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19.3探测射线的方法19.4放射性的应用与防护【学习目标】1.知道探测射线的方法．2．掌握核反应的概念和原子核的人工转变．3．知道放射性同位素，了解放射性的应用和防护．【重点难点】1.原子核的人工转变．2．放射性同位素的特点和应用．【易错问题】：误认为只要遵守质量数和电荷数守恒写出的核反应方程都是正确的．【自主学习】一、探测射线的方法探测器材的设计思路：粒子使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和气体会产生_____，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_________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，底部是一个可在小范围活动的____．实验时先往容器内加入少量的酒精，使容器内形成饱和蒸汽，然后迅速下拉活塞，气体迅速膨胀，温度降低，酒精蒸气达到_______状态．粒子穿过该空间时，沿途使气体分子______产生离子，过饱和蒸气就会以这些离子为核心__________，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_____突然降低时，液体的_____变低，因此液体过热，粒子通过液体时在它周围有气泡形成，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________，筒内中间有一根接电源正极的_______，里面充入惰性气体以及少量_________蒸气．当射线通过管内时，会使气体______，产生的_____在电场中加速，再与气体分子碰撞，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，就形成一次瞬间导电，电路中形成一次_________，电子仪器把这次脉冲记录下来．二、核反应1．定义：原子核在_________的轰击下产生________的过程．2．原子核的人工转变(1)1919年_______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过程：__________________.3．遵循规律：_______守恒，_______守恒．三、人工放射性同位素1．放射性同位素的定义：有些同位素具有________，叫做放射性同位素．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α粒子轰击的铝片中含有放射性同位素____.(2)发现磷同位素的过程：_________________.四、放射性同位素的应用共有两个方面：一方面是应用它的______．另一方面是作___________．五、辐射与安全人类从来就生活在有放射性的环境之中，_____的射线对人体组织有破坏作用．要防止_____________对水源、空气、用具等的污染．【基础达标】1．医学界通过14C标记的C60发现一种C60的羧酸衍生物，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2．近几年，我国北京、上海、山东、洛阳、广州各地引进了十多台γ刀，治疗患者5000余例，效果极好，成为治疗脑肿瘤的最佳仪器，令人感叹的是，用γ刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半小时内完成手术，无需住院，因而γ刀被誉为“神刀”．据报道，我国自己研制的旋式γ刀性能更好，即将进入各大医院为患者服务．问：γ刀治疗脑肿瘤主要是利用()A．γ射线具有很强的贯穿本领B．γ射线具有很强的电离作用C．γ射线具有很高的能量D．γ射线能很容易地绕过阻碍物达到目的地3．贫铀是从金属中提炼铀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，而且残留物可长期危害环境．下列关于其残留物长期危害环境的理由正确的是()A．由于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238的衰变速率很快D．铀的半衰期很长4．用高能8636Kr(氪)离子轰击20882Pb(铅)，释放出一个中子后，生成了一个新核．关于新核的推断正确的是()A．其质子数为122B．其质量数为294C．其原子序数为118D．其中子数为905．写出下列原子核人工转变的核反应方程．(1)2311Na(钠核)俘获1个α粒子后放出1个质子；(2)2713Al(铝核)俘获1个α粒子后放出1个中子；(3)168O(氧核)俘获1个中子后放出1个质子；(4)3014Si(硅核)俘获1个质子后放出1个中子．6．关于放射性同位素的作用，下面说法正确的是()A．利用射线的穿透性检查金属制品，测量物体的密度和厚度B．利用射线的电离本领消除有害的静电积累C．利用射线的生理效应来消毒、杀菌和治疗肿瘤D．利用放射性同位素作示踪原子7．下列有关放射性同位素3015P的说法中正确的是()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8．关于放射性同位素的应用，下列说法正确的是()A．放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到了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9．以下几个核反应方程中，粒子X代表中子的方程是()A.147N＋42He―→178O＋XB.94Be＋42He―→126C＋XC.3015P―→3014Si＋XD.146C―→147N＋X10．三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应生成Z核并放出一个氦核(42He)．则下面说法正确的是()A．X核比Z核多一个质子B．X核比Z核少一个中子C．X核的质量数比Z核质量数大3D．X核与Z核的总电荷是Y核电荷的2倍11．铝箔被α粒子轰击后发生了以下核反应：2713Al＋42He―→X＋10n.下列判断正确的是()A.10n是质子B.10n是中子C．X是2814Si的同位素D．X是3115P的同位素12．用中子轰击氧原子核的核反应方程式168O＋10n→a7N＋0bX，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＝113．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14.图19－3－2如图19－3－2所示，带电粒子在“云室”中运动时，可呈现运动径迹，将“云室”放在匀强电场中，通过观察带电粒子的径迹，可以研究原子核发生衰变的规律．现将一静止的放射性14C放入上述装置中，当它发生衰变时，可能放出α粒子或电子或正电子．所放射的粒子与反冲核经过相等的时间所形成的径迹如图所示(发生衰变后瞬间放射出的粒子和反冲核的速度方向与电场强度E垂直，a、b均表示长度)．则(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．15．1930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m′.(1)推导被打出的氢核和氮核的速度表达式；(2)根据上述数据，推算出未知射线中粒子的质量m与质子的质量m′之比(已知氮核质量为氢核质量的14倍)．