步步高導(dǎo)學(xué)案第十九章學(xué)案3、4

1、學(xué)案3探測(cè)射線(xiàn)的方法學(xué)案4放射性的應(yīng)用與防護(hù)目標(biāo)定位1.了解探測(cè)射線(xiàn)的幾種方法，熟悉探測(cè)射線(xiàn)的幾種儀器.2.知道核反應(yīng)及其遵從的規(guī)律，會(huì)正確書(shū)寫(xiě)核反應(yīng)方程.3.知道什么是放射性同位素和人工放射性同位素.4.知道放射性同位素的常見(jiàn)應(yīng)用一、探測(cè)射線(xiàn)的方法問(wèn)題設(shè)計(jì)肉眼看不見(jiàn)射線(xiàn)，但是射線(xiàn)中的粒子與其他物質(zhì)作用時(shí)的現(xiàn)象，會(huì)顯示射線(xiàn)的存在你能舉出一些例子嗎？答案放射線(xiàn)中的粒子會(huì)使氣體或液體電離，以這些離子為核心，過(guò)飽和的蒸氣會(huì)產(chǎn)生霧滴，過(guò)熱液體會(huì)產(chǎn)生氣泡放射線(xiàn)中的粒子會(huì)使照相乳膠感光放射線(xiàn)中的粒子會(huì)使熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光要點(diǎn)提煉1威耳遜云室(1)原理：粒子在云室內(nèi)的氣體中飛過(guò)，使沿途的氣體分子電離，過(guò)飽和酒

2、精蒸氣就會(huì)以這些離子為核心凝結(jié)成霧滴，于是顯示出射線(xiàn)的徑跡(2)粒子的徑跡：粒子的徑跡直而清晰；高速粒子的徑跡又細(xì)又直，低速粒子徑跡又短又粗而且是彎曲的；粒子的電離本領(lǐng)很小，一般看不到它的徑跡2氣泡室氣泡室裝的是過(guò)熱液體(如液態(tài)氫)，粒子經(jīng)過(guò)液體時(shí)就有氣泡形成，顯示粒子的徑跡3蓋革米勒計(jì)數(shù)器當(dāng)某種射線(xiàn)粒子進(jìn)入管內(nèi)時(shí)，它使管內(nèi)的氣體電離，產(chǎn)生的電子在電場(chǎng)中加速電子跟管中的氣體分子碰撞時(shí)，又使氣體分子電離，產(chǎn)生電子這樣，一個(gè)粒子進(jìn)入管中可以產(chǎn)生大量電子，這些電子到達(dá)陽(yáng)極，正離子到達(dá)陰極，在電路中就產(chǎn)生一次脈沖放電，利用電子儀器可以把放電次數(shù)記錄下來(lái)二、核反應(yīng)與核反應(yīng)方程1核反應(yīng)定義：原子核在其他粒

3、子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過(guò)程2核反應(yīng)的實(shí)質(zhì)：以基本粒子(粒子、質(zhì)子、中子等)為“炮彈”去轟擊原子核(靶核X)，從而促使原子核發(fā)生變化，生成了新原子核(Y)，并放出某一粒子3原子核人工轉(zhuǎn)變的三大發(fā)現(xiàn)(1)1919年盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程：7NHe8OH(2)1932年查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程：4BeHeCn(3)1934年約里奧居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素和正電子的核反應(yīng)方程：AlHePn；PSie.4人工轉(zhuǎn)變核反應(yīng)與衰變的比較(1)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、化學(xué)條件的影響(2)相

4、同點(diǎn)人工轉(zhuǎn)變與衰變過(guò)程一樣，在發(fā)生的過(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)量守恒三、放射性同位素1有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素2放射性同位素的分類(lèi)：(1)天然放射性同位素；(2)人工放射性同位素3人工放射性同位素的優(yōu)勢(shì)：(1)種類(lèi)多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)1 000多種(2)放射強(qiáng)度容易控制(3)可制成各種所需的形狀(4)半衰期短，廢料易處理4放射性同位素的應(yīng)用(1)在工業(yè)上可以用射線(xiàn)來(lái)探測(cè)工件內(nèi)部裂痕，稱(chēng)為探傷也可以用射線(xiàn)照射種子，會(huì)使種子的遺傳基因發(fā)生變異，從而培育出優(yōu)良品種(2)農(nóng)業(yè)上利用P作為示蹤原子來(lái)研究農(nóng)作物對(duì)磷肥的吸收情況一、探測(cè)射線(xiàn)的

