计数器不能区分时间间隔小于200 μs的两个粒子。

[试身手]1．在威耳逊云室中，关于放射源产生的射线径迹，下列说法中正确的是( )A．由于γ射线的能量大，容易显示其径迹B．由于β粒子的速度大，其径迹粗而且长C．由于α粒子的速度小，不易显示其径迹D．由于α粒子的电离作用强，其径迹直而粗解析：选D 在云室中显示粒子径迹是由于粒子引起气体电离，电离作用强的α粒子容易显示其径迹，因α粒子质量较大，飞行时不易改变方向，所以径迹直而粗，故只有D 正确。

核反应1．核反应定义原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程。

2．原子核的人工转变人类第一次实现的原子核的人工转变14 7N ＋42He ―→17 8O ＋11H 。

3．遵循原则质量数守恒，电荷数守恒。

[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)1．卢瑟福发现质子的核反应：147N ＋42He ＝178O ＋11H 。

第三节探测射线的方法第四节放射性的应用与防护学习目标知识导图知识点1 探测射线的基本方法探测射线的原理利用射线粒子与其他物质作用时产生的一些现象来探知放射线的存在。

(1)粒子使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和汽会产生__云雾__，过热液体会产生__气泡__。

(2)使照相底片__感光__。

(3)使荧光物质产生__荧光__。

知识点2 几种常用的探测器1．威尔逊云室(1)结构见教材。

(2)工作原理：粒子从室内气体中飞过，就会使沿途的气体分子__电离__产生离子，过饱和汽便以这些离子为核心凝成__一条雾滴__，于是显示出射线的径迹。

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．气泡室(1)原理：当高能粒子穿过室内__过热__液体时，形成一串__气泡__而显示粒子行迹。

(2)作用：可以分析粒子的带电、动量、能量等情况。

3．盖革—米勒计数器(1)结构见课本(2)原理：当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0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。

(3)特点：检测射线十分方便，但只能用来__计数__，不能区分射线的种类。

此外如果同时有大量粒子或两个粒子射来的间隔时间小于200μsG －M 计数器也不能区分它们。

知识点3 核反应1．定义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。

2．原子核的人工转变(1)1919年，卢瑟福第一次实现了原子核的人工转变并发现了质子，核反应方程是147N ＋42He ―→__17 8O__＋11H 。

(2)查德威克发现了中子，核反应方程是94Be ＋42He ―→__12 6C__＋10n 。

第三节探测射线的方法第四节放射性的应用与防护课堂探究探究一探测射线的方法和仪器问题导引放射性射线实际上都是微观粒子流，用肉眼是看不见的，但可根据射线的粒子与其他物质作用时产生的一些现象来探知射线的存在，那么这些射线有什么特性呢？提示：使流体电离、底片感光、荧光物质发出荧光。

名师精讲1．方法探测射线的方法主要是利用放射线粒子与其他物质作用时产生的一些现象来探知放射线的存在，这些现象主要是：(1)使气体电离，这些离子可使饱和蒸气产生云雾或使过热液体产生气泡；(2)使照相底片感光；(3)使荧光物质产生荧光。

2．仪器(1)威耳逊云室：构造：主要部分是一个塑料或玻璃制成的容器，它的下部是一个可以上下移动的活塞，上盖是透明的，可以通过它来观察和拍摄粒子的运动径迹，云室里面有干净的空气。

如图所示。

(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，如液态氢。

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，从而显示粒子径迹。

(3)盖革—米勒计数器：构造：主要部分是盖革—米勒计数管，里面是一个接在电源负极的导电圆筒，筒的中间有一条接正极的金属丝。

管中装有低压的惰性气体和少量的酒精蒸气或溴蒸气，如图所示。

警示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，如液态氢，而云室里装的是气体。

【例题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101次，则下列关于射线性质及它的半衰期的说法正确的是( ) 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天解析：因厚纸板能挡住这种射线，可知这种射线是穿透能力最差的α射线，选项A正确，B错误；因放射性元素原子核个数与单位时间内衰变的次数成正比，10天后测出放射强度为原来的14，说明10天后放射性元素的原子核个数只有原来的14，由半衰期公式知，已经过了两个半衰期，故半衰期是5天。

