高中物理 第3章 原子核 3 放射性的应用、危害与防护自我小测 教科版选修3-5
高中物理第三章原子核第3节放射性的应用危害与防护教学案教科版选修3
学习资料汇编第3节放射性的应用、危害与防护(对应学生用书页码P38)一、放射性的应用放射性的应用主要表现在以下三个方面：一是利用射线的电离作用、穿透能力等特征，二是作为示踪原子，三是利用衰变特性考古。
1．射线特性的应用(1)α射线：利用α射线带电、能量大，电离作用强的特性可制成静电消除器等。
(2)β射线：由于β射线可穿过薄物或经薄物反射的特性来测量薄物的厚度或密度。
(3)γ射线：由于γ射线穿透能力极强，可以利用γ射线探伤，也可以用于生物变异，在医学上可以用于肿瘤的治疗等。
另外还可以利用射线勘探矿藏等。
2．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，同位素和该元素经历过程相同。
用仪器探测出放射性同位素放出的射线，就可查明这种元素的行踪。
3．衰变特性应用应用14 6C的放射性判断遗物的年代。
二、放射性的危害和防护1．危害来源(1)地壳表面的天然放射元素。
(2)宇宙射线。
(3)人工放射。
2．防护措施(1)距离防护；(2)时间防护；(3)屏蔽防护；(4)仪器监测。
1．判断：(1)放射性元素发出的射线的强度可以人工控制。
( )(2)α射线的穿透本领最弱，电离作用很强。
( )(3)放射性同位素只能是天然衰变产生的，不能用人工方法合成。
( )答案：(1)×(2)√(3)×2．思考：衰变和原子核的人工转变有什么不同？提示：衰变是放射性元素自发的现象，原子核的人工转变是能够人工控制的核反应。
其核反应方程的书写也有区别。
(对应学生用书页码P38)1.(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。
2．放射出的射线的利用(1)利用γ射线的贯穿本领，利用钴60放出的很强的γ射线来检查金属内部有没有砂眼和裂纹，这叫γ射线探伤，利用γ射线可以检查30 cm厚的钢铁部件，利用放射线的贯穿本领，可用来检查各种产品的厚度、密封容器中的液面高度等，从而自动控制生产过程。
教科版高中物理选修3-5课件第三章原子核第3节放射性的应用、危害与防护第4节原子核的结合能
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 1．对结合能、比结合能的认识，下列正确的 是( ) A．一切原子核均具有结合能 B．自由核子结合为原子核时，可能吸收能量 C．结合能越大的原子核越稳定 D．比结合能越大的原子核越稳定
解析：选AD.由自由核子结合成原子核的过程 中，核力做正功，释放出能量．反之，将原子 核分开变为自由核子它需要赋予相应的能量， 该能量即为结合能，故A正确，B错误；对核 子较多的原子核的结合能越大，但它的比结合 能不一定大，比结合能的大小反映了原子核的 稳定性，故C错误，D正确．
二、放射性的危害与防护 1．放射线的来源：_天__然__的___和_人__工__产__生_____的 两种．
2．放射线的危害：对人体组织造成伤害，导致 细胞损伤，破坏人体DNA的分子结构等． 3 ． 放 射 性 防 护 的 基 本 方 法 ： ___距__离__ 防 护 、 _时__间__防护、__屏__蔽___防护、__仪__器__监__测__等．
相反的过程，当一个中子和一个质子结合成一
个氘核时会释放出 2.2 MeV 的能量．这个能量 以 γ 光子的形式辐射出去．核反应方程为11H＋10 n→21H＋γ.
