4 放射性的应用与防护
人教版 高中物理 选修3-5 19.4放射性的应用与防护 同步练习习题(含答案解析)
人教版高中物理选修3-5 19.4放射性的应用与防护同步练习习题（含答案解析）1．原子核在其他粒子的轰击下产生新的原子核的过程中叫_________________，与衰变一样，该过程中也遵守____________守恒和_____________守恒。
2．放射性同位素主要应用它的__________________，以及作为________________。
3．写出下列核反应方程，并注明对应的人名：发现质子：_______________________________________，________________；发现中子：_______________________________________，________________；发现正电子：_____________________________________，________________。
4．有人工方法获得放射性同位素，这是一个很重要的发现，天然的放射性同位素不过40几种，而今天人工制造的放射性同位素已达到1000多种，每种元素都有放射性同位素。
放射性同位素在、、和等许多方面都得了广泛的应用。
5．关于放射性同位素，下列说法正确的是( )A．放射性同位素与放射性元素一样，都具有一定的半衰期，衰变规律一样B．放射性同位素衰变可以生成另一种新元素C．放射性同位素只能是天然衰变时产生的，不能用人工方法测得D．以上说法都不对6．关于同位素，下列说法正确的是( )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7．用中子轰击铝27，产生钠24和X粒子，钠24具有放射性，它衰变后生成镁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8．一质子以107m/s的速度撞击一个静止的铝原子核后被俘获，铝原子核变成硅原子核。
第十九章 第3节、第4节
第3节探测射线的方法第4节放射性的应用与防护1．了解探测射线的几种方法，熟悉探测射线的几种仪器。
2．知道核反应及其遵循的规律，会书写核反应方程。
3．知道什么是放射性同位素和人工放射性同位素。
4．了解放射性同位素在科学与生产领域的应用，了解辐射过量的危害。
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□01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□02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，底部可以上下移动，相当于□03活塞。
实验时先往容器内加入少量酒精，使容器内充满酒精的饱和蒸气，然后迅速下拉活塞，气体迅速膨胀，温度降低，酒精蒸气达到□04过饱和状态。
粒子穿过该空间时，沿途使气体分子□05电离，过饱和蒸气就会以这些离子为核心□06凝成雾滴，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□07压强突然降低时，液体的□08沸点变低，因此液体过热，粒子通过液体时在它周围就有□09气泡形成，显示出粒子的径迹。
3．盖革－米勒计数器它的主要部分是盖革－米勒计数管，外面是玻璃管，里面有一个接在电源负极上的□10导电圆筒，□11金属丝，里面充入□12惰性气体以及少量□13酒精或溴蒸气。
当射线进入管内时，会使管内气体□14电离，产生的□15电子在电场中加速，再与管内气体分子碰撞，又使气体电离，产生电子……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，正离子到达阴极，电路中形成一次脉冲□16放电，电子仪器把脉冲次数记录下来。
二、核反应1．定义：原子核在其他粒子的轰击下产生□01新原子核的过程。
2．原子核的人工转变(1)1919年□02卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素，同时产生一个质子。
19.4放射性的应用与防护
而
30 15
也P 有放射性；
1350P13，40S其i中10e
是正电子10 e.
4.注意：在人工转变中，用某高速粒子去轰击某原子核后，原子核 发射出粒子和射线并转变成新的原子核的过程中，不可认为是高速 粒子从原子核中打出了粒子.
二、放射性同位素的应用
放射性同位素在农业、医疗卫生、和科学研究等许 多方面得到ห้องสมุดไป่ตู้广泛的应用．其应用是沿着利用它的射线 和作为示踪原子两个方向展开的．
19.4放射性的应用与防护
一、原子核的人工转变及放射性同位素
1.用人工的方法使原子核发生变化的叫做原子核的人工转变，它是 人们研究原子核的结构及其变化规律的有力武器.
2.用人工转变的方法得到放射性同位素，是一个重要的发现，放射 性同位素主要有两方面的应用：利用它的射线；作为示踪原子.
