同步備課套餐之物理人教浙江專3-5講義：第19章原子核 3~4

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精3探測射線的方法4放射性的應(yīng)用與防護知識內(nèi)容考試要求必考加試探測射線的方法a放射性的應(yīng)用與防護a課時要求1.了解探測射線的三種方法，知道探測射線的三種裝置。2.了解核反應(yīng)的概念，知道在核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒。3。知道放射性同位素的簡單應(yīng)用.一、探測射線的方法［導(dǎo)學(xué)探究］肉眼看不見射線，但是射線中的粒子與其他物質(zhì)作用時的現(xiàn)象，會顯示射線的存在．你能舉出一些例子嗎？答案①放射線中的粒子會使氣體或液體電離，以這些離子為核心,過飽和的蒸氣會產(chǎn)生霧滴,過熱液體會產(chǎn)生氣泡．②放射線中的粒子會使照相乳膠感光．③放射線中的粒子會使熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光．［知識梳理]1．威耳遜云室中粒子的徑跡α粒子的徑跡直而清晰；高速β粒子的徑跡又細又直，低速β粒子徑跡又短又粗而且是彎曲的；γ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熱液體(如液態(tài)氫)，粒子經(jīng)過液體時就有氣泡形成，顯示粒子的徑跡．3．蓋革-米勒計數(shù)器射線粒子進入管內(nèi)時，使管內(nèi)產(chǎn)生脈沖放電，利用電子儀器可以把放電次數(shù)記錄下來．(1）優(yōu)點：G－M計數(shù)器非常靈敏,用它檢測射線十分方便．(2）缺點：只能用來計數(shù)，不能區(qū)分射線的種類．[即學(xué)即用]判斷下列說法的正誤．（1)威爾遜云室可以顯示α粒子和β粒子的徑跡．（√)(2）高速β粒子在威爾遜云室中的徑跡又短又粗而且是彎曲的．(×）(3)G－M計數(shù)器非常靈敏,不僅可以計數(shù),還可以區(qū)分射線的種類．（×）二、核反應(yīng)和人工放射性同位素［導(dǎo)學(xué)探究］1。核反應(yīng)的實質(zhì)是什么？它符合哪些規(guī)律？答案（1)它的實質(zhì)就是將一種原子核在粒子的轟擊之下轉(zhuǎn)變成一種新的原子核，并產(chǎn)生新的粒子．(2)在轉(zhuǎn)變過程中符合質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒規(guī)律．2．如何實現(xiàn)原子核的人工轉(zhuǎn)變?常見的人工轉(zhuǎn)變的核反應(yīng)有哪些?答案(1）人為地用α粒子、質(zhì)子、中子或光子去轟擊一些原子核，可以實現(xiàn)原子核的轉(zhuǎn)變．(2)常見的人工轉(zhuǎn)變的核反應(yīng)有:a．盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子:eq\o\al（14，7)N＋eq\o\al(4，2）He→eq\o\al(17，8）O＋eq\o\al（1，1）Hb．查德威克發(fā)現(xiàn)中子：eq\o\al（9,4）Be＋eq\o\al(4，2)He→eq\o\al（12，6)C＋eq\o\al（1，0）nc．居里夫婦人工制造同位素：eq\o\al(4,2）He＋eq\o\al（27,13）Al→eq\o\al(1，0）n＋eq\o\al（30,15）Peq\o\al(30，15）P具有放射性：eq\o\al(30，15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al（0,+1)e.3．醫(yī)學(xué)上做射線治療用的放射性元素，應(yīng)用半衰期長的還是短的？為什么？答案半衰期短的．半衰期短的放射性廢料容易處理．[知識梳理］1．核反應(yīng)（1)定義：原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程．(2)原子核的人工轉(zhuǎn)變：盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核，核反應(yīng)方程eq\o\al（14,7)N＋eq\o\al（4，2)He→eq\o\al(17，8)O＋eq\o\al（1,1)H.(3）遵循規(guī)律:質(zhì)量數(shù)守恒,電荷數(shù)守恒．2．人工放射性同位素（1)放射性同位素：具有放射性的同位素．(2)人工放射性同位素的發(fā)現(xiàn)①1934年，約里奧-居里夫婦發(fā)現(xiàn)經(jīng)過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．放射性同位素的優(yōu)點(1)資源豐富，應(yīng)用廣泛．（2)放射強度容易控制，可以制成各種所需的形狀，廢料容易處理．(3)現(xiàn)在凡是用到射線時,用的都是人工放射性同位素,而不用天然放射性物質(zhì)．4．放射性同位素的應(yīng)用（1)在工業(yè)上可以用γ射線來探測工件內(nèi)部裂痕，稱為γ探傷，也可以用γ射線照射種子，會使種子的遺傳基因發(fā)生變異,從而培育出新品種．（2）農(nóng)業(yè)上利用eq\o\al（30,15）P作為示蹤原子來研究農(nóng)作物對磷肥的吸收情況．(3)輻射與安全：人類一直生活在放射性的環(huán)境中,過量的射線對人體組織有破壞作用．要防止放射性物質(zhì)對水源、空氣、用具等的污染．