2．结合能和比结合能 由于核力的存在，核子结合成原子核时要放出 一定的能量，原子核分解成核子时，要吸收同 样多的能量．核反应中放出或吸收的能量称为 核结合能．
二、质量亏损与核能的计算 1．正确认识质量亏损 在谈到结合能和质量亏损时，有的人误认为，当核 子组成原子核时，有质量亏损，放出结合能的过程 中，是质量变成能量．这是对质能方程的一种误 解．按相对论，物体的质量是与速度有关的量，当 物体的速度越大时，物体的质量越大．物体运动时 的运动质量与物体静止时的静止质量间存在一定关 系．当物体以远小于光速运动时，质量的这一变化 很不明显．上述所说的质子、中子、原子核的质量 都是指静质量．质量亏损，是静质量发生了变化．
教科版高中物理选修3-5课件 3 放射性的应用、危害与防护课件(教科)
3．防止的基本方法
(1)距离防护
(2)___时__间_____防护
(3)___屏__蔽____防护
(4)仪器监测
放射线在生活中的应用（γ射线探伤仪）：
利用钴60的γ射线治疗癌症（放疗）
食物保鲜（延缓发芽，生长，长期保存）
粮食保存
棉花育种
食品保鲜
[再判断] 1．核泄漏会造成严重的环境污染．( √ ) 2．医疗照射是利用放射性，对人和环境没有影响．( × ) 3．密封保存放射性物质是常用的防护方法．( √ ) [后思考] 1．放射性污染危害很大，放射性穿透力很强，是否无法防护？
教师指津
放射性同位素的应用技巧 (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．
放射性的危害与防护
[先填空]
1．放射线的主要来源 (1)天然放射线的来源：①来自地壳表面的天然_放__射__性__元__素___和空气中的__氡___等产生的放射线；②来
第三单元 · 原子核
放射性的应用、危害与 防护
放射性的应用
[先填空] 1．利用射线的特性 (1)利用α射线的电离作用很强，用以消除(中和)因摩擦积累的__静__电_____． (2)利用β射线穿过薄物或经过薄物反射时，由透射或反射的__衰__减__程__度__来测定薄物的厚度和密度． (3)利用γ射线的__穿__透__能__力___可以进行金属探伤，还可利用γ射线进行培育优良品种、放射治疗等． 2．作为示踪原子：放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质，通过探测放射性同位素的射 线确定其位置． 3．利用衰变特性：利用天然放射性元素的__半__衰__期____可以估测文物、化石的年代，勘探矿藏等．
教科版高中物理选修(3-5)3.3《放射性的应用、危害与防护》ppt教学课件
②利用放射线的贯穿本领与物质的厚度和密度的关系检查各种
产品的厚度和密封容器中液体的高度等，从而实现自动控制．
③利用放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． ④用射线照射植物，引起植物好的变异，也可以利用它杀菌、
治病等．
自主学习 名师解疑 分类例析
(2)做示踪原子
由于放射性同位素跟同种元素的非放射性同位素具有相同的化学
衰期为 4.5 亿年，234 90Th 也能发生衰变，衰变产生的射线对人体都 有伤害，故正确答案为 A、D. 答案 AD
自主学习
名师解疑
分类例析
【变式2】 2000年8月21日，如图3-3-2俄罗斯“库尔斯克”号核潜艇在巴伦支
海遇难，沉入深度约为100 m的海底，“库尔斯克”号核潜艇的沉
没再次引起人们对核废料与环境问题的重视．几十年来人们向巴 伦支海海域倾倒了不少核废料，核废料对海洋环境有严重的污染 作用．其原因有 ( )．
核泄漏 医疗 照射
料，一旦泄露就会造成严重污染
医疗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
自主学习
名师解疑
分类例析
密封防护
把放射源密封在特殊的包壳里，或者
用特殊的方法覆盖，以防止射线泄漏
距放射源越远，人体吸收的剂量就越 少，受到的危害就越轻 尽量减少受辐射的时间 在放射源与人体之间加屏蔽物能起到 防护作用，铅的屏蔽作用最好
性质，如果在某种元素里掺进一些放射性同位素，那么无论这种 元素走到哪里，它的放射性同位素也经过同样的过程．而放射性 元素不断地放出射线，再用仪器探测这些射线，即可知道元素的 行踪，这种放射性同位素的原子叫示踪原子．
例如：在给农作物施肥时，在肥料里放一些放射性同位素，这样
[推荐学习]2017_2018学年高中物理第三章原子核第3节放射性的应用危害与防护教学案教科版选修3