3探测射线的方法4 放射性的应用与人教版高中物理选修3-1第十九章《原子核》防护学案【学习目标】1．知道什么是核反应，会写出人工转变方程。

2．知道什么是放射性同位素，人造和天然放射性物质的主要不同点。

3．了解放射性在生产和科学领域的应用。

4．简单了解放射线的粒子探测方法。

【重点】会写出人工转变方程。

【难点】放射性在生产和科学领域的应用【知识回顾】1．什么是衰变？2．衰变的分类?3．衰变的特点？(衰变过程中那些物理量是守恒的)【自主学习】一、放射线的粒子探测方法1．使气体电离，这些离子可使过饱和汽产生云雾或使过热液体产生气泡；2．使照相底片感光；3．使荧光物质产生荧光．二、核反应1、什么是核反应？核反应过程中满足哪些规律？2、核反应与放射性核的衰变有什么相同点和不同点？3、写出2个核反应方程式。

4、核反应的用途？典型例题：写出下列原子核人工转变的核反应方程。

（1）1123Na俘获1个α粒子后放出1个质子（2）1327Al俘获1个α粒子后放出1个中子（3）816O俘获1个中子后放出1个质子（4）1430Si俘获1个质子后放出1个中子三、人工放射性同位素1、什么是放射性同位素？写出2个天然放射性同位素。

2、什么是人工放射性同位素？写出2个人工放射性同位素。

3、人工放射性同位素具有什么样的特点？4、试比较几个人工放射性同位素的半衰期。

四、放射性同位素的应用：（阅读教材77页）1、工业上的应用①如何用射线测厚度？②试着再举一个放射性同位素在工业上运用的例子，并简述其原理。

2、医学上的应用①钴60产生的哪种射线用于治疗癌症？②比较人体各细胞组织对射线的耐受度，哪些癌症可以用射线进行治疗？3、农业上的应用①为什么蔬菜经γ射线照射后会延长保存期？②试着再举一个放射性同位素在农业上运用的例子，并简述其原理。

4、示踪原子试举出示踪原子应用的两个实例，并说明原理。

五、辐射与安全（阅读教材78页）【当堂总结】【当堂检测】1. 完成下列核反应方程，指出核反应的类型：（1）147N+10n →146C+___ __ （2）Ra 22688→Rn 22286+2.完成下列核反应方程，并指出其中哪个是发现质子的核反应方程，哪个是发现中子的核反应方程。

