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．
预 习 案
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．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．
探 究 案
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Kr(氪)离子轰击Pb(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122 B．其质量数为294
C．其原子序数为118 D．其中子数为90
5．写出下列原子核人工转变的核反应方程．
训 练 案
1．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
2．下列有关放射性同位素P的说法中正确的是( )
A.P与X互为同位素
B.P与其同位素有相同的化学性质
C．用P制成化合物后它的半衰期变长
D．含有P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
3．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
4．以下几个核反应方程中，粒子X代表中子的方程是( )
A.N＋He―→O＋X
B.Be＋He―→C＋X
C.P―→Si＋X
D.C―→N＋X
5．三个原子核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(He)．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3
D．X核与Z核的总电荷是Y核电荷的2倍
6．铝箔被α粒子轰击后发生了以下核反应：Al＋He―→ X＋n.下列判断正确的是( )
A.n是质子 B.n是中子
C．X是Si的同位素 D．X是P的同位素
7．用中子轰击氧原子核的核反应方程式O＋n→N＋X，对式中X、a、b的判断正确的是( )
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
8．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
自我小测
1关于放射性同位素的应用，下列说法正确的是( )
A．作为示踪原子是利用了放射性同位素贯穿能力很强的性质
B．作为示踪原子是利用了放射性同位素放出的射线可以被仪器探测到的特点
C．γ射线探伤利用了γ射线贯穿能力很强的性质
D．γ射线探伤利用了γ射线电离能力很强的性质
2下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的( )
A．利用钴60治疗肿瘤等疾病
B．γ射线探伤
C．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况
D．把含有放射性同位素的肥料施给农作物用以检测农作物吸收养分的规律
3下列关于放射性同位素的一些应用的说法中正确的是( )
A．利用放射性同位素消除静电是利用射线的穿透作用
B．利用射线探测机器部件内部的砂眼或裂纹是利用射线的穿透作用
C．利用射线改良品种是因为射线可以使基因DNA发生变异
D．在研究农作物合理施肥中是以放射性同位素作为示踪原子的
4对放射性的应用，下列说法中正确的是( )
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．γ射线探伤仪中的放射源必须存放在特制容器里，而不能随意放置
D．对可能产生放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的
5用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都得到了广泛的应用。
(1)带电的检测器在放射线的照射下电荷很快就会消失，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
(2)1965年，我国科学家首次用人工合成的方法合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素是同一种物质，所使用的鉴别技术是( )
A．光谱分析 B．同位素示踪原子
C．微机技术 D．测定介电常数
6如图所示，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；再在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( )
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的放射源
7目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装修材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如，有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是( )
A．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下一个原子核了
