物理三維設(shè)計(jì)

第1節(jié)原子核的組成1.物質(zhì)發(fā)射射線的性質(zhì)稱為放射性。放射性元素自發(fā)地發(fā)出射線的現(xiàn)象，叫做天然放射現(xiàn)象。2．α射線是高速氦核流，β射線是高速電子流，γ射線是光子流3．原子核由質(zhì)子和中子組成。盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核獲得了質(zhì)子，查德威克證實(shí)了中子的存在。天然放射現(xiàn)象1.放射性和放射性元素(1)1896年，法國(guó)物理學(xué)家貝可勒爾發(fā)現(xiàn)，鈾和含鈾礦物都能發(fā)出看不見的射線，這種射線可以穿透黑紙使照相底片感光。物質(zhì)發(fā)射射線的性質(zhì)稱為放射性，具有放射性的元素稱為放射性元素。(2)瑪麗·居里和她的丈夫皮埃爾·居里發(fā)現(xiàn)了兩種放射性更強(qiáng)的新元素，命名為釙(Po)、鐳(Ra)。2．天然放射現(xiàn)象放射性元素自發(fā)地發(fā)出射線的現(xiàn)象。原子序數(shù)大于或等于83的元素，都能自發(fā)地發(fā)出射線，原子序數(shù)小于83的元素，有的也能放出射線。1．天然放射現(xiàn)象說(shuō)明()A．原子不是單一的基本粒子B．原子核不是單一的基本粒子C．原子內(nèi)部大部分是空的D．原子是由帶正電和帶負(fù)電的基本粒子組成的解析：天然放射現(xiàn)象是原子核向外輻射出射線的現(xiàn)象，這一現(xiàn)象說(shuō)明原子核有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。故正確答案為B。答案：B三種射線eq\a\vs4\al([自學(xué)教材])(1)三種射線：在射線經(jīng)過(guò)的空間施加磁場(chǎng)，射線分成三束，其中兩束在磁場(chǎng)中向不同的方向偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明這兩束是帶電粒子流，另一束在磁場(chǎng)中不偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明這一束不帶電，這三束射線分別叫做α射線、β射線、γ射線。(2)α射線實(shí)際上就是氦原子核，速度可達(dá)到光速的1/10，其電離能力強(qiáng)，穿透能力較差，在空氣中只能前進(jìn)幾厘米，用一張紙就能把它擋住。(3)β射線是高速電子流，它速度很大，可達(dá)光速的99%，它的穿透能力較強(qiáng)，電離能力較弱，很容易穿透黑紙，也能穿透幾毫米厚的鋁板。(4)γ射線呈電中性，是能量很高的電磁波，波長(zhǎng)很短，在10－10m以下，它的電離作用更小，但穿透能力更強(qiáng)，甚至能穿透幾厘米厚的鉛板e(cuò)q\a\vs4\al([重點(diǎn)詮釋])1．在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)情況的比較(1)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，α射線偏轉(zhuǎn)較小，β射線偏轉(zhuǎn)較大，γ射線不偏轉(zhuǎn)，如圖19－1－1甲圖所示。圖19－1－1(2)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，α射線偏轉(zhuǎn)半徑較大，β射線偏轉(zhuǎn)半徑較小，γ射線不偏轉(zhuǎn)，如圖19－1－1乙圖所示。2．研究放射性的意義如果一種元素具有放射性，那么不論它是以單質(zhì)的形式存在，還是以某種化合物的形式存在，放射性都不受影響。也就是說(shuō)，放射性與元素存在的狀態(tài)無(wú)關(guān)，放射性僅與原子核有關(guān)。因此，原子核不是組成物質(zhì)的最小微粒，原子核也存在著一定結(jié)構(gòu)。2．下列說(shuō)法正確的是()A．α射線與γ射線都是電磁波B．β射線是原子的核外電子電離后形成的電子流C．從倫琴射線管的對(duì)陰極發(fā)出X射線時(shí)，對(duì)陰極中的原子和原子核的結(jié)構(gòu)并沒(méi)有改變，只是原子從能量較高的定態(tài)躍遷到較低的定態(tài)D.放射性元素有射線放出時(shí)，元素的原子核的組成一定發(fā)生變化解析：α射線是實(shí)物粒子流，不是電磁波，A項(xiàng)錯(cuò)誤；β射線是原子核中的中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子而釋放的電子流，不是核外電子電離后形成的，故B錯(cuò)；X射線是原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后，原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷而產(chǎn)生的，對(duì)陰極中的原子和原子核的結(jié)構(gòu)沒(méi)有影響，故C對(duì)；放射性元素有射線放出時(shí)，原子核一定發(fā)生了變化，故D對(duì)。答案：CD原子核的組成eq\a\vs4\al([自學(xué)教材])1．質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)2．中子的發(fā)現(xiàn)3．原子核的組成原子核由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子。4．原子核的符號(hào)eq\a\vs4\al(\o\al(A,Z))eq\a\vs4\al(原子核的質(zhì)量數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù))核電荷數(shù)＝原子核的質(zhì)子數(shù)，即原子的原子序數(shù)X元素符號(hào)5．同位素具有相同的質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的原子，在元素周期表中處于同一位置，它們互稱為同位素。例如，氫有三種同位素eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H。eq\a\vs4\al([重點(diǎn)詮釋])1．原子核(符號(hào)eq\o\al(A,Z)X)原子核eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(大?。汉苄。霃綖?0－15～10－14m,\a\vs4\al(組,成)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(質(zhì)子：電量e＝＋1.6×10－19C,質(zhì)量mp＝1.6726231×10－27kg,中子：電量e＝0,質(zhì)量mn＝1.6749286×10－27kg)),同位素：質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同的原子核))2．基本關(guān)系核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)(Z)＝元素的原子序數(shù)＝核外電子數(shù)。質(zhì)量數(shù)(A)＝核子數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù)。3．對(duì)核子數(shù)、電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)的理解(1)核子數(shù)：質(zhì)子和中子質(zhì)量差別非常微小，二者統(tǒng)稱為核子，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和叫核子數(shù)。(2)電荷數(shù)(Z)：原子核所帶的電荷總是質(zhì)子電荷的整數(shù)倍，通常用這個(gè)整數(shù)表示原子核的電荷量，叫做原子核的電荷數(shù)。(3)質(zhì)量數(shù)(A)：原子核的質(zhì)量等于核內(nèi)質(zhì)子和中子的質(zhì)量的總和，而質(zhì)子與中子質(zhì)量幾乎相等，所以原子核的質(zhì)量幾乎等于單個(gè)核子質(zhì)量的整數(shù)倍，這個(gè)整數(shù)叫做原子核的質(zhì)量數(shù)。3．某種元素的原子核符號(hào)為eq\o\al(A,Z)X，則()A．原子核的質(zhì)子數(shù)為Z，中子數(shù)為A－ZB．原子核的質(zhì)子數(shù)為Z，核子數(shù)為AC．原子核的質(zhì)子數(shù)為A，中子數(shù)為ZD．原子核的質(zhì)子數(shù)為A，中子數(shù)為A－Z解析：eq\o\al(A,Z)X表示原子核，其中X：元素符號(hào)；A：核的質(zhì)量數(shù)；Z：核的電荷數(shù)；中子數(shù)為A－Z；核子數(shù)就是質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和。答案：AB對(duì)三種射線的理解[例1]一置于鉛盒中的放射源發(fā)射出的α、β和γ射線，由鉛盒的小孔射出，在小孔外放一鋁箔，鋁箔后的空間有一勻強(qiáng)電場(chǎng)。進(jìn)入電場(chǎng)后，射線變?yōu)閍、b兩束，射線a沿原來(lái)方向行進(jìn)，射線b發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，如圖19－1－2所示，則圖中的射線a為______射線，射線b為______射線。圖19－1－2[解析]在三種射線中，α射線帶正電，穿透能力最弱，γ射線不帶電，穿透能力最強(qiáng)；β射線帶負(fù)電，穿透能力一般，綜上所述，結(jié)合題意可知，a射線應(yīng)為γ射線，b射線應(yīng)為β射線。[答案]γβ[借題發(fā)揮]三種射線的比較方法：(1)α射線是α、β、γ三種射線中貫穿本領(lǐng)最弱的一種，它穿不過(guò)白紙。(2)要知道三種射線的成分，貫穿本領(lǐng)和電離本領(lǐng)。(3)要知道α、β、γ三種射線，α、β是實(shí)物粒子，γ射線是電磁波譜中的一員。1．天然放射性物質(zhì)的放射線包括三種成分，下列說(shuō)法正確的是()A．一張厚的黑紙能擋住α射線，但不能擋住β射線和γ射線B．某原子核在放出γ射線后會(huì)變成另一種元素的原子核C．三種射線中對(duì)氣體電離作用最強(qiáng)的是α射線D．β粒子是電子，但不是原來(lái)繞核旋轉(zhuǎn)的核外電子解析：由三種射線的本質(zhì)和特點(diǎn)可知，α射線貫穿本領(lǐng)最弱，一張黑紙都能擋住，而擋不住β射線和γ射線，故A正確；γ射線是伴隨α、β衰變而產(chǎn)生的一種電磁波，不會(huì)使原核變成新核。三種射線中α射線電離作用最強(qiáng)，故C正確；β粒子是電子，來(lái)源于原子核，故D正確。答案：ACD原子核的組成[例2]已知鐳的原子序數(shù)是88，原子核質(zhì)量數(shù)是226。試問(wèn)：(1)鐳核中有幾個(gè)質(zhì)子？幾個(gè)中子？(2)鐳核所帶的電荷量是多少？(3)呈中性的鐳原子，核外有幾個(gè)電子？