5、方法例1利用威爾遜云室探測(cè)射線(xiàn)時(shí)能觀(guān)察到細(xì)長(zhǎng)而彎曲的徑跡，則下列說(shuō)法正確的是()A可知有射線(xiàn)射入云室中B可知是射線(xiàn)射入云室中C觀(guān)察到的是射線(xiàn)粒子的運(yùn)動(dòng)D觀(guān)察到的是射線(xiàn)粒子運(yùn)動(dòng)路徑上的酒精霧滴解析因?yàn)橥栠d云室中觀(guān)察到的細(xì)而彎曲的徑跡是射線(xiàn)的徑跡，A、B選項(xiàng)均錯(cuò)誤；射線(xiàn)粒子的運(yùn)動(dòng)肉眼是觀(guān)察不到的，觀(guān)察到的是酒精的過(guò)飽和蒸氣在射線(xiàn)粒子運(yùn)動(dòng)路徑上形成的霧滴，C選項(xiàng)錯(cuò)誤，D選項(xiàng)正確答案D二、核反應(yīng)及核反應(yīng)方程例2完成下列核反應(yīng)方程，并指出其中_是發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程，_是發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程(1)NnC_(2)NHeO_(3)Bn_He(4)BeHe_n(5)FeHCo_解析(1)NnCH(2)NHe

6、OH(3)BnLiHe(4)BeHeCn(5)FeHCon其中發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程是(2)發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程是(4)答案見(jiàn)解析例31993年，中國(guó)科學(xué)院上海原子核研究所制得了一種新的鉑元素的同位素78Pt，制取過(guò)程如下：(1)用質(zhì)子轟擊鈹靶Be產(chǎn)生快中子；(2)用快中子轟擊汞80Hg，反應(yīng)過(guò)程可能有兩種：生成78Pt，放出氦原子核；生成78Pt，同時(shí)放出質(zhì)子、中子(3)生成的鉑78Pt發(fā)生兩次衰變，變成穩(wěn)定的原子核汞80Hg.寫(xiě)出上述核反應(yīng)方程解析根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒，確定新生核的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)，然后寫(xiě)出核反應(yīng)方程，如下：(1)BeHBn(2)80Hgn78PtHe80Hgn78Pt2

7、Hn(3)78Pt80Hg201e答案見(jiàn)解析三、放射性同位素的應(yīng)用例4關(guān)于放射性同位素的應(yīng)用，下列說(shuō)法中正確的有()A放射線(xiàn)改變了布料的性質(zhì)使其不再因摩擦而生電，從而達(dá)到消除有害靜電的目的B利用射線(xiàn)的穿透性可以為金屬探傷，也能進(jìn)行人體透視C用放射線(xiàn)照射作物種子使其DNA發(fā)生變異，其結(jié)果一定是更優(yōu)秀的品種D用射線(xiàn)治療腫瘤時(shí)一定要嚴(yán)格控制劑量，以免對(duì)人體正常組織造成太大的傷害解析利用放射線(xiàn)消除有害靜電是利用放射線(xiàn)的電離作用，使空氣分子電離成為導(dǎo)體，將靜電消除射線(xiàn)對(duì)人體細(xì)胞傷害太大，不能用來(lái)進(jìn)行人體透視作物種子發(fā)生的DNA突變不一定都是有益的，還要經(jīng)過(guò)篩選才能培育出優(yōu)良品種用射線(xiàn)治療腫瘤對(duì)人體肯定有

