高中物理 鲁科版选修3-5学案：第3章 第3节 放射性的应用与防护Word版含答案

第3节放射性的应用与防护
1.放射性同位素的应用主要分为两类：(1)利用射线
的电离作用、穿透能力等特性；(2)作为示踪原子。
2．射线特性在农业、食品、医疗等方面得到了广
泛应用，主要有辐射育种、食品辐射保存、放射性
治疗、放射性同位素电池、γ射线探伤等。
3．放射性污染的主要来源：核爆炸；核泄漏；医疗
照射。放射性污染的防护措施：密封防护；距离防
护；时间防护；屏蔽防护。
1．射线特性的应用
(1)辐射育种：利用γ射线照射种子，可以使种子内的遗传物质发生变异，培育出新的优良品种。如我国培育的鲁棉一号、小麦优良品种辐63等。
(2)食品辐射保存：用射线对食品进行照射，可以抑制发芽，杀虫灭菌。
(3)放射性治疗：射线照射可以治疗恶性肿瘤，使癌细胞活动受到抑制或使其死亡，简称“放疗”。
(4)γ射线探伤：利用γ射线穿透能力强的特点，可以探查金属内部有没有缺陷或裂纹。
(5)放射性同位素电池：把放射性同位素衰变时释放的能量转换成电能的装置。
2．作为示踪原子
(1)在工业上可用示踪原子检查地下输油管道的漏油情况。
(2)在农业生产中，可用示踪原子确定植物在生长过程中所需的肥料和合适的施肥时间。
(3)在医学上，可用示踪原子帮助确定肿瘤的部位和范围。
(4)在生物科学研究方面，放射性同位素示踪法在生物化学和分子生物学领域应用极为广泛，它为揭示体内和细胞内生化反应过程的秘密，阐明生命活动的物质基础起了极其重要的作用。
3．放射性污染的主要来源
(1)核爆炸；(2)核泄漏；(3)医疗照射。
4．为了防止放射线的破坏，人们主要采取以下措施
(1)密封防护；(2)距离防护；(3)时间防护；(4)屏蔽防护。
1．自主思考——判一判
(1)利用放射性同位素放出的γ射线可以给金属探伤。(√)
(2)利用放射性同位素放出的射线消除有害的静电积累。(√)
(3)利用放射性同位素放出的射线保存食物。(√)
(4)核泄漏会造成严重的环境污染。(√)
(5)医疗照射是利用放射性，对人和环境没有影响。(×)
(6)密封保存放射性物质是常用的防护方法。(√)
2．合作探究——议一议
(1)放射性元素为什么能做示踪原子？
提示：由于放射性同位素不断发出辐射，无论它运动到哪里，都很容易用探测器探知它的下落，因此可以用作示踪物来辨别放射性同位素运动情况和变化规律。这种放射性元素称为示踪原子或标记原子。
(2)放射性污染危害很大，放射线穿透力很强，是否无法防护？
提示：放射线危害很难防护，但是通过屏蔽、隔离等措施可以进行有效防护，但防护的有效手段是提高防范意识。
放射性的应用
[例1]　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。放射性同位素在工业、农业、医疗卫生和科学研究的许多方面都得到广泛应用。
(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．放射线的贯穿作用　 　 B．放射线的电离作用
C．放射线的物理、化学作用 D．以上三个选项都不是
(2)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。
(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结晶是同一物质，为此曾采用放射性同位素14C作________。
[解析]　(1)因放射线的电离作用，空气中与验电器所带电性相反的离子与之中和，所以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1 mm的铝板，因而探测器不能探到；γ射线穿透本领最强，穿透1 mm的铝板和几厘米厚的铅板，打在探测器上后其运动状态变化不大，探测器很难分辨；β射线也能穿透几毫米厚的铝板，铝板厚度不同，穿透后β射线中的电子运动状态变化较大，探测器容易分辨。
(3)把掺入14C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14C分布均匀的牛胰岛素结晶，这就证明了人工合成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。
[答案]　(1)B　(2)β　(3)示踪原子
