2019年高中物理 第3章 第3節(jié) 放射性的應(yīng)用與防護(hù) 學(xué)案 魯科版選修3-5

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1、放射性的應(yīng)用與防護(hù) 1.放射性同位素的應(yīng)用主要分為兩類：(1)利用射線 的電離作用、穿透能力等特性；(2)作為示蹤原子。 2．射線特性在農(nóng)業(yè)、食品、醫(yī)療等方面得到了廣 泛應(yīng)用，主要有輻射育種、食品輻射保存、放射性 治療、放射性同位素電池、γ射線探傷等。 3．放射性污染的主要來(lái)源：核爆炸；核泄漏；醫(yī)療 照射。放射性污染的防護(hù)措施：密封防護(hù)；距離防 護(hù)；時(shí)間防護(hù)；屏蔽防護(hù)。 1．射線特性的應(yīng)用 (1)輻射育種：利用γ射線照射種子，可以使種子內(nèi)的遺傳物質(zhì)發(fā)生變異，培育出新的優(yōu)良品種。如我國(guó)培育的魯棉一號(hào)、小麥優(yōu)良品種輻63等。 (2)食品輻射保存：用射線

2、對(duì)食品進(jìn)行照射，可以抑制發(fā)芽，殺蟲(chóng)滅菌。 (3)放射性治療：射線照射可以治療惡性腫瘤，使癌細(xì)胞活動(dòng)受到抑制或使其死亡，簡(jiǎn)稱“放療”。 (4)γ射線探傷：利用γ射線穿透能力強(qiáng)的特點(diǎn)，可以探查金屬內(nèi)部有沒(méi)有缺陷或裂紋。 (5)放射性同位素電池：把放射性同位素衰變時(shí)釋放的能量轉(zhuǎn)換成電能的裝置。 2．作為示蹤原子 (1)在工業(yè)上可用示蹤原子檢查地下輸油管道的漏油情況。 (2)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，可用示蹤原子確定植物在生長(zhǎng)過(guò)程中所需的肥料和合適的施肥時(shí)間。 (3)在醫(yī)學(xué)上，可用示蹤原子幫助確定腫瘤的部位和范圍。 (4)在生物科學(xué)研究方面，放射性同位素示蹤法在生物化學(xué)和分子生物學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛

3、，它為揭示體內(nèi)和細(xì)胞內(nèi)生化反應(yīng)過(guò)程的秘密，闡明生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)起了極其重要的作用。 3．放射性污染的主要來(lái)源 (1)核爆炸；(2)核泄漏；(3)醫(yī)療照射。 4．為了防止放射線的破壞，人們主要采取以下措施 (1)密封防護(hù)；(2)距離防護(hù)；(3)時(shí)間防護(hù)；(4)屏蔽防護(hù)。 1．自主思考——判一判 (1)利用放射性同位素放出的γ射線可以給金屬探傷。(√) (2)利用放射性同位素放出的射線消除有害的靜電積累。(√) (3)利用放射性同位素放出的射線保存食物。(√) (4)核泄漏會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。(√) (5)醫(yī)療照射是利用放射性，對(duì)人和環(huán)境沒(méi)有影響。(×) (6)密封保

4、存放射性物質(zhì)是常用的防護(hù)方法。(√) 2．合作探究——議一議 (1)放射性元素為什么能做示蹤原子？ 提示：由于放射性同位素不斷發(fā)出輻射，無(wú)論它運(yùn)動(dòng)到哪里，都很容易用探測(cè)器探知它的下落，因此可以用作示蹤物來(lái)辨別放射性同位素運(yùn)動(dòng)情況和變化規(guī)律。這種放射性元素稱為示蹤原子或標(biāo)記原子。 (2)放射性污染危害很大，放射線穿透力很強(qiáng)，是否無(wú)法防護(hù)？ 提示：放射線危害很難防護(hù)，但是通過(guò)屏蔽、隔離等措施可以進(jìn)行有效防護(hù)，但防護(hù)的有效手段是提高防范意識(shí)。 放射性的應(yīng)用 [例1]　用人工方法得到放射性同位素，這是一個(gè)很重要的發(fā)現(xiàn)，天然的放射性同位素只不過(guò)40幾種，而今天人工制造的同位

