2019-2020学年高中物理 第3章 原子核与放射性 第3节 放射性的应用与防护教学案 鲁科版选修3-5
第3节放射性的应用与防护
1.知道放射性同位素，了解放射性在生产和科学领域的应用．(重点＋难点)
2．知道放射性污染及其对人类和自然产生的严重危害，了解防护放射性的措施，建立防范意识．
一、放射性的应用
1.应用分类
(1)利用射线的电离作用，穿透能力等特性．
(2)放射性同位素作为示踪原子．
2.射线特性的应用
放射性物质发出的α射线，β射线和γ射线能够将生物细胞分子内的电子击出，使细胞分子电离，造成细胞变异或损害．因而得到广泛应用．
(1)辐射育种；(2)食品辐射保存；(3)放射性治疗；(4)放射性同位素电池；(5)γ射线探伤．
3.作为示踪原子
在某种元素里掺进一些该元素的放射性同位素，同样的化学性质，经历同样过程，用仪器探测该同位素放出的射线查明这种元素的行踪．如：正电子发射断层摄影(简称PET)．
1．(1)射线中的粒子与其他物质作用时，产生一些现象，可以显示射线的存在．( )
(2)云室和气泡室都是应用射线的穿透能力研究射线的径迹．( )
提示：(1)√(2)×
二、放射性污染和防护
1.放射性污染来自许多方面，主要有核爆炸、核泄漏和医疗照射等．
2.为了防止放射线的破坏，人们采取了许多防范措施，主要有密封防护、距离防护、时间防护、屏蔽防护等．
2．(1)利用γ射线照射种子，可以培育出优良品种．( )
(2)用γ射线照射食品可以杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期．( )
(3)任何放射性物质都可以作为示踪原子使用．( )
提示：(1)√(2)√(3)×
放射性及放射性同位素的应用1.射线特性的应用
应用
射线特征
电离
作用
辐射育种
利用γ射线照射种子，可以使种子内的遗传物质发生变异，
培育出新的优良品种
食品辐射保存用射线对食品进行照射，可以抑制发芽，杀虫灭菌
放射性治疗
射线照射可以治疗恶性肿瘤，使癌细胞活动受到抑制或使其死
亡
改善塑料性能
射线可以促进交织化合物的聚合反应，以制造各种塑料或改善
塑料性能
增加汽油产量利用射线使石油分离，增加汽油的产量
消除静电
利用射线使空气电离而把空气变成导电气体，以除去化纤、纺
织品上的静电
衰变
能量
放射性同位素
电池
把放射性同位素衰变时释放的能量转换成电能
穿透
能力
γ射线探伤利用γ射线可以检查金属内部有没有缺陷或裂纹
γ射线检测
由于射线透过物体的强度跟物体的密度和厚度有关，因此可以
用射线来检查产品的厚度，密封容器中液面的高度等
2.作为示踪原子
(1)在工业上，可用示踪原子检查地下输油管道的漏油情况．
(2)在农业生产中，可用示踪原子确定植物在生长过程中所需的肥料和合适的施肥时间．
(3)在医学上，可用示踪原子帮助确定肿瘤的部位和范围．
(4)在生物科学研究方面，放射性同位素示踪法在生物化学和分子生物学领域应用极为
广泛，它为揭示体内和细胞内理化过程的秘密，阐明生命活动的物质基础，起了极其重要的作用，使生物化学从静态进入动态，从细胞水平进入分子水平，为人类对生命基本现象的认识开辟了一条新的途径．
用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现，天然放射性同位素只不过40几种，而今天人工制造的同位素已达1 000多种，每种元素都有放射性同位素，放射性同位素在农业、医疗卫生、科研等许多方面得到广泛应用．
(1)如图是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图，如果工厂生产的是厚度1 mm铝板，在α、β、γ三种射线中，你认为对铝板的厚度起主要作用的是________射线．
(2)在我国首先用人工方法合成牛胰岛素时需要证明人工合成的牛胰岛素结晶跟天然牛胰岛素结晶是同一物质，为此曾采用放射性同位素14C做________．
[解析] (1)α射线穿透物质的本领弱，不能穿透厚度1 mm的铝板，因而探测器不能探到，γ射线穿透本领最强，穿透1 mm的铝板和几毫米厚铝板打在探测器上很难分辨，β射线也能穿透几毫米厚的铝板，但厚度不同，穿透后β射线中的电子运动状态不同，探测器容易分辨．
(2)把掺入14C的人工合成牛胰岛素与天然牛胰岛素混合在一起，经多次重新结晶后，得到了放射性14C分布均匀的牛胰岛素结晶，这就证明了人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素合为一体，它们是同一物质，把这种放射性同位素的原子掺到其他物质中去，让它们一起运动迁移，再用放射性探测仪器进行追踪，就可以知道放射性原子通过什么路径，运动到哪里了，是怎样分布的，从而可了解某些不容易查明的情况或规律，人们把这种用途的放射性同位素叫做示踪原子．
[答案] (1)β(2)示踪原子
(1)用射线来测量厚度，一般不选取α射线是因为其穿透能力太差，更多的是选取γ射线，也有部分选取β射线的．
(2)给病人治疗癌症、培育优良品种、延长食物保质期一般选取γ射线．
(3)使用放射线时安全是第一位的．
1.(多选)在下列应用中，把放射性同位素作为示踪原子的是( )
A．γ射线探伤仪
B．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况
C．利用钴60治疗肿瘤等疾病
D．把含有放射性元素的肥料施给农作物，用检测放射性的办法确定放射性元素在农作物内转移和分布情况，找出合理施肥的规律
解析：选BD.A是利用了γ射线的穿透性；C利用了γ射线的生物作用；B、D是利用了示踪原子．
放射性的污染与防护
1.放射性的危害：射线具有一定的能量，对物体具有不同的穿透能力和电离能力，从而使物体或机体发生一些物理和化学变化．如果人体受到长时间大剂量的射线照射，就会使细胞器官组织受到损伤，破坏人体DNA分子结构，有时甚至会引发癌症，或者造成下一代遗传上的缺陷．过度照射时，人常常会出现头痛、四肢无力、贫血等多种症状，甚至死亡．
2.放射线的防护
(1)时间防护：尽量减少与放射线接触的次数与接触的时间．
(2)距离防护：生活中首先要对可能有放射性的物质有防范意识，要尽可能地远离放射源．
(3)屏蔽防护：铅的屏蔽作用最好，水、水泥等也是常用的屏蔽物．如核电站的核反应堆外层用厚厚的混凝土来防止放射线的外泄，用过的核废料要放在很厚很厚的重金属箱中，并深埋地下．
核能是一种高效的能源．
(1)在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳，压力壳和安全壳．
结合图甲可知，安全壳应当选用的材料是____________．
(2)图乙是用来监测工作人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，