[思路點(diǎn)撥]根據(jù)原子核的質(zhì)量數(shù)、質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)、電子數(shù)及原子序數(shù)等之間的基本關(guān)系分析，求解。[解析](1)鐳核中的質(zhì)子數(shù)等于其原子序數(shù)，故質(zhì)子數(shù)為88，中子數(shù)N等于原子核的質(zhì)量數(shù)A與質(zhì)子數(shù)Z之差，即N＝A－Z＝226－88＝138。(2)鐳核所帶電荷量：Q＝Ze＝88×1.6×10－19C≈1.41×10－17(3)核外電子數(shù)等于核電荷數(shù)等于核內(nèi)質(zhì)子數(shù)，故核外電子數(shù)為88。[答案](1)88138(2)1.41×10－17C[誤區(qū)警示]處理這類問(wèn)題時(shí)，不要將核電荷數(shù)與原子核的帶電量混淆。2．下列說(shuō)法中正確的是()A．原子中含有帶負(fù)電的電子，所以原子帶負(fù)電B．原子核中的質(zhì)子數(shù)，一定跟核外電子數(shù)相等C．用α粒子轟擊氮、氟、鈉、鋁等元素的原子核都可以打出質(zhì)子，因此人們斷定質(zhì)子是原子核的組成部分D．絕大多數(shù)原子核的質(zhì)量跟質(zhì)子質(zhì)量之比都大于核電荷數(shù)跟質(zhì)子電荷數(shù)之比，因而原子核內(nèi)還存在一種不帶電的中性粒子解析：原子中除了帶負(fù)電的電子外，還有帶正電的質(zhì)子，且一般情況下質(zhì)子和核外電子數(shù)目相等，故A錯(cuò)；只有中性原子的原子核中的質(zhì)子數(shù)才跟核外電子數(shù)相等，故B錯(cuò)；正是用α粒子轟擊原子核的實(shí)驗(yàn)才發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，故C正確；因?yàn)榻^大多數(shù)原子核的質(zhì)量跟質(zhì)子質(zhì)量之比都大于原子核的電荷量跟質(zhì)子的電荷量之比，才確定原子核內(nèi)必還有別的中性粒子，故D正確。答案：CD[隨堂基礎(chǔ)鞏固]1．下列哪些事實(shí)表明原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)()A．α粒子的散射實(shí)驗(yàn) B．天然放射現(xiàn)象C．陰極射線的發(fā)現(xiàn) D．X射線的發(fā)現(xiàn)解析：從原子核中放射出射線，說(shuō)明原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)。答案：B2．在天然放射性物質(zhì)附近放置一帶電體，帶電體所帶的電荷很快消失的根本原因是()A．γ射線的貫穿作用 B．α射線的電離作用C．β射線的貫穿作用 D．β射線的中和作用解析：由于α粒子電離作用較強(qiáng)，能使空氣分子電離，電離產(chǎn)生的電荷與帶電體的電荷中和。故正確選項(xiàng)為B。答案：B3．下面關(guān)于β射線的說(shuō)法中正確的是()A．它是高速電子流B．β粒子是放射出來(lái)的原子內(nèi)層電子C．β粒子是從原子核中放射出來(lái)的D．它的電離作用比較弱，但它的穿透能力很強(qiáng)，能穿透幾厘米厚的鉛板解析：β射線是高速的電子流，它是從原子核內(nèi)部放射出來(lái)的，電離作用較弱，穿透能力較強(qiáng)，能穿透幾毫米的鋁板，故A、C正確。答案：AC4．如圖19－1－3所示是利用放射線自動(dòng)控制鋁板厚度的裝置。假如放射源能放射出α、β、γ三種射線，而根據(jù)設(shè)計(jì)，該生產(chǎn)線壓制的是3mm厚的鋁板，那么是三種射線中的____________射線對(duì)控制厚度起主要作用。當(dāng)探測(cè)接收器單位時(shí)間內(nèi)接收到的放射性粒子的個(gè)數(shù)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，將會(huì)通過(guò)自動(dòng)裝置將M、N兩個(gè)軋輥間的距離調(diào)________一些。圖19－1－3解析：α射線不能穿過(guò)3mm厚的鋁板，γ射線又很容易穿過(guò)3mm厚的鋁板，基本不受鋁板厚度的影響。而β射線剛好能穿透幾毫米厚的鋁板，因此厚度的微小變化會(huì)使穿過(guò)鋁板的β射線的強(qiáng)度發(fā)生較明顯變化，應(yīng)是β射線對(duì)控制厚度起主要作用。若超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值，說(shuō)明鋁板太薄了，應(yīng)該將兩個(gè)軋輥間的距離調(diào)節(jié)得大一些。答案：β大[課時(shí)跟蹤訓(xùn)練](時(shí)間：30分鐘，滿分：50分)一、選擇題(本大題共7個(gè)小題，每小題4分，共計(jì)28分。每小題至少有一個(gè)選項(xiàng)正確，全部選對(duì)的得4分，選不全的得2分，有錯(cuò)選或不選的得0分)1．關(guān)于天然放射現(xiàn)象和對(duì)放射性的研究，下列說(shuō)法正確的是()A．是居里夫婦首先發(fā)現(xiàn)并開始研究的B．說(shuō)明了原子核不是單一的粒子C．γ射線伴隨α射線或β射線而產(chǎn)生D．任何放射性元素都能同時(shí)發(fā)出三種射線解析：首先發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象的是法國(guó)的貝可勒爾，A錯(cuò)誤；放射現(xiàn)象的研究揭示出原子核的可變性，即原子核不是單一粒子，原子核也是具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的，B正確；γ射線是在原子核放射α粒子或β粒子的時(shí)候，多余的能量以極高頻率的γ光子的形式產(chǎn)生的輻射，因此，γ射線是伴隨(不是一定伴隨)α射線或β射線而放出的。答案：BC2．放射性元素衰變時(shí)放出的三種射線，按穿透能力由強(qiáng)到弱的排列順序是()A．α射線，β射線，γ射線B．γ射線，β射線，α射線C．γ射線，α射線，β射線D．β射線，α射線，γ射線解析：γ射線貫穿能力最強(qiáng)，其次是β射線，α射線貫穿能力最弱。答案：B3．原子核中能放出α、β、γ射線，關(guān)于原子核的組成，下列說(shuō)法正確的是()A．原子核中，有質(zhì)子、中子、還有α粒子B．原子核中，有質(zhì)子、中子、還有β粒子C．原子核中，有質(zhì)子、中子、還有γ粒子D．原子核中，只有質(zhì)子和中子解析：α射線是被拋出的氦核粒子流，β射線是中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子釋放的電子流，γ射線是伴隨α、β射線放出的光子流，故原子核中，只有質(zhì)子和中子，D對(duì)。答案：D4．如圖1所示，x為未知的放射源，L為薄鋁片，若在放射源和計(jì)數(shù)器之間加上L后，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率大幅度減小，在L和計(jì)數(shù)器之間再加豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率不變，則x可能是()圖1A．α和β的混合放射源B．純?chǔ)练派湓碈．α和γ的混合放射源D．純?chǔ)梅派湓唇馕觯捍祟}考查運(yùn)用三種射線的性質(zhì)分析問(wèn)題的能力。在放射源和計(jì)數(shù)器之間加上鋁片后，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率大幅度減小，說(shuō)明射線中有穿透力很弱的粒子，即α粒子；在鋁片和計(jì)數(shù)器之間再加豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率不變，說(shuō)明穿過(guò)鋁片的粒子中一定不含有β粒子，能穿透鋁片打到計(jì)數(shù)器上的是γ粒子，x應(yīng)是α粒子和γ光子的混合放射源。答案：C5．據(jù)最新報(bào)道，放射性同位素鈥eq\o\al(166,67)Ho，可有效治療癌癥，該同位素原子核內(nèi)中子數(shù)與核外電子數(shù)之差是()A．32 B．67C．99 D．166解析：根據(jù)原子核的表示方法得核外電子數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＝67，中子數(shù)為166－67＝99，故核內(nèi)中子數(shù)與核外電子數(shù)之差為99－67＝32，故A對(duì)，B、C、D錯(cuò)。答案：A6．人類探測(cè)月球發(fā)現(xiàn)，在月球的土壤中含有較豐富的質(zhì)量數(shù)為3的氦，它可以作為未來(lái)核聚變的重要原料之一，氦的這種同位素應(yīng)表示為()A.eq\o\al(4,3)HeB.eq\o\al(3,2)HeC.eq\o\al(4,2)HeD.eq\o\al(3,3)He解析：氦的同位素質(zhì)子數(shù)一定相同，質(zhì)量數(shù)為3，故可寫作eq\o\al(3,2)He，因此B正確，A、C、D錯(cuò)。答案：B7.如圖2所示，一天然放射性物質(zhì)射出三種射線，經(jīng)過(guò)一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)共存的區(qū)域(方向如圖2所示)，調(diào)整電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小，使得在MN上只有兩個(gè)點(diǎn)受到射線照射。下面的哪種判斷是正確的()A．射到b點(diǎn)的一定是α射線B．射到b點(diǎn)的一定是β射線C．射到b點(diǎn)的可能是α射線也可能是β射線 圖2D．射到b點(diǎn)的一定是γ射線解析：γ射線不帶電，在電場(chǎng)或磁場(chǎng)中它都不受場(chǎng)的作用，只能射到a點(diǎn)，因此D選項(xiàng)不對(duì)；調(diào)整E和B的大小，既可以使帶正電的α射線沿直線前進(jìn)，也可使帶負(fù)電的β射線沿直線前進(jìn)。沿直線前進(jìn)的條件是電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡，即Eq＝Bqv。已知α粒子的速度比β粒子的速度小得多，當(dāng)我們調(diào)節(jié)使α粒子沿直線前進(jìn)時(shí)，速度大的β粒子向右偏轉(zhuǎn)，有可能射到b點(diǎn)；當(dāng)我們調(diào)節(jié)使β粒子沿直線前進(jìn)時(shí)，速度較小的α粒子也將會(huì)向右偏，也有可能射到b點(diǎn)，因此C選項(xiàng)正確，而A、B選項(xiàng)都不對(duì)。答案：C二、非選擇題(本題共2小題，共22分，解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)8．(10分)若讓氫的三種同位素先以相同的速度進(jìn)入相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，再以相同的動(dòng)量進(jìn)入相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其受到的向心力和軌道半徑大小順序如何？