5、素已達(dá)1 000多種，每種元素都有放射性同位素。放射性同位素在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生和科學(xué)研究的許多方面都得到廣泛應(yīng)用。 (1)帶電的驗(yàn)電器在放射線照射下電荷會(huì)很快消失，其原因是(　　) A．放射線的貫穿作用　 　 B．放射線的電離作用 C．放射線的物理、化學(xué)作用 D．以上三個(gè)選項(xiàng)都不是 (2)如圖是工廠利用放射線自動(dòng)控制鋁板厚度的裝置示意圖，如工廠生產(chǎn)的是厚度1 mm的鋁板，在α、β、γ三種射線中，你認(rèn)為對(duì)鋁板的厚度起主要作用的是________射線。 (3)在我國(guó)首先用人工方法合成牛胰島素時(shí)需要證明人工合成的牛胰島素結(jié)晶跟天然牛胰島素結(jié)晶是同一物質(zhì)，為此曾采用放射性同位素14C

6、作________。 [解析]　(1)因放射線的電離作用，空氣中與驗(yàn)電器所帶電性相反的離子與之中和，所以使驗(yàn)電器所帶電荷消失。 (2)α射線穿透物質(zhì)的本領(lǐng)弱，不能穿透厚度1 mm的鋁板，因而探測(cè)器不能探到；γ射線穿透本領(lǐng)最強(qiáng)，穿透1 mm的鋁板和幾厘米厚的鉛板，打在探測(cè)器上后其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化不大，探測(cè)器很難分辨；β射線也能穿透幾毫米厚的鋁板，鋁板厚度不同，穿透后β射線中的電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化較大，探測(cè)器容易分辨。 (3)把摻入14C的人工合成牛胰島素與天然牛胰島素混合在一起，經(jīng)多次重新結(jié)晶后，得到了放射性14C分布均勻的牛胰島素結(jié)晶，這就證明了人工合成牛胰島素與天然牛胰島素合為一體，它們是同一

7、物質(zhì)，把這種放射性同位素的原子摻到其他物質(zhì)中去，讓它們一起運(yùn)動(dòng)遷移，再用放射性探測(cè)儀器進(jìn)行追蹤，就可以知道放射性原子通過(guò)什么路徑，運(yùn)動(dòng)到哪里了，是怎樣分布的，從而可以了解某些不容易查明的情況或規(guī)律，人們把這種用途的放射性同位素叫做示蹤原子。 [答案]　(1)B　(2)β　(3)示蹤原子 人工放射性同位素的優(yōu)點(diǎn) (1)放射強(qiáng)度容易控制； (2)可以制成各種所需的形狀； (3)半衰期比天然放射性物質(zhì)短得多，放射性廢料容易處理。因此，凡是用到射線時(shí)，用的都是人工放射性同位素。　　　　 1．在放射性同位素的應(yīng)用中，下列做法正確的是(　　) A．應(yīng)該用α射線探測(cè)物體的厚度

8、B．應(yīng)該用γ粒子放射源制成煙霧報(bào)警器 C．醫(yī)院在利用放射線診斷疾病時(shí)用半衰期較長(zhǎng)的放射性同位素 D．放射育種中利用γ射線照射種子使遺傳基因發(fā)生變異 解析：選D　由于α射線的穿透能力很弱，無(wú)法用其探測(cè)物體的厚度，故A錯(cuò)誤；煙霧報(bào)警器是利用射線的電離作用，而γ粒子的電離作用很弱，故B錯(cuò)誤；人體長(zhǎng)期接觸放射線會(huì)影響健康，診斷疾病時(shí)應(yīng)該利用半衰期短的同位素，故C錯(cuò)誤；放射育種是利用γ射線照射種子改變遺傳基因，故D正確。 2．γ刀已成為治療腦腫瘤的最佳儀器，用γ刀治療時(shí)不用麻醉，病人清醒，時(shí)間短，半小時(shí)完成手術(shù)，無(wú)需住院，因而γ刀被譽(yù)為“神刀”。據(jù)報(bào)道，我國(guó)自己研制的旋式γ刀性能更好，即將進(jìn)入各

9、大醫(yī)院為患者服務(wù)。γ刀治療腦腫瘤主要是利用γ射線很強(qiáng)的____________能力和很高的____________。 解析：γ刀治療腦腫瘤主要是利用γ射線很強(qiáng)的穿透能力和很高的能量。 答案：穿透　能量 放射性污染及防護(hù) 污染 與防護(hù) 舉例 與措施 說(shuō)明 污染 核爆炸 核爆炸的最初幾秒鐘輻射出來(lái)的主要是強(qiáng)烈的γ射線和中子流，長(zhǎng)期存在放射性污染 核泄漏 核工業(yè)生產(chǎn)和核科學(xué)研究中使用的放射性原材料，一旦泄漏就會(huì)造成嚴(yán)重污染 醫(yī)療照射 醫(yī)療中如果放射線的劑量過(guò)大，也會(huì)導(dǎo)致病人受到損害，甚至造成病人死亡 防護(hù) 密封防護(hù) 把放射源密封在特殊的包殼里，或者用特