可以判断工作人员受到何种辐射．当胸章上1 mm铝片和3 mm铝片下的照相底片被感光，而铅片下的照相底片未被感光时，结合图甲分析工作人员一定受到了________射线的辐射；当所有照相底片被感光时，工作人员一定受到了________射线的辐射．
[思路点拨] 解答本题应把握以下两点：
(1)熟知三种射线的穿透本领．
(2)熟知常见的放射性防护措施．
[解析] (1)核反应堆最外层是厚厚的水泥防护层．防止射线外泄，所以安全壳应选用的材料是混凝土．
(2)β射线可穿透几毫米厚的铝片，而γ射线可穿透几厘米厚的铅板．
[答案] (1)混凝土(2)βγ
熟悉屏蔽防护措施、常用屏蔽物和三种射线的穿透本领的大小是解决这类问题的关键．
2.关于放射性污染的防护措施，下列说法错误的是( )
A．将废弃的放射性物质进行深埋
B．将废弃的放射性物质倒在下水道里
C．接触放射性物质的人员穿上铅防护服
D．严格和准确控制放射性物质的放射剂量
解析：选B.因为放射性物质残存的时间太长，具有辐射性，故应将其深埋，A对，B错、铅具有一定的防止放射性的能力，接触放射性物质的人员穿上铅防护服，并要控制一定的放射剂量．故C、D对．
原子核的人工转变与衰变的比较
原子核的衰变原子核的人工转变发生反应的原
具有放射性的不稳定核所有的原子核
子核
利用α粒子、质子、中子或γ光反应条件自发进行，无条件
子作为“炮弹”轰击靶核反应本质核子数变化，形成新核核子的重组，形成新核
典型反应23892U→23490Th＋42He14 7N＋42He→17 8O＋11H
核反应方程的
特点箭头左边只有一个放射性原子
核
箭头左边有靶核和“炮弹”各一
个
核反应的规律质量数守恒(注意质量并不守恒)，电荷数守恒
书写方程的原
则
尊重实验事实，不能仅仅依据守恒定律主观臆造
下列方程中属于衰变的是________，属于人工转变的是________，生成原来元素的同位素的是________，放出β粒子的是________．
①12353I＋10n→12453I
②23892
U→23490Th＋42He
③21482Bb→21483Bi＋0－1e
④94Be＋42He→12 6C＋10n
[解析] 首先从方程左端去判断哪种是衰变、哪种是人工转变，当方程左端只有一种元素的原子核时，只能是衰变，故②③为衰变，①④为人工转变；而同位素的产生，是根据原子序数相同而质量数不同来判断，所以①会生成该元素的同位素；判断β衰变，只需要看清衰变方程右端是否产生电子即可，应选③.
[答案] ②③①④①③
[随堂检测]
1.(多选)下列应用中利用放射性同位素放出射线的是( )
A．金属探伤
B．消除有害的静电积累
C．研究农作物在各季节吸收肥料成分的规律
D．保存食物
解析：选ABD.A是利用了射线的贯穿本领，B是利用了射线的电离本领，C是作为示踪原子，D也是利用射线来保存食物，抵制或消灭害虫．
2.关于放射性同位素应用的下列说法中正确的有( )
A．放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，从而达到消除有害静电的目的B．利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体透视
原子核和放射性复习要点和习题答案教学内容
原子核和放射性复习要点和习题答案
第十四章 原子核和放射性 通过复习后，应该: 1.掌握原子核的结构和性质 2.掌握原子核的放射性衰变 3.掌握核衰变的规律和衰变常量与半衰期 4.了解射线与物质作用及防护 5.课后作业题 14-1 如果原子核半径公式为R =1.2×10 -15 A 1/3 （A 为质量数），试计算: ①核物质的密度;②核物质单位体积内的核子数。 解: ①原子核的质量M 可表示为M =Au =1.66×10 -27 A （u 为原子质量单 位），而原子核的半径R =1.2×10 -15 A 1/3 ，则其体积V 为 V =34πR 3 =3 4×3.14×（1.2×10 -15 A 1/3）3 =7.24×10 -45 A 由密度的定义可得核物质的密度为 ρ=M/ V =1.66×10 -27 A /7.24×10 -45 A kg ·m -3 ≈2.3×10 17 kg ·m -3 ②由质量数A 和体积V 可进一步得到单位体积内的核子数n 为 n =A/ V = A /7.24×10 -45 A m -3 =1.38×10 44 m -3 14-2 计算2个 2H 原子核结合成1个 4He 原子核时释放出的能量（以MeV 为单位）。 解: 核反应中质量亏损 △m =2m D -m He =（2×2.013553-4.002603）u=0.024503u, 对应的能量为 △E =△m ·c 2 =0.024503×931.5MeV=22.82MeV
14-3 解释下列名词:（a）同位素、同质异能素、结合能、平均结合能、质量亏损;（b）核衰变、α衰变、β衰变、γ衰变、电子俘获、内转换;（c）半衰期、平均寿命、放射性活度、放射平衡、同位素发生器。 答: （a）①同位素:原子序数Z相同而质量数A不同的核素在元素周期表中占有相同的位置，这些核素称为同位素。②同质异能素:原子核通常处于基态，但也有些原子核处于寿命较长的亚稳态能级，与处于基态的同原子序数同质量数的原子核相比，这些处于亚稳态的原子核叫做同质异能素。③结合能:当核子与核子结合成原子核时，要释放出能量，这些能量称为它们的结合能，它也等于原子核完全分解为自由核子时所吸收的能量。④平均结合能:若某原子核的结合能为△E，核子数（即质量数）为A，则两者的比值△E/A叫做平均结合能，其大小可以表示原子核结合的稳定程度。⑤质量亏损:原子核的静止质量要比组成它的核子的静止质量总和要小一些，这一差值叫做质量亏损。 （b）①核衰变:放射性核素能够自发地进行多种方式的变化，并释放能量， He （即α粒子）的衰变叫这种变化称为核衰变。②α衰变:原子核放射出氦核4 2 做α衰变。③β衰变:它包括β- 、β+、电子俘获三种。β-衰变:当原子核内中子过多，质子偏少时，其中一个中子会自动转变为质子，原子核放出一个电子（即β-粒子）和一个反中微子，这叫做β-衰变。β+衰变是:当原子核内质子过多，中子偏少时，其中一个质子自动转变为中子，发射出一个正电子和一个中微子，在这个过程中原子核发射出正电子（即β+粒子），这叫β+衰变。电子俘获:在中子过少的原子核内，质子也可以俘获一个核外电子，发射中微子，而转变成中子，这叫电子俘获。④γ衰变:原子核处于激发态时，会跃迁到能量较低的激发态或基态，这时发射出γ光子，形成γ射线，这种衰变叫做γ衰变。⑤电子
高中物理第3章原子核与放射性章末检测鲁科版选修3_5