3 探测射线的方法4 放射性的应用与防护［目标定位］1。

了解探测射线的几种方法，熟悉探测射线的几种仪器。

2。

知道什么是放射性同位素和人工放射性同位素.3.知道核反应及其遵从的规律，会正确书写核反应方程。

4。

了解放射性在生产和科学领域的应用．一、探测射线的方法1．探测射线的理论依据(1）放射线中的粒子会使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和的蒸气会产生雾滴,过热液体会产生气泡．（2）放射线中的粒子会使照相乳胶感光．（3）放射线中的粒子会使荧光物质产生荧光．2．探测射线的仪器(1)威耳逊云室：①原理：当酒精蒸气达到过饱和状态，粒子在云室内气体中飞过，使沿途的气体分子电离,过饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心凝结成雾滴，于是显示出射线的径迹．（2)气泡室:气泡室里装的是液体,如液态氢．粒子通过过热液体时，在它的周围产生气泡而形成粒子的径迹．（3)盖革－米勒计数器:①优点：G－M计数器非常灵敏，用它检测射线十分方便．②缺点：只能用来计数，不能区分射线的种类．【深度思考】三种射线肉眼都看不见，结合上述三种仪器，说说探测射线的原理是什么？答案探测射线的原理都是利用射线中的粒子与其他物质作用时产生的现象，来显示射线的存在．如威尔逊云室利用射线的电离性质使过饱和酒精蒸气凝结成雾滴来显示射线的径迹；气泡室是让射线粒子周围形成气泡来显示径迹；盖革－米勒计数器产生脉冲放电显示径迹．【例1】在威耳逊云室中,关于放射源产生的射线径迹，下列说法中正确的是( )A．由于γ射线的能量大，容易显示其径迹B．由于β粒子的速度大，其径迹粗而且长C．由于α粒子的速度小,不易显示其径迹D．由于α粒子的电离作用强，其径迹直而粗解析在云室中显示粒子径迹是由于引起气体电离,电离作用强的α粒子容易显示其径迹，因质量较大，飞行时不易改变方向,所以径迹直而粗，故只有D正确．答案D二、核反应1．定义原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程．2．遵循规律质量数守恒,电荷数守恒．3．原子核的人工转变卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素（氧17)和一个质子，核反应方程为错误!He＋错误!N―→错误!O＋错误!H，第一次实现了原子核的人工转变．【深度思考】核反应的实质是什么？答案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．【例2】完成下列核反应方程，并指出其中________是发现质子的核反应方程，________是发现中子的核反应方程．(1）错误! N＋错误!n→错误!C＋________(2)错误!N＋错误!He→错误!O＋________(3)错误!B＋错误!n→________＋错误!He(4)94Be＋42He→________＋错误!n（5）错误!Fe＋错误!H→错误!Co＋________解析（1)错误!7N＋错误!n→错误!C＋错误!H(2) 错误!N＋错误!He→错误!O＋错误!H（3）错误!B＋错误!n→错误!Li＋错误!He(4）9，4Be＋错误!He→错误!6C＋错误!n(5)错误!Fe＋错误!H→错误!Co＋错误!n其中发现质子的核反应方程是（2），发现中子的核反应方程是（4）．答案见解析书写核反应方程的四条重要原则（1）质量数守恒和电荷数守恒；（2)中间用箭头，不能写成等号；（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、人工放射性同位素1．有些同位素具有放射性，叫放射性同位素．2．1934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错误!P,核反应方程为错误!He＋错误!Al―→错误!P＋错误!n.四、放射性同位素的应用1．在工业上可以用γ射线来探测工件内部裂痕，称为γ探伤，也可以用γ射线照射种子，会使种子的遗传基因发生变异，从而培育出新品种．2．农业上利用30，15P作为示踪原子来研究农作物对磷肥的吸收情况．3．辐射与安全：人类一直生活在放射性的环境中，过量的射线对人体组织有破坏作用．要防止放射性物质对水源、空气、用具等的污染．【深度思考】原子核的人工转变与放射性元素的衰变有何区别？答案原子核的人工转变是指在其他粒子轰击下变成新核的过程，放射性元素的衰变是指核自动转化为新核的过程．【例3】关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是（）A．利用γ射线使空气电离,消除静电B．利用α射线照射植物的种子，使产量显著增加C．利用β射线来治肺癌、食道癌D．利用放射性同位素跟它的非放射性同位素的化学性质相同,可以作为示踪原子解析β或α射线的电离本领较大,可以消除工业上有害的静电积累，选项A错误；β射线或γ射线的穿透性强，可以用来辐射育种、辐射保鲜、消毒杀菌和医治肿瘤等,选项B、C错误；放射性同位素跟它的非放射性同位素的化学性质相同，可以作为示踪原子,选项D正确．答案D1．（探测射线的方法)用α粒子照射充氮的云室，摄得如图1所示的照片，下列说法中正确的是（）图1A．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是新核的径迹答案D解析α粒子的径迹是沿入射方向的．生成的新核径迹的特点是粗而短，根据以上特点可判断D正确．2．(核反应方程)用中子轰击氧原子核的核反应方程为错误!8O＋错误!n→错误!N＋错误!X，对式中X、a、b的判断正确的是（）A．X代表中子，a＝17，b＝1B．X代表电子,a＝17，b＝－1C．X代表正电子，a＝17，b＝1D．X代表质子，a＝17，b＝1答案C解析根据质量数、电荷数守恒可知a＝17，b＝8＋0－7＝1，因此X可表示为错误!e，为正电子,故C项正确，A、B、D错误．3．(核反应方程）下面列出的是一些核反应方程：错误!P→错误!Si＋X，错误!Be＋错误!H→错误!B＋Y，错误!He＋错误!He→错误!Li＋Z，其中( ）A．X是质子,Y是中子，Z是正电子B．X是正电子,Y是质子，Z是中子C．X是中子，Y是正电子，Z是质子D．X是正电子,Y是中子,Z是质子答案D解析依据核反应方程的两个基本规律:质量数守恒和电荷数守恒,即可得出选项D正确．4．（放射性同位素的应用)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2（2）图2是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图．如果工厂生产的是厚度为1毫米的铝板,在α、β、γ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）β(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)α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，γ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．β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β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．人们把这种用途的放射性同位素叫做示踪原子。

最新精编人教版高中选修3-5物理：19.4《放射性的应用与防护》教案设计放射性的应用与防护★新课标要求（一）知识与技能（1）知道什么是核反应，会写出人工转变方程。