［即學(xué)即用］判斷下列說法的正誤．（1）在核反應(yīng)中，質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒．（√）（2）放射性同位素eq\o\al（30，15)P,既可以通過核反應(yīng)人工獲得，也可以從自然界中獲得．（×)(3）現(xiàn)在用到射線時,既可以用人工放射性同位素，也可以用天然放射性物質(zhì)．（×）（4)用γ射線照射食品可以殺死使食物腐敗的細菌,抑制蔬菜發(fā)芽，延長保存期．(√)一、探測射線的方法例1在威爾遜云室中，關(guān)于放射源產(chǎn)生的射線徑跡,下列說法中正確的是（）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，其徑跡直而清晰答案D解析在云室中顯示粒子的徑跡是由于粒子引起氣體電離，電離作用強的α粒子容易顯示其徑跡,因α粒子質(zhì)量較大,飛行時不易改變方向，所以α粒子的徑跡直而清晰，故只有D正確．二、核反應(yīng)及核反應(yīng)方程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)的規(guī)律質(zhì)量數(shù)守恒,電荷數(shù)守恒．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：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)方程: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)方程: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)變與衰變的比較（1)不同點:人工轉(zhuǎn)變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：人工轉(zhuǎn)變與衰變過程一樣，在發(fā)生過程中質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)都守恒．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）eq\o\al(14，7）N＋eq\o\al(1,0）n→eq\o\al(14，6)C＋________（2)eq\o\al(14，7)N＋eq\o\al（4,2）He→eq\o\al(17,8)O＋________(3）eq\o\al(10,5）B＋eq\o\al（1,0）n→________＋eq\o\al（4,2）He(4）eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al（4，2）He→________＋eq\o\al（1，0)n（5)eq\o\al（56，26）Fe＋eq\o\al（2，1)H→eq\o\al（57，27）Co＋________答案見解析解析（1）eq\o\al（14,7)N＋eq\o\al(1，0）n→eq\o\al（14,6)C＋eq\o\al（1,1）H(2)eq\o\al（14,7)N＋eq\o\al（4,2)He→eq\o\al(17,8）O＋eq\o\al(1,1）H（3)eq\o\al（10,5)B＋eq\o\al（1，0)n→eq\o\al（7,3)Li＋eq\o\al(4,2）He(4）eq\o\al（9，4）Be＋eq\o\al(4，2)He→eq\o\al（12,6)C＋eq\o\al(1，0)n（5）eq\o\al(56,26)Fe＋eq\o\al（2，1）H→eq\o\al（57,27)Co＋eq\o\al（1,0)n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）．書寫核反應(yīng)方程時要注意：(1）質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒;（2)中間用箭頭，不能寫成等號;（3)核反應(yīng)方程遵守質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，核反應(yīng)過程中，一般會發(fā)生質(zhì)量的變化．三、放射性同位素及其應(yīng)用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．放射性同位素的主要作用（1）工業(yè)部門使用射線測厚度-—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菌、抑制蔬菜發(fā)芽、延長保存期等．(3)做示蹤原子——利用放射性同位素與非放射性同位素有相同的化學(xué)性質(zhì)．（4)醫(yī)學(xué)上——利用γ射線的高能量治療癌癥．例3(多選)關(guān)于放射性同位素的應(yīng)用，下列說法正確的是(）A．利用γ射線使空氣電離，把靜電荷導(dǎo)走B．利用γ射線照射植物的種子,使產(chǎn)量顯著增加C．利用α射線來治療肺癌、食道癌等疾病D．利用放射性同位素跟它的非放射性同位素的化學(xué)性質(zhì)相同，作為示蹤原子答案BD1．用射線來測量厚度，一般不選取α射線是因為其穿透能力太差，更多的是選取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、延長食物保存期一般選取γ射線．3．使用射線時安全是第一位的．1．（多選）關(guān)于威爾遜云室探測射線，下列說法中正確的是（)A．威爾遜云室內(nèi)充滿過飽和蒸氣,射線經(jīng)過時可顯示射線運動的軌跡B．