第3章原子核与放射性 章末检测 (时间：90分钟满分：100分) 一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分．其中1～4题为单项选择题，5～10题 为多项选择题) 86Rn＋xα＋yβ， 90Th→220 1．放射性同位素钍232经α、β衰变会生成氡，其衰变方程为232 其中( ) A．x＝1，y＝3 B．x＝2，y＝3 C．x＝3，y＝1 D．x＝3，y＝2 答案D 解析由衰变规律可知，β衰变不影响质量数，所以质量数的变化由α衰变的次数决定， 86Rn，质量数减少了232－220＝12，每一次α衰变质量数减少4，因此α衰 90Th变为220 由232 变次数为3次；3次α衰变电荷数减少了3×2＝6个，而现在只减少了90－86＝4个，所以有2次β衰变(每次β衰变增加一个电荷数)，故x＝3，y＝2，故选D. 2．14C测年法是利用14C衰变规律对古生物进行年代测定的方法．若以横坐标t表示时间，纵坐标m表示任意时刻14C的质量，m0为t＝0时14C的质量．下面四幅图中能正确反映14C衰变 规律的是( ) 答案C 解析衰变过程中每经过一个半衰期，质量减少为原来的一半，故质量减少得越来越慢，选 项C正确．3．原子核A发生一次α衰变后变为原子核a b X，原子核B发生一次β衰变后变为原子核d c Y，已知原子核A和原子核B的中子数相同，则两个生成核X和Y的中子数以及a、b、c、d的关 系可能是( ) A．X的中子数比Y多1 B．X的中子数比Y少3
C ．如果a －d ＝2，则b －c ＝3 D ．如果a －d ＝2，则b －c ＝1 答案 C 解析 原子核发生一次α衰变，其质子数和中子数都减少2，发生一次β衰变，其质子数增加1，而中子数减少1，由A 、B 中子数相同可得a ＋4－(b ＋2)＝d －(c －1)，即a －b ＋2＝ d －c ＋1，故C 对，A 、B 、D 错． 4．由中国提供永磁体的阿尔法磁谱仪如图1所示，它曾由航天飞机携带升空，将其安装在阿尔法国际空间站中，主要使命之一是探索宇宙中的反物质．所谓的反物质即质量与正粒子相等，带电荷量与正粒子相等但电性相反，例如反质子即为 1－1H ，假若使一束质子、反质子、α粒子和反α粒子组成的射线，以相同速度通过OO ′进入匀强磁场B 2而形成图1中的4条 径迹，则( ) 图1 A ．1、2是正粒子径迹 B ．3、4为反粒子径迹 C ．2为反α粒子径迹 D ．4为反α粒子径迹 答案 C 解析 由左手定则判定质子、α粒子受到洛伦兹力向右偏转；反质子、反α粒子向左偏转， 故选项A 、B 、D 错误；进入匀强磁场B 2的粒子具有相同的速度，由偏转半径r ＝mv Bq 知，反α粒子、α粒子在磁场中的半径大，故选项C 正确． 5．在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用．下列说法符合历 史事实的是( ) A ．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核 B ．皮埃尔·居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素 C ．卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子 D ．汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成 的，并测出了该粒子的比荷 答案 BD 解析 卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型，发现了原子中心有一个核，A 、C 两项错误；皮埃尔·居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋和镭两种新元素，并因此获得了诺贝尔奖，B 项正确；汤姆孙通过研究阴极射线，发现了电子，并测出了电子的比荷，D 项正确．
原子核和放射性复习要点和习题答案
第十四章原子核和放射性 通过复习后，应该: 1.掌握原子核的结构和性质 2.掌握原子核的放射性衰变 3.掌握核衰变的规律和衰变常量与半衰期 4.了解射线与物质作用及防护 5.课后作业题 14-1 如果原子核半径公式为R=1.2×10 -15A1/3 （A为质量数），试计算:①核物质的密度;②核物质单位体积内的核子数。 解: ①原子核的质量M可表示为M=Au=1.66×10 -27A（u为原子质量单位），而原子核的半径R=1.2×10 -15A1/3，则其体积V为 V=πR 3 =×3.14×（1.2×10 -15A1/3）3 =7.24×10 -45A 由密度的定义可得核物质的密度为 ρ=M/ V=1.66×10 -27 A/7.24×10 -45 A kg·m -3 ≈2.3×10 17 kg·m -3 ②由质量数A和体积V可进一步得到单位体积内的核子数n为 n=A/ V= A/7.24×10 -45A m -3 =1.38×10 44 m -3 14-2 计算2个2H原子核结合成1个4He原子核时释放出的能量（以MeV为单位）。 解: 核反应中质量亏损 △m=2m D-m He =（2×2.013553-4.002603）u=0.024503u, 对应的能量为△E=△m·c2 =0.024503×931.5MeV=22.82MeV 14-3 解释下列名词:（a）同位素、同质异能素、结合能、平均结合能、质量亏损;（b）核衰变、α衰变、β衰变、γ衰变、电子俘获、内转换;（c）半衰期、平均寿命、放射性活度、放射平衡、同位素发生器。 答: （a）①同位素:原子序数Z相同而质量数A不同的核素在元素周期表中占有相同的位置，这些核素称为同位素。②同质异能素:原子核通常处于基态，但也有些原子核处于寿命较长的亚稳态能级，与处于基态的同原子序数同质量数的原子核相比，这些处于亚稳态的原子核叫做同质异能素。③结合能:当核子与核子结合成原子核时，要释放出能量，这些能量称为它们的结合能，它也等于原子核完全分解为自由核子时所吸收的能量。④平均结合能:若某原子核的结合能为△E，核子数（即质量数）为A，则两者的比值△E/A叫做平均结合能，其大小可以表示原子核结合的稳定程度。⑤质量亏损:原子核的静止质量要比组成它的核子的静止质量总和要小一些，这一差值叫做质量亏损。 （b）①核衰变:放射性核素能够自发地进行多种方式的变化，并释放能量，这种变化称为核衰变。②α衰变:原子核放射出氦核He （即α粒子）的衰变叫做α衰变。③β衰变: 它包括β- 、β+、电子俘获三种。β-衰变:当原子核内中子过多，质子偏少时，其中一个中子会自动转变为质子，原子核放出一个电子（即β-粒子）和一个反中微子，这叫做β-衰变。β+衰变是:当原子核内质子过多，中子偏少时，其中一个质子自动转变为中子，发射出一个正电子和一个中微子，在这个过程中原子核发射出正电子（即β+粒子），这叫β+衰变。电子俘获:在中子过少的原子核内，质子也可以俘获一个核外电子，发射中微子，而转变成中子，这叫电子俘获。④γ衰变:原子核处于激发态时，会跃迁到能量较低的激发态或