B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的
C．γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力也最强
D．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4
8近几年，我国北京、上海、山东、洛阳、广州等地引进了十多台γ刀，治疗患者5 000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，半个小时内完成手术，无需住院，因而γ刀被誉为“神刀”。据报道，我国自己研究的旋式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到达目的地
91934年，约里奥·居里夫妇在α粒子轰击铝箔靶时，除探测到预料中的中子外，还探测到正电子，α粒子停止轰击后，铝箔靶仍继续发射正电子，这是因为反应生成了放射性同位素。
(1)完成上述反应的核反应方程式
Al＋He→______＋n；______→Si＋e
(2)放射性同位素的作用有________、__________。
10为了临床测定病人血液的体积，可根据磷酸盐在血液中将为红血球所吸收这一事实，向病人体内输入适量含有P作为踪原子的血液。先将含有P的血液4 cm3分为两等份，其中一份留作标准样品，20 min测量出其放射性强度为10 800 s－1；另一份则通过静脉注射进入病人体内，经20 min 后，放射性血液分布于全身，再从病人体内抽出血液样品2 cm3，测出其放射性强度为5 s－1，则病人的血液体积为多少？
11如图所示是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图。
(1)请简述自动控制原理；
(2)如果工厂生产的是厚度为1 mm的铝板，在α、β、γ三种射线中，哪一种对铝板的厚度起主要控制作用，为什么？
12学校办公楼走廊、楼梯和门庭的地面是用大理石板材铺设的，老师说，有些大理石或花岗岩石具有放射性。怎么样才能探测这样的放射性呢？
参考答案
1解析：根据放射性的性质分析放射性的应用。作为示踪原子是利用放射性同位素放出的射线可被仪器探测到的特点，利用它的射线探伤是利用了射线的贯穿能力强的性质，正确选项为B、C。
答案：BC
2解析：利用钴60治疗肿瘤是利用它的射线能量高的特点，γ射线探伤也是利用它的射线贯穿能力强的特点。
答案：CD
3解析：消除静电是利用射线的电离作用使空气导电，A错误；探测机器部件内部的砂眼或裂纹和改良品种是利用它的射线；研究农作物对肥料的吸收是利用其作示踪原子。
答案：BCD
4解析：放疗的同时对人的身体也是有害的，A选项错误；B、C、D关于放射线的防护的表述都是正确的。
答案：BCD
5答案：(1)B (2)B
6解析：此题考查运用三种射线的性质分析问题的能力，正确理解计数器的计数率的含义，是解决本题的关键。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，故此时只有γ射线，因此放射源可能是α和γ的混合放射源，正确答案是C。
答案：C
7解析：半衰期是对大量原子核的统计规律，A项错误；β衰变是核内中子转化来的，B项正确；γ射线的电离作用弱，C错误；α衰变，质量数减少4，电荷数减少2，D错误。
答案：B
8解析：γ射线是一种波长很短的电磁波，具有较高的能量，它的贯穿本领很高，甚至可以穿透几厘米的铅板，但它的电离作用很小。γ刀治疗肿瘤时，通常是同时用多束γ射线，使它们穿透脑颅和健康区域在病灶处会聚，利用γ射线的高能杀死肿瘤细胞，综上所述，本题正确选项为A、C。
答案：AC
9解析：核反应方程如下：
Al＋He→P＋n；P→Si＋e
放射性同位素的作用有做放射性同位素电池、作为示踪原子。
答案：(1)P P (2)做放射性同位素电池 作为示踪原子
10解析：由于标准样品与输入体内的P的总量是相等的，因此两者的放射性强度与P原子核的总数均是相等的。
设病人血液总体积为V cm3，应有×5＝10 800。
解得V＝4 320 cm3。
答案：4 320 cm3
11解析：从三种射线的穿透能力不同的角度来分析探测器接收的粒子的个数变化。三种射线的贯穿能力不同，γ射线最强，α射线最弱，对于铝板γ射线不起阻碍作用，α射线全部被挡住，所以起作用的是β射线。
答案：(1)当铝板变薄时，探测器探测到的射线变多，把信号传递给自动控制装置，自动调整厚度使铝板变厚；当铝板变厚时，探测器探测到的射线变少，也把信号传递给了自动控制装置，自动调整厚度使铝板变薄一些，这样就起到了自动控制作用。
(2)由于α射线的贯穿能力很弱，一张白纸或铝箔就可以挡住，铝板变厚、变薄都可以挡住α射线，探测器接收不到信号；γ射线的贯穿能力很强，可以穿透几厘米厚的铅板，对铝板更不在话下，铝板厚度变化不会影响探测器接收的粒子个数的变化；β射线能穿透几毫米的铝板，如果铝板厚，探测器就接收不到信号，太薄则信号增强，所以起作用的是β射线。
12答案：学校物理实验室有一个叫做盖革—米勒计数器的装置，可以探测放射性物质的射线。也可以用没有曝光的照相胶片，把照相胶片取出一部分，用黑纸密封，这一定要在暗室内操作，千万不能跑了光，否则前功尽弃。把做好的装置放在门庭角落地板上，一个星期左右的时间拿去冲洗，看底片上是否有射线感光的痕迹。