解析：當(dāng)同位素以相同速度進(jìn)入相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，由洛倫茲力提供向心力可知F向＝qBv，v、B一定，則F向∝q，因?yàn)槿N同位素電荷數(shù)相等，故三種同位素F向相等。由R＝eq\f(mv,qB)，q、B、v一定，R∝m，所以R氕<R氘<R氚。當(dāng)同位素以相同動(dòng)量進(jìn)入相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，由洛倫茲力提供向心力可知qBv＝mv2/R，則有R＝eq\f(mv,qB)＝eq\f(p,qB)。p、B一定，R∝eq\f(1,q)，因?yàn)閝相同，所以三種同位素軌道半徑相等。又因?yàn)镕向＝qvB＝eq\f(qpB,m)，q、p、B一定，F(xiàn)向∝eq\f(1,m)，故F向氕>F向氘>F向氚。答案：以相同速度進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，F(xiàn)向氕＝F向氘＝F向氚，R氕<R氘<R氚以相同動(dòng)量進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，F(xiàn)向氕>F向氘>F向氚，R氕＝R氘＝R氚9．(12分)在暗室的真空裝置中做如下實(shí)驗(yàn)：在豎直放置的平行金屬板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有一個(gè)能產(chǎn)生α、β、γ三種射線的射線源。從射線源射出的一束射線垂直于電場(chǎng)方向射入電場(chǎng)，如圖3所示。在與射線源距離為H高處，水平放置兩張疊放著的、涂藥面朝下的印像紙(比一般紙厚且涂有感光藥的紙)，經(jīng)射線照射一段時(shí)間后兩張印像紙顯影。圖3(1)上面的印像紙有幾個(gè)暗斑？各是什么射線的痕跡？(2)下面的印像紙顯出三個(gè)暗斑，試估算中間暗斑與兩邊暗斑的距離之比。(3)若在此空間再加上與電場(chǎng)方向垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一次使α射線不偏轉(zhuǎn)，一次使β射線不偏轉(zhuǎn)，則兩次所加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度之比是多少。(已知：mα＝4u，mβ＝eq\f(1,1840)u，vα＝eq\f(c,10)，vβ＝c)解析：(1)因α粒子貫穿本領(lǐng)弱，穿過(guò)下層紙的只有β射線、γ射線，β射線、γ射線在上面的印像紙上留下兩個(gè)暗斑。(2)下面印像紙從左向右依次是β射線、γ射線、α射線留下的暗斑。設(shè)α射線、β射線暗斑到中央γ射線暗斑的距離分別為sα、sβ則sα＝eq\f(1,2)aα·(eq\f(H,vα))2，sβ＝eq\f(1,2)aβ·(eq\f(H,vβ))2，aα＝eq\f(qα·E,mα)，aβ＝eq\f(qβ·E,mβ)。由以上四式得eq\f(sα,sβ)＝eq\f(5,184)。(3)若使α射線不偏轉(zhuǎn)，qαE＝qαvα·Bα，所以Bα＝eq\f(E,vα)，同理若使β射線不偏轉(zhuǎn)，應(yīng)加磁場(chǎng)Bβ＝eq\f(E,vβ)，故eq\f(Bα,Bβ)＝eq\f(vβ,vα)＝10∶1。答案：(1)兩個(gè)暗斑β射線，γ射線(2)5∶184(3)10∶1第2節(jié)放射性元素的衰變1.原子核衰變時(shí)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒。2．α衰變：eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He3．β衰變：eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e4．放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間叫做這種元素的半衰期。原子核的衰變eq\a\vs4\al([自學(xué)教材])1．定義原子核放出α粒子或β粒子，由于核電荷數(shù)變了，它在周期表中的位置就變了，變成另一種原子核。2．衰變的類型一種是α衰變，另一種是β衰變，而γ射線是伴隨α衰變或β衰變產(chǎn)生的。3．衰變方程α衰變：eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)Heβ衰變：eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e4．衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒。eq\a\vs4\al([重點(diǎn)詮釋])1．α衰變和β衰變的實(shí)質(zhì)(1)α衰變：2eq\o\al(1,0)n＋2eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He(2)β衰變：eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(0,－1)e2．衰變次數(shù)的計(jì)算方法設(shè)放射性元素eq\o\al(A,Z)X經(jīng)過(guò)n次α衰變和m次β衰變后，變成穩(wěn)定的新元素eq\o\al(A′,Z′)Y，則衰變方程為：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A′,Z′)Y＋neq\o\al(4,2)He＋meq\o\al(0,－1)e根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可列方程：A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m。以上兩式聯(lián)立解得：n＝eq\f(A－A′,4)，m＝eq\f(A－A′,2)＋Z′－Z。[特別提醒](1)為了確定衰變次數(shù)，一般是由質(zhì)量數(shù)的改變先確定α衰變的次數(shù)，這是因?yàn)棣滤プ兊拇螖?shù)的多少對(duì)質(zhì)量數(shù)沒(méi)有影響。(2)再根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù)。1．原子序數(shù)大于或等于83的所有元素，都能自發(fā)地放出射線。這些射線共有三種：α射線、β射線和γ射線。下列說(shuō)法中正確的是()A．原子核每放出一個(gè)α粒子，原子序數(shù)減少4B．原子核每放出一個(gè)α粒子，原子序數(shù)增加4C．原子核每放出一個(gè)β粒子，原子序數(shù)減少1D．原子核每放出一個(gè)β粒子，原子序數(shù)增加1解析：發(fā)生一次α衰變，核電荷數(shù)減少2，質(zhì)量數(shù)減少4，原子序數(shù)減少2；發(fā)生一次β衰變，核電荷數(shù)、原子序數(shù)增加1。答案：D半衰期eq\a\vs4\al([自學(xué)教材])1．定義大量放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間。2．決定因素放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部自身的因素決定的，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒(méi)有關(guān)系。不同的放射性元素，半衰期不同。3．應(yīng)用利用半衰期非常穩(wěn)定這一特點(diǎn)，可以測(cè)量其衰變程度、推斷時(shí)間。eq\a\vs4\al([重點(diǎn)詮釋])1．對(duì)半衰期的理解半衰期是表示放射性元素衰變快慢的物理量，同一放射性元素具有的衰變速率一定，不同元素半衰期不同，有的差別很大。2．半衰期公式N余＝N原(eq\f(1,2))t/T，m余＝m0(eq\f(1,2))t/T。式中N原、m0表示衰變前的原子數(shù)和質(zhì)量，N余、m余表示衰變后的尚未發(fā)生衰變的原子數(shù)和質(zhì)量，t表示衰變時(shí)間，T表示半衰期。3．適用條件半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)概念，是對(duì)大量的原子核衰變規(guī)律的總結(jié)，對(duì)于一個(gè)特定的原子核，無(wú)法確定何時(shí)發(fā)生衰變，但可以確定各個(gè)時(shí)刻發(fā)生衰變的概率，即某時(shí)衰變的可能性，因此，半衰期只適用于大量的原子核。2．關(guān)于半衰期，下面各種說(shuō)法中正確的是()A．所有放射性元素都有一定的半衰期，半衰期的長(zhǎng)短與元素的質(zhì)量有關(guān)B．半衰期是放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變需要的時(shí)間C．一塊純凈的放射性元素的礦石，經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期以后，它的總質(zhì)量?jī)H剩下一半D．放射性元素在高溫和高壓的情況下，半衰期要變短，但它與其他物質(zhì)化合后，半衰期要變長(zhǎng)解析：半衰期是放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間，是表明放射性元素原子衰變快慢的物理量，與元素的質(zhì)量無(wú)關(guān)，故正確答案為B。答案：B對(duì)衰變的理解[例1]eq\o\al(238,92)U核經(jīng)一系列的衰變后變?yōu)閑q\o\al(206,82)Pb核。問(wèn)：(1)一共經(jīng)過(guò)幾次α衰變和幾次β衰變？(2)eq\o\al(206,82)Pb與eq\o\al(238,92)U相比，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)各少多少？(3)寫出這一衰變過(guò)程的方程。[解析](1)設(shè)eq\o\al(238,92)U衰變?yōu)閑q\o\al(206,82)Pb經(jīng)過(guò)x次α衰變和y次β衰變，由質(zhì)量數(shù)守恒和核電荷數(shù)守恒，可得238＝206＋4x①92＝82＋2x－y②聯(lián)立①②解得x＝8，y＝6，即一共經(jīng)過(guò)8次α衰變和6次β衰變。(2)由于每發(fā)生一次α衰變質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)均減少2，每發(fā)生一次β衰變中子數(shù)減少1，質(zhì)子數(shù)增加1，故eq\o\al(206,82)Pb比eq\o\al(238,92)U質(zhì)子數(shù)少10，中子數(shù)少22。(3)核衰變方程為：eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(206,82)Pb＋8eq\o\al(4,2)He＋6eq\o\al(0,－1)e。