5.2 第1课时 放射现象（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（教科版2019）

第2节　放射性元素的衰变 第1课时　放射现象 物理观念 科学思维 科学态度与责任 1.了解天然放射性的概念。 2．掌握射线的本质和特点。 　　掌握α射线、β射线和γ射线的本质、特点和应用。 1.了解射线的危害及防护。 2．了解放射性同位素的广泛应用。 [对应学生用书P100] 一、天然放射性 1．放射性：物质发射射线的性质称为放射性。 2．放射性元素：具有放射性的元素，称为放射性元素。放射性并不是少数元素才具有的性质，原子序数大于或等于83的元素，都能自发地放出射线，原子序数小于83的元素，有的也能放出射线。 3．天然放射现象：放射性元素自发地发出射线的现象叫作天然放射现象。 二、射线的性质 1．α射线：实际上就是α粒子(氦原子核)流，速度只有光速的，穿透能力弱，薄薄的铝箔就能挡住。 2．β射线：是高速电子流，它的穿透能力强。 3．γ射线：是波长极短的电磁波，波长在10－10 m以下，但穿透能力极强，能穿过厚的混凝土和铅板。 三、人工放射性同位素 1．定义：人工制造的具有放射性的同位素，称为人工放射性同位素。 2．优点：(1)放射强度易控制； (2)可制成各种形状； (3)废料容易处理。 请判断下列说法的正误(对的画“√”，错的画“×”)。 (1)天然放射现象的发现揭示了原子核还可再分。(　　√　　) (2)α粒子是氦核，其速度可达光速的99%。(　　×　　) (3)β射线是高速电子流，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板。(　　×　　) (4)γ射线是能量很高的电磁波，电离作用很强。(　　×　　) (5)利用放射性同位素放出的射线保存食物。(　　√　　) (6)医疗照射是利用放射性，对人和环境没有影响。(　　×　　) 备课札记 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [对应学生用书P101] 探究点一___三种射线的比较 射线在人们心里是个阴影，许多人谈“核”色变。 [问题设计] 那么怎样防护才能有效减小射线辐射呢？ 提示：其实射线并不可怕，可怕的是无知，只要熟知各种射线的特点，就可以避开射线对我们的危害，如图所示，从图中可知一张纸能挡住α射线，铝板能挡住β射线，较厚混凝土能挡住γ射线。 1．三种射线的比较 种类 α射线 β射线 γ射线 组成 高速氦核流 高速电子流 光子流(高频电磁波) 带电荷量 2e －e 0 质量 4mp，mp＝1.67×10－27 kg 忽略不计 静止质量为零 速度 0.1c 0.99c c 在电磁场中 偏转 与α射线反向偏转 不偏转 贯穿本领 最弱，用纸能挡住 较强，不能穿透几毫米的铝板 最强，可以穿透几厘米的铅板 对空气的电离作用 很强 较弱 很弱 在空气中的径迹 粗、短、直 细、较长、曲折 最长 通过胶片 感光 2.三种射线在磁场、电场中偏转情况 (1)在匀强磁场中，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径较小，γ射线不偏转。 (2)在匀强电场中，α射线偏离较小，β射线偏离较大，γ射线不偏离。 【例1】 (多选)把放射源铀、钋或镭放入用铅做的容器中，射线只能从容器的小孔射出，成为细细的一束，在射线经过的空间施加磁场，发现射线分裂成如图所示的a、b、c三束，下列说法正确的是(　　) A．三种射线中，b的穿透能力最强 B．三种射线中，c的电离作用最强 C．容器内温度越高，放射性强度越大 D．将磁场换为水平向左的匀强电场，射线也大致沿图示方向偏转 AD　解析：带电粒子在磁场中运动，根据左手定则，a带正电为α粒子，b不带电为γ射线，c带负电为β粒子。γ射线(b)电离能力最弱，但穿透能力最强，A正确；α粒子(a)电离能力最强，但穿透能力最弱，B错误； 原子核衰变和温度无关，所以放射性强度也和温度无关，C错误；将磁场换为水平向左的匀强电场，α粒子向左偏，γ射线不偏转，β粒子向右偏，所以射线也大致沿图示方向偏转，D正确。 判断三种射线性质的方法 (1)射线的电性：α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电。α、β是实物粒子，而γ射线是光子流，它是波长很短的电磁波。 (2)射线的偏转：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α和β射线偏转方向，由于γ射线不带电，故运动轨迹仍为直线。 (3)射线的穿透能力：α粒子穿透能力较弱，β粒子穿透能力较强，γ射线穿透能力最强，而电离作用相反。 [练1] 如图所示，x为未知放射源，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，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放射源 C　解析：在放射源和计数器之间加上薄铝片后，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。在薄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，故只有γ射线。因此放射源可能是α和γ的混合放射源，C正确。 