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- 2021-06-01 发布
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3 探测射线的方法
4 放射性的应用与防护
互动课堂
疏导引导
一、探知射线的方法
1.威耳逊云室
这种云室是英国物理学家威耳逊在1912年发明的.
由于α粒子的质量比较大,在气体中飞行时不易改变方向,由于它的电离本领大,沿途产生的离子多,所以在云室中的径迹直而粗.β粒子的质量小,跟气体碰撞时容易改变方向,并且电离本领小,沿途产生的离子少,所以它在云室中的径迹比较细,而且常常弯曲.γ粒子的电离本领更小,在云室中一般看不到它的径迹.
2.气泡室
气泡室的原理同云室的原理类似,所不同的是气泡室里装的是液体.控制气泡室内液体的温度和压强,使温度略低于液体的沸点.当气泡室内压强突然降低时,液体的沸点变低,因此,液体过热,粒子通过液体时在它的周围就有气泡形成.
3.盖革管的原理是某种射线粒子进入管内时,它使管内的气体电离,产生的电子在电场中被加速,能量越来越大,电子跟管中的气体分子碰撞时,又使气体分子电离,产生电子……这样,一个射线粒子进入管中后可以产生大量电子.这些电子到达阳极,阳离子到达阴极,在外电路中就产生一次脉冲放电,利用电子仪器可以把放电次数记录下来.
4.G-M计数器非常灵敏,用它检测射线十分方便.但是不同的射线在G-M计数器中产生的脉冲现象相同,因此只能用来计数,不能用来区分射线的种类.
二、同位素及放射性同位素
具有相同的质子数但中子数不同的原子互为同位素.
1934年,约里奥·居里和伊丽芙·居里夫妇在用α粒子轰击铝箔时意外发现了放射性同位素.其衰变方程为:.
三、放射性同位素的主要应用
1.利用它的射线
①工业部门可以使用射线来测厚度,仪器探测到的γ射线强度与钢板的厚度有关,轧出的钢板越厚透过的射线越弱,因此,将射线测厚仪接收到的信号输入计算机,就可以对钢板的厚度进行自动控制.
②烟雾报警器分为两个小室,一个是密闭的,另一个是开放的,与室内空气相通.放射源置于盒的中央,它会使两个小室中的空气电离,电离后的空气能够导电.相同的电压加在两个小室上,通过两个小室的电流相等.发生火灾时,烟雾进入开放的小室,辐射源使其中的离子浓度增加,导电能力变强,两个小室中的电流就失去平衡,继而触发警铃.
③在医疗上,常用以控制病变组织的扩大,治疗恶性肿瘤.
④利用γ射线照射种子,会使种子的基因发生变异,从而培育出新的优良品种.
2.作示踪原子
由于放射性同位素跟同种元素的其他同位素相比,具有相同的质子数,核外电子数也相同,因此一种元素的各种同位素都有相同的化学性质,如果在某种元素里掺入一些放射性同位素,那么该元素无论经历什么变化,它的放射性同位素也经过同样的变化过程,而放射性同位素不断地放出射线,再用仪器探测这些射线,即可知道元素的行踪,这种用途的放射性元素叫示踪原子,放射性元素作示踪原子的应用也很多.
①在农业生产中,探测农作物在不同季节对元素的需求.
②在工业上,检查输油管道上的漏油位置.
③在医疗上,可以检查人体对某元素的吸收情况,也可以帮助确定肿瘤的部位和范围.
活学巧用
【例1】 放射性元素放出的射线,在电场中分成A、B、C三束,如图19-3-1所示,其中( )
图19-3-1
A.C为氦核组成的粒子流 B.B为比X射线波长更长的光子流
C.B为比X射线波长更短的光子流 D.A为高速电子组成的电子流
思路解析:从三束粒子在电场中运动可以看出,A为α粒子,B为γ光子,C为电子.γ光子的波长比X射线还短.
答案:C
【例2】 如图19-3-2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,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( )
图19-3-2
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
思路解析:此题考查运用三种射线的性质分析问题的能力.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,故只有γ射线.因此,放射源可能是α和γ的混合放射源.
答案:C
【例3】 关于同位素,以下说法中正确的是( )
A.原子序数等于核内质子数与核外电子数之差
B.原子序数等于核内质子数与中子数之差
C.原子序数相同的元素,互为同位素
D.核内质子数相同的元素,互为同位素
思路解析:同位素指原子序数或质子数相同,故C、D正确.
答案:CD
【例4】 关于放射性同位素,以下说法正确的是( )
A.放射性同位素与放射性元素一样,都有一定的半衰期,衰变规律一样
B.放射性同位素衰变可生成另一种新元素
C.放射性同位素只能是天然衰变时产生,不能用人工方法制得
D.以上说法均不对
思路解析:放射性同位素也具有放射性,半衰期也不受物理和化学因素的影响,衰变后生成新的原子核,选项A、B正确.
答案:AB
【例5】 关于同位素的下列说法中,正确的是( )
A.一种元素的几种同位素在元素周期表中的位置相同
B.一种元素的几种同位素的化学性质、物理性质都相同
C.同位素都具有放射性
D.互称同位素的原子含有相同的质子数
思路解析:质子数相同、中子数不同的原子互称同位素,由于它们的原子序数相同,因此在元素周期表中的位置相同.虽然核电荷数相同,但由于中子数不同,因此物理性质不同.一种元素的同位素不一定都具有放射性,具有放射性的同位素叫放射性同位素.
故正确选项为A、D.
答案:AD
【例6】 放射性同位素被用作示踪原子,主要是因为( )
A.放射性同位素具有相同的化学性质
B.放射性同位素的半衰期比天然放射性元素的半衰期短得多
C.半衰期与元素所处的物理、化学状态无关
D.放射性同位素容易制造
思路解析:放射性同位素用作示踪原子,主要是用放射性同位素代替没有放射性的同位素参与正常的物理、化学、生物过程,既要利用化学性质相同,也要利用衰变规律不受物理、化学变化的影响,同时还要考虑放射性废料容易处理,因此选项A、B、C正确,选项D不正确.
答案:ABC
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