[答案]見解析[特別提醒](1)放射性元素在衰變過(guò)程中遵循質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒。(2)衰變過(guò)程是不可逆的，所以衰變方程只能用單向箭頭表示反應(yīng)方向，不能用等號(hào)連接。1．下列核反應(yīng)或核衰變方程中，符號(hào)“X”表示中子的是()A.eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋XB.eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋XC.eq\o\al(204,80)Hg＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(202,78)Pt＋2eq\o\al(1,1)H＋XD.eq\o\al(239,92)U→eq\o\al(239,93)Np＋X解析：由于在核反應(yīng)中反應(yīng)前后滿足電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，可由已知粒子的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)依據(jù)守恒原則確定未知粒子的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)，由此確定該粒子。A項(xiàng)中反應(yīng)前、后電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別滿足6－6＝0、9＋4－12＝1。即X的電荷數(shù)為0，質(zhì)量數(shù)為1，即為中子，A正確；同理，C正確。答案：AC對(duì)半衰期的理解和計(jì)算[例2](2011·山東高考)碘131核不穩(wěn)定，會(huì)發(fā)生β衰變，其半衰變期為8天。(1)碘131核的衰變方程：eq\o\al(131,53)I→________(衰變后的元素用X表示)。(2)經(jīng)過(guò)________天75%的碘131核發(fā)生了衰變。[思路點(diǎn)撥](1)寫衰變方程的依據(jù)是質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒。(2)m＝m0(eq\f(1,2))eq\f(t,T)，m指衰變后剩余的質(zhì)量，而不是已衰變的質(zhì)量。[解析](1)eq\o\al(131,53)I→eq\o\al(131,54)X＋eq\o\al(0,－1)e(2)75%的碘發(fā)生了衰變，即25%的未衰變。即eq\f(m,m0)＝25%＝eq\f(1,4)＝(eq\f(1,2))2共經(jīng)歷了兩個(gè)半衰期即16。[答案](1)eq\o\al(131,53)I→eq\o\al(131,54)X＋eq\o\al(0,－1)e(2)162．14C是碳的一種半衰期為5730年的放射性同位素，2010年2月科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了曹操墓，若考古工作者探測(cè)到其棺木中14C的含量約為原來(lái)的eq\f(4,5)，則該古木死亡的時(shí)間距今大約為eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(1,2)\f(1,3)≈0.8))()A．22900年 B．11400年C．5700年 D．1900年解析：假設(shè)古木死亡時(shí)14C的質(zhì)量為m0，現(xiàn)在的質(zhì)量為m，從古木死亡到現(xiàn)在所含14C經(jīng)過(guò)了n個(gè)半衰期，由題意可知：eq\f(m,m0)＝(eq\f(1,2))n＝eq\f(4,5)，所以n≈eq\f(1,3)，即古木死亡的時(shí)間距今約為5730×eq\f(1,3)年＝1910年，D正確。答案：D[隨堂基礎(chǔ)鞏固]1．一個(gè)原子核發(fā)生衰變時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是()A．總質(zhì)量數(shù)保持不變 B．核子數(shù)保持不變C．變化前后質(zhì)子數(shù)保持不變 D．總動(dòng)量保持不變解析：衰變過(guò)程中質(zhì)量數(shù)守恒，又質(zhì)量數(shù)等于核子數(shù)，故衰變過(guò)程中核子數(shù)不變，A、B正確；發(fā)生β衰變時(shí)，質(zhì)子數(shù)增加，C錯(cuò)；由動(dòng)量守恒的條件知D正確。答案：ABD2．新發(fā)現(xiàn)的一種放射性元素X，它的氧化物X2O半衰期為8天，X2O與F2能發(fā)生如下反應(yīng)：2X2O＋2F2=4XF＋O2，XF的半衰期為()A．2天 B．4天C．8天 D．16天解析：根據(jù)半衰期由原子核內(nèi)部因素決定，而跟其所處的物理狀態(tài)和化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)，所以X2O、XF、X的半衰期相同，均為8天。正確選項(xiàng)為C。答案：C3．三個(gè)原子核X、Y、Z，X核放出一個(gè)正電子后變?yōu)閅核，Y核與質(zhì)子發(fā)生核反應(yīng)后生成Z核并放出一個(gè)氦核(eq\o\al(4,2)He)。則下面說(shuō)法正確的是()A．X核比Z核多一個(gè)質(zhì)子B．X核比Z核少一個(gè)中子C．X核的質(zhì)量數(shù)比Z核質(zhì)量數(shù)大3D．X核與Z核的總電荷是Y核電荷的2倍解析：設(shè)原子核X的符號(hào)為eq\o\al(a,b)X，則原子核Y為eq\o\al(a,b－1)Y，eq\o\al(a,b)X→eq\o\al(0,1)e＋eq\o\al(a,b－1)Y，eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(a,b－1)Y→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(a－3,b－2)Z，故原子核Z為eq\o\al(a－3,b－2)Z。答案：CD4．(2012·上海高考)eq\o\al(60,27)Co發(fā)生一次β衰變后變?yōu)镹i，其衰變方程為____________在該衰變過(guò)程中還發(fā)出頻率為ν1、ν2的兩個(gè)光子，其總能量為__________。解析：由衰變過(guò)程中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得衰變方程為：eq\o\al(60,27)Co→eq\o\al(60,28)Ni＋eq\o\al(0,－1)e，由光子的能量公式得總能量為：E＝hν1＋hν2＝h(ν1＋ν2)答案：eq\o\al(60,27)Co→eq\o\al(60,28)Ni＋eq\o\al(0,－1)eh(ν1＋ν2)[課時(shí)跟蹤訓(xùn)練](時(shí)間：30分鐘，滿分：50分)一、選擇題(本大題共8個(gè)小題，每小題4分，共計(jì)32分。每小題至少有一個(gè)選項(xiàng)正確，全部選對(duì)的得4分，選不全的得2分，有錯(cuò)選或不選的得0分)1．“朝核危機(jī)”引起全球矚目，其焦點(diǎn)就是朝鮮核電站采用輕水堆還是重水堆。重水堆核電站在發(fā)電的同時(shí)還可以生產(chǎn)出可供研制核武器的钚239(eq\o\al(239,94)Pu)，這種eq\o\al(239,94)Pu可由鈾239(eq\o\al(239,92)U)經(jīng)過(guò)n次β衰變而產(chǎn)生，則n為()A．2 B．239C．145 D．92解析：eq\o\al(239,94)Pu比eq\o\al(239,92)U多2個(gè)質(zhì)子，而質(zhì)量數(shù)沒(méi)有變化，故發(fā)生了2次β衰變。答案：A2．β衰變中放出的電子來(lái)自()A．組成原子核的電子B．核內(nèi)質(zhì)子轉(zhuǎn)化為中子C．核內(nèi)中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子D．原子核外軌道中的電子解析：組成原子核的核子只有中子及質(zhì)子沒(méi)有電子，故A錯(cuò)；B項(xiàng)違背了電荷數(shù)守恒，故B錯(cuò)；β衰變是原子核釋放電子，而與核外電子無(wú)關(guān)，D錯(cuò)。故C正確。答案：C3．(2011·上海高考)在存放放射性元素時(shí)，若把放射性元素①置于大量水中；②密封于鉛盒中；③與輕核元素結(jié)合成化合物。則()A．措施①可減緩放射性元素衰變B．措施②可減緩放射性元素衰變C．措施③可減緩放射性元素衰變D．上述措施均無(wú)法減緩放射性元素衰變解析：放射性元素的衰變快慢由其原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定，與外界因素?zé)o關(guān)，所以A、B、C錯(cuò)誤，D正確。答案：D4．目前，在居室裝修中經(jīng)常用到花崗巖、大理石等裝飾材料，這些巖石都不同程度地含有放射性元素。比如，有些含有鈾、釷的花崗巖等巖石會(huì)釋放出放射性惰性氣體氡，而氡會(huì)發(fā)生放射性衰變，放射出α、β、γ射線，這些射線會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生癌變及呼吸道等方面的疾病。根據(jù)有關(guān)放射性知識(shí)可知，下列說(shuō)法正確的是()A．氡的半衰期為3.8天，若取4個(gè)氡原子核，經(jīng)7.6天后就一定剩下一個(gè)原子核了B．β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子和電子所產(chǎn)生的C．γ射線一般伴隨著α或β射線產(chǎn)生，在這三種射線中，γ射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力最弱D．發(fā)生α衰變時(shí)，生成核與原來(lái)的核相比，中子數(shù)減少了4個(gè)解析：半衰期是大量原子核衰變時(shí)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)少數(shù)原子核毫無(wú)意義，A錯(cuò)，發(fā)生α衰變時(shí)，中子數(shù)減少2個(gè)，D錯(cuò)。答案：BC5．放射性同位素eq\o\al(23,11)Na的樣品經(jīng)過(guò)6h還剩下1/8沒(méi)有衰變，它的半衰期是()A．2h B．1.5hC．1.17h D．0.75h解析：我們知道，放射性元素衰變一半所用時(shí)間是一個(gè)半衰期，剩下的元素再經(jīng)一個(gè)半衰期只剩下1/4，再經(jīng)一個(gè)半衰期這1/4又會(huì)衰變一半只剩1/8，所以題中所給的6h為三個(gè)半衰期的時(shí)間，因而該放射性同位素的半衰期應(yīng)是2h。答案：A6.靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的某放射性元素的原子核，當(dāng)它放出一個(gè)α粒子后，其速度方向與磁場(chǎng)方向垂直，測(cè)得α粒子與反沖核軌道半徑之比為44∶1。