威爾遜云室中徑跡直而清晰的是α射線C．威爾遜云室中徑跡細而長的是γ射線D．威爾遜云室中顯示粒子徑跡的原因是蒸氣電離，即使放入磁場中也無法判斷射線所帶電荷的正負答案AB解析云室內(nèi)充滿過飽和蒸氣,射線經(jīng)過時使氣體電離,凝結(jié)成霧滴，霧滴沿射線的路線排列，顯示出射線的徑跡，故選項A正確；由于α粒子的質(zhì)量比較大，飛行時不易改變方向，電離本領(lǐng)大，產(chǎn)生的離子多,所以α射線在云室中的徑跡直而清晰,則選項B正確；由于γ射線的電離本領(lǐng)很弱,所以在云室中一般看不到它的徑跡，而徑跡細長的是β射線，所以選項C錯誤;把云室放在磁場中，由射線徑跡的彎曲方向就可判斷射線所帶電荷的正負，所以選項D錯誤．2．下面列出的是一些核反應(yīng)方程：eq\o\al（30，15）P→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)子答案D解析依據(jù)核反應(yīng)方程的兩個基本規(guī)律：質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒,即可得出選項D正確．3．（2016·臺州路橋中學(xué)高二上學(xué)期月考）完成下列核反應(yīng)方程．(1)eq\o\al(222,86)Rn→eq\o\al（218，84)Po＋______.（2）eq\o\al（3，1)H＋eq\o\al(2,1）H→______＋eq\o\al(1,0)n。（3)eq\o\al(27，13）Al＋eq\o\al(1,0）n→______＋eq\o\al（1,1）H(4）eq\o\al（235，92）U＋eq\o\al（1，0)n→eq\o\al（139,54)Xe＋eq\o\al（95,38）Sr＋______。答案(1）eq\o\al（4,2）He（2）eq\o\al（4，2)He（3)eq\o\al(27,12)Mg（4）2eq\o\al（1,0）n解析(1）設(shè)生成物的質(zhì)量數(shù)為x，則有222＝218＋x，所以x＝4，電荷數(shù)：z＝86－84＝2,即生成物為氦核eq\o\al（4，2)He。(2)設(shè)生成物的質(zhì)量數(shù)為x，則有3＋2＝1＋x，所以x＝4,電荷數(shù)：z＝1＋1＝2，即生成物為氦核eq\o\al（4,2）He。(3）設(shè)生成物的質(zhì)量數(shù)為x，則有27＋1＝1＋x，所以x＝27,根據(jù)電荷數(shù)守恒可知，z＝13－1＝12，生成物是eq\o\al（27，12)Mg.（4）設(shè)生成物的質(zhì)量數(shù)為x，則有235＋1＝139＋95＋x，所以x＝2，根據(jù)電荷數(shù)守恒可知,z＝92－54－38＝0,是2個中子，即2eq\o\al（1,0)n.一、選擇題1．利用威爾遜云室探測射線時能觀察到短粗而彎曲的徑跡,則下列說法正確的是（）A．可知有α射線射入云室中B．可知是γ射線射入云室中C．觀察到的是射線粒子的運動D．觀察到的是射線粒子運動路徑上的酒精霧滴答案D解析因為威爾遜云室中觀察到的短粗而彎曲的徑跡是β射線的徑跡，A、B選項均錯誤；射線粒子的運動肉眼是觀察不到的，觀察到的是酒精的過飽和蒸氣在射線粒子運動路徑上形成的霧滴，C選項錯誤，D選項正確．2．盧瑟福通過實驗首次實現(xiàn)了原子核的人工轉(zhuǎn)變，其核反應(yīng)方程為：eq\o\al(4，2)He＋eq\o\al（14,7）N→eq\o\al(17，8)O＋eq\o\al（1,1）H,下列說法錯誤的是()A．盧瑟福通過該實驗提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型B．實驗中是用α粒子轟擊氮核C．盧瑟福通過該實驗發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子D．原子核在人工轉(zhuǎn)變的過程中，電荷數(shù)一定守恒答案A解析盧瑟福用α粒子轟擊金箔散射的實驗，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，故A錯誤；用α粒子轟擊氮核首次實現(xiàn)了原子核的人工轉(zhuǎn)變，并發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，故B、C正確；核反應(yīng)方程質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)是守恒的，故D正確．3．（多選)下列說法正確的是(）A．通過核反應(yīng)可以人工制造放射性同位素B．現(xiàn)在用的射線都是利用的人工放射性同位素C．人工制造的放射性同位素發(fā)出的射線對人體無害D．人工制造的放射性同位素半衰期短，因此放射性廢料容易處理答案ABD4．醫(yī)學(xué)界通過14C標(biāo)記的C60發(fā)現(xiàn)一種C60的羧酸衍生物，在特定條件下可以通過斷裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖,則14C的用途是(）A．示蹤原子 B．電離作用C．催化作用 D．貫穿作用答案A解析用14C標(biāo)記C60來查明元素的行蹤，發(fā)現(xiàn)可以通過斷裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖,因此14C的作用是做示蹤原子，故選項A正確．5．(多選)有關(guān)放射性同位素eq\o\al（30，15）P的下列說法,正確的是（)A。