第四節(jié)放射性同位素核心素養(yǎng)導(dǎo)學(xué)物理觀念(1)了解放射性同位素的發(fā)現(xiàn)過(guò)程。(2)知道放射性同位素的應(yīng)用。(3)知道射線的危害及防護(hù)?？茖W(xué)思維分析放射性元素的實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題?？茖W(xué)探究探究三種射線的穿透能力?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任正確認(rèn)識(shí)放射性同位素的應(yīng)用給人類(lèi)帶來(lái)的成就和危害。質(zhì)子數(shù)中子數(shù)同一位置放射性4．放射性同位素的應(yīng)用：(1)用γ射線探傷。(2)用α射線、β射線消除靜電。(3)用射線防治害蟲(chóng)和培育良種。(4)在醫(yī)療上用射線治病、殺菌。(5)利用放射性同位素作為示蹤原子。(6)利用放射性衰變的半衰期推斷年代。氦原子核電離弱厚紙電子弱強(qiáng)幾毫米電磁波弱強(qiáng)幾厘米時(shí)間距離屏蔽1.1896年，法國(guó)物理學(xué)家貝克勒爾首先發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象。(1)貝克勒爾是根據(jù)什么發(fā)現(xiàn)的天然放射現(xiàn)象？(2)貝克勒爾以后又是誰(shuí)發(fā)現(xiàn)了兩種更強(qiáng)的放射性元素？提示：(1)貝克勒爾是根據(jù)鈾和含鈾的礦物質(zhì)能使用黑紙包住的照相底片感光，發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象。(2)后來(lái)瑪麗·居里和她丈夫皮埃爾·居里發(fā)現(xiàn)了釙、鐳兩種放射性元素。2．人工放射性同位素放射的γ射線照射食品可以延長(zhǎng)保存期，其原理是什么？提示：殺死使食物腐敗的細(xì)菌，抑制蔬菜發(fā)芽，延長(zhǎng)保存期。新知學(xué)習(xí)(一)|原子核的人工轉(zhuǎn)變和核反應(yīng)方程[重點(diǎn)釋解]1．核反應(yīng)的條件用α粒子、質(zhì)子、中子，甚至用γ光子轟擊原子核使原子核發(fā)生轉(zhuǎn)變。2．核反應(yīng)的實(shí)質(zhì)用粒子轟擊原子核并不是粒子與核碰撞將原子核打開(kāi)，而是粒子打入原子核內(nèi)部使核發(fā)生了轉(zhuǎn)變。4．人工轉(zhuǎn)變核反應(yīng)與衰變的比較不同點(diǎn)原子核的人工轉(zhuǎn)變是一種核反應(yīng)，是其他粒子與原子核相碰撞的結(jié)果，需要一定的裝置和條件才能發(fā)生，而衰變是原子核的自發(fā)變化，它不受物理和化學(xué)條件的影響相同點(diǎn)人工轉(zhuǎn)變與衰變過(guò)程一樣，在發(fā)生過(guò)程中質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)都守恒，反應(yīng)前后粒子總動(dòng)量守恒新知學(xué)習(xí)(二)|放射性的應(yīng)用和防護(hù)[任務(wù)驅(qū)動(dòng)]如圖所示為γ射線放療機(jī)，其工作原理是什么？提示：利用放射性元素放出的γ射線殺死癌細(xì)胞。[重點(diǎn)釋解]1．分類(lèi)可分為天然放射性同位素和人工放射性同位素兩種，天然放射性同位素不過(guò)40多種，而人工放射性同位素已達(dá)1000多種，每種元素都有自己的放射性同位素。2．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。3．放射性同位素的主要應(yīng)用(1)利用它的射線①工業(yè)部門(mén)使用射線測(cè)厚度——利用γ射線的穿透特性；②農(nóng)業(yè)應(yīng)用——γ射線使種子的遺傳基因發(fā)生變異，殺死使食物腐敗的細(xì)菌，抑制蔬菜發(fā)芽，延長(zhǎng)保存期等；③醫(yī)療上——利用γ射線的高能量治療癌癥。(2)作為示蹤原子：放射性同位素與非放射性同位素有相同的化學(xué)性質(zhì)，通過(guò)探測(cè)放射性同位素的射線確定其位置。[典例體驗(yàn)][典例]正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像(PET)的基本原理是：將放射性同位素

15O注入人體，參與人體的代謝過(guò)程。15O在人體內(nèi)衰變放出正電子，與人體內(nèi)負(fù)電子相遇而湮滅轉(zhuǎn)化為一對(duì)光子，被探測(cè)器探測(cè)到，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后產(chǎn)生清晰的圖像。根據(jù)PET原理，回答下列問(wèn)題：(1)寫(xiě)出15O的衰變和正負(fù)電子湮滅的方程式。(2)將放射性同位素15O注入人體，15O的主要用途是________。A．利用它的射線 B．作為示蹤原子C．參與人體的代謝過(guò)程

D．有氧呼吸(3)PET中所選的放射性同位素的半衰期應(yīng)________。(填“長(zhǎng)”“短”或“長(zhǎng)短均可”)[解析]