3.放射性同位素的发现（1934居里夫人）：1 23 7Al24H e13 ，5 P 001n
遭原子弹炸后的广岛
放射性污染和防护 采取了有效的防范措施：
检测辐射装置
铀
辐射检测系统
辐射源的存放
全 身 污 染 检 测 仪
防 护
操作放射性物质的设备
在防护状态下操作放射性物质
放
射
性
射线应用
的
应
用
探伤仪 培育新种 保存食物
消除有害静电 消灭害虫 治疗恶性肿瘤
农作物检测
示踪原子
诊断器质性和功能性疾病
生物大分子结构及功能研究
棉花育种
放射性同位素造影术
食品保鲜
“放疗”治疗
粮食保存
放射线测厚仪
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． 20世纪人们在毫无防 备的情况下研究放射性
放射性的应用与防护
放射性在科研领域的应用
核物理研究
利用放射性核素研究原子核结构 和性质，如原子能谱学和核磁共
振。
化学研究
利用放射性标记化合物研究化学反 应机理和动力学，如放射性示踪剂 。
生物学研究
利用放射性核素或加速器产生的射 线研究生物大分子结构和功能，如 蛋白质结晶和基因突变分析。
放射性在农业领域的应用
辐射育种
放射性工作许可证制度
要求从事放射性工作的单位和个人申请领取放射性工作许可证，并接受相关部门的监督检查。
放射性应用
医疗领域
放射性核素可用于诊 断和治疗肿瘤、心血 管等疾病，如X射线、 CT、核磁共振等。
工业领域
放射性技术可用于材 料检测、无损检测、 测井、石油勘探等领
域。
农业领域
放射性核素可用于育 种、植物生长调节等 方面，提高农作物的
环境防护措施
01
对放射性物质储存和使用场所应采取相应的安全措 施，如设置警戒线、安装监控设备等。
02
对放射性废气、废水和固体废物应进行妥善处理， 避免对环境和人体造成危害。
03
对可能产生放射性污染的设备和工艺应进行改进， 降低辐射剂量。
应急防护措施
01 制定应急预案，明确应急组织、通讯联络、现场 处置等措施。
国家放射性安全法规
国家核安全局
负责制定和监督执行国家的放射性安全法规，确保核设施和核活动的安全。
环境保护部
负责监管放射性物质的环境影响，确保放射性废物的安全处理和处置。
企事业单位放射性安全规定
企事业单位放射性安全管理规定
要求企事业单位建立健全的放射性安全管理制度，配备安全设施和防护设备，进行辐射监测和培训。
放射性的应用与防护
探测射线的方法 放射性的应用与防护 课件
【解题指导】在深刻理解射线特性的基础上分析此题. 【标准解答】选D.利用放射线消除有害静电是利用放射线的 电离性，使空气分子电离成为导体，将静电导出，A错误；γ 射线对人体细胞伤害太大，不能用来进行人体透视，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 才能培育出优秀品种，C错误；用γ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，D正确.
在利用放射性的同时，要注意保护生态环境，从而实现可持 续发展.
【典例3】关于放射性同位素应用的下列说法中正确的是( ) A.放射线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，也能进行人体透视 C.用放射线照射作物种子使其DNA发生变异，其结果一定是更优 良的品种 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
三、放射性同位素及其应用
1.放射性同位素 (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.
2.放射性的应用 (1)放射出的射线的利用 ①利用γ射线的贯穿本领:利用60Co放出的很强的γ射线来检 查金属内部有没有砂眼和裂纹，这叫γ射线探伤.利用γ射线 可以检查30 cm厚的钢铁部件，利用放射线的贯穿本领，可用 来检查各种产品的厚度、密封容器中的液面高度等，从而自 动控制生产过程. ②利用射线的电离作用：放射线能使空气电离，从而可以消 除静电积累，防止静电产生的危害.
二、核反应及核反应方程
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.