如圖1所示，則()A．α粒子與反沖核的動(dòng)量大小相等、方向相反 圖1B．原來(lái)放射性元素的原子核電荷數(shù)為90C．反沖核的核電荷數(shù)為88D．α粒子與反沖核的速度之比為1∶88解析：粒子之間相互作用的過(guò)程遵守動(dòng)量守恒，由于初始總動(dòng)量為零，則末動(dòng)量也為零，即α粒子和反沖核的動(dòng)量大小相等、方向相反。由于釋放的α粒子和反沖核均在垂直于磁場(chǎng)的平面內(nèi)且在洛倫茲力作用下做圓周運(yùn)動(dòng)。由Bqv＝eq\f(mv2,R)得R＝eq\f(mv,Bq)若原來(lái)放射性元素的原子核電荷數(shù)為Z，則對(duì)α粒子有：R1＝eq\f(p1,B·2e)，對(duì)反沖核：R2＝eq\f(p2,BZ－2e)由于p1＝p2，R1∶R2＝44∶1，得Z＝90。它們的速度大小與質(zhì)量成反比，選項(xiàng)D錯(cuò)誤，選項(xiàng)A、B、C正確。答案：ABC7．將半衰期為5天的質(zhì)量為64g的鉍分成四份分別投入：(1)開口容器中；(2)100atm的密封容器中；(3)100℃的沸水中；(4)與別的元素形成化合物。經(jīng)10天后，四種情況下剩下的鉍的質(zhì)量分別為m1、m2、m3、m4，則(A．m1＝m2＝m3＝m4＝4gB．m1＝m2＝m3＝4g，m4<4gC．m1>m2>m3>m4，m1＝4gD．m1＝4g，其余無(wú)法知道解析：放射性元素的半衰期是一定的，與放射性元素所處的物理環(huán)境和化學(xué)環(huán)境無(wú)關(guān)，故四種情況下鉍剩余的質(zhì)量相等，又剩余的鉍的質(zhì)量為16×(eq\f(1,2))eq\f(10,5)g＝4g，所以A正確。答案：A8．14C測(cè)年法是利用14C衰變規(guī)律對(duì)古生物進(jìn)行年代測(cè)定的方法。若以橫坐標(biāo)t表示時(shí)間，縱坐標(biāo)m表示任意時(shí)刻14C的質(zhì)量，m0為t＝0時(shí)14C的質(zhì)量。下面四幅圖中能正確反映14圖2解析：本題意在考查衰變規(guī)律、半衰期等知識(shí)點(diǎn)，意在考查學(xué)生的圖象表達(dá)能力。14C衰變過(guò)程中每經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期，質(zhì)量減少為原來(lái)的一半，故其質(zhì)量減少得越來(lái)越慢，C答案：C二、非選擇題(本題共2小題，共18分，解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)9．(9分)完成下列衰變方程。(1)β衰變：eq\o\al(244,83)Bi→________＋eq\o\al(0,－1)e，eq\o\al(210,84)Po→eq\o\al(210,85)At＋________，eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋________。(2)α衰變：eq\o\al(234,90)Th→________＋eq\o\al(4,2)He，eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋________，eq\o\al(66,29)Cu→eq\o\al(62,27)Co＋________。(3)其中eq\o\al(234,90)Th衰變成eq\o\al(234,91)Pa的半衰期為1.2min，則64geq\o\al(234,90)Th經(jīng)過(guò)6min還有________g未衰變。解析：(1)eq\o\al(244,83)Bi→eq\o\al(244,84)Po＋eq\o\al(0,－1)eeq\o\al(210,84)Po→eq\o\al(210,85)At＋eq\o\al(0,－1)eeq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e(2)eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(230,88)Ra＋eq\o\al(4,2)Heeq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)Heeq\o\al(66,29)Cu→eq\o\al(62,27)Co＋eq\o\al(4,2)He(3)由半衰期公式得m＝m0(eq\f(1,2))eq\f(t,T)得m＝64×(eq\f(1,2))eq\f(6,1.2)g＝2g。答案：見解析10．(9分)為測(cè)定某水庫(kù)的存水量，將一瓶放射性同位素溶液倒入水庫(kù)中。已知這杯溶液每分鐘衰變8×107次，這種同位素的半衰期為2天，10天以后從水庫(kù)中取出1m3的水，并測(cè)得每分鐘衰變10解析：設(shè)放射性同位素原有質(zhì)量為m0,10天后其剩余質(zhì)量為m，水庫(kù)存水量為Q，由每分鐘衰變次數(shù)與其質(zhì)量成正比可得eq\f(10Q,8×107)＝eq\f(m,m0)，由半衰期公式得m＝m0(eq\f(1,2))eq\f(t,T)＝m0(eq\f(1,2))eq\f(10,2)，聯(lián)立解得水庫(kù)存水量為Q＝2.5×105答案：2.5×10第3、4節(jié)探測(cè)射線的方法__放射性的應(yīng)用與防護(hù)1.射線可使氣體或液體電離，使照相乳膠感光，使熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光。2．原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過(guò)程，稱為核反應(yīng)。3．在核反應(yīng)中，質(zhì)量數(shù)守恒；電荷數(shù)守恒。4．放射性同位素有很多應(yīng)用，如應(yīng)用它的射線，或把它作為示蹤原子；放射性同位素也有很多危害。過(guò)量的射線對(duì)人體組織有破壞作用，同時(shí)對(duì)水源、空氣等也有污染。探測(cè)射線的方法1.探知射線存在的依據(jù)(1)放射線中的粒子會(huì)使氣體或液體電離，以這些粒子為核心，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。(2)放射線中的粒子會(huì)使照相乳膠感光。(3)放射線中的粒子會(huì)使熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光。2．探測(cè)射線的儀器(1)威耳遜云室：α粒子的徑跡直而粗。β粒子的徑跡比較細(xì)，而且常常彎曲。γ粒子的電離本領(lǐng)很小，在云室中一般看不到它的徑跡。(2)氣泡室：粒子通過(guò)液體時(shí)，在它的周圍產(chǎn)生氣泡而形成粒子的徑跡。(3)蓋革—米勒計(jì)數(shù)器：G－M計(jì)數(shù)器非常靈敏，用它檢測(cè)射線十分方便。但不同的射線產(chǎn)生的脈沖現(xiàn)象相同，因此只能用來(lái)計(jì)數(shù)，不能區(qū)分射線的種類。1．在威耳遜云室中，關(guān)于放射源產(chǎn)生的射線徑跡，下列說(shuō)法中正確的是()A．由于γ射線的能量大，容易顯示其徑跡B．由于β粒子的速度大，其徑跡粗而且長(zhǎng)C．由于α粒子的速度小，不易顯示其徑跡D．由于α粒子的電離作用強(qiáng)，其徑跡直而粗解析：在云室中顯示粒子徑跡是由于引起氣體電離，電離作用強(qiáng)的α粒子容易顯示其徑跡，因質(zhì)量較大，飛行時(shí)不易改變方向，所以徑跡直而粗，故只有D正確。答案：D核反應(yīng)eq\a\vs4\al([自學(xué)教材])1．定義原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過(guò)程。2．原子核的人工轉(zhuǎn)變?nèi)祟惖谝淮螌?shí)現(xiàn)的原子核的人工轉(zhuǎn)變eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H3．遵循原則質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒。eq\a\vs4\al([重點(diǎn)詮釋])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，而是粒子打入原子核內(nèi)部使核發(fā)生了轉(zhuǎn)變。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)：eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H(2)1932年查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)：eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n(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)：eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n；eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,1)e。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。[特別提醒](1)核反應(yīng)過(guò)程一般都是不可逆的，核反應(yīng)方程不能用等號(hào)連接，只能用單向箭頭表示反應(yīng)方向。(2)核反應(yīng)方程遵守質(zhì)量數(shù)守恒電荷數(shù)守恒。2．鋁箔被α粒子轟擊后發(fā)生了以下核反應(yīng)：eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→X＋eq\o\al(1,0)n。下列判斷正確的是()A.eq\o\al(1,0)n是質(zhì)子 B.eq\o\al(1,0)n是中子C．X是eq\o\al(28,14)Si的同位素 D．X是eq\o\al(31,15)P的同位素解析：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eq\o\al(30,15)P，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確；eq\o\al(1,0)n為中子，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確。答案：BD人工放射性同位素的應(yīng)用與防護(hù)eq\a\vs4\al([自學(xué)教材])1．放射性同位素的定義具有放射性的同位素。2．人工放射性同位素的發(fā)現(xiàn)(1)1934年約里奧-居里夫婦發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)α粒子轟擊的鋁片中含有放射性磷eq\o\al(30,15)P。(2)發(fā)現(xiàn)磷同位素的方程：eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n。3．