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3.3放射性的应用、危害与防护 学案(2020年教科版高中物理选修3-5)

1、3 放射性的应用放射性的应用、危害与防护危害与防护 学科素养与目标要求 物理观念:1.知道放射性的应用及放射性应用的形式.2.知道放射性的危害及对放射性的防护 方法. 一、放射性的应用 1.利用射线的特性 (1) 射线: 射线带电,利用其能量大、电离作用强的特性可制成静电消除器等. (2) 射线:利用 射线可穿过薄物或经薄物反射时,由透射或反射后的衰减程度来测定薄物 的厚度或密度. (3) 射线:由于 射线穿透能力极强,可以利用 射线探伤,也可以用于生物变异,在医学 上可以用于肿瘤的治疗等. 2.作为示踪原子 在某种元素里掺进一些该元素的放射性同位素, 同位素和该元素经历的过程相同.用仪器探测

2、 出放射性同位素放出的射线,就可查明这种元素的行踪. 3.利用衰变特性 在考古学中应用14 6C 的放射性判断遗物的年代. 二、放射性的危害与防护 1.放射性污染的主要来源 在自然界中,存在于人体身边的放射线来源众多,包括天然的和人工产生的.前者主要由两部 分组成:一是来自地壳表面的天然放射性元素以及空气中氡等产生的放射线;二是来自空间 的宇宙射线.人工放射线的来源主要是医疗、核动力以及核武器试验中的放射线. 2.放射线对人体组织造成的伤害,主要是由于射线对原子和分子产生作用,这种作用将导致 细胞损伤,甚至破坏人体 DNA 的分子结构. 3.放射性的防护 其基本方法有:(1)距离防护;(2)时

3、间防护;(3)屏蔽防护;(4)仪器监测. 判断下列说法的正误. (1) 射线和 射线都能用来消除静电.( ) (2)在技术上常用 射线穿过薄板后的衰减程度来测定薄板的厚度.( ) (3) 射线、 射线都可以用来探视金属制品中的砂眼.( ) (4)医学上的放射性治疗利用的是 射线对癌细胞的杀伤作用.( ) (5)医学上利用射线进行放射性治疗时,要控制好射线的剂量.( ) 一、放射性同位素及其应用 1.放射性同位素:具有放射性的同位素. 分类:(1)天然放射性同位素.(2)人工放射性同位素. 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 粒子轰击的铝箔中含有放射性磷30

4、15P. (2)发现磷同位素的方程42He27 13Al 30 15P 1 0n. 3.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 射线的穿透特性. (2)农业应用 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 射线的高能量治疗癌症. 例 1 正电子发射型计算机断层显像(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

5、的图像.根据 PET 原理,回答下列问题: (1)写出 15O 的衰变和正负电子湮灭的方程式. _; _. (2)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 (3)PET 中所选的放射性同位素的半衰期应_.(填“长”“短”或“长短均可”) 答案 (1)15 8O 15 7N 0 1e 0 1e 0 1e2 (2)B (3)短 解析 (1)由题意得15 8O 15 7N 0 1e, 0 1e 0 1e2.(2)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

6、探测器探测到,所以它 的用途是作为示踪原子,B 正确. (3)根据放射性同位素的用途,为了减小对人体的伤害,半衰期应该短些. 针对训练 1 (多选)下列应用是把放射性同位素作为示踪原子的有( ) A. 射线探伤仪 B.利用含有放射性碘 131 的油,检测地下输油管的漏油情况 C.利用钴 60 治疗肿瘤等疾病 D.把含有放射性元素的肥料施给农作物,用检测放射性的办法确定放射性元素在农作物内转 移和分布情况,找出合理施肥的规律 答案 BD 二、放射性的污染与防护 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 射 线和中子流,长期存在放射性污染 核泄漏 核工业

7、生产和核科学研究中使用放射性原材料,一 旦泄露就会造成严重污染 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,甚至造成病人的死亡 防护 距离防护 距放射源越远,人体吸收的剂量就越少,受到的危 害就越轻 时间防护 尽量减少辐射的时间 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 仪器监测 配置适当的剂量测量设备,加强对环境的监测 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,如图 1 甲所示.结合图乙可知,安全壳应当选用的材料是_. 图 1 (2)核反应堆中的核废料具有很强的

8、放射性,目前常用的处理方法是将其装入特制的容器中, 然后( ) A.沉入海底 B.放至沙漠 C.运到月球 D.深埋地下 (3)图丙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 5 mm 铅片下的照相底片未被感光时,结合图丙分析可知工作人员受到了_射线的辐射;当 所有照相底片被感光时,工作人员受到了_射线的辐射. 答案 (1)混凝土 (2)D (3) 针对训练 2 (多选)联合国环境规划署对科索沃地区的调查表明, 北约对南联盟的轰炸中, 大 量使用了贫铀炸弹,贫铀是从金属中提炼

9、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,而且残留物会长期危害环境,下列关于残留物长 期危害环境的理由,正确的是( ) A.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 235 的衰变速度很快 D.铀 238 的半衰期很长 答案 AD 1.(放射性同位素的应用)在工业生产中,某些金属材料内部出现的裂痕是无法直接观察到的, 如果不能够发现它们,可能会给生产带来极大的危害.自从发现放射线后,则可以利用放射线 进行探测,这是利用了( ) A.原子核在 衰变中产生的42He B. 射线的带电性质 C.

10、射线的穿透本领 D.放射性元素的示踪本领 答案 C 解析 射线的穿透本领较强,可以用来进行金属探伤,故正确答案为 C. 2.(放射性的危害与防护)(多选)俄罗斯“库尔斯克”号核潜艇在巴伦支海遇难,沉入深度约为 100 m 的海底,“库尔斯克”号核潜艇的沉没再次引起人们对核废料与环境问题的重视.几十 年来人们向巴伦支海海域倾倒了不少核废料, 核废料对海洋环境有严重的污染作用.其原因有 ( ) A.铀、钚等核废料有放射性 B.铀、钚等核废料的半衰期很短 C.铀、钚等重金属有毒性 D.铀、钚等核废料会造成爆炸 答案 AC 解析 放射性对人体组织、生物都是有害的,核废料的主要污染作用是其放射性,且其半衰 期长,在很长时间内都具有放射性,另外核废料中有大量重金属,但不会自发爆炸,所以选 项 A、C 正确. 3.(示踪原子)医学界通过 14C 标记的 C 60发现一种 C60的羧酸衍生物,其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 答案 A 解析 用 14C 标记 C 60来查明元素的行踪,发现可以通过断裂 DNA 抑制艾滋病病毒的繁殖, 因此 14C 的作用是作示踪原子,故选项 A 正确.