8、副作用，因此要科學(xué)地控制劑量答案D1(探測(cè)射線(xiàn)的方法)如圖1是科學(xué)史上一張著名的實(shí)驗(yàn)照片，顯示一個(gè)帶電粒子在云室中穿過(guò)某種金屬板運(yùn)動(dòng)的徑跡云室放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直照片向里云室中橫放的金屬板對(duì)粒子的運(yùn)動(dòng)起阻礙作用分析此徑跡可知粒子()圖1A帶正電，由下往上運(yùn)動(dòng)B帶正電，由上往下運(yùn)動(dòng)C帶負(fù)電，由上往下運(yùn)動(dòng)D帶負(fù)電，由下往上運(yùn)動(dòng)答案A解析由于金屬板對(duì)粒子有阻礙作用，穿過(guò)金屬板后速度減小，由r可知在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑減小，由圖片知板下面半徑大于上面的半徑，所以粒子從下向上穿過(guò)金屬板，磁場(chǎng)方向垂直照片向里，由所受洛倫茲力方向指向圓心位置，根據(jù)左手定則判斷該粒子應(yīng)帶正電荷故A項(xiàng)正確2(核反應(yīng)

9、和核反應(yīng)方程)以下是物理學(xué)史上3個(gè)著名的核反應(yīng)方程xLi2yyNxOyBezCx、y和z是3種不同的粒子，其中z是()A粒子 B質(zhì)子C中子 D電子答案C解析把前兩個(gè)方程化簡(jiǎn)，消去x，即NLiyO，可見(jiàn)y是He，結(jié)合第三個(gè)方程，根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒可知z是中子n.因此選項(xiàng)C正確3(核反應(yīng)和核反應(yīng)方程)鋁箔被粒子轟擊后發(fā)生了以下核反應(yīng)：AlHeXn.下列判斷正確的是()A.n是質(zhì)子B.n是中子CX是Si的同位素DX是P的同位素答案BD解析由核反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒知，X是P，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確；n是中子，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確4(放射性同位素的應(yīng)用)用人工方法得到放射性同位

10、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多種，而今天人工制造的放射性同位素已達(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)研究的許多方面得到了廣泛的應(yīng)用(1)帶電的驗(yàn)電器在放射線(xiàn)照射下電荷會(huì)很快消失其原因是()A射線(xiàn)的貫穿作用 B射線(xiàn)的電離作用C射線(xiàn)的物理、化學(xué)作用 D以上三個(gè)選項(xiàng)都不是(2)圖2是工廠(chǎng)利用放射線(xiàn)自動(dòng)控制鋁板厚度的裝置示意圖如果工廠(chǎng)生產(chǎn)的是厚度為1毫米的鋁板，在、三種射線(xiàn)中，你認(rèn)為對(duì)鋁板的厚度控制起主要作用的是_射線(xiàn)圖2答案(1)B(2)解析(1)因放射線(xiàn)的電離作用，空氣中與驗(yàn)電器所帶電荷電性相反的離子與之中和，從而使驗(yàn)電器所帶

11、電荷消失(2)射線(xiàn)穿透物質(zhì)的本領(lǐng)弱，不能穿透厚度為1毫米的鋁板，因而探測(cè)器不能探測(cè)，射線(xiàn)穿透物質(zhì)的本領(lǐng)極強(qiáng)，穿透1毫米厚的鋁板和幾毫米厚的鋁板打在探測(cè)器上很難分辨射線(xiàn)也能夠穿透1毫米甚至幾毫米厚的鋁板，但厚度不同，穿透后射線(xiàn)中的電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同，探測(cè)器容易分辨題組一探測(cè)射線(xiàn)的方法1關(guān)于威耳遜云室探測(cè)射線(xiàn)，下列說(shuō)法正確的是()威耳遜云室內(nèi)充滿(mǎn)過(guò)飽和蒸氣，射線(xiàn)經(jīng)過(guò)時(shí)可顯示出射線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的徑跡威耳遜云室中徑跡粗而短的是射線(xiàn)威耳遜云室中徑跡細(xì)而長(zhǎng)的是射線(xiàn)威耳遜云室中顯示粒子徑跡原因是電離，所以無(wú)法由徑跡判斷射線(xiàn)所帶電荷的正負(fù)A BC D答案A解析云室內(nèi)充滿(mǎn)過(guò)飽和蒸氣，射線(xiàn)經(jīng)過(guò)時(shí)把氣體電離，過(guò)飽和蒸氣以離子