鲁科版高中物理选修3-5第三章原子核与放射性单元检测含答案解析
鲁科版高中物理选修3-5第三章原子核与放射性单元检测 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．下列说法中正确的是（） A ．光电效应是原子核吸收光子向外释放电子的现象 B ．一群处于n=3能级激发态的氢原子，自发跃迁时能发出3种不同频率的光 C ．放射性元素发生一次β衰变，原子序数增加2 D ．汤姆生通过α粒子散射实验建立了原子的核式结构模型 2．下列有关说法中正确的是（ ） A ．α散射实验说明了原子内部绝大部分空间是空的 B ．核力只存在于质子与质子之间，中子与中子之间没有核力作用 C ．因为α粒子的速度比β粒子的速度小，所以α粒子的电离本领也小 D ．某放射性物质经过一个半衰期该放射性元素的含量减少了N ． 若经过两个半衰期，该放射性元素的含量减少2N 3．放射性同位素钍232 90Th 经一系列α、β衰变后生成氡220 86Rn ，以下说法正确的是 A ．每经过一次α衰变原子核的质量数会减少2个 B ．每经过一次β衰变原子核的质子数会增加1个 C ．放射性元素钍 23290Th 的原子核比氡22086Rn 原子核的中子数少4个 D ．钍232 90Th 衰变成氡220 86Rn 一共经过2次α衰变和3次β衰变 4．下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是 ． A ． 射线是高速运动的电子流 B ．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大 C ．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变 D ．21083Bi 的半衰期是5天，100克21083Bi 经过10天后还剩下50克 5．如图是核反应堆的示意图，对于核反应堆的认识，下列说法正确的是（）
高中物理第3章原子核与放射性3放射性的应用与防护学案鲁科选修3-5
第3节放射性的应用与防护 [目标定位] 1.知道放射性同位素，了解放射性的应用.2.知道放射性污染及其对人类和自然产生的严重危害及防护措施． 一、放射性的应用 1．利用射线的电离作用、穿透能力等特点 (1)利用放射线使细胞变异或损害的特点，辐射育种、食品辐射保存、放射性治疗等． (2)放射性同位素电池：把放射性同位素衰变时释放的能量转换成电能的装置． (3)γ射线探伤：利用了γ射线穿透能力强的特点． 2．作为示踪原子 作为示踪原子对有关生物大分子结构及其功能进行研究． 二、放射性污染和防护 1．放射性的污染 (1)核爆炸：核爆炸产生强烈的γ射线和中子流，对人体和其他生物体有很强的杀伤作用；还产生大量的放射性物质，对生物体和环境产生长期的辐射． (2)核泄漏：核泄漏会使现场人员受到辐射性损伤，对周围地区造成严重污染． (3)医疗照射：医疗照射中如果放射线的剂量过大，也会导致病人受到损害，甚至造成病人的死亡． 2．放射性的防护 (1)密封防护：把放射源密封在特殊的包壳里，或者用特殊方法覆盖，以防止放射线泄漏． (2)距离防护：距放射源越远，人体吸收放射线的剂量就越少，受到的危害就越小． (3)时间防护：尽量减少受辐射时间． (4)屏蔽防护：在放射源与人体之间加屏蔽物能起到防护作用. 一、放射性的应用 1．放射性同位素的分类 (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优点 (1)放射强度容易控制．(2)可以制成各种所需的形状．(3)半衰期很短，废料容易处理．3．放射性同位素的主要作用 (1)工业部门使用射线测厚度——利用γ射线的穿透特性． (2)农业应用——γ射线使种子的遗传基因发生变异，杀死腐败细菌、抑制发芽延长保质期
2019-2020年高中物理 第3章 原子核与放射性 3.2 原子核衰变及半衰期教案 鲁科版选修3-5
2019-2020年高中物理 第3章 原子核与放射性 3.2 原子核衰变及半衰 期教案 鲁科版选修3-5 ●课标要求 1．知道天然放射现象，了解放射性及放射性元素的概念． 2．知道三种射线的本质和特点，并能够借助电、磁场分析判断三种射线． 3．知道原子核衰变的规律，知道α衰变、β衰变的本质，能根据电荷数、质量数守恒正确书写衰变方程． 4．理解半衰期的概念，会应用半衰期公式解决相关问题．●教学地位 原子核衰变及半衰日期是教学的重点也是高考的热点，教学中应注意以下几点： 1．这一节可先让学生了解天然放射现象的发现史，知道有些元素具有天然的放射射线的性质，天然放射现象说明了原子核还有进一步的结构，并且开始了对原子核变化规律的认识． 2．这些天然的放射线有三种，即α、β和γ射线，介绍它们分别是什么物质，接着可向学生说明如何区分，着重介绍三种射线的特性． 3．应让学生了解α衰变和β衰变，以及衰变过程中质量数守恒和电荷数守恒的规律．可让学生通过相应的练习来逐步掌握 α衰变和β衰变以及两个守恒规律．有关核反应的练习要注意从可靠的资料上选择实际发生的核反应，不能随意编造核反应方程来让学生练习． 4．半衰期是了解原子核衰变规律的一个重要概念，也是学生比较难理解和掌握的问题．学生常犯的错误是，放射性元素经半衰期后衰变一半，再经半衰期后衰变完毕．教学中除应注意结合具体问题让学生清楚半衰期的物理含义外，还应让学生清楚：半衰期只对大量原子核衰变才有意义，因为放射性元素的衰变规律是统计规律，当放射性原子核数少到统计规律不再起作用时，就无法判断原子核的衰变情况了. ●新课导入建议 故事引入 公元1936年，一个名叫卡门的科学家发现并分离出一种分子，它是碳的一种同位素， 分子量是14，因此被称为14 C.三年后，科学家柯夫经过研究，指出宇宙射线和大气作用后最 终产物是14 C ，并计算出了其在大自然中的产生率． 经过重重考验，14 C 常规测年法被考古学家和地质学家所接受，成为确定旧石器晚期以来人类历史年代的有力工具．许多长久以来没有解决的难题迎刃而解．我们知道，考古学与 历史学的重要结合点就在于确定遗址的年代．而14 C 测年技术则为这个结合点找到了一个突破口．这是考古学的一个重要革命性的技术． 同学们通过本节课的学习我们就能知道14 C 测年技术的原理是什么． ●教学流程设计 课前预习安排： 看教材 填写【课前自主导学】同学之间可进行讨论 ?步骤1：导入新课，本节教学地位分析 ?步骤2：老师提问，检查预习效果可多提问几个学生 ?