（2）知道什么是放射性同位素，人造和天然放射性物质的主要不同点。

（3）了解放射性在生产和科学领域的应用。

（4）知道放射性污染及其对人类和自然产生的严重危害，了解防范放射线的措施，建立防范意识。

（二）过程与方法渗透和安全地开发利用自然资源的教育。

（三）情感、态度与价值观培养学生收集信息、应用已有知识、处理加工信息、探求新知识的能力。

★教学重点人工转变的两个核反应方程及反应过程中遵循的规律。

★教学难点人工转变的两个核反应方程及反应过程中遵循的规律★教学方法教师启发、引导，学生讨论、交流。

★教学用具：1．挂图，实验器材模型，课件等。

2．多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。

★课时安排1 课时★教学过程（一）引入新课教师：前面已经学习了核反应的一种形式：衰变。

本节课我们要学习核反应的另一种形式：人工转变以及人工转变产生的放射性同位素的应用和核辐射的防护。

学生：回忆前面学习的衰变方程以及衰变过程中遵循的规律。

同时学生说出三种衰变物质的性质。

点评：开门见山引入本节课的课题，这能很快让学生知道本节课要做的事情，符合这一部分内容的教学。

通过复习巩固前面的知识，对这一部分内容的教学是有帮助的，有利于学生对人工转变的理解。

（二）进行新课1．核反应：原子核在其它粒子的轰击下产生新原子核的过程叫核反应。

在核反应中质量数守恒、电荷数守恒。

人工转变核反应方程：H O He N 1117842147+→+ n C He Be 101264294+→+例：写出下列原子核人工转变的核反应方程。

（1）1123Na 俘获1个α粒子后放出1个质子。

3 探测射线的方式4 放射性的应用与防护课堂互动三点剖析一、人工放射性同位素同一种元素的多种同位素中，有稳固的，也有不稳固的.不稳固的同位素会自发地放出α粒子或正负电子，衰变成新的元素.人工放射性同位素能够通过核反映取得，虽然放射性元素衰变的快慢由核内部因素决定，但能够控制材料中放射性同位素的含量.所以人工放射性的长处是：半衰期短、放射性材料的放射强度容易控制等等.二、探测射线的方式1.威尔逊云室α粒子的质量比较大，在气体中飞行不易改变方向，而且电离本领大，沿途产生的离子多，所以它在云室中的径迹直而短粗；β粒子的质量小,跟气体碰撞时容易改变方向，而且电离本领小,沿途产生的离子少，所以它在云室中的径迹比较细，且常常发生弯曲；γ粒子的电离本领更小，一般看不见它的径迹.若是把云室放在磁场中，从带电粒子运动轨迹的弯曲方向，还可明白粒子所带电荷的正负.2.气泡室气泡室的原理同云室的原理类似，气泡室里装的是液体，控制液体的温度和压强，使室内温度略低于液体的沸点，当气泡室内压强突然降低时，液体的沸点变低，使液体过热，现在让射线粒子射入室内，粒子周围就有气泡形成.并用照相机拍照出径迹照片，按照照片上记录的情形，能够分析粒子的带电、动量、能量等情形.3.盖革—弥勒计数器该计数器的主要部份是盖革管.G—M计数器的放大倍数专门大，超级灵敏，用它来检测放射性是很方便的.但缺点是它对于不同的射线产生的脉冲现象相同，只能用来计数，不能区分射线的种类.三、放射性同位素的应用1.放射性同位素的利用(1)利用射线的穿透性质来检查金属制品内部的缺损，测量物体的密度和厚度.这时就要选用穿透本领强的β射线或γ射线的同位素.如钴60 或钽182都是放出γ射线的同位素. (2)利用射线的电离本领来消除工业上有害的静电积累.这时应用电离本领较大的β或α射线.(3)利用射线的生理效应来消毒杀菌和医治肿瘤.(4)示踪原子的应用.在物质中加入少量的放射性同位素而追踪探索，如用放射性同位素检漏、研究机械部件的磨损、分析农业上的肥效，炼钢中的去硫和去磷进程等.对于需要长时刻的示踪工作，就要选择半衰期较长的同位素.(5)辐射育种和辐射保鲜等工作.2.放射性污染和防护过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自然界产生破坏作用.为了避免一些人工合成的放射性物质和一些天然物质所放出的过量放射性对人类和自然界的破坏，人们需要采取有效的防范办法.如：核电站的核反映堆外层用厚厚的水泥来避免放射线的外泄；用过的核废料要放在很厚的重金属箱内，并埋在深海里等.