12、為核心凝結(jié)成霧滴，霧滴沿射線(xiàn)的路線(xiàn)排列，顯示出射線(xiàn)的徑跡，故正確；由于粒子的電離本領(lǐng)大，貫穿本領(lǐng)小，所以射線(xiàn)在云室中的徑跡粗而短，即正確；由于射線(xiàn)的電離本領(lǐng)很弱，所以在云室中一般看不到它的徑跡，而細(xì)長(zhǎng)徑跡是射線(xiàn)的，所以錯(cuò)誤；把云室放在磁場(chǎng)中，由射線(xiàn)徑跡的彎曲方向就可判斷射線(xiàn)所帶電荷的正負(fù)，錯(cuò)2用蓋革米勒計(jì)數(shù)器測(cè)定放射源的放射強(qiáng)度為每分鐘405次，若將一張厚紙板放在計(jì)數(shù)器與放射源之間，計(jì)數(shù)器幾乎測(cè)不到射線(xiàn).10天后再次測(cè)量，測(cè)得該放射源的放射強(qiáng)度為每分鐘101次，則下列關(guān)于射線(xiàn)性質(zhì)及它的半衰期的說(shuō)法正確的是()A放射源射出的是射線(xiàn)B放射源射出的是射線(xiàn)C這種放射性元素的半衰期是5天D這種放射性元素

13、的半衰期是2.5天答案C解析由厚紙板能擋住這種射線(xiàn)，知這種射線(xiàn)是穿透能力最差的射線(xiàn)，選項(xiàng)A、B均錯(cuò)誤；因放射性元素原子核個(gè)數(shù)與單位時(shí)間內(nèi)衰變的次數(shù)成正比，10天后測(cè)出放射強(qiáng)度為原來(lái)的四分之一，說(shuō)明10天后放射性元素的原子核個(gè)數(shù)只有原來(lái)的四分之一，由半衰期公式知已經(jīng)過(guò)了兩個(gè)半衰期，故半衰期是5天3用粒子照射充氮的云室，攝得如圖1所示的照片，下列說(shuō)法中正確的是()圖1AA是粒子的徑跡，B是質(zhì)子的徑跡，C是新核的徑跡BB是粒子的徑跡，A是質(zhì)子的徑跡，C是新核的徑跡CC是粒子的徑跡，A是質(zhì)子的徑跡，B是新核的徑跡DB是粒子的徑跡，C是質(zhì)子的徑跡，A是新核的徑跡答案D解析粒子轟擊氮核產(chǎn)生一個(gè)新核并放出質(zhì)

14、子，入射的是粒子，所以B是粒子的徑跡，產(chǎn)生的新核質(zhì)量大，電離作用強(qiáng)，所以徑跡粗而短，故A是新核的徑跡，質(zhì)子電離作用弱一些，貫穿能力強(qiáng)，所以細(xì)而長(zhǎng)的徑跡是質(zhì)子的徑跡，所以正確選項(xiàng)為D.題組二核反應(yīng)和核反應(yīng)方程4下列核反應(yīng)或核衰變方程中，符號(hào)“X”表示中子的是()A.BeHeCXB.NHeOXC.HgnPt2HXD.UNpX答案AC解析根據(jù)核反應(yīng)方程質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得A、C正確5一個(gè)質(zhì)子以1.0×107 m/s的速度撞一個(gè)靜止的鋁原子核后被俘獲，鋁原子核變成硅原子核已知鋁原子核的質(zhì)量是質(zhì)子的27倍，硅原子核的質(zhì)量是質(zhì)子的28倍，則下列判斷正確的是()A核反應(yīng)方程為AlHSiB核反應(yīng)方