原子核和放射性复习要点和习题答案
第十四章 原子核和放射性 通过复习后，应该： 1.掌握原子核的结构和性质 2。掌握原子核的放射性衰变 3.掌握核衰变的规律和衰变常量与半衰期 4。了解射线与物质作用及防护 5。课后作业题 14—1 如果原子核半径公式为R =1.2×10 —15 A 1/3 （A 为质量数），试计算：①核物质 的密度;②核物质单位体积内的核子数。 解： ①原子核的质量M 可表示为M =Au =1.66×10 —27 A （u 为原子质量单位），而原子 核的半径R =1.2×10 —15 A 1/3 ，则其体积V 为 V =34πR 3 =3 4×3。14×（1.2×10 -15 A 1/3）3 =7.24×10 -45 A 由密度的定义可得核物质的密度为 ρ=M/ V =1.66×10 -27 A /7。24×10 -45 A kg ·m -3 ≈2.3×10 17 kg ·m -3 ②由质量数A 和体积V 可进一步得到单位体积内的核子数n 为 n =A/ V = A /7.24×10 —45 A m -3 =1.38×10 44 m —3 14-2 计算2个 2H 原子核结合成1个 4He 原子核时释放出的能量(以MeV 为单位）. 解： 核反应中质量亏损 △m =2m D -m He =(2×2。013553—4.002603）u=0。024503u ， 对应的能量为 △E =△m ·c 2 =0.024503×931.5MeV=22.82MeV 14-3 解释下列名词：（a ）同位素、同质异能素、结合能、平均结合能、质量亏损;（b)核衰变、α衰变、β衰变、γ衰变、电子俘获、内转换；（c)半衰期、平均寿命、放射性活度、放射平衡、同位素发生器。 答: （a ）①同位素:原子序数Z 相同而质量数A 不同的核素在元素周期表中占有相同的位置，这些核素称为同位素。②同质异能素：原子核通常处于基态，但也有些原子核处于寿命较长的亚稳态能级，与处于基态的同原子序数同质量数的原子核相比，这些处于亚稳态的原子核叫做同质异能素。③结合能:当核子与核子结合成原子核时，要释放出能量，这些能量称为它们的结合能，它也等于原子核完全分解为自由核子时所吸收的能量。④平均结合能：若某原子核的结合能为△E ，核子数(即质量数）为A ，则两者的比值△E/A 叫做平均结合能，其大小可以表示原子核结合的稳定程度.⑤质量亏损：原子核的静止质量要比组成它的核子的静止质量总和要小一些，这一差值叫做质量亏损。 （b ）①核衰变：放射性核素能够自发地进行多种方式的变化，并释放能量,这种变化称为核衰变。②α衰变:原子核放射出氦核4 2He （即α粒子）的衰变叫做α衰变。③β衰变：它包括β- 、β+ 、电子俘获三种。β— 衰变:当原子核内中子过多,质子偏少时，其中一个 中子会自动转变为质子，原子核放出一个电子（即β-粒子）和一个反中微子，这叫做β- 衰 变。β+ 衰变是:当原子核内质子过多,中子偏少时，其中一个质子自动转变为中子，发射出 一个正电子和一个中微子,在这个过程中原子核发射出正电子(即β+ 粒子），这叫β+ 衰变。 电子俘获：在中子过少的原子核内，质子也可以俘获一个核外电子，发射中微子，而转变成中子，这叫电子俘获。④γ衰变：原子核处于激发态时，会跃迁到能量较低的激发态或基态,
高中物理 第3章 原子核与放射性章末分层突破教师用书 鲁科版选修3-5
第3章 原子核与放射性 [自我校对] ①氮 ②17 8O ＋11H ③查德威克 ④12 6C ＋10n ⑤质子 ⑥N ? ????12 ⑦M ? ????12
⑧42He ⑨0－1e _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ 原子核的衰变及半衰期 1. 放射性元素的原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化称为衰变． 2．衰变规律 电荷数和质量数都守恒． 3．衰变的分类 (1)α衰变的一般方程：A Z X→A－4 Z－2Y＋42He，每发生一次α衰变，新元素与原元素相比较，核电荷数减小2，质量数减少4. α衰变的实质：是某元素的原子核同时放出由两个质子和两个中子组成的粒子(即氦核)．(核内211H＋210n→42He)
高中物理第3章原子核与放射性1原子核结构学案鲁科版选修3-5
第1节 原子核结构 [目标定位] 1.了解质子和中子的发现过程.2.知道原子核的组成，理解核子、同位素的概 念.3.了解核反应的概念，会书写核反应方程． 一、质子和中子的发现 1．质子的发现 2．中子的发现 二、原子核的组成 核子．组成，它们统称为中子和质子．组成：原子核由1 核电荷数．表示Z ，质量数表示原子核的A ，元素符号为X ，其中X A Z ．原子核的符号：2 核子数． ；质量数＝质子数＋中子数＝原子序数．基本关系：核电荷数＝质子数＝3 的原子互称同位素． 子数中、不同质子数．同位素：具有相同的4 的过程． 新原子核．核反应：原子核在其他粒子的轰击下产生5 H. 1＋O 17 8N→14 7＋He 42的式子．例如：核反应过程．核反应方程：用原子核符号描述6 守恒． ，电荷数守恒．核反应中质量数7 一、质子的发现 图1 1．1919年，卢瑟福做了用α粒子轰击氮原子核的实验．实验装置如图1所示：
T进气孔、A放射源、F铝箔、S荧光屏、M显微镜、C真空容 器． 2．实验过程：容器C里放有放射性物质A，从A放射出的α粒子射到铝箔F上，适当选取铝箔的厚度，使α粒子恰好被它完全吸收，而不能透过．在F的后面放一荧光屏S，M 是显微镜，通过M可以观察到S是否有闪光．3．实验现象：开始，S上无闪光(因为α粒子没有穿过铝箔)．打开进气孔T的阀门，通 入氮气，可以观察到S上有闪光．4．实验分析：容器C中通入氮气后，用显微镜观察到荧光屏上有闪光，闪光一定是α粒 子击中氮核后产生的新粒子透过铝箔引起的． 5．新粒子性质研究(1)把这种粒子引进电磁场中，根据它在电磁场中的偏转，测出了它的质量和电荷量，进而 H1 确定它就是氢原子核，又叫质子．用符号表示为 或 p. (2)人们用同样的办法从其他元素的原子核中也轰击出了质子． 6．实验结论：质子是原子核的组成部分． 图2 【例1】1919年卢瑟福通过如图2所示的实验装置，第一次完成了原子核的人工转变，并由此发现了质子．图中A为放射源发出的________粒子，B为________气．写出该实验 的核反应方程：___________. He ＋ 7 氮 答案 α 42 8 ＋ 14 O H1 N→ 17 解析题图为α粒子轰击氮原子核生成质子的实验装置，放射源A发出的是α粒子，B ＋ He 为氮气，其核反应方程为： 14 7 42 17 8 H. 1 ＋ O N→ 二、中子的发现1．科学家在1930年利用Po放出的α射线轰击铍原子核时，产生了一种看不见的贯穿能 力很强、不受电场和磁场影响的射线．2．1932年，约里奥·居里夫妇发现如果用来自铍的射线去轰击石蜡，能从石蜡中打出质 子，如图3所示．
高中物理 第3章 原子核与放射性 第2节 原子核衰变及半衰期教师用书 鲁科版选修3-5