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第3节放射性的应用、危害与防护(对应学生用书页码P38)一、放射性的应用放射性的应用主要表现在以下三个方面：一是利用射线的电离作用、穿透能力等特征，二是作为示踪原子，三是利用衰变特性考古。
1．射线特性的应用(1)α射线：利用α射线带电、能量大，电离作用强的特性可制成静电消除器等。
(2)β射线：由于β射线可穿过薄物或经薄物反射的特性来测量薄物的厚度或密度。
(3)γ射线：由于γ射线穿透能力极强，可以利用γ射线探伤，也可以用于生物变异，在医学上可以用于肿瘤的治疗等。
另外还可以利用射线勘探矿藏等。
2．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，同位素和该元素经历过程相同。
用仪器探测出放射性同位素放出的射线，就可查明这种元素的行踪。
3．衰变特性应用应用14 6C的放射性判断遗物的年代。
二、放射性的危害和防护1．危害来源(1)地壳表面的天然放射元素。
(2)宇宙射线。
(3)人工放射。
2．防护措施(1)距离防护；(2)时间防护；(3)屏蔽防护；(4)仪器监测。
1．判断：(1)放射性元素发出的射线的强度可以人工控制。
( )(2)α射线的穿透本领最弱，电离作用很强。
( )(3)放射性同位素只能是天然衰变产生的，不能用人工方法合成。
( )答案：(1)×(2)√(3)×2．思考：衰变和原子核的人工转变有什么不同？提示：衰变是放射性元素自发的现象，原子核的人工转变是能够人工控制的核反应。
其核反应方程的书写也有区别。
(对应学生用书页码P38)1.(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。
2．放射出的射线的利用(1)利用γ射线的贯穿本领，利用钴60放出的很强的γ射线来检查金属内部有没有砂眼和裂纹，这叫γ射线探伤，利用γ射线可以检查30 cm厚的钢铁部件，利用放射线的贯穿本领，可用来检查各种产品的厚度、密封容器中的液面高度等，从而自动控制生产过程。
(2)利用射线的电离作用，放射线能使空气电离，从而可以消除静电积累，防止静电产生的危害。
教科版高中物理选修3-5课件 3 放射性的应用、危害与防护课件3
【答案】 见精讲精析 【题后反思】 这是一道运用放射线的特性解 决实际问题的试题．要求同学们对这三种射线 的穿透性有所了解，并具有一定的表达能 力．放射源放出的三种射线的贯穿本领不同， 如果遮挡物的厚度不同，会引起贯穿后射线的 强度发生变化，利用这一特点，可实现自动控 制．
变式训练1 在放射性同位素的应用中，下列做 法正确的是( ) A．应该用α射线探测物体的厚度 B．应该用γ粒子放射源制成“烟雾报警器” C．医院在利用放射线诊断疾病时用半同位素作为_示__踪__原__子___来了解机件 的磨损情况、对农作物合理施肥等． 3．利用衰变特性进行考古和探矿等．
二、放射性的危害与防护 1．放射线的来源：_天__然__的___和_人__工__产__生_____的 两种．
2．放射线的危害：对人体组织造成伤害，导致 细胞损伤，破坏人体DNA的分子结构等． 3 ． 放 射 性 防 护 的 基 本 方 法 ： ___距__离__ 防 护 、 _时__间__防护、__屏__蔽___防护、__仪__器__监__测__等．
思考感悟
医学上做射线治疗用的放射性元素，应选半衰 期长的还是短的？为什么？
提示：应选择半衰期较短、衰变较快的放射性 元素．由于放射性同位素跟同种元素的非放射 性同位素具有相同的化学性质，故可作为示踪 原子．但由于放射线对人体有伤害，一旦研究 结束，就希望放射性同位素放出的射线量大大 减小，因此，应选择半衰期较短、衰变较快的 放射性元素做示踪原子．
(2)α射线穿透物质的本领弱，不能穿透厚度为1 mm的铝板，因而探测器不能探测，γ射线穿透 物质的本领极强，穿透1 mm厚的铝板和几 mm 厚的铝板打在探测器上很难分辨，β射线也能够 穿透1 mm甚至几毫米厚的铝板，但厚度不同， 穿透后β射线的强度明显不同，探测器容易分 辨．
2019高中物理第三章第2节放射性衰变课件教科选修3_5
确定 α 和 β 衰变次数的具体方法如下： (1)首先确定开始的原子核和最终的原子核； (2)确定质量数的变化，并由此得出 α 衰变的次数； (3)由 α 衰变得出核电荷数的改变，根据实际电荷数再确 定 β 衰变的次数。
－e
0
质量 速率
4mp(mp=1.67
×10－27 kg)
0.1c
mp 1836
0.9c
静止质量为零 c
在电场或 磁场中
偏转
偏转
不偏转
贯穿本领
最弱用一张纸 就能挡住
较强穿透几毫米的 铝板
最强穿透几厘米的铅板