放射性同位素的應(yīng)用(1)應(yīng)用它的射線。(2)作示蹤原子。4．輻射與安全人類從來(lái)就生活在有放射性的環(huán)境之中，過(guò)量的射線對(duì)人體組織有破壞作用。要防止放射性物質(zhì)對(duì)水源、空氣、用具等的污染。eq\a\vs4\al([重點(diǎn)詮釋])1．放射性同位素(1)放射性同位素的分類：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優(yōu)勢(shì)：①放射強(qiáng)度容易控制；②可制成各種所需的形狀；③半衰期短，廢料易處理。2．放射性的應(yīng)用(1)放射出的射線的利用：①利用γ射線的貫穿本領(lǐng)：利用60Co放出的很強(qiáng)的γ射線來(lái)檢查金屬內(nèi)部有沒(méi)有砂眼和裂紋，這叫γ射線探傷。利用γ射線可以檢查30cm厚的鋼鐵部件，利用放射線的貫穿本領(lǐng)，可用來(lái)檢查各種產(chǎn)品的厚度、密封容器中的液面高度等，從而自動(dòng)控制生產(chǎn)過(guò)程；②利用射線的電離作用：放射線能使空氣電離，從而可以消除靜電積累，防止靜電產(chǎn)生的危害；③利用γ射線對(duì)生物組織的物理、化學(xué)效應(yīng)使種子發(fā)生變異，培育優(yōu)良品種；④利用放射性產(chǎn)生的能量轟擊原子核，實(shí)現(xiàn)原子核的人工轉(zhuǎn)變；⑤在醫(yī)療上，常用以控制病變組織的擴(kuò)大。(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，它為揭示體內(nèi)和細(xì)胞內(nèi)理化過(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，使生物化學(xué)從靜態(tài)進(jìn)入動(dòng)態(tài)，從細(xì)胞水平進(jìn)入分子水平。[特別提醒]在利用放射性的同時(shí)，要注意保護(hù)生態(tài)環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。3．關(guān)于放射性同位素的應(yīng)用，下列說(shuō)法中正確的是()A．作為示蹤原子是利用了放射性同位素貫穿能力很強(qiáng)的性質(zhì)B．作為示蹤原子是利用了放射性同位素放出的射線可被儀器探測(cè)到的特點(diǎn)C．γ射線探傷利用了γ射線貫穿能力很強(qiáng)的性質(zhì)D．γ射線探傷利用了γ射線電離能力很強(qiáng)的性質(zhì)解析：根據(jù)放射性的性質(zhì)分析放射性的應(yīng)用。作為示蹤原子是利用放射性同位素放出的射線可被儀器探測(cè)到的特點(diǎn)，利用它的射線探傷是利用了射線的貫穿能力強(qiáng)的性質(zhì)，正確選項(xiàng)為B、C。答案：BC核反應(yīng)及核反應(yīng)方程[例1]1993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eq\o\al(202,78)Pt。制取過(guò)程如下：(1)用質(zhì)子轟擊鈹靶eq\o\al(9,4)Be產(chǎn)生快中子；(2)用快中子轟擊汞eq\o\al(204,80)Hg，反應(yīng)過(guò)程可能有兩種：①生成eq\o\al(202,78)Pt，放出氦原子核；②生成eq\o\al(202,78)Pt，放出質(zhì)子和中子；(3)生成的eq\o\al(202,78)Pt發(fā)生兩次衰變，變成穩(wěn)定的原子核汞eq\o\al(202,80)Hg。寫出上述核反應(yīng)方程。[思路點(diǎn)撥]由題目可知制得eq\o\al(202,78)Pt的過(guò)程，可根據(jù)每個(gè)過(guò)程中已知的原子核、粒子，依據(jù)電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)守恒的原則寫出核反應(yīng)方程。[解析]根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，算出新生核的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)，然后寫出上述核反應(yīng)方程如下：(1)eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(9,5)B＋eq\o\al(1,0)n(2)①eq\o\al(204,80)Hg＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(202,78)Pt＋eq\o\al(3,2)He，②eq\o\al(204,80)Hg＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(202,78)Pt＋2eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(1,0)n(3)eq\o\al(202,78)Pt→eq\o\al(202,79)Au＋eq\o\al(0,－1)e，eq\o\al(202,79)Au→eq\o\al(202,80)Hg＋eq\o\al(0,－1)e[答案]見解析1．(2012·重慶高考)以下是物理學(xué)史上3個(gè)著名的核反應(yīng)方程：x＋eq\o\al(7,3)Li→2yy＋eq\o\al(14,7)N→x＋eq\o\al(17,8)Oy＋eq\o\al(9,4)Be→z＋eq\o\al(12,6)Cx、y和z是3種不同的粒子，其中z是()A．α粒子 B．質(zhì)子C．中子 D．電子解析：根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，三個(gè)核反應(yīng)方程為eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(7,3)Li→2eq\o\al(4,2)He，eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(17,8)O，eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(9,4)Be→eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(12,6)C，z為中子，C選項(xiàng)正確。答案：C放射性同位素的應(yīng)用[例2]關(guān)于放射性同位素應(yīng)用的下列說(shuō)法正確的是()A．放射線改變了布料的性質(zhì)使其不再因摩擦而生電，因此達(dá)到了消除有害靜電的目的B．利用γ射線的貫穿性可以為金屬探傷，也能進(jìn)行人體的透視C．用放射線照射作物種子能使其DNA發(fā)生變異，其結(jié)果一定是成為更優(yōu)秀的品種D．用γ射線治療腫瘤時(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危害[解析]利用放射線消除有害靜電是利用放射線的電離性，使空氣分子電離成為導(dǎo)體，將靜電泄出，并沒(méi)有改變布料的性質(zhì)。γ射線對(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)秀品種。用γ射線治療腫瘤對(duì)人體有副作用，因此要科學(xué)地嚴(yán)格控制劑量。[答案]D2．放射性同位素被用做示蹤原子，主要是因?yàn)?)A．放射性同位素不改變其化學(xué)性質(zhì)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．半衰期與元素所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)D．放射性同位素容易制造解析：放射性同位素用做示蹤原子，主要是用放射性同位素替代沒(méi)有放射性的同位素參與正常的物理、化學(xué)、生物的過(guò)程，既要利用化學(xué)性質(zhì)相同，也要利用衰變規(guī)律不受物理、化學(xué)變化的影響，同時(shí)還要考慮放射性的危害，因此，選項(xiàng)A、B、C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案：ABC[隨堂基礎(chǔ)鞏固]1．下列哪些應(yīng)用是把放射性同位素作為示蹤原子的()A．利用鈷60治療腫瘤等疾病B．γ射線探傷C．利用含有放射性碘131的油檢測(cè)地下輸油管的漏油情況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)律解析：利用鈷治腫瘤和利用γ射線探傷都是利用γ射線能量高，貫穿本領(lǐng)大的特點(diǎn)，故A、B兩項(xiàng)錯(cuò)；C、D兩項(xiàng)是利用它們作為示蹤原子，故C、D兩項(xiàng)正確。答案：CD2．關(guān)于放射性同位素，以下說(shuō)法正確的是()A．放射性同位素與放射性元素一樣，都具有一定的半衰期，衰變規(guī)律一樣B．放射性同位素衰變可生成另一種新元素C．放射性同位素只能是天然衰變時(shí)產(chǎn)生的，不能用人工方法制得D．以上說(shuō)法均不對(duì)解析：放射性同位素也具有放射性，半衰期也不受物理和化學(xué)因素的影響，衰變后形成新的原子核，選項(xiàng)A、B正確；大部分放射性同位素都是人工轉(zhuǎn)變后獲得的，C、D錯(cuò)誤。答案：AB3．為了說(shuō)明用α粒子轟擊氮打出了質(zhì)子是怎樣的一個(gè)物理過(guò)程，布拉凱特在充氮云室中，用α粒子轟擊氮，在他拍攝的二萬(wàn)多張照片中，終于從四十多萬(wàn)條α粒子徑跡中發(fā)現(xiàn)了8條產(chǎn)生分叉，這一實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了()A．α粒子的數(shù)目很少，與氮發(fā)生相互作用的機(jī)會(huì)很少B．氮?dú)獾拿芏群苄?，α粒子與氮接觸的機(jī)會(huì)很少C．氮核很小，α粒子接近氮核的機(jī)會(huì)很少D．氮?dú)夂挺亮Ｗ拥拿芏榷己苄。率顾鼈兘咏臋C(jī)會(huì)很少解析：氮原子核很小，所以α粒子接近氮原子核的機(jī)會(huì)很少，使得發(fā)生反應(yīng)的機(jī)會(huì)很少，也就是徑跡分叉的機(jī)會(huì)很少，故正確選項(xiàng)為C。答案：C4．(2012·上海高考)在軋制鋼板時(shí)需要?jiǎng)討B(tài)地監(jiān)測(cè)鋼板厚度，其檢測(cè)裝置由放射源、探測(cè)器等構(gòu)成，如圖19－3－1所示。該裝置中探測(cè)器接收到的是()圖19－3－1A．X射線 B．α射線C．β射線 D．γ射線解析：放射源放出α、β、γ三種射線，而這三種射線中只有γ射線能穿過(guò)鋼板，選項(xiàng)D正確。答案：D[課時(shí)跟蹤訓(xùn)練](時(shí)間：30分鐘，滿分：50分)一、選擇題(本大題共8個(gè)小題，每小題4分，共計(jì)32分。每小題至少有一個(gè)選項(xiàng)正確，全部選對(duì)的得4分，選不全的得2分，有錯(cuò)選或不選的得0分)1．對(duì)放射性的應(yīng)用，下列說(shuō)法中正確的是()A．