(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒寫(xiě)出15O的衰變和正負(fù)電子湮滅的方程式。(2)將放射性同位素15O注入人體后，由于它能放出正電子，并能與人體內(nèi)的負(fù)電子產(chǎn)生一對(duì)光子，從而被探測(cè)器探測(cè)到，所以它的用途是作為示蹤原子，B正確。(3)根據(jù)同位素的用途，為了減小對(duì)人體的傷害，PET中所選的放射性同位素的半衰期應(yīng)短。/方法技巧/放射性同位素的應(yīng)用技巧(1)用射線來(lái)測(cè)量厚度，一般不選取α射線是因?yàn)槠浯┩改芰μ睿嗟氖沁x取γ射線，也有部分選取β射線的。(2)給病人治療癌癥、培育優(yōu)良品種、延長(zhǎng)食物保質(zhì)期，一般選取γ射線。(3)使用放射線時(shí)安全是第一位的。[針對(duì)訓(xùn)練]1．下列說(shuō)法中正確的是

(

)A．γ射線是原子受激發(fā)后向低能級(jí)躍遷時(shí)放出的B．在穩(wěn)定的重原子核中，質(zhì)子數(shù)比中子數(shù)多C．半衰期越長(zhǎng)，原子核衰變?cè)娇霥．診斷甲狀腺疾病時(shí)，注入的放射性同位素碘131作為示蹤原子解析：γ射線一般是伴隨著α或β射線產(chǎn)生的電磁波，具有一定的能量，是原子核受激發(fā)后向低能級(jí)躍遷時(shí)放出的，故A錯(cuò)誤；在穩(wěn)定的重原子核中，質(zhì)子數(shù)比中子數(shù)少，故B錯(cuò)誤；半衰期越長(zhǎng)，原子核衰變?cè)铰?，故C錯(cuò)誤；給疑似患有甲狀腺的病人注射碘131，診斷甲狀腺的器質(zhì)性和功能性疾病，是將碘131作為示蹤原子，故D正確。答案：D

2．放射性在技術(shù)上有很多應(yīng)用，不同的放射源可用于不同目的。表中列出了一些放射性元素的半衰期和可供利用的射線。元素射線半衰期釙210α138天氡222β3.8天鍶90β28年鈾238α、β、γ4.5×109年某塑料公司生產(chǎn)聚乙烯薄膜，方法是讓厚的聚乙烯膜通過(guò)軋輥把聚乙烯膜軋薄，利用適當(dāng)?shù)姆派渚€來(lái)測(cè)定通過(guò)軋輥后的薄膜厚度是否均勻?？衫玫脑厥?

)A．釙210

B．氡222C．鍶90 D．鈾238解析：要測(cè)定聚乙烯薄膜的厚度，則要求射線可以穿透薄膜，因此α射線不合適；另外，射線穿透作用還要受薄膜厚度影響，γ射線穿透作用最強(qiáng)，薄膜厚度不會(huì)影響γ射線穿透，所以只能選用β射線，而氡222半衰期太短，所以只有鍶90較合適，C正確。答案：C答案：見(jiàn)解析

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任——中國(guó)散裂中子源2．(選自魯科版新教材“科學(xué)書(shū)屋”)中國(guó)散裂中子源(CSNS)于2011年動(dòng)工，2018年8月23日通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收正式投入運(yùn)行。它和正在運(yùn)行的美國(guó)、日本與英國(guó)的散裂中子源一起構(gòu)成世界四大脈沖散裂中子源。散裂中子源就像“超級(jí)顯微鏡”，是研究物質(zhì)材料微觀結(jié)構(gòu)的理想探針，可帶動(dòng)物理學(xué)、化學(xué)、生命科學(xué)、材料科學(xué)、納米科學(xué)、醫(yī)藥和新型核能開(kāi)發(fā)等學(xué)科發(fā)展。

散裂中子源是由加速器(如圖)提供的高能質(zhì)子轟擊重金屬靶而產(chǎn)生中子，每個(gè)高能質(zhì)子可產(chǎn)生20～40個(gè)中子，大大提高了中子源的強(qiáng)度，使中子探針的功能變得更加強(qiáng)大。二、新題目精選——品立意深處所蘊(yùn)含的核心價(jià)值1．(多選)用γ刀治療腦腫瘤時(shí)不用麻醉，病人清醒，時(shí)間短，據(jù)報(bào)道，我國(guó)自主研發(fā)的旋式γ刀性能較好。γ刀治療腦腫瘤主要是利用

(

)A．γ射線具有很強(qiáng)的穿透本領(lǐng)B．γ射線具有很強(qiáng)的電離作用C．γ射線具有很高的能量D．γ射線能很容易地繞過(guò)阻礙物到達(dá)目的地解析：γ射線是能量很高的電磁波，電離作用很弱，波長(zhǎng)很短，不易發(fā)生衍射，不會(huì)很容易地繞過(guò)阻礙物，但穿透物質(zhì)的本領(lǐng)極強(qiáng)，能穿透幾厘米厚的鉛板和幾十厘米厚的混凝土，A、C正確，B、D錯(cuò)誤。答案：AC2．如圖所示是原子核人工轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，A是α粒子源，F(xiàn)是鋁箔，S是熒光屏，在容器中充入氮?dú)夂?，屏S上出現(xiàn)閃光，該閃光產(chǎn)生的原因是

(

)A．α粒子射到屏S上產(chǎn)生的B．粒子源中放出的γ射線射到