电离作用
很强
较弱
很弱
2．研究放射性的意义 如果一种元素具有放射性，那么不论它是以单质的形式存 在，还是以某种化合物的形式存在，放射性都不受影响。也就 是说，放射性与元素存在的状态无关，放射性仅与原子核有关。 因此，原子核不是组成物质的最小微粒，原子核也存在一定的 结构。
的时间而不是样本质量减少一半的时间。
(2)注意区分两个质量：
已发生衰变的质量：m[1－(12)
t
]，
未发生衰变的质量：m(12)
t
。
对半衰期的理解
1.计算公式 根据半衰期的概念，可总结出公式如下： N 余＝N 原(12)t/τ，m 余＝M(12)t/τ 式中 N 原、M 表示衰变前的放射性元素的原子核数和质量， N 余、m 余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子核数和 质量，t 表示衰变时间，τ 表示半衰期。
2．影响因素 放射性元素的半衰期是由原子核内部自身的因素决定的， 跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化 合物)无关。 3．适用条件 半衰期是一个统计概念，是大量原子核衰变时的统计规 律。对于某一个特定的原子核，无法确定何时发生衰变，但可 以确定各个时刻发生衰变的概率，即某时衰变的可能性，因此， 半衰期只适用于大量的原子核。
高中物理 第3章 原子核 2 放射性 衰变自我小测 教科版选修3-5
精品教案 可编辑 放射性 衰变 1关于天然放射现象和对放射性的研究，下列说法正确的是( ) A．是居里夫妇首先发现的 B．说明了原子核不是单一的粒子 C．γ射线伴随α射线或β射线而产生 D．任何放射性元素都能同时发出三种射线 2最早发现天然放射现象的科学家是( ) A．卢瑟福 B．贝克勒尔 C．爱因斯坦 D．查德威克 3(2009上海单科，1)放射性元素衰变时放出的三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是( ) A．α射线，β射线，γ射线 B．γ射线，β射线，α射线 C．γ射线，α射线，β射线 D．β射线，α射线，γ射线 4原子序数大于或等于83的所有元素，都能自发地放出射线．这些射线共有三种：α射线、β射线和γ射线．下列说法正确的是( ) A．原子核每放出一个α粒子，原子序数减少4 B．原子核每放出一个α粒子，原子序数增加4 C．原子核每放出一个β粒子，原子序数减少1 精品教案 可编辑 D．原子核每放出一个β粒子，原子序数增加1 5最近几年，研究原子核的科学家在超重元素的探测方面取得了重大进展，1996年科学家在研究某两个重离子结合成超重元素的反应时，发现生成的超重元素的核AZX经过6次α衰变后的产物是253100Fm，由此可以判断生成的超重元素的原子序数和质量数分别为( ) A．124,259 B．124,265 C．112,165 D．112,277 6原子核发生β衰变时，产生的β粒子是( ) A．原子核外的最外层电子 B．原子核外的电子跃迁时放出的光子 C．原子核内存在着的电子 D．原子核内的一个中子变成一个质子时，放出的一个电子 7由原子核的衰变规律可知( ) A．放射性元素发生一次衰变可同时产生α射线和β射线 B．放射性元素发生β衰变时，新核的化学性质不变 C．放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制 D．放射性元素发生正电子衰变时，新核质量不变，核电荷数增加1 8关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的是( ) A．是原子核质量减少一半所需的时间 B．是原子核半数发生衰变所需的时间 C．与外界压强和温度有关，与原子的化学状态无关 D．可以用于测定地质年代、生物年代等 9关于放射性同位素，下列说法中正确的是…( ) 精品教案 可编辑 A．放射性同位素和放射性元素一样，都有一定的半衰期，衰变规律一样 B．放射性同位素衰变可以生成另一种新元素 C．放射性同位素只能是天然衰变时产生，不能用人工方法 D．以上说法都不对 10地球的年龄到底有多大，科学家利用天然放射性元素的衰变规律，通过对目前发现的最古老的岩石中铀和铅含量的测定，推算出该岩石中含有的铀是岩石形成初期时的一半．铀238衰变后形成铅206，铀238的相对含量随时间变化规律如图3－2－3所示，图中N为铀238的原子数，N0为铀和铅的总原子数．由此可以判断出( )
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 什么是核电池素材 鲁科版选修35