10、殊方法覆蓋，以防止射線泄漏 距離防護(hù) 距放射源越遠(yuǎn)，人體吸收放射線的劑量就越少，受到的危害就越輕 時(shí)間防護(hù) 盡量減少受輻射的時(shí)間 屏蔽防護(hù) 在放射源與人體之間加屏蔽物能起到防護(hù)作用，鉛的屏蔽作用最好 [例2]　核能是一種高效的能源。 (1)在核電站中，為了防止放射性物質(zhì)泄漏，核反應(yīng)堆有三道防護(hù)屏障：燃料包殼、壓力殼和安全殼。 結(jié)合圖甲可知，安全殼應(yīng)當(dāng)選用的材料是________。 (2)圖乙是用來(lái)監(jiān)測(cè)工作人員受到輻射情況的胸章，通過(guò)照相底片被射線感光的區(qū)域，可以判斷工作人員受到何種輻射。當(dāng)胸章上1 mm鋁片和3 mm鋁片下的照相底片被感光，而鉛片下的照相底片未被

11、感光時(shí)，結(jié)合圖甲分析可知工作人員一定受到了________射線的輻射；當(dāng)所有照相底片被感光時(shí)，工作人員一定受到了________射線的輻射。 [思路點(diǎn)撥]　分析該題目，需要熟悉以下知識(shí)內(nèi)容： (1)三種射線的穿透本領(lǐng)。 (2)常見(jiàn)的防護(hù)措施。 [解析]　(1)核反應(yīng)堆最外層是厚厚的水泥防護(hù)層，以防止射線外泄，所以安全殼應(yīng)選用的材料是混凝土。 (2)β射線可穿透幾毫米厚的鋁片，而γ射線可穿透幾厘米厚的鉛板。 [答案]　(1)混凝土　(2)β　γ 射線具有一定的能量，對(duì)物體具有不同的穿透能力和電離能力，從而使物體或機(jī)體發(fā)生一些物理和化學(xué)變化。如果人體受到長(zhǎng)時(shí)間大劑量的射線照射，就

12、會(huì)使細(xì)胞器官組織受到損傷，破壞人體DNA分子結(jié)構(gòu)，有時(shí)甚至?xí)l(fā)癌癥，或者造成下一代遺傳上的缺陷。　　　　 1．[多選]以下有關(guān)防止放射性污染的措施正確的是(　　) A．將廢棄的放射性物質(zhì)進(jìn)行深埋 B．將廢棄的放射性物質(zhì)倒在下水道里 C．接觸放射性物質(zhì)的人員穿上鉛防護(hù)服 D．嚴(yán)格和準(zhǔn)確控制放射性物質(zhì)的放射劑量 解析：選ACD　因?yàn)榉派湫晕镔|(zhì)殘存的時(shí)間太長(zhǎng)，具有輻射性，因此應(yīng)將其深埋，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤。鉛具有一定的屏蔽放射性的能力，接觸放射性物質(zhì)的人員應(yīng)穿上鉛防護(hù)服，并要控制放射性物質(zhì)的放射劑量，選項(xiàng)C、D正確。 2．[多選]關(guān)于國(guó)際通用的輻射警示標(biāo)志，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．國(guó)際通用的輻射警示標(biāo)志是毒性標(biāo)志的骷髏 B．國(guó)際通用的輻射警示標(biāo)志是以黃色為背景的黑色的圓形中心和三個(gè)黑色葉瓣的圖形 C．有此項(xiàng)標(biāo)志的地方是有輻射警示危險(xiǎn)的地方 D．沒(méi)有特別的極其特殊的需要遠(yuǎn)離有國(guó)際通用的輻射警示標(biāo)志的地方 解析：選BCD　國(guó)際通用的輻射警示標(biāo)志是以黃色為背景的黑色的圓形中心和三個(gè)黑色葉瓣的圖形，A錯(cuò)，B正確；因?yàn)榉派湫缘奈ｋU(xiǎn)性和放射性的強(qiáng)穿透性，所以要遠(yuǎn)離有放射性的地方，C、D正確。 7