放射性的应用、危害与防护
放射性的应用、危害与防护一、放射性的应用放射性的应用主要表现在以下三个方面：一是利用射线的电离作用、穿透能力等特征，二是作为示踪原子，三是利用衰变特性考古。
1．射线特性的应用(1)α射线：利用α射线带电、能量大，电离作用强的特性可制成静电消除器等。
(2)β射线：由于β射线可穿过薄物或经薄物反射的特性来测量薄物的厚度或密度。
(3)γ射线：由于γ射线穿透能力极强，可以利用γ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。
另外还可以利用射线勘探矿藏等。
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过程相同。
用仪器探测出放射性同位素放出的射线，就可查明这种元素的行踪。
3．衰变特性应用应用14 6C的放射性判断遗物的年代。
二、放射性的危害和防护1．危害来源(1)地壳表面的天然放射元素。
(2)宇宙射线。
(3)人工放射。
2．防护措施(1)距离防护；(2)时间防护；(3)屏蔽防护；(4)仪器监测。
1．判断：(1)放射性元素发出的射线的强度可以人工控制。
()(2)α射线的穿透本领最弱，电离作用很强。
()(3)放射性同位素只能是天然衰变产生的，不能用人工方法合成。
()答案：(1)×(2)√(3)×2．思考：衰变和原子核的人工转变有什么不同？提示：衰变是放射性元素自发的现象，原子核的人工转变是能够人工控制的核反应。
其核反应方程的书写也有区别。
放射性应用分析1.人造放射性同位素的优点(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。
2．放射出的射线的利用(1)利用γ射线的贯穿本领，利用钴60放出的很强的γ射线来检查金属内部有没有砂眼和裂纹，这叫γ射线探伤，利用γ射线可以检查30 cm 厚的钢铁部件，利用放射线的贯穿本领，可用来检查各种产品的厚度、密封容器中的液面高度等，从而自动控制生产过程。
(2)利用射线的电离作用，放射线能使空气电离，从而可以消除静电积累，防止静电产生的危害。
《放射性的应用与防护》(导)学案 (11)
一、探测射线的方法┄┄┄┄┄┄┄┄①1．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α粒子的径迹直而清晰；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。
但不同的射线在盖革—米勒计数器中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。
[说明]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．G-M计数器区分粒子方面：G-M计数器不能区分时间间隔小于200 μs的两个粒子。
①[判一判]1．放射性的观察往往通过射线粒子和其他物质的作用来间接地观察(√)2．气泡室内液体的温度和压强要略高于凝结点(×)3．盖革—米勒计数器既灵敏又能区分射线的种类(×)二、核反应和放射性同位素的应用┄┄┄┄┄┄┄┄②1．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)原子核的人工转变①1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素，同时产生一个质子；②卢瑟福发现质子的核反应方程：14 7N＋42He―→17 8O＋11H。
(3)遵循规律：质量数守恒，电荷数守恒。
2．放射性同位素的应用与防护(1)定义：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素。
(2)发现①1934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；②发现磷同位素的方程：42He＋2713Al―→3015P＋10n。
(3)应用与防护①应用：应用放射性同位素的射线和作为示踪原子；②防护：在使用放射性同位素时，必须严格遵守操作规程，注意人身安全，同时要防止放射性物质对空气、水源、用具等的污染。
学案13--19.4放射性的应用与防护
选修3-5第十九章原子核第四节放射性的应用与防护导学案
【教学目标】
1．知道什么是放射性同位素和人工放射性同位素。
2．知道核反应及其遵从的规律，会正确书写核反应方程。
3．了解放射性在生产和科学领域的应用。
4．知道射线的危害及防护。
【教学重点】
知道核反应及其遵从的规律，会正确书写核反应方程
【教学难点】
A．X代表中子，a＝17，b＝1 B．X代表电子，a＝17，b＝－1
C．X代表正电子，a＝17，b＝1 D．X代表质子，a＝17，b＝1
5．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
（1）14C发生衰变时所放射出的粒子是________