什么是核电池
核电池(又称原子能电池或放射性同位素发电装置)是指那些使用放射性同位素衰变时产生的能量转化为电力的装置。
核电池也叫同位素电池。
(注：同位素是指有相同质子数，不同中子数的原子。
如氕与氘互为同位素。
核素是指具有一定质子数的原子，是一种具体的原子，如氕或氘就是核素。
同一元素的不同核素互为同位素。
)
同理，同位素电池，就是利用同位素材料衰变过程中产生的能量放出的热量，进行热电转化。
其装置名称RTG(Radioisotope Thermoelectric Generator)是“放射性同位素热电发电机”这个词的缩写。
核电池是通过半导体换能器，将鈈238、鈾238(放射性同位素)衰变过程中，释放出射线(放出载能粒子α、β和γ粒子射线)的热能，转变为电能。
目前，核电池已成功地用作航天器的电源。
(还用于医学心脏起搏器和一些特殊的军事用途方面)。
2012年8月7日，美国发射的好奇号火星车，顺利抵达火星，其所用的核电池寿命长达14年。
教科版高中物理选修3-5：《放射性的应用、危害与防护》教案-新版
3.3《放射性的应用、危害与防护》教案三维教学目标1、知识与技能（1）知道什么是核反应，会写出人工转变方程；（2）知道什么是放射性同位素，人造和天然放射性物质的主要不同点；（3）了解放射性在生产和科学领域的应用；（4）知道放射性污染及其对人类和自然产生的严重危害，了解防范放射线的措施，建立防范意识。
2、过程与方法：渗透和安全地开发利用自然资源的教育。
3、情感、态度与价值观：培养学生收集信息、应用已有知识、处理加工信息、探求新知识的能力。
教学重点：人工转变的两个核反应方程及反应过程中遵循的规律。
教学难点：人工转变的两个核反应方程及反应过程中遵循的规律教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。
教学用具：（1）挂图，实验器材模型，课件等；（2）多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。
（一）引入新课前面已经学习了核反应的一种形式：衰变。
本节课我们要学习核反应的另一种形式：人工转变以及人工转变产生的放射性同位素的应用和核辐射的防护。
（二）进行新课1、核反应：原子核在其它粒子的轰击下产生新原子核的过程叫核反应。
在核反应中质量数守恒、电荷数守恒。
人工转变核反应方程：H O He N 1117842147+→+ n C He Be 101264294+→+例如：写出下列原子核人工转变的核反应方程。
（1）1123Na 俘获1个α粒子后放出1个质子（2）1327Al 俘获1个α粒子后放出1个中子（3）816O 俘获1个中子后放出1个质子（4）1430Si 俘获1个质子后放出1个中子理解并记住核反应方程，通过方程理解核反应中遵循的规律。
2、人工放射性同位素（1）放射性同位素：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素。
放射性同位素有天然和人造两种，它们的化学性质相同。
（2）人工放射性同位素Al He P（3）人工放射性同位素的优点：放射强度容易控制；形状容易控制；半衰期短，废料容易处理。
（4）凡是用到射线时，都用人造放射性同位素。
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- 1 - 放射性的应用、危害与防护 1下列哪些应用是利用放射性同位素的射线( ) A．利用α射线照射可消除机器运转中产生的有害静电 B．用射线照射种子可以使种子变异，培育出新品种 C．用伦琴射线透视人体 D．肿瘤病人在医院进行放疗 2下列事实属于放射性危害的一面的是( ) A．1945年美国向日本的广岛和长崎投了两枚原子弹，当时炸死了约10万人，另外有很多人受到辐射后患有各种疾病 B．1987年前苏联切尔诺贝利核电站的核泄漏造成了许多人员伤亡 C．美国在近几年的地区冲突中大量使用了含有放射性的炸弹，使许多人患有莫名其妙的疾病 D．在医院里用放射性治疗恶性肿瘤 314C是一种半衰期为5 730年的放射性同位素．若考古工作者探测到某古木中14C的含量为原来的1/4，则该古树死亡的时间距今大约( ) A．22 920年 B．11 460年 C．5 730年 D．2 865年 4放射性同位素的应用主要有两个方面，下列实际应用中利用其射线的有( ) A．进行金属探伤 B．检查输油管是否漏油 C．消毒杀菌 D．证明人工合成的牛胰岛素和天然牛胰岛素是同一物质 5关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是( ) A．