各个击破【例1】 用中子轰击铝27，产生钠24和x 粒子、钠24具有放射性，它衰变后变成镁24，则x 粒子和钠的衰变进程别离是( )A.质子、α衰B.电子、α衰变C.α粒子、β衰变D.正电子、β衰变解析：利用一些放射线轰击某些原子核，能实现原子核的人工转变，并能够取得一些元素的放射性同位素，它们和天然放射性元素一样可不断地衰变，也有半衰期，且反映前后质量数、电荷数守恒，中子轰击铝24的核反映方程为He Na n Al 422411102713+→+，钠24衰变后变成镁24的核反映方程为e Mg Na 0124122411-+→，因此x 粒子是α粒子,钠24的衰变成β衰变，故正确选项为C.答案：C【例2】 放射线的粒子与其他物质作历时产生的主要现象有哪些？简答：放射线的粒子都具有较高的能量、电离本领和穿透能力，所以放射线的粒子与其他物质作历时产生的主要现象是：(1)使气体电离，这些离子可使过饱和汽产生云雾或使过热液体产生气泡；(2)使照相底片感光；(3)使荧光物质产生荧光.【例3】 威尔逊云室、气泡室的大体原理是什么？简答：威尔逊云室的原理是利用气体中的离子作为形成蒸气的凝结中心.当快速粒子穿过含有过饱和汽的气体空间时，在它的路程上产生许多离子，许多蒸气分子凝结在这些离子上，形成许多小液滴.如此，在粒子所飞过的轨道上形成一条狭小的雾带状痕迹，叫做粒子的径迹.用很强的光从侧面照射，能够看到这种痕迹，也能够用照相机把它拍下.【例4】盖革管的大体原理是什么？有哪些特点？简答：计数器的主要部份是盖革管，如教材中图所示.外面是一根玻璃管，里面是一个接在电源负极的导电圆筒，筒的中间有一条接正极的金属丝.管中装有低压的惰性气体(如氩、氖等，压强约为10 kPa—20 kPa)和少量的酒精蒸气或溴蒸气.在金属丝和圆筒两极间加上必然的电压(约1 000 V)，那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，产生的电子在电场中被加速，能量愈来愈大，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……如此，一个射线粒子进入管中后能够产生大量电子.这些电子抵达阳极，阳离子抵达阴极，在外电路中就产生一次脉冲放电，利用电子仪器能够把放电次数记录下来.G-M计数器的特点有：(1)G-M计数器放大倍数专门大，超级灵敏，用它来检测放射性是很方便的.(2)G-M计数器只能用来计数，而不能区分射线的种类.(3)G-M计数器不适合于极快速的计数.(4)G-M计数器较适合于对β、γ粒子进行计数.【例5】如图19-3-1所示是利用放射线自动控制铝板厚度的装置.假设放射源能放射出α、β、γ三种射线，而按照设计，该生产线压制的是3 mm厚的铝板，那么是三种射线中的__________射线对控制厚度起主要作用.当探测接收器单位时刻内接收到的放射性粒子的个数超过标准值时，将会通过自动装置将M、N两个轧辊间的距离调__________一些.图19-3-1解析：α射线不能穿过3 mm厚的铝板，γ射线又很容易穿过3 mm厚的铝板，大体不受铝板厚度的影响.而β射线恰好能穿透几毫米厚的铝板，因此厚度的微小转变会使穿过铝板的β射线的强度发生较明显转变.即是β射线对控制厚度起主要作用.若超过标准值，说明铝板太薄了，应该将两个轧辊间的距离调节得大些.答案：β 大【例6】一小瓶含有某种放射性同位素的溶液，每分钟衰变6 000次，将它注射到某人的血液中，通过15 h后从这人身上掏出10 mL的血液，测得每分钟有2次衰变，已知这种同位素的半衰期为5 h ，试计算那个人血液的整体积为多少？解析：按照放射性元素的衰变规律可知，放射性元素在单位时刻内的衰变数量与放射性元素的含量成正比，设原来溶液中放射性同位素的含量为m 0，通过15 h 后变成m ，则m=m 0051581)21(m =. 设掏出的10 mL 的血液中放射性同位素的质量为m′，人体内的血液体积为V ，若是以为含放射性的溶液在血液中是均匀散布的，则有V m V m ''=，故V m m V ''=，又由单位时刻衰变数量与放射性物质的含量成正比，即 166000286000810=='='m m m m ， 所以V=166000=''V m m ×10 mL=×103 mL. 答案：×103 mL。