射線能殺傷癌細(xì)胞或阻止癌細(xì)胞分裂，對(duì)人體正常細(xì)胞不會(huì)有傷害作用B．對(duì)有放射性的廢料，要裝入特制的容器并埋入深地層進(jìn)行處理C．γ射線探傷儀中的放射源必須存放在特制容器里，而不能隨意放置D．對(duì)可能產(chǎn)生放射性污染的場(chǎng)所或物品進(jìn)行檢測(cè)是很有必要的解析：放療殺傷癌細(xì)胞的同時(shí)對(duì)人的身體也是有害的，A選項(xiàng)錯(cuò)誤。B、C、D關(guān)于放射性的防護(hù)的表述都是正確的。答案：BCD2．下列關(guān)于一些物理學(xué)史的說(shuō)法中，正確的是()A．盧瑟福首先提出了原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)B．湯姆孫在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了電子C．查德威克在原子核人工轉(zhuǎn)變的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了中子D．愛因斯坦為解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象提出了光子說(shuō)答案：ACD3．(2012·上海高考)與原子核內(nèi)部變化有關(guān)的現(xiàn)象是()A．電離現(xiàn)象 B．光電效應(yīng)現(xiàn)象C．天然放射現(xiàn)象 D．α粒子散射現(xiàn)象解析：電離現(xiàn)象為原子核外的電子遠(yuǎn)離原子核，原子核不變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。光電效應(yīng)現(xiàn)象同樣是原子核外的電子遠(yuǎn)離原子核，原子核不變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。天然放射現(xiàn)象是原子核發(fā)生變化，選項(xiàng)C正確。α粒子散射現(xiàn)象原子核不發(fā)生變化，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案：C4．利用威耳遜云室探測(cè)射線時(shí)若觀察到細(xì)長(zhǎng)而彎曲的徑跡，則下列說(shuō)法正確的是()A．可知有α射線射入云室中B．可知有β射線射入云室中C．觀察到的是射線粒子的運(yùn)動(dòng)D．觀察到的是射線粒子運(yùn)動(dòng)路徑上的酒精霧滴解析：因?yàn)橛^察到威耳遜云室中存在細(xì)而彎曲的徑跡，可知是β射線的徑跡，A選項(xiàng)錯(cuò)而B正確；射線粒子的運(yùn)動(dòng)是觀察不到的，觀察到的是酒精的過(guò)飽和汽在射線粒子運(yùn)動(dòng)路徑上形成的霧滴，D選項(xiàng)正確。答案：BD5．下列給出的是一些核反應(yīng)方程：3015P→eq\o\al(30,14)Si＋X，eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(10,5)B＋Y，eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(7,3)Li＋Z。其中()A．X是質(zhì)子，Y是中子，Z是正電子B．X是正電子，Y是質(zhì)子，Z是中子C．X是中子，Y是正電子，Z是質(zhì)子D．X是正電子，Y是中子，Z是質(zhì)子解析：核反應(yīng)中電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒。答案：D6．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。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α射線B．放射源射出的是β射線C．這種放射性元素的半衰期是5天D．這種放射性元素的半衰期是2.5天解析：因厚紙板能擋住這種射線，知這種射線是穿透能力最差的α射線，選項(xiàng)A正確，B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。答案：AC7．(2012·上海高考)某種元素具有多種同位素，反映這些同位素的質(zhì)量數(shù)A與中子數(shù)N關(guān)系的是圖()圖1解析：元素的質(zhì)量數(shù)A與中子數(shù)N、質(zhì)子數(shù)Z的關(guān)系為：A＝Z＋N，又因?yàn)橥凰氐馁|(zhì)子數(shù)相同，即Z為常數(shù)，故A是N的一次函數(shù)，且A隨N的增大而增大，選項(xiàng)B正確A、C、D錯(cuò)誤。答案：B8．將威耳遜云室置于磁場(chǎng)中，一個(gè)靜止在磁場(chǎng)中的放射性同位素原子核eq\o\al(30,15)P，放出一個(gè)正電子后變成原子核eq\o\al(30,14)Si，能近似反映正電子和Si核軌跡的是()圖2解析：把放出的正電子和衰變生成物Si核看成一個(gè)系統(tǒng)，衰變過(guò)程中系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，放出的正電子的方向跟Si核運(yùn)動(dòng)方向一定相反。由于它們都帶正電荷，在洛倫茲力作用下一定形成兩個(gè)外切圓的軌道，C、D可排除。因?yàn)橛新鍌惼澚ψ鳛橄蛐牧Γ磓vB＝meq\f(v2,r)。所以做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r＝eq\f(mv,qB)。衰變時(shí)，放出的正電子與反沖核Si的動(dòng)量大小相等。因此在同一個(gè)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑與它們的電荷量成反比，即eq\f(re,rSi)＝eq\f(qSi,qe)＝eq\f(14,1)?？梢娬娮舆\(yùn)動(dòng)的圓半徑較大。故選B。答案：B二、非選擇題(本題共2小題，共18分，解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)9．(9分)1956年李政道和楊振寧提出在弱相互作用中宇稱不守恒，并由吳健雄用eq\o\al(60,27)Co的衰變來(lái)驗(yàn)證，其核反應(yīng)方程是eq\o\al(60,27)Co→eq\o\al(A,Z)Ni＋eq\o\al(0,－1)e＋eq\x\to(ν)e，其中eq\x\to(ν)e是反中微子，它的電量為零，靜止質(zhì)量可認(rèn)為是零。(1)eq\o\al(60,27)Co的核外電子數(shù)為________。在上述衰變方程中，衰變產(chǎn)物eq\o\al(A,Z)Ni的質(zhì)量數(shù)A是________，核電荷數(shù)Z是________。(2)在衰變前eq\o\al(60,27)Co核靜止，根據(jù)云室照片可以看出，衰變產(chǎn)物Ni和eq\o\al(0,－1)e的運(yùn)動(dòng)徑跡不在一條直線上，如果認(rèn)為衰變產(chǎn)物只有Ni和eq\o\al(0,－1)e，那么衰變過(guò)程將違背________守恒定律。解析：(1)由eq\o\al(60,27)Co可知它的質(zhì)子數(shù)為27，又因?yàn)楹送怆娮訑?shù)與質(zhì)子數(shù)相等，故eq\o\al(60,27)Co的核外電子數(shù)為27，由eq\o\al(60,27)Co→eq\o\al(A,Z)Ni＋eq\o\al(0,－1)e＋eq\x\to(ν)e可推得eq\o\al(A,Z)Ni中A為60，Z為28。(2)衰變前eq\o\al(60,27)Co核靜止，動(dòng)量為零，衰變后，Ni和eq\o\al(0,－1)e運(yùn)動(dòng)徑跡不在一條直線，此時(shí)它們兩個(gè)動(dòng)量之和不為零，如果衰變產(chǎn)物只有Ni和eq\o\al(0,－1)e，則動(dòng)量不守恒，故還應(yīng)有其他產(chǎn)物。答案：(1)276028(2)動(dòng)量10．(9分)一個(gè)原來(lái)靜止的鋰核(eq\o\al(6,3)Li)俘獲一個(gè)速度為7.7×104m/s的中子后，生成一個(gè)氚核和一個(gè)氦核。已知氚核的速度大小為1.0×103m/s(1)試寫出核反應(yīng)方程；(2)求出氦核的速度。解析：(1)eq\o\al(6,3)Li＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(4,2)He。(2)由動(dòng)量守恒定律mnv0＝－mTv1＋mHev2，v2＝eq\f(mnv0＋mTv1,mHe)＝eq\f(1×7.7×104＋3×1.0×103,4)m/s＝2×104m答案：(1)eq\o\al(6,3)Li＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(4,2)He(2)2×104第5節(jié)核力與結(jié)合能1.原子核內(nèi)相鄰核子之間的作用力叫核力，把原子核內(nèi)核子分開所需要的能量叫結(jié)合能。2．結(jié)合能與核子數(shù)之比叫比結(jié)合能。比結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定。3．原子核的質(zhì)量小于組成它的核子的質(zhì)量之和，這個(gè)現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損。核力與四種基本相互作用1.核力(1)定義：原子核內(nèi)相鄰核子之間的相互作用力。(2)特點(diǎn)：①核力是強(qiáng)相互作用的一種表現(xiàn)，在原子核的尺度內(nèi)，核力比庫(kù)侖力大得多。②核力是短程力，作用范圍在1.5×10－15m之內(nèi)。在大于0.8×10－15m小于1.5×10－15m的范圍內(nèi)表現(xiàn)為吸引力，在小于0.8×10－15③核力的飽和性：每個(gè)核子只跟鄰近的核子發(fā)生核力作用。2．四種基本相互作用1．對(duì)核力的認(rèn)識(shí)，下列說(shuō)法正確的是()A．任何物體之間均存在核力B．核力廣泛存在于自然界中的核子之間C．核力只存在于質(zhì)子之間D．核力只發(fā)生在相距1.5×10－15m的核子之間，大于0.8×10－15m為吸引力，而小于0.8×10－解析：由核力的特點(diǎn)知道，只有相距1.5×10－15m的核子之間存在核力，核力發(fā)生在核子之間，由此知D正確，A、B、C答案：D原子核中質(zhì)子與中子的比例eq\a\vs4\al([自學(xué)教材])1．較輕原子核質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)大致相等。2．較重原子核中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)，越重的原子核兩者相差越多。eq\a\vs4\al([重點(diǎn)詮釋])原子核的穩(wěn)定性(1)原子核大到一定程度時(shí)，相距較遠(yuǎn)的質(zhì)子間的核力非常小，較多的質(zhì)子聚集在一起的核力不足以平衡它們之間的庫(kù)侖力，原子核就不穩(wěn)定了。