放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此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，也能进行人体的透视 C．用放射线照射农作物的种子能使其DNA发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种 D．用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的危害 6联合国环境公署对科索沃地区的调查表明，北约组织对南联盟进行的轰炸中，大量使用了贫铀炸弹，贫铀是从金属铀中提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238.贫铀炸弹的- 2 -
贯穿能力是常规炸弹的9倍，杀伤力极大而且残留物可长期危害环境．下列关于其残留物长期危害环境的理由应是( ) A．爆炸后的弹片存在放射性，对环境产生长期危害 B．爆炸后的弹片不会对人体产生危害 C．铀238的衰变速率很快 D．铀的半衰期很长 7防止放射性污染的防护措施有( ) 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．接触放射性物体的人员穿上防护服 D．严格和准确控制放射性物质的放射剂量 8建筑材料中的放射性物质钋(Po)发生衰变后，生成也具有放射性的氡气(Rn)，而氡气有致癌作用，为降低房间内的放射性污染，下列做法可行的是( ) A．加热使放射性物质分解 B．开窗通风 C．中和放射性物质 D．不使用放射性超标材料 9用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现，天然的放射性同位素只不过四十多种，而今天人工制造成的放射性同位素已达一千多种，每种元素都有放射性同位素．放射性同位素在工业、农业、医疗卫生和科学研究等许多领域都得到了广泛的应用.1965年，我国科学家首次用人工方法合成的牛胰岛素和天然牛胰岛素是同一物质，当时所用的鉴别技术应该是( ) A．光谱分析 B．同位素示踪原子 C．微机技术 D．测定介电常数 102000年8月21日，俄罗斯“库尔斯克”号核潜艇在巴伦支海遇难，沉入深度约为100 m的海底，“库尔斯克”号核潜艇的沉没再次引起人们对核废料与环境问题的重视．几十年来人们向巴伦支海海域倾倒了不少核废料，核废料对海洋环境有严重的污染作用，其原因是( ) - 3 -
A．铀、钚等核废料有放射性 B．铀、钚等核废料的半衰期很长 C．铀、钚等核废料属重金属，有毒性 D．铀、钚等核废料会自发地爆炸 11约里奥·居里夫妇因发现人工放射性而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素3015P衰变成3014Si的同时放出另一种粒子，这种粒子是__________.3215P是3015P的同位素，被广泛应用于生物示踪技术.1 mg 3215P随时间衰变的关系如图3－3－3所示，请估算4 mg的3215P经多少天的衰变后还剩0.25 mg?
图3－3－3 12碳14具有放射性，其半衰期T1/2＝5 730年，空气中碳12跟碳14的存量约为1012∶1.2.活着的生物体中碳的这两种同位素质量之比与空气中相同．生物体死亡后，不再吸收碳，碳14将以T1/2＝5 730年为半衰期减少，因此测出生物遗骸中碳12与碳14的质量比，再跟空气中的相比较，可估算出古生物的死亡年代．如果现测得一古代遗骸中碳14跟碳12的存量比为空气中的三分之二，试估算该遗骸的年代． 13同位素这个概念是1913年英国科学家索迪提出的．许多元素都存在同位素现象，在目前已发现的114种元素中，稳定同位素约300多种，而放射性同位素达1 500种以上，而且大多数是人工制造的． (1)中国科学院近代物理科学研究所的科学家利用兰州重离子加速器在重质量半中子区首次制得镤元素的一种同位素(234Pa)．已知234 90Th(钍)→234Pa(镤)＋ 0－1e(电子)，则234Pa原子核里的中子数应为__________． (2)1934年，科学家在用α粒子轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测到了正电子，更意外的是拿走α放射源后，铝箔虽不再发射中子，但仍然继续发射正电子，而且这种放射性随时间衰减规律跟天然放射性一样，也有一定的半衰期． ①写出α粒子轰击铝箔(2713Al)产生中子的核反应方程式，并请写出核反应和一般化学方程式的不同(请回答三点)． - 4 -