第2节原子核衰变及半衰期 学习目标知识脉络 1.知道什么是放射性及放射性元素．(重点) 2．知道三种射线的本质和特性．(重点、难点) 3．知道原子核的衰变和衰变规律．(重点) 4．知道什么是半衰期．(重点) 天然放射现象的发现及放射线的本质 [先填空] 1．天然放射现象的发现 (1)天然放射现象：物质能自发地放出射线的现象． (2)放射性：物质放出射线的性质，叫做放射性． (3)放射性元素：具有放射性的元素，叫做放射性元素． (4)天然放射现象的发现：1896年，法国物理学家贝可勒尔发现了天然放射现象． 2．放射线的本质 (1)如图3-2-1所示，让放射线通过强磁场，在磁场的作用下，放射线能分成3束，这表明有3种射线，且它们电性不同．带正电的射线向左偏转，为α射线；带负电的射线向右偏转，为β射线；不发生偏转的射线不带电，为γ射线． 图3-2-1
(2)α射线是高速运动的氦原子核粒子流，有很强的电离作用，但是穿透能力很弱．一张铝箔或一张薄纸就能将它挡住． (3)β射线是高速运动的电子，穿透能力较强，但电离作用较弱．能穿透几毫米厚的铝板． (4)γ射线是波长很短的电磁波，穿透能力很强，但电离作用很弱．能穿透几厘米的铅板． [再判断] 1．放射性元素发出的射线可以直接观察到．(×) 2．放射性元素发出的射线的强度可以人工控制．(×) 3．α射线的穿透本领最强，电离作用很弱．(×) [后思考] 天然放射现象说明了什么？ 【提示】天然放射现象说明了原子核具有复杂的内部结构． [核心点击] 1．三种射线的比较如下表 种类α射线β射线γ射线 组成高速氦核流高速电子流 光子流 (高频电磁波) 带电荷量2e－e0 质量 4m p m p＝1.67× 10－27 kg m p 1 836 静止质 量为零 速度0.1c0.9c c 在电场或偏转与α射线不偏转
高中物理 第3章 原子核与放射性 第1节 原子核结构教师用书 鲁科版选修3-5
第1节原子核结构 [先填空] 1．质子的发现 (1)实验：为探测原子核的结构，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子． (2)结论：质子是原子核的组成部分． 2．中子的发现 (1)卢瑟福的预想 卢瑟福发现质子后，预想核内还有一种不带电的中性粒子，并给这种“粒子”起名为中子． (2)中子的发现是许多科学家研究的结晶． ①1930年，用钋发出的α射线轰击铍时，会产生一种不受电场和磁场影响、穿透能力很强的射线． ②1932年，约里奥·居里夫妇用这种射线轰击石蜡，能从石蜡中打出质子． ③1932年，查德威克对云室中这种射线进行研究，发现这种射线是一种不带电、质量接近质子的粒子流，即为中子． [再判断] 1．卢瑟福在α粒子散射实验中发现了质子．(×) 2．卢瑟福发现了质子，并预言了中子的存在．(√) 3．玻尔在实验中发现了中子．(×) [后思考] 卢瑟福是如何证明α粒子轰击氮原子核产生的新核是质子的？ 【提示】卢瑟福把这种粒子分别引进电场和磁场，根据该粒子在电场和磁场中的偏转，测出了其质量和电量，确定它就是氢原子核，又叫质子．
[核心点击] 1．质子的发现 (1)实验背景 电子的发现使人们认识到，原子不再是构成物质的基本单位，进一步研究发现，原子的中心有一个原子核，原子核集中了原子的全部正电荷和几乎全部的质量．原子核的结构如何？1919年，卢瑟福做了用α粒子轰击氮原子核的实验． (2)实验装置(如图3-1-1所示) 图3-1-1 T进气孔、A放射源、F铝箔、S荧光屏、M显微镜，C真空容器． (3)实验过程 容器C里放有放射性物质A，从A放射出的α粒子射到铝箔F上，适当选取铝箔的厚度，使α粒子恰好被它完全吸收，而不能透过．在F的后面放一荧光屏S，M是显微镜，通过M可以观察到S是否有闪光． (4)实验现象 开始，S上无闪光(因为α粒子没有穿过铝箔)．打开进气孔T的阀门，通入氮气，可以观察到S上有闪光． (5)实验分析 容器C中通入氮气后，用显微镜观察到荧光屏上有闪光，闪光一定是α粒子击中氮核后产生的新粒子透过铝箔引起的． (6)新粒子性质研究 ①把这种粒子引进电磁场中，根据它在电磁场中的偏转，测出了它的质量和电量，进而确定它就是氢原子核，又叫质子．用符号表示为11H或11p. ②人们用同样的办法从其他元素的原子核中也轰击出了质子． (7)实验结论 质子是原子核的组成部分． 2．中子的发现 (1)科学家在1930年利用Po放出的α射线轰击铍原子核时，产生了一种看不见的贯穿能力很强、不受电场和磁场影响的射线． (2)1932年，约里奥·居里夫妇发现如果用来自铍的射线去轰击石蜡，能从石蜡中打出质子，如图3-1-2所示．
原子核和放射性复习要点和习题答案
第十四章 原子核和放射性 通过复习后，应该: 1.掌握原子核的结构和性质 2.掌握原子核的放射性衰变 3.掌握核衰变的规律和衰变常量与半衰期 4.了解射线与物质作用及防护 5.课后作业题 14-1 如果原子核半径公式为R =1.2×10 -15 A 1/3 （A 为质量数），试计算:①核物质的密 度;②核物质单位体积内的核子数。 解: ①原子核的质量M 可表示为M =Au =1.66×10 -27 A （u 为原子质量单位），而原子核 的半径R =1.2×10 -15 A 1/3 ，则其体积V 为 V =34πR 3 =3 4×3.14×（1.2×10 -15 A 1/3）3 =7.24×10 -45 A 由密度的定义可得核物质的密度为 ρ=M/ V =1.66×10 -27 A /7.24×10 -45 A kg ·m -3 ≈2.3×10 17 kg ·m -3 ②由质量数A 和体积V 可进一步得到单位体积内的核子数n 为 n =A/ V = A /7.24×10 -45 A m -3 =1.38×10 44 m -3 14-2 计算2个 2H 原子核结合成1个 4He 原子核时释放出的能量（以MeV 为单位）。 解: 核反应中质量亏损 △m =2m D -m He =（2×2.013553-4.002603）u=0.024503u, 对应的能量为 △E =△m ·c 2 =0.024503×931.5MeV=22.82MeV 14-3 解释下列名词:（a ）同位素、同质异能素、结合能、平均结合能、质量亏损;（b ）核衰变、α衰变、β衰变、γ衰变、电子俘获、内转换;（c ）半衰期、平均寿命、放射性活度、放射平衡、同位素发生器。 答: （a ）①同位素:原子序数Z 相同而质量数A 不同的核素在元素周期表中占有相同的位置，这些核素称为同位素。②同质异能素:原子核通常处于基态，但也有些原子核处于寿命较长的亚稳态能级，与处于基态的同原子序数同质量数的原子核相比，这些处于亚稳态的原子核叫做同质异能素。③结合能:当核子与核子结合成原子核时，要释放出能量，这些能量称为它们的结合能，它也等于原子核完全分解为自由核子时所吸收的能量。④平均结合能:若某原子核的结合能为△E ，核子数（即质量数）为A ，则两者的比值△E/A 叫做平均结合能，其大小可以表示原子核结合的稳定程度。⑤质量亏损:原子核的静止质量要比组成它的核子的静止质量总和要小一些，这一差值叫做质量亏损。 （b ）①核衰变:放射性核素能够自发地进行多种方式的变化，并释放能量，这种变化称为核衰变。②α衰变:原子核放射出氦核4 2He （即α粒子）的衰变叫做α衰变。③β衰变:它包括β- 、β+ 、电子俘获三种。β- 衰变:当原子核内中子过多，质子偏少时，其中一个 中子会自动转变为质子，原子核放出一个电子（即β-粒子）和一个反中微子，这叫做β- 衰 变。β+ 衰变是:当原子核内质子过多，中子偏少时，其中一个质子自动转变为中子，发射 出一个正电子和一个中微子，在这个过程中原子核发射出正电子（即β+ 粒子），这叫β+ 衰 变。电子俘获:在中子过少的原子核内，质子也可以俘获一个核外电子，发射中微子，而转变成中子，这叫电子俘获。④γ衰变:原子核处于激发态时，会跃迁到能量较低的激发态或