15、程為AlnSiC硅原子核速度的數(shù)量級(jí)為107 m/s，方向跟質(zhì)子的初速度方向一致D硅原子核速度的數(shù)量級(jí)為105 m/s，方向跟質(zhì)子的初速度方向相反答案A解析由核反應(yīng)中電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可知A選項(xiàng)正確，B選項(xiàng)錯(cuò)誤由動(dòng)量守恒定律求得硅原子速度的數(shù)量級(jí)為105 m/s，方向和質(zhì)子的初速度方向相同，故C、D選項(xiàng)錯(cuò)誤6在下列四個(gè)核反應(yīng)方程中，X1、X2、X3和X4各代表某種粒子HX1HenNHeOX2BeHeCX3 MgHeAlX4則以下判斷中正確的是()AX1是質(zhì)子 BX2是中子CX3是電子 DX4是質(zhì)子答案D解析根據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒知，X1為H，A錯(cuò)；X2為H，B錯(cuò)；X3為n，C錯(cuò)；X4為

16、H，D對(duì)7一質(zhì)子束入射到靶核Al上，產(chǎn)生核反應(yīng)：pAlXn，式中p代表質(zhì)子，n代表中子，X代表核反應(yīng)產(chǎn)生的新核由反應(yīng)式可知，新核X的質(zhì)子數(shù)為_(kāi)，中子數(shù)為_(kāi)答案1413解析根據(jù)核反應(yīng)過(guò)程電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒，新核X的質(zhì)子數(shù)為113014，質(zhì)量數(shù)為127127，所以中子數(shù)271413.題組三放射性同位素及應(yīng)用8有關(guān)放射性同位素P的下列說(shuō)法，正確的是()A.P與X互為同位素B.P與其同位素有相同的化學(xué)性質(zhì)C用P制成化合物后它的半衰期變長(zhǎng)D含有P的磷肥釋放正電子，可用作示蹤原子，觀(guān)察磷肥對(duì)植物的影響答案BD解析同位素有相同的質(zhì)子數(shù)，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤同位素有相同的化學(xué)性質(zhì)，所以選項(xiàng)B正確半衰期與元素屬于

17、化合物或單質(zhì)沒(méi)有關(guān)系，所以P制成化合物后它的半衰期不變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤含有P的磷肥由于衰變，可記錄磷的蹤跡，所以選項(xiàng)D正確9下列應(yīng)用中把放射性同位素作為示蹤原子的是()A射線(xiàn)探傷儀B利用含有放射性I的油，檢測(cè)地下輸油管的漏油情況C利用Co治療腫瘤等疾病D把含有放射性元素的肥料施給農(nóng)作物，用以檢測(cè)確定農(nóng)作物吸收養(yǎng)分的規(guī)律答案BD解析射線(xiàn)探傷儀利用了射線(xiàn)的穿透能力，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤利用含有放射性I的油，可以記錄油的運(yùn)動(dòng)蹤跡，可以檢查管道是否漏油，所以選項(xiàng)B正確利用Co治療腫瘤等疾病，利用了射線(xiàn)的穿透能力和高能量，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤把含有放射性元素的肥料施給農(nóng)作物，可以記錄放射性元素的蹤跡，用以檢測(cè)確定農(nóng)作物

18、吸收養(yǎng)分的規(guī)律，所以選項(xiàng)D正確題組四綜合應(yīng)用101934年，約里奧居里夫婦在用粒子轟擊鋁箔時(shí)，除了測(cè)到預(yù)料中的中子外，還探測(cè)到了正電子正電子的質(zhì)量跟電子的質(zhì)量相同，帶一個(gè)單位的正電荷，跟電子的電性正好相反，是電子的反粒子更意外的是，拿走放射源以后，鋁箔雖不再發(fā)射中子，但仍然繼續(xù)發(fā)射正電子，而且這種放射性也有一定的半衰期原來(lái)，鋁箔被粒子擊中后發(fā)生了如下反應(yīng)：AlHePn，這里的P就是一種人工放射性同位素，正電子就是它衰變過(guò)程中放射出來(lái)的(1)寫(xiě)出放射性同位素P放出正電子的核反應(yīng)方程；(2)放射性同位素P放出正電子的衰變稱(chēng)為正衰變，我們知道原子核內(nèi)只有中子和質(zhì)子，那么正衰變中的正電子從何而來(lái)？答案(1)PSie(2)正電子是原子核內(nèi)的一個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)換成一個(gè)中子放出的解析(1)核反應(yīng)方程為PSi01e.(2)原子核內(nèi)只有質(zhì)子和