（2）14C发生衰变时所放射出的粒子的运动轨迹是___(填“①”或“②”)
（3）14C的衰变方程是
（4）简要推导发生衰变后的瞬间放出的粒子与反冲核的动能之比
7．1930年科学家发现钋放出的射线贯穿能力极强，它甚至能穿透几厘米厚的铅板，1932年，英国年轻物理学家查德威克用这种未知射线分别轰击氢原子和氮原子，结果打出一些氢核和氮核。若未知射线均与静止的氢核和氮核正碰，测出被打出的氢核最大速度为vH＝3.5×107m/s，被打出的氮核的最大速度vN＝4.7×106m/s，假定正碰时无机械能损失，设未知射线中粒子质量为m，初速度为v，质子的质量为mH，氮核质量为氢核质量的14倍。
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．用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种
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危害
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三、放射性同位素的应用
（1）利用它的射线
A、由于γ射线贯穿本领强，可以用来γ射线检查金 属内部有没有砂眼或裂纹，所用的设备叫γ射线探 伤仪． B、利用射线的穿透本领与物质厚度密度的关系，来 检查各种产品的厚度和密封容器中液体的高度等， 从而实现自动控制
放射性的防护
（1）在核电站的核反应 堆外层用厚厚的水泥来防 止放射线的外泄
（2）用过的核废料要放 在很厚很厚的重金属箱内， 并埋在深海里
（3）在生活中要有防范 意识，尽可能远离放射源
核反应堆外层的厚厚的水泥建筑
防 护
操作放射性物质的设备
在防护状态下操作放射性物质
小结：
1、核反应基本上可分为两大类：
一是自然衰变（天然放射性衰变），
U 238
92
23940Th
24He
二是人工转变
23940Th29314Pa 10e
14 7
N
4 2
He
17 8
O
1 1
H
（发现质子的核反应）
9 4
Be
4 2
He
162
C
1 0
n
（发现中子的核反应）
2、放射性同位素的应用
2、放射性同位素的应用
C、利用射线使空气电离而把空气变成导电气体， 以消除化纤、纺织品上的静电
D、利用射线照射植物，引起植物变异而培育良 种，也可以利用它杀菌、治病等
（2）作为示踪原子：用于工业、
农业及生物研究等. 棉花在结桃、开花的时候需要较 多的磷肥，把磷肥喷在棉花叶子 上，磷肥也能被吸收．但是，什 么时候的吸收率最高、磷在作物 体内能存留多长时间、磷在作物 体内的分布情况等，用通常的方 法很难研究．如果用磷的放射性 同位素制成肥料喷在棉花叶面上， 然后每隔一定时间用探测器测量 棉株各部位的放射性强度，上面 的问题就很容易解决．
放射 性的 应用
射线应用
示踪原子
探伤仪 培育新种 保存食物
消除有害静电 消灭害虫 治疗恶性肿瘤
农作物检测 诊断器质性和功能性疾病 生物大分子结构及功能研究
第十九章 原子核
核反应基本上可分为两大类：
一是自然衰变（天然放射性衰变）
二是人工转变
衰变是原子核的自发变化，科学家 更希望人工控制原子核的变化。
一、核反应(人工核反应)
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、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
3、规律：在核反应中，质量数和电荷数都守恒
人体甲状腺的工作需要碘．碘被吸收后
会聚集在甲状腺内．给人注射碘的放射性同 位素碘131，然后定时用探测器测量甲状腺 及邻近组织的放射强度，有助于诊断甲状腺 的器质性和功能性疾病．
四、放射性污染和防护
原子弹爆炸、核电站泄露会产生严重的 污染，在利用放射性同位素给病人做“放疗” 时，如果放射性的剂量过大，皮肤和肉就会溃 烂不愈，导致病人因放射性损害而死去。有些 矿石中含有过量的放射性物质，如果不注意也 会对人体造成巨大的危害。
1）1934年，约里奥——居里夫妇:用α粒子轰击的铝片 中含有放射性磷
2）发现磷同位素的方程-----1934年：约里奥—居里夫妇
4 2
He
+
27 13
Al
?
P 30
15
01n
P 30
15
?
1340Si
+10e(正电子)
H 正β衰变的实质： 1 1
?
01n
+10e
→正β衰变
3、与天然的放射性物质相比，人工放射性 同位素的优点：
4、几个重要人工核转变方程（记住）
（1）发现质子的核反应方程——1919年：卢瑟福
4 2
He
+
14 7
N
?
187O
11H
（2）发现中子的核反应方程 ——1932年：查德威克
4 2
He
+
9 4
Be
?
162C
01n
二、人工放射性同位素及其应用
1、放射性同位素
有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素
2、人工放射性同位素的发现