②上述产生的具有放射性的同位素叫放射性同位素，写出其产生正电子的核反应方程式__________． (3)同位素在生产、生活和科研中有着广泛用途．比如：测定矿石、生物遗体的年代；研究反应机理；优良育种；临床治癌等． ①碳元素有三种同位素12C、13C、14C，已知各同位素的原子百分比分别为a、b、c，则碳元素的相对原子质量为(用含有a、b、c的代数式表示)__________． ②14C具有放射性，其半衰期为5 730年，空气中12C、14C的存量比约为1012∶1.2，活着的生物体内的这两种同位素存量比与空气中相同，生物死亡后不再吸收碳，14C将以5 730年为半衰期减少．如果测得一古代化石中14C与12C的存量比约为空气中的13，请估算该化石的年代．
参考答案 1解析：伦琴射线(X射线)不是放射性同位素放射出的射线，故C错． 答案：ABD 2答案：ABC 3解析：根据半衰期公式可得M4＝(12)nM，n＝2，所以该古树死亡的时间应为2个半衰期， 即t＝2×5 730年＝11 460年，故B正确． 答案：B 4解析：放射性同位素的应用主要有两个方面：一方面利用它的射线进行金属探伤检查，消除有害静电，改良品种，杀菌消毒、医学治疗等； 另一方面作为示踪原子，在实际应用中利用其射线的有A、C，作为示踪原子的是B、D，故A、C正确． 答案：AC 5解析：利用放射线消除有害静电是利用放射线的电离性，使空气分子电离成为导体，将静电泄出．γ射线对人体细胞伤害太大，不能进行透视．农作物种子发生的DNA变化不一定- 5 -
都是有益的，还要经过筛选才能培育出优良种子． 用γ射线治疗肿瘤对人体肯定有副作用，因此要科学控制剂量． 答案：D 6解析：贫铀炸弹爆炸后，弹片中仍含有半衰期很长的铀，故爆炸后的残留物仍会长时间对周围的环境产生污染，故选A、D. 答案：AD 7解析：因为放射性污染物残存的时间比较长，且具有辐射性，故应将其深埋，A对、B错．铅具有一定的防止放射性能力，接触放射性物体的人员穿上铅防护服，并要控制一定的放射剂量，故C、D均正确． 答案：ACD 8解析：在生活中要尽可能地远离放射源，故最好的办法是不使用含有放射性物质的建材，或使氡气尽快离开房间，开窗通风不失为一种好办法，故B、D正确． 答案：BD 9解析：只有B选项属于放射性的应用，故选B. 答案：B 10解析：放射线对人体组织、生物都是有害的，核废料的主要污染是其放射性，且半衰期很长，在很长的时间内都具有放射性，另外，核废料中含有大量的重金属，有毒性，但不会自发爆炸，故D错，选A、B、C. 答案：ABC 11解析：由核反应过程中电荷数和质量数守恒可写出核反应方程：3015P→3014Si＋01e，可知这种粒子是正电子．由图像可知3215P的半衰期为14天，4 mg的3215P衰变后还剩0.25 mg的3215P，经历了4个半衰期，所以为56天． 答案：正电子 56天 12解析：设该遗骸在古代活着时含14C为n0个，含12C为m个，则古代时期存量比14C12C＝n0m. 测得该遗骸目前含14C为n个，而12C因不具有放射性，不会衰变，仍为m个，其存量比为14C12C＝nm.
设古代和目前空气中14C与12C存量之比基本不变，令为k，由题意得nmk＝23，n0m＝k，即nn0＝- 6 -
23，
由n＝n0·(12)tT1/2＝n0(12)t5 730 得(12)t5 730＝23，取对数得 t＝－－lg2年≈3 351.8年． 答案：3 351.8年 13解析：(1)由方程两边质量数和电荷数相同，可知234Pa中质子数为91，则中子数为234－91＝143. (2)铝核被α粒子击中后产生的反应为2713Al＋42He→3015P＋10n；3015P是磷的一种同位素，也有放射性，像天然放射性元素一样发生衰变，衰变时放出正电子，该反应为3015P→3014Si＋01e. 核反应和一般化学反应是不同的：核反应是原子层次上的变化(或核反应前后元素发生变化，化学反应前后元素种类不变)；一种同位素不论处于何种状态，它们的核反应性质是相同的，而它们的化学性质是不同的；同一元素的不同同位素，它们的化学性质是相同的，但它们的核反应性质不同． (3)①碳元素的相对原子质量为：12a＋13b＋14c ②设14C与12C的存量比约为空气的13需经过n个半衰期，则由(12)n＝13，得n＝1.58，所以古生物生活在距今5 730×1.58＝9 053.4(年)． 答案：(1)143 (2)①2713Al＋42He→3015P＋10n，不同点见解析 ②3015P→3014Si＋01e (3)①12a＋13b＋14c ②距今约9 053.4年