探究点二___放射性同位素及其应用与防护 放射性同位素的放射强度易于控制，因此在生产和科学领域得以广泛的应用。 [问题设计] (1)能用α射线来测量金属板吗？ (2)γ射线照射食品延长保存期的原理是什么？ 提示：(1)不能。 (2)用γ射线照射食品可以杀死食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期。 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．放射性同位素的主要作用 (1)工业部门使用射线测厚度——利用γ射线的穿透特性。 (2)农业应用——γ射线使种子的遗传基因发生变异，杀死使食物腐败的细菌、抑制蔬菜发芽、延长保存期等。 (3)作示踪原子——利用放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质。 (4)医学上——利用γ射线的高能量治疗癌症。 【例2】 (多选)放射性同位素钴60能放出较强的γ射线，其强度容易控制，这使得γ射线得到广泛应用。下列选项中，属于γ射线的应用的是(　　) A．医学上制成γ刀，无需开颅即可治疗脑肿瘤 B．机器运转时常产生很多静电，用γ射线照射机器可将电荷导入大地 C．铝加工厂将接收到的γ射线信号输入计算机，可对薄铝板的厚度进行自动控制 D．用γ射线照射草莓、荔枝等水果，可延长保存期 AD　解析：γ射线的穿透能力很强，所以医学上可制成γ刀，不需要开颅即可治疗脑肿瘤，A正确；γ射线的电离能力很弱，所以运转时常产生很多静电，用γ射线照射机器不能将电荷导入大地，而是用α射线，B错误；在工厂中不能使用γ射线信号输入计算机，对薄铝板的厚度进行自动控制，C错误；γ射线对细胞有杀伤力，所以γ射线照射草莓、荔枝等水果，可延长保存期，D正确。 [练2] (多选)近几年，γ刀已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，已进入各大医院为患者服务。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射线能容易地绕过障碍物到达目的地 AC　解析：γ射线是一种波长很短的电磁波，具有较高的能量，它的贯穿本领很强，甚至可以穿透几厘米厚的铅板，但它的电离作用很弱。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汇聚，利用γ射线的高能量杀死肿瘤细胞，A、C正确。 [对应学生用书P103] 1．天然放射性的发现揭示了(　　) A．质子有复杂结构 B．分子有复杂结构 C．原子有复杂结构 D．原子核有复杂结构 D　解析：天然放射性现象与元素的物理性质和化学性质均无关，而元素的化学性质由最外层电子数决定，表明放射性与核外电子无关，与原子核有关，可知天然放射性的发现揭示了原子核有复杂结构，D正确。 2．下列有关放射性同位素P的说法，正确的是(　　) A．P与X互为同位素 B．P与X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 D　解析：同位素应具有相同的质子数，P和X不是同位素，不具有相同的化学性质，A、B错误；元素的半衰期与其所处的状态无关，C错误；放射性同位素可作为示踪原子，D正确。 3．关于天然放射性现象中产生的三种射线，以下说法正确的是(　　) A．α、β、γ三种射线中，α射线的电离作用最强，穿透能力也最强 B．α、β、γ三种射线中，β射线的速度最快，可以达到0.9c C．人们利用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 D．人们利用β射线穿透能力强的特点，可以探查较厚的金属部件内部是否有裂痕 C　解析：α、β、γ三种射线中，α射线的电离作用最强，穿透能力最弱，A错误；α、β、γ三种射线中，α射线射出速度约0.1c，β射线射出速度接近c，γ射线射出速度为c，所以三种射线中γ射线的速度最快，B错误；人们利用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，C正确；人们利用γ射线穿透能力强的特点，可以探查较厚的金属部件内部是否有裂痕，D错误。 4．正电子发射计算机断层显像(PET)的基本原理是：将放射性同位素15O注入人体，参与人体的代谢过程。15O在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像。将放射性同位素15O注入人体，15O的主要用途是(　　) A．利用它的射线 B．作为示踪原子 C．参与人体的代谢过程 D．有氧呼吸 B　解析：将放射性同位素15O注入人体后，由于它能放出正电子，并能与人体内的负电子产生一对光子，从而被探测器探测到，所以它的用途是作为示踪原子，B正确。 5．在贝克勒尔发现天然放射现象后，人们对放射线的性质进行了深入的研究，发现α、β、γ射线的穿透本领不同。如图为这三种射线穿透能力的比较，图中射线①②③分别是(　　) A．γ、β、α B．β、γ、α C．α、β、γ D．γ、α、β C　解析：α射线穿透能力最弱，不能穿透比较厚的黑纸，故①为α射线，γ射线穿透能力最强，能穿透厚铝板和铅板，故③为γ射线，β射线穿透能力较强，能穿透黑纸，但不能穿透厚铝板，故②是β射线，C正确。 [课时梯级训练(22)见P194] 学科网（北京）股份有限公司 $$