eq\o\al(30,15)P與eq\o\al（30，14）X互為同位素B.eq\o\al（30，15)P與其同位素有相同的化學(xué)性質(zhì)C．用eq\o\al(30，15）P制成化合物后它的半衰期變長D．含有eq\o\al(30,15)P的磷肥釋放正電子，可用作示蹤原子，觀察磷肥對植物的影響答案BD解析同位素有相同的質(zhì)子數(shù)，所以選項A錯誤；同位素有相同的化學(xué)性質(zhì)，所以選項B正確;半衰期與元素屬于化合物或單質(zhì)沒有關(guān)系,所以eq\o\al（30，15）P制成化合物后它的半衰期不變,選項C錯誤；含有eq\o\al(30，15）P的磷肥由于衰變,可記錄磷的蹤跡,所以選項D正確．6．用高能eq\o\al（86，36)Kr轟擊eq\o\al(208,82）Pb，釋放出一個中子后,生成了一個新核,關(guān)于新核的推斷正確的是()A．其質(zhì)子數(shù)為122B．其質(zhì)量數(shù)為294C．其原子序數(shù)為118D．其中子數(shù)為90答案C解析核反應(yīng)方程為eq\o\al（208,82）Pb＋eq\o\al(86，36）Kr→eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al（293，118)X，新核質(zhì)量數(shù)為293，質(zhì)子數(shù)為118，中子數(shù)為293－118＝175，故正確選項為C。7．將威爾遜云室置于磁場中，一個靜止在磁場中的放射性同位素原子核eq\o\al(30，15）P，放出一個正電子后變成原子核eq\o\al（30，14)Si，如圖所示能近似地反映正電子和Si核軌跡的是()答案B解析把放出的正電子和衰變生成物Si核看成一個系統(tǒng)，衰變過程中系統(tǒng)的動量守恒,放出的正電子的方向跟Si核運動方向一定相反．由于它們都帶正電荷，在洛倫茲力作用下一定形成兩個外切圓的軌道,C、D可排除．因為洛倫茲力提供向心力，即qvB＝meq\f（v2,r），所以做勻速圓周運動的半徑為r＝eq\f(mv，qB)。衰變時，放出的正電子與反沖核Si的動量大小相等，因此在同一個磁場中做圓周運動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\動的圓半徑較大．8．在下列四個核反應(yīng)方程中，X1、X2、X3和X4各代表某種粒子①eq\o\al（3，1）H＋X1→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al（1，0）n②eq\o\al(14，7)N＋eq\o\al（4,2）He→eq\o\al(17,8)O＋X2③eq\o\al（9，4）Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al（12,6）C＋X3④eq\o\al（24,12)Mg＋eq\o\al（4，2)He→eq\o\al（27，13）Al＋X4則以下判斷中正確的是（）A．X1是質(zhì)子 B．X2是中子C．X3是電子 D．X4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eq\o\al(2,1）H，A錯；X2為eq\o\al(1,1）H,B錯；X3為eq\o\al（1，0)n,C錯；X4為eq\o\al(1，1）H，D對．9．（多選)下列核反應(yīng)或衰變方程中，符號“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選項正確．10．(多選）一個質(zhì)子以1。0×107m/s的速度撞一個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，則下列說法正確的是(）A．核反應(yīng)方程為eq\o\al（27，13)Al＋eq\o\al（1，1)H→eq\o\al(28，14)SiB．核反應(yīng)方程為eq\o\al(27,13）Al＋eq\o\al(1，0)n→eq\o\al(28，14）SiC．硅原子核速度的數(shù)量級為107m/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)量級為105m/s，方向跟質(zhì)子的初速度方向一致答案AD解析由核反應(yīng)中電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可知A選項正確，B選項錯誤；由動量守恒定律求得硅原子核速度的數(shù)量級為105m/s，即D選項正確，C選項錯誤．二、非選擇題11．在中子、質(zhì)子、電子、正電子、α粒子中選出一個適當(dāng)?shù)牧Ｗ樱謩e填在下列核反應(yīng)式的橫線上．(1）eq\o\al(238，92)U→eq\o\al（234,90）Th＋________。(2)eq\o\al（9，4)Be＋eq\o\al（4,2)He→eq\o\al（12，6）C＋________.(3）eq\o\al（234,90）Th→eq\o\al（234，91）Pa＋________。(4）eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14）Si＋________。(5）eq\o\al(235,92)U＋________→eq\o\al（90,38)Sr＋eq\o\al(136,54)Xe＋10eq\o\al（1，0）n.(6)eq\o\al(14,7）N＋eq\o\al（4,2)He→eq\o\al(17，8)O＋________.答案（1）eq\o\