高中物理 第3章 原子核与放射性 第3节 放射性的应用与防护教学案 鲁科版选修3-5
第3节放射性的应用与防护 1.知道放射性同位素，了解放射性在生产和科学领域的应用．(重点＋难点) 2．知道放射性污染及其对人类和自然产生的严重危害，了解防护放射性的措施，建立防范意识． 一、放射性的应用 1.应用分类 (1)利用射线的电离作用，穿透能力等特性． (2)放射性同位素作为示踪原子． 2.射线特性的应用 放射性物质发出的α射线，β射线和γ射线能够将生物细胞分子内的电子击出，使细胞分子电离，造成细胞变异或损害．因而得到广泛应用． (1)辐射育种；(2)食品辐射保存；(3)放射性治疗；(4)放射性同位素电池；(5)γ射线探伤． 3.作为示踪原子 在某种元素里掺进一些该元素的放射性同位素，同样的化学性质，经历同样过程，用仪器探测该同位素放出的射线查明这种元素的行踪．如：正电子发射断层摄影(简称PET)． 1．(1)射线中的粒子与其他物质作用时，产生一些现象，可以显示射线的存在．( ) (2)云室和气泡室都是应用射线的穿透能力研究射线的径迹．( ) 提示：(1)√(2)× 二、放射性污染和防护 1.放射性污染来自许多方面，主要有核爆炸、核泄漏和医疗照射等． 2.为了防止放射线的破坏，人们采取了许多防范措施，主要有密封防护、距离防护、时间防护、屏蔽防护等． 2．(1)利用γ射线照射种子，可以培育出优良品种．( ) (2)用γ射线照射食品可以杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期．( ) (3)任何放射性物质都可以作为示踪原子使用．( )
提示：(1)√(2)√(3)× 放射性及放射性同位素的应用1.射线特性的应用 应用 射线特征 电离 作用 辐射育种 利用γ射线照射种子，可以使种子内的遗传物质发生变异， 培育出新的优良品种 食品辐射保存用射线对食品进行照射，可以抑制发芽，杀虫灭菌 放射性治疗 射线照射可以治疗恶性肿瘤，使癌细胞活动受到抑制或使其死 亡 改善塑料性能 射线可以促进交织化合物的聚合反应，以制造各种塑料或改善 塑料性能 增加汽油产量利用射线使石油分离，增加汽油的产量 消除静电 利用射线使空气电离而把空气变成导电气体，以除去化纤、纺 织品上的静电 衰变 能量 放射性同位素 电池 把放射性同位素衰变时释放的能量转换成电能 穿透 能力 γ射线探伤利用γ射线可以检查金属内部有没有缺陷或裂纹 γ射线检测 由于射线透过物体的强度跟物体的密度和厚度有关，因此可以 用射线来检查产品的厚度，密封容器中液面的高度等 2.作为示踪原子 (1)在工业上，可用示踪原子检查地下输油管道的漏油情况． (2)在农业生产中，可用示踪原子确定植物在生长过程中所需的肥料和合适的施肥时间． (3)在医学上，可用示踪原子帮助确定肿瘤的部位和范围． (4)在生物科学研究方面，放射性同位素示踪法在生物化学和分子生物学领域应用极为 广泛，它为揭示体内和细胞内理化过程的秘密，阐明生命活动的物质基础，起了极其重要的作用，使生物化学从静态进入动态，从细胞水平进入分子水平，为人类对生命基本现象的认识开辟了一条新的途径．
原子核与放射性
第3章原子核与放射性 第1节原子核结构 ［目标要求］ 1、知道原子核的组成，知道核子和同位素的概念。 2、会根据质量数守恒和电荷数守恒写出核反应方程。 3、了解发现质子和中子的过程。 1、质子、中子的发现 科学家用高速粒子流轰击原子核，迫使原子核发生____________，通过对生成的新核及产生的粒子进行研究，了解原子核的内部构成。质子和中子就是通过这种原子核的人工转变被发现的。 1919年，卢瑟福发现质子，其核反应方程为： （质子）。 1932年，查德威克发现中子，核反应方程为： （中子）。 2、原子核的组成，同位素 原子核由____________和____________组成，质子和中子统称为____________。 质子数相同，中子数不同的元素互称为____________。 3、核反应及核反应方程 在核物理学中，原子核在具有一定能量的其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为____________。 通常用作为原子核符号，其中X为元素符号；A表示原子核的质量数，写在元素符号左上角；Z表示核电荷数，即质子数，写在元素符号左下角，用此种原子核符号描述核反应过程的式子称为核反应方程。 注意：核反应方程必须遵守电荷数守恒和质量数守恒。 另外，核反应过程通常是不可逆的，方程中只能用箭头“→”连接并指示反应方向，而不用等号“＝”连接。 例. 用粒子轰击氮14，结果发现了质子。图中示意了云室实验的照片，其中的a、b、c 三条不同的径迹分别代表谁的径迹？并写出此核反应方程。 ［解答］用粒子轰击氮14，产生质子和氧17，因为氧17的电荷数明显多于质子的电荷数，氧17有更强的电离能力，所以它在云室中飞过时的径迹粗，而质子的径迹细；又因为氧17的质量数明显大于质子的质量数，根据动量守恒，氧17的速度明显小于质子的飞行速度，所以氧17的飞行距离较短，质子的飞行距离较长。 故：b为反应前粒子飞行的径迹； a为反应后产生的氧17的飞行径迹； c为反应后生成的质子的飞行径迹。
高中物理 第3章 原子核与放射性章末整合提升学案 鲁科版选修3-5
第3章原子核与放射性 一、对核反应方程及类型的理解
1．核反应方程的比较 2.解题时注意事项 (1)熟记一些粒子的符号：α粒子(42He)、质子(11H或p)、中子(10n)、电子(0－1e)、正电子(0＋1e)、氘核(21H)、氚核(31H) (2)注意在核反应方程中，质量数和电荷数是守恒的；在解有关力学综合问题时，还有动量守恒和能量守恒． 【例1】在下列四个核反应中，X表示中子的是________；属于原子核的人工转变的是________． A.14 7N＋42He―→17 8O＋X B.2713Al＋42He―→3015P＋X C.21H＋31H―→42He＋X D.235 92U＋X―→9038Sr＋136 54Xe＋10X 答案BCD AB 解析在核反应中，不管是什么类型的核反应，都遵守电荷数守恒和质量数守恒．据此，可以判断未知粒子属于什么粒子，在A中，未知粒子的质量数为：14＋4＝17＋x，x＝1，其电荷数为：7＋2＝8＋y，y＝1，即未知粒子是质子(11H)；对B，未知粒子的质量数：27＋4＝30＋x，x＝1，其电荷数为：13＋2＝15＋y，y＝0，所以是中子(10n)；对C，未知粒子的质量数为：2＋3＝4＋x，x＝1，电荷数为：1＋1＝2＋y，y＝0，也是中子(10n)；对D，未知粒子质量数为235＋x＝90＋136＋10x，x＝1，电荷数为：92＋y＝38＋54＋10y，y＝0，也是中子(10n)．故方程中X是中子的核反应为B、C、D.属于原子核的人工转变的是A、B. 针对训练完成下列核反应方程． A.147N＋42He―→178O＋________
