高中物理 第3章 2 放射性 衰变 3 放射性的应用危害与防护学案 教科版选修35.docx

1、高中物理 第3章 2 放射性 衰变 3 放射性的应用危害与防护学案 教科版选修352.放射性衰变 3放射性的应用、危害与防护学习目标1.知道什么是放射性及放射性元素(重点)2.知道三种射线的本质和特性(重点、难点)3.知道原子核的衰变和衰变规律(重点)4.知道什么是半衰期(重点)5.知道三种射线的特性及应用，知道放射性同位素，在工、农业及医学领域的应用(重点、难点)6.知道放射性对人类和自然产生的严重危害，了解防护放射性危害的措施(重点)一、天然放射性和衰变1天然放射现象的发现(1)天然放射现象：物质能自发地放出射线的现象(2)放射性：物质放出射线的性质，叫作放射性(3)放射性元素：具有放射性

2、的元素，叫作放射性元素(4)天然放射现象的发现：1896年，法国物理学家贝克勒尔发现了天然放射现象2三种射线如图所示，让放射线通过强磁场，在磁场的作用下，放射线能分成3束，这表明有3种射线，且它们电性不同带正电的射线向左偏转，为射线；带负电的射线向右偏转，为射线；不发生偏转的射线不带电，为射线3放射性衰变(1)定义：放射性元素自发地蜕变为另一种元素，同时放出射线，这种现象叫作放射性衰变(2)衰变形式：常见的衰变有两种，放出粒子的衰变为衰变，放出粒子的衰变为衰变，而射线是伴随射线或射线产生的(3)衰变规律衰变：XHeY.衰变：XeY.在衰变过程中，电荷数和质量数都守恒二、半衰期1定义放射性元素的

3、原子核有半数发生衰变所需的时间2决定因素放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系不同的放射性元素，半衰期不同3应用利用半衰期非常稳定这一特点，可以测量其衰变程度、推断时间三、放射性的应用、危害与防护1放射性的应用(1)利用射线的特性利用射线的电离作用很强，用以消除(中和)因摩擦积累的静电利用射线穿过薄物或经过薄物反射时，由透射或反射的衰减程度来测定薄物的厚度和密度利用射线的穿透能力可以进行金属探伤，还可利用射线进行培育优良品种、放射治疗等(2)作为示踪原子：放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质，通过探测放射性同位素的射线确定其位置(3)利用

4、衰变特性：利用天然放射性元素的半衰期可以估测文物、化石的年代，勘探矿藏等2放射性的危害与防护(1)放射线的主要来源天然放射线的来源：来自地壳表面的天然放射性元素和空气中的氡等产生的放射线；来自空间的宇宙射线人工放射线的来源：医疗放射，核动力和核武器试验中的放射线(2)放射线的危害放射线对人体组织造成伤害，导致细胞损伤，破坏人体DNA的分子结构大剂量的放射性射线导致畸形、肿瘤、生育功能损伤等(3)防止的基本方法距离防护时间防护屏蔽防护仪器监测1正误判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)放射性元素的放射性都是自发的现象 ()(2)射线是由高速运动的氦核组成的，其运行速度接近光速 ()(3)原子核

5、发生衰变时，核的质子数减少2，而质量数减少4. ()(4)半衰期可以表示放射性元素衰变的快慢 ()(5)用放射性同位素代替非放射性的同位素来制成各种化合物做“示踪原子” ()(6)医疗照射是利用放射性，对人和环境没有影响 ()2(多选)天然放射性物质的放射线包括三种成分，下列说法正确的是()A一张厚的黑纸能挡住射线，但不能挡住射线和射线B某原子核在放出射线后会变成另一种元素的原子核C三种射线中射线的穿透能力最强D粒子是电子，但不是原来绕核旋转的核外电子ACD由三种射线的本质和特点可知，射线穿透本领最弱，一张黑纸都能挡住，而挡不住射线和射线，故A正确；射线是一种波长很短的光子，不会使原核变成新核

6、，三种射线中射线的穿透能力最强，故C正确，B错误；粒子是电子，来源于原子核，故D正确3(多选)原子核U经放射性衰变变为原子核Th，继而经放射性衰变变为原子核Pa，再经放射性衰变变为原子核U.下列选项正确的是()ABCUTh ，质量数少4，电荷数少2，说明为衰变.ThPa，质子数加1，质量数不变，说明为衰变，中子转化成质子. PaU，质子数加1，质量数不变，说明为衰变，中子转化成质子4(多选)对放射性的应用和防护，下列说法正确的是()A放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，对人体的正常细胞不会有伤害作用B对放射性的废料，要装入特制的容器并埋入深地层进行处理C射线探伤仪中的放射源必须存放在特制的容器

7、里，而不能随意放置D对可能有放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的BCD放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，但也会对人体的正常细胞有伤害，选项A错误；正因为放射线具有伤害作用，选项B、C、D均是正确的三种射线的性质及衰变的规律1.、射线性质、特征比较射线种类组成速度贯穿本领电离作用射线粒子是氦原子核He约c很小，一张薄纸就能挡住很强射线粒子是高速电子流e接近c很大，能穿过几毫米厚的铝板较弱射线波长很短的电磁波等于c最大，能穿过几厘米厚的铅板很小2三种射线在电场、磁场中偏转情况的比较(1)在匀强磁场中，射线偏转半径较大，射线偏转半径较小，射线不偏转，如图所示(2)在匀强电场中，射线偏离较小，