這時(shí)，如果不再成對(duì)地增加質(zhì)子和中子，而只增加中子，中子與其他核子間沒(méi)有庫(kù)侖斥力，但有相互吸引的核力，有助于維系原子核的穩(wěn)定性。(2)核力的飽和性。穩(wěn)定的重原子核里，中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多。由于核子的作用范圍是有限的，核力具有飽和性，如果我們繼續(xù)增大原子核，一些核子間的距離會(huì)大到其間根本沒(méi)有核力的作用，這時(shí)即使再增加中子，形成的核也一定是不穩(wěn)定的。所以，原子核大小也受到限制。2．下列說(shuō)法正確的是()A．原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)一定不相等B．核子間距離增加，核力與電磁力都會(huì)減小，但核力減小的慢C．穩(wěn)定的重原子核里，中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多D．質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)相等的結(jié)構(gòu)，也可以形成很大的原子核解析：穩(wěn)定的較重的原子核，中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)，A、D錯(cuò)，C對(duì)，核子間距離增加，核力與電磁力都減小，核力減小的快，B錯(cuò)。答案：C結(jié)合能與質(zhì)量虧損eq\a\vs4\al([自學(xué)教材])1．結(jié)合能原子核是核子憑借核力結(jié)合在一起的，要把它們分開，需要能量，這就是原子核的結(jié)合能。2．比結(jié)合能原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比稱為比結(jié)合能。比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定，中等大小的核的比結(jié)合能最大、最穩(wěn)定。3．質(zhì)量虧損(1)愛因斯坦質(zhì)能方程E＝mc2。(2)質(zhì)量虧損：原子核的質(zhì)量小于組成它的核子的質(zhì)量之和的現(xiàn)象。eq\a\vs4\al([重點(diǎn)詮釋])1．比結(jié)合能曲線不同原子核的比結(jié)合能隨質(zhì)量數(shù)變化圖線如圖19－5－1所示。圖19－5－1從圖中可看出，中等質(zhì)量原子核的比結(jié)合能最大，輕核和重核的比結(jié)合能都比中等質(zhì)量的原子核要小，因此中等質(zhì)量的原子核最穩(wěn)定，比結(jié)合能小的原子核轉(zhuǎn)變成比結(jié)合能大的原子核要放出能量。2．質(zhì)量虧損所謂質(zhì)量虧損，并不是質(zhì)量消失，減少的質(zhì)量在核子結(jié)合成核的過(guò)程中以能量的形式輻射出去了。反過(guò)來(lái)，把原子核分裂成核子，總質(zhì)量要增加，總能量也要增加，增加的能量要由外部供給?？傊矬w的能量和質(zhì)量之間存在著密切的聯(lián)系，它們之間的關(guān)系就是E＝mc2。3．質(zhì)能方程E＝mc2(1)質(zhì)能方程說(shuō)明，一定的質(zhì)量總是跟一定的能量相聯(lián)系的。具體地說(shuō)，一定質(zhì)量的物體所具有的總能量是一定的，這里所說(shuō)的總能量是物體所具有的各種能量的總和。(2)質(zhì)能方程的本質(zhì)：①質(zhì)量或能量是物質(zhì)的屬性之一，決不能把物質(zhì)和它們的某一屬性(質(zhì)量和能量)等同起來(lái)；②質(zhì)能方程揭示了質(zhì)量和能量的不可分割性，方程建立了這兩個(gè)屬性在數(shù)值上的關(guān)系，這兩個(gè)量分別遵守質(zhì)量守恒和能量守恒，質(zhì)量和能量在數(shù)值上的聯(lián)系決不等于這兩個(gè)量可以相互轉(zhuǎn)化；③質(zhì)量虧損不是否定了質(zhì)量守恒定律。根據(jù)愛因斯坦的相對(duì)論，輻射出的γ光子靜質(zhì)量雖然為零，但它有動(dòng)質(zhì)量，而且這個(gè)動(dòng)質(zhì)量剛好等于虧損的質(zhì)量，所以質(zhì)量守恒、能量守恒仍成立。4．核能的計(jì)算方法(1)根據(jù)質(zhì)量虧損計(jì)算：①計(jì)算核反應(yīng)前和核反應(yīng)后的質(zhì)量虧損Δm。②根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2計(jì)算核能。其中Δm的單位是千克，ΔE的單位是焦耳。(2)利用原子質(zhì)量單位u和電子伏特計(jì)算：①明確原子單位u和電子伏特之間的關(guān)系1u＝1.6606×10－27kg,1eV＝1.602178×10－19E＝mc2＝eq\f(1.6606×10－27×2.998×1082,1.6×10－19)eV＝931.5MeV②用核子結(jié)合成原子核時(shí)質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位數(shù)乘以931.5MeV，即ΔE＝Δm×931.5MeV。其中Δm的單位是u，ΔE的單位是MeV。3．關(guān)于原子核能，下列說(shuō)法正確的是()A．使原子核分解為核子時(shí)放出的能量B．核子結(jié)合成原子核時(shí)需要供給的能量C．核子結(jié)合成原子核時(shí)吸收的能量或原子核分解成核子時(shí)放出的能量D．核子結(jié)合成原子核時(shí)放出的能量或原子核分解成核子時(shí)吸收的能量解析：由比結(jié)合能曲線知核子結(jié)合成較大原子核時(shí)，比結(jié)合能增加，要發(fā)生質(zhì)量虧損放出能量，反之吸收能量。故只有D對(duì)。答案：D對(duì)質(zhì)量虧損和質(zhì)能方程的理解[例1]下列說(shuō)法中正確的是()A．愛因斯坦質(zhì)能方程反映的物體質(zhì)量就是能量，它們之間可以互相轉(zhuǎn)化B．由E＝mc2可知，能量與質(zhì)量之間存在著正比關(guān)系，可以用物體的質(zhì)量作為它所蘊(yùn)含能量的量度C．核反應(yīng)中發(fā)現(xiàn)的“質(zhì)量虧損”是消失的質(zhì)量轉(zhuǎn)化成的D．因在核反應(yīng)中產(chǎn)生能量，有質(zhì)量的轉(zhuǎn)化，所以系統(tǒng)只有質(zhì)量數(shù)守恒，系統(tǒng)的總能量和總質(zhì)量并不守恒[解析]E＝mc2說(shuō)明能量與質(zhì)量之間存在著聯(lián)系，即能量與質(zhì)量之間存在著正比關(guān)系，并不是說(shuō)明了能量與質(zhì)量之間存在相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，而B項(xiàng)正確。核反應(yīng)中的“質(zhì)量虧損”并不是質(zhì)量消失，實(shí)際上是從靜止的質(zhì)量變成運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量，并不是質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰浚蔆項(xiàng)錯(cuò)誤。在核反應(yīng)中，質(zhì)量守恒，能量也守恒，在核反應(yīng)前后只是能量的存在方式不同，總能量不變，在核反應(yīng)前后只是物質(zhì)由靜質(zhì)量變?yōu)閯?dòng)質(zhì)量，故D錯(cuò)誤。[答案]B[誤區(qū)警示]本題易錯(cuò)解為A、D。錯(cuò)解分析：認(rèn)為質(zhì)能方程E＝mc2反映了物體質(zhì)量就是能量，它們之間可以相互轉(zhuǎn)化，故認(rèn)為A正確。由于在核反應(yīng)中有能量產(chǎn)生且伴隨著質(zhì)量虧損，就錯(cuò)誤地認(rèn)為有質(zhì)量的轉(zhuǎn)化，認(rèn)為在反應(yīng)前后總能量不守恒，總質(zhì)量亦不守恒，故認(rèn)為D項(xiàng)正確。1．對(duì)公式ΔE＝Δmc2的正確理解是()A．如果物體的能量減少了ΔE，它的質(zhì)量也一定相應(yīng)減少ΔmB．如果物體的質(zhì)量增加了Δm，它的能量也一定相應(yīng)增加Δmc2C．Δm是某原子核在衰變過(guò)程中增加的質(zhì)量D．在把核子結(jié)合成原子核時(shí)，若放出的能量是ΔE，則這些核子的質(zhì)量和與組成原子核的質(zhì)量之差就是Δm解析：一定質(zhì)量對(duì)應(yīng)于一定的能量，物體的能量減少了ΔE，它的質(zhì)量也一定相應(yīng)減少Δm，即發(fā)生質(zhì)量虧損，所以選項(xiàng)A、D正確。如果物體的質(zhì)量增加了Δm，它的能量一定相應(yīng)增加Δmc2，所以選項(xiàng)B正確。某原子核在衰變時(shí)，一定發(fā)生質(zhì)量虧損，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤。答案：ABD核能的計(jì)算[例2]鐳核eq\o\al(226,88)Ra發(fā)生衰變放出一個(gè)粒子變?yōu)殡焙薳q\o\al(222,86)Rn。已知鐳核226質(zhì)量為226.0254u，氡核222質(zhì)量為222.0163u，放出粒子質(zhì)量為4.0026u。(1)寫出核反應(yīng)方程；(2)求鐳核衰變放出的能量。[思路點(diǎn)撥]根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒書寫核反應(yīng)方程，根據(jù)質(zhì)量虧損計(jì)算核能。[解析](1)核反應(yīng)(衰變)方程為：eq\o\al(226,88)Ra→eq\o\al(222,86)Rn＋eq\o\al(4,2)He。(2)鐳核衰變放出的能量為：ΔE＝Δm·c2＝(226.0254－4.0026－222.0163)×931.25MeV≈6.05MeV。[答案](1)見解析(2)6.05MeV[借題發(fā)揮](1)計(jì)算核能時(shí)，可以直接由質(zhì)能方程求出，也可由與1u相當(dāng)?shù)哪芰壳蟪?，方法由已知條件而定。(2)計(jì)算質(zhì)量虧損時(shí)，可以用給出的原子質(zhì)量去計(jì)算核的質(zhì)量虧損。2．歷史上第一次利用加速器實(shí)現(xiàn)的核反應(yīng)，是用加速后動(dòng)能為0.5MeV的質(zhì)子eq\o\al(1,1)H轟擊靜止的eq\o\al(A,Z)X，生成兩個(gè)動(dòng)能均為8.9MeV的eq\o\al(4,2)He。(1MeV＝1.6×10－13J)(1)上述核反應(yīng)方程為___________________________________________。(2)質(zhì)量虧損為________kg。解析：eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(7,3)X→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(4,2)HeΔmc2＝E末－E初，所以