原子核和放射性复习要点和习题答案
第十四章原子核和放射性 通过复习后，应该： 1. 掌握原子核的结构和性质 2. 掌握原子核的放射性衰变 3. 掌握核衰变的规律和衰变常量与半衰期 4. 了解射线与物质作用及防护 5. 课后作业题 14-1如果原子核半径公式为R=1.2 × 10 -15 A1/3（A为质量数），试计算：①核物质的密度；②核物质单位体积内的核子数。 解：①原子核的质量M可表示为M=AU=1.66 × 10 -27A（U为原子质量单位），而原子核的半径R=1.2 × 10 -15A1/3,则其体积V为 V=- π R3 = - ×3.14 ×（1.2 ×10 -15A1/3）3 =7.24 ×10 -45A 3 3 由密度的定义可得核物质的密度为 P =MZ V=1.66 ×10 -27A/7.24 ×10 -45A kg ? m -3 ≈ 2.3 ×10 17 kg ? m -3 ②由质量数A和体积V可进一步得到单位体积内的核子数n为 -45 -3 44 -3 n=A/ V= A/7.24 × 10 A m =1.38 × 10 m 14-2计算2个2H原子核结合成1个4He原子核时释放出的能量（以MeV为单位）。 解：核反应中质量亏损 △ n=2n D-∩He = (2× 2.013553-4.002603 ) u=0.024503u, 2 △ E=△ m? C =0.024503 × 931.5MeV=22.82MeV 对应的能量为 14-3解释下列名词：（a）同位素、同质异能素、结合能、平均结合能、质量亏损； （b） 核衰变、α衰变、β衰变、Y衰变、电子俘获、内转换；（C）半衰期、平均寿命、放射性活度、放射平衡、同位素发生器。 答：（a）①同位素：原子序数Z相同而质量数A不同的核素在元素周期表中占有相同的位置，这些核素称为同位素。②同质异能素：原子核通常处于基态，但也有些原子核处于寿 命较长的亚稳态能级，与处于基态的同原子序数同质量数的原子核相比，这些处于亚稳态的 原子核叫做同质异能素。③结合能：当核子与核子结合成原子核时，要释放出能量，这些能 量称为它们的结合能，它也等于原子核完全分解为自由核子时所吸收的能量。④平均结合能： 若某原子核的结合能E,核子数（即质量数）为A,则两者的比值△ E/A叫做平均结合能，其大小可以表示原子核结合的稳定程度。⑤质量亏损：原子核的静止质量要比组成它的核子 的静止质量总和要小一些，这一差值叫做质量亏损。 （b）①核衰变：放射性核素能够自发地进行多种方式的变化，并释放能量，这种变化称 为核衰变。②α衰变:原子核放射出氦核：He （即α粒子）的衰变叫做α衰变。③β衰变: 它包括β ^ > β *、电子俘获三种。β ^衰变：当原子核内中子过多，质子偏少时，其中一个中子会自动转变为质子，原子核放出一个电子（即β-粒子）和一个反中微子，这叫做β-衰 变。β+衰变是：当原子核内质子过多，中子偏少时，其中一个质子自动转变为中子，发射出一个正电子和一个中微子，在这个过程中原子核发射出正电子（即β+粒子），这叫β+衰
2018版高中物理学业分层测评8第3章原子核与放射性第1节原子核结构鲁科版选修35
第1节原子核结构 (建议用时：45分钟) [学业达标] 1．(多选)关于质子与中子，下列说法正确的是( ) A．原子核(除氢核外)由质子和中子构成 B．质子和中子统称为核子 C．卢瑟福发现了质子，并预言了中子的存在 D．卢瑟福发现了中子，并预言了质子的存在 【解析】原子核(除氢核外)由质子和中子构成，质子和中子统称为核子，卢瑟福发现了质子，并预言了中子的存在，查德威克用α粒子轰击铍发现了中子，故A、B、C正确，D 错误． 【答案】ABC 2．人类探测月球发现，月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦，它可以作为未来核聚变的重要原料之一，氦的这种同位素应表示为( ) 【导学号：】 He He He He 【解析】氦的同位素质子数一定相同，质量数为3，故可写作32He，因此B正确，A、C、D错误． 【答案】 B 3．(多选)α粒子击中氮14核后放出一个质子，转变为氧17核(17 8O)．在这个氧原子核中有( ) A．17个电子 B．9个中子 C．8个质子 D．这个氧原子核中不可能存在处于游离态的电子或正电子 【解析】根据原子核的构成，核电荷数为8，即质子数为8，核外电子数为8，质量数为17，所以中子数为17－8＝9，原子核内没有游离的正电子，所以答案为B、C、D. 【答案】BCD 4．(多选)三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个氦(42He)，则下面说法正确的是( ) A．X核比Z核少一个中子 B．X核的质量数比Z核的质量数大3 C．X核与Z核的总电荷是Y核电荷的2倍 D．X核的电荷数比Z核的电荷数大2
【解析】设原子核X的核电荷数为n，质量数为m，则由已知可得两个核反应方程式分别为： m n X→01e＋m n－1Y m n－1Y＋11H→42He＋m－3n－2Z 因此比较X、Y、Z的质量数与核电荷数，可判定B、C、D均正确． 【答案】BCD 5．有些元素的原子核可以从很靠近它的核外电子中“俘获”一个电子形成一个新原子(如从离原子核最近的K层电子中俘获电子，叫“K俘获”)，当发生这一过程时( ) 【导学号：】 A．新原子是原来原子的同位素 B．新原子核比原来的原子核少一个质子 C．新原子核将带负电 D．新原子核比原来的原子核少一个中子 【解析】原子核“俘获”一个电子后，带负电的电子与原子核内带正电的质子中和，原子核的质子数减少1，中子数增加1，形成一个新原子，新原子与原来的原子相比，质子数不同，中子数也不同，但核子数相同，不是同位素，所以B正确． 【答案】 B 6．(多选)以下说法中正确的是( ) A．原子中含有带负电的电子，所以原子带负电 B．原子核中的中子数一定跟核外电子数相等 C．用α粒子轰击氮、氟、钠、铝等元素的原子核都可以打出质子，因此人们断定质子是原子核的组成部分 D．绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于原子核的电荷量跟质子的电荷量之比，因而原子核内还存在一种不带电的中性粒子 【解析】原子中除了有带负电的电子外，还有带正电的原子核，故A错；原子核中的中子数不一定跟核外电子数相等，故B错；正是用α粒子轰击原子核的实验才发现了质子，故C正确；因为绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于原子核的电荷量跟质子的电荷量之比，才确定原子核内还有别的中性粒子，故D正确． 【答案】CD 7．以下是物理学史上3个著名的核反应方程 x＋73Li→2y y＋14 7N→x＋17 8O y＋94Be→z＋12 6C x、y和z是3种不同的粒子，其中z是________． 【解析】把前两个方程化简，消去x，即14 7N＋73Li＝y＋17 8O，可见y是42He，结合第三个方程，根据电荷数守恒、质量数守恒可知z是中子10n.