人工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)半衰期比天然放射性物质短得多，放射性废料容易处理。因此，凡是用到射线时，用的都是人工放射性同位素。　　　　
1．在放射性同位素的应用中，下列做法正确的是(　　)
A．应该用α射线探测物体的厚度
B．应该用γ粒子放射源制成烟雾报警器
C．医院在利用放射线诊断疾病时用半衰期较长的放射性同位素
D．放射育种中利用γ射线照射种子使遗传基因发生变异
解析：选D　由于α射线的穿透能力很弱，无法用其探测物体的厚度，故A错误；烟雾报警器是利用射线的电离作用，而γ粒子的电离作用很弱，故B错误；人体长期接触放射线会影响健康，诊断疾病时应该利用半衰期短的同位素，故C错误；放射育种是利用γ射线照射种子改变遗传基因，故D正确。
2．γ刀已成为治疗脑肿瘤的最佳仪器，用γ刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半小时完成手术，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。γ刀治疗脑肿瘤主要是利用γ射线很强的____________能力和很高的____________。
解析：γ刀治疗脑肿瘤主要是利用γ射线很强的穿透能力和很高的能量。
答案：穿透　能量
放射性污染及防护
污染
与防护
举例
与措施
说明
污染
核爆炸
核爆炸的最初几秒钟辐射出来的主要是强烈的γ射线和中子流，长期存在放射性污染
核泄漏
核工业生产和核科学研究中使用的放射性原材料，一旦泄漏就会造成严重污染
医疗照射
医疗中如果放射线的剂量过大，也会导致病人受到损害，甚至造成病人死亡
防护
密封防护
把放射源密封在特殊的包壳里，或者用特殊方法覆盖，以防止射线泄漏
距离防护
距放射源越远，人体吸收放射线的剂量就越少，受到的危害就越轻
时间防护
尽量减少受辐射的时间
屏蔽防护
在放射源与人体之间加屏蔽物能起到防护作用，铅的屏蔽作用最好
[例2]　核能是一种高效的能源。
(1)在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳、压力壳和安全壳。
结合图甲可知，安全壳应当选用的材料是________。
(2)图乙是用来监测工作人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，可以判断工作人员受到何种辐射。当胸章上1 mm铝片和3 mm铝片下的照相底片被感光，而铅片下的照相底片未被感光时，结合图甲分析可知工作人员一定受到了________射线的辐射；当所有照相底片被感光时，工作人员一定受到了________射线的辐射。
[思路点拨]　分析该题目，需要熟悉以下知识内容：
(1)三种射线的穿透本领。
(2)常见的防护措施。
[解析]　(1)核反应堆最外层是厚厚的水泥防护层，以防止射线外泄，所以安全壳应选用的材料是混凝土。
(2)β射线可穿透几毫米厚的铝片，而γ射线可穿透几厘米厚的铅板。
[答案]　(1)混凝土　(2)β　γ
射线具有一定的能量，对物体具有不同的穿透能力和电离能力，从而使物体或机体发生一些物理和化学变化。如果人体受到长时间大剂量的射线照射，就会使细胞器官组织受到损伤，破坏人体DNA分子结构，有时甚至会引发癌症，或者造成下一代遗传上的缺陷。　　　　
1．[多选]以下有关防止放射性污染的措施正确的是(　　)
A．将废弃的放射性物质进行深埋
B．将废弃的放射性物质倒在下水道里
C．接触放射性物质的人员穿上铅防护服
D．严格和准确控制放射性物质的放射剂量
解析：选ACD　因为放射性物质残存的时间太长，具有辐射性，因此应将其深埋，选项A正确，B错误。铅具有一定的屏蔽放射性的能力，接触放射性物质的人员应穿上铅防护服，并要控制放射性物质的放射剂量，选项C、D正确。
2．[多选]关于国际通用的辐射警示标志，下列说法正确的是(　　)
A．国际通用的辐射警示标志是毒性标志的骷髅
B．国际通用的辐射警示标志是以黄色为背景的黑色的圆形中心和三个黑色叶瓣的图形
C．有此项标志的地方是有辐射警示危险的地方
D．没有特别的极其特殊的需要远离有国际通用的辐射警示标志的地方
解析：选BCD　国际通用的辐射警示标志是以黄色为背景的黑色的圆形中心和三个黑色叶瓣的图形，A错，B正确；因为放射性的危险性和放射性的强穿透性，所以要远离有放射性的地方，C、D正确。