8、射线偏离较大，射线不偏离，如图所示3衰变(1)衰变方程衰变：XYHe衰变：XYe(2)衰变和衰变的实质衰变：2n2HHe衰变：nHe(3)衰变次数的计算方法设放射性元素X经过n次衰变和m次衰变后，变成稳定的新元素Y，则衰变方程为XYnHeme根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程AA4n，ZZ2nm.以上两式联立解得n，mZZ.【例1】如图所示，R是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场，LL是厚纸板，MN是荧光屏，实验时，发现在荧光屏的O、P两点处有亮斑，由此可知磁场的方向、到达O点的射线种类、到达P点的射线种类应属于下表中的()选项磁场方向到达O点的射线到达P点的射线A竖直向上B竖直向下C垂直纸面

9、向里D垂直纸面向外思路点拨解答此题应注意以下两点：(1)能够穿过厚纸板的只有和射线，射线无法穿过(2)射线不偏转，射线在磁场中的偏转情况符合左手定则CR放射出来的射线共有、三种，其中、射线垂直于磁场方向进入磁场区域时将受到洛伦兹力作用，射线不偏转，故打在O点的应为射线；由于射线贯穿本领弱，不能射穿厚纸板，故到达P点的应是射线；依据射线的偏转方向及左手定则可知磁场方向垂直纸面向里三种射线的比较方法(1)知道三种射线带电的性质，射线带正电、射线带负电、射线不带电、是实物粒子，而射线是光子流，属于电磁波的一种(2)在电场或磁场中，通过其受力及运动轨迹半径的大小来判断和射线，由于射线不带电，故运动轨迹

10、仍为直线(3)射线穿透能力较弱，射线穿透能力较强，射线穿透能力最强1如图所示，放射性元素镭释放出、三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，其中_是射线，_是射线，_是射线解析由放射现象中射线带正电，射线带负电，射线不带电，结合在电场与磁场中的偏转可知是射线，是射线答案、【例2】U核经一系列的衰变后变为Pb核，问：(1)一共经过几次衰变和几次衰变？(2)Pb与U相比，质子数和中子数各少了多少？(3)综合写出这一衰变过程的方程解析(1)设U衰变为Pb经过x次衰变和y次衰变由质量数守恒和电荷数守恒可得2382064x 92822xy 联立解得x8，y6即一共经过8次衰变和6次衰变(2)由于每发生一次

11、衰变质子数和中子数均减少2，每发生一次衰变中子数减少1，而质子数增加1，故Pb较U质子数少10，中子数少22.(3)衰变方程为UPb8He6e答案(1)8次衰变和6次衰变(2)1022(3)UPb8He6e衰变次数的判断方法(1)衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒(2)每发生一次衰变质子数、中子数均减少2.(3)每发生一次衰变中子数减少1，质子数增加1.2原子序数大于或等于83的所有元素，都能自发地放出射线这些射线共有三种：射线、射线和射线下列说法中正确的是()A原子核每放出一个粒子，原子序数减少4B原子核每放出一个粒子，原子序数增加4C原子核每放出一个粒子，原子序数减少1D原子核放出射线时，

12、原子序数不变D发生一次衰变，核电荷数减少2，质量数减少4，原子序数减少2；发生一次衰变，核电荷数、原子序数增加1，射线是光子对半衰期的理解及有关计算1.对半衰期的理解：半衰期表示放射性元素衰变的快慢2半衰期公式：N余N原，m余m0式中N原、m0表示衰变前的原子数和质量，N余、m余表示衰变后的尚未发生衰变的原子数和质量，t表示衰变时间，表示半衰期3适用条件：半衰期是一个统计概念，是对大量的原子核衰变规律的总结，对于一个特定的原子核，无法确定其何时发生衰变，半衰期只适用于大量的原子核【例3】放射性元素氡(Rn)经衰变成为钋(Po)，半衰期约为3.8天，但勘测表明，经过漫长的地质年代后，目前地壳中仍

13、存在天然的含有放射性元素Rn的矿石，其原因是()A目前地壳中的Rn主要来自于其他放射性元素的衰变B在地球形成的初期，地壳中元素Rn的含量足够高C当衰变产物Po积累到一定量以后，Po的增加会减慢Rn的衰变进程D.Rn主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力改变了它的半衰期A元素半衰期的长短由原子核自身因素决定，与原子所处的物理、化学状态以及周围环境、温度无关，C、D错；即使元素氡的含量足够高，经过漫长的地质年代，地壳中也几乎没有氡了，一定是来自于其他放射性元素的衰变，故A对，B错有关半衰期的两点提醒(1)半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间而不是样本质量减少一半的时间(2)经过n个半衰期，剩余核N剩N总3碘131核不稳定，会发生衰变，其半衰变期为8天(1)碘131核的衰变方程：I_(衰变后的元素用X表示)(2)经过_天75%的碘131核发生了衰变解析(1)IXe(2)75%的碘发生了衰变，即25%的未衰变即25%共经历了两个半衰期即16天答案(1)IXe(2)16放射性的应用及防护1放射性同位素具有放射性的同位素，叫作放射性同位素天然存在的放射性元素只有四十多种，但用人工方法得到的放射性同位素有一千多种与天然放射性物质相比，人造放射性同位素的放射强度容易控制，还可以制成各种所需的形状