高中物理选择性必修三 同步导学案 5.2.2 放射性元素的衰变

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5.2.2
放射性元素的衰变
一、自主学习
（一）核反应
1.定义：原子核在___________________产生新原子核的过程。
2.原子核的人工转变
1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种_________，同时产生一个_________。
遵循规律：___________________________。
（二）放射性同位素及其应用
放射性同位素的定义：有些同位素具有放射性，叫做_________。
二、课堂探究
[情景设问]原子核自发地放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核。我们把这种变化称为原子核的衰变。
衰变是原子核的自发变化，能不能用人工的方法使原子核发生变化呢？
（一）核反应
1919
年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素——氧17和一个质子
这是人类第一次实现的原子核的人工转变。
查德威克发现了中子，核反应方程是：
结论1：用
α
粒子、质子、中子，甚至用
γ
光子轰击原子核使原子核发生转变。原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为________。
[思考]根据定义，思考核反应的条件和实质。
结论2：
核反应的条件：用
α
粒子、质子、中子，甚至用
γ
光子轰击________使________发生转变。
核反应的实质：用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子________________使核发生了转变。
[思考]试推测核反应遵循什么规律？
结论3：
遵循规律：________守恒，________守恒。
[讨论]试比较人工转变核反应与衰变的异同。
结论4：
不同点：原子核的人工转变，是一种________反应，是其他粒子与原子核相碰撞的结果，需要一定的装置和条件才能发生，而衰变是原子核的自发变化，它不受物理化学条件的影响。
相同点：
人工转变与衰变过程一样，在发生过程中质量数与电荷数都守恒，反应前后粒子________守恒。
核反应过程一般都是不可逆的，核反应方程不能用等号连接，只能用单向箭头表示反应方向。
核反应方程应以实验事实为基础，不能凭空杜撰。
（二）放射性同位素及其应用
结论5：有些同位素具有放射性，叫作放射性________。
[思考]你知道放射性同位素可以怎么分类吗？
结论6：放射性同位素分为______________同位素和______________同位素。其中_____________同位素在自然界不过40多种，而_____________同位素则有1000多种。
[讨论]人工放射性同位素有哪些优势？
结论7：
①
放射_______容易控制。
②
可制成各种所需的_______。
③
_______短，废料易处理。
[讨论]放射性同位素有哪些应用呢？
射线测厚仪
工业部门可以使用放射性同位素发出的射线来测厚度。例如，轧钢厂的热轧机上可以安装射线测厚仪，让γ射线穿过钢板，仪器探测到的γ射线强度与钢板的厚度有关，轧出的钢板越厚，透过的射线越弱。因此，将射线测厚仪接收到的信号输入计算机，就可以对钢板的厚度进行自动控制。
射线测厚装置
放射治疗
在医疗方面，患了癌症的病人可以接受钴60的放射治疗。为什么射线能够用于治疗癌症呢？原来人体组织对射线的耐受能力是不同的，细胞分裂越快的组织，它对射线的耐受能力就越弱。像癌细胞那样，不断迅速繁殖的、无法控制的细胞组织，在射线照射下破坏得比健康细胞快。
培优、保鲜
利用γ射线照射种子，会使种子的遗传基因发生变异，经过筛选，可以培育出新品种。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。
经照射
未经照射
示踪原子
一种放射性元素的原子核，跟这种元素其他同位素的原子核具有相同数量的质子，因此，核外电子的数量也相同。由此可知，一种元素的各种同位素都有相同的化学性质。这样，我们可以用放射性同位素代替非放
射性的同位素来制成各种化合物，这种化合物的原子跟通常的化合物一样参与所有化学反应，但却带有“放射性标记”，可以用仪器探测出来。这种原子就是示踪原子。
棉花在开花、结桃的时候需要较多的磷肥，把磷肥喷在棉花叶子上，磷肥也能被吸收。但是，什么时候的吸收率最高、磷在作物内能存留多长时间、磷在作物体内的分布情况等，用通常的方法很难研究。如果用磷的放射性同位素制成肥料喷在棉花的叶面上，然后每隔一定时间用探测器测量棉株各部位的放射性强度，上面的问题就解决了。
结论8：放射性同位素的应用
________、________、________、________、________
（三）辐射与安全
[思考]放射性元素会不会产生危害呢？
国际通用的放射性标志
结论9：过量的放射会对________造成污染，对人类和自然界产生破坏作用。
[讨论]尝试列举放射性的危害
结论10：
________：最初几秒钟放射出来的主要是强烈的
γ
射线和中子流，这些射线具有很强的穿透能力，对人体和其他生物有很强的杀伤作用。
核泄漏：核工业生产和核科学研究中使用的放射性原材料，一旦泄漏，就会造成严重__________。
医疗照射：如使用放射线的剂量过大，会导致病人的身体受到损害，甚至死亡。
三、典题精讲
【例题1】在核反应堆外修建很厚的水泥层，是为了防止（　　）
A．核爆炸
B．放射线外泄
C．快中子外泄
D．慢中子外泄
【例题2】下列说法正确的是（　　）
A．爱因斯坦在研究黑体辐射的过程中提出了能量子的假说
B．康普顿效应说明光子有动量，即光具有粒子性
C．宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的波动性
D．天然放射现象的发现揭示了原子的核式结构
4、核心素养专练
1．1934年，约里奥-居里夫妇用α粒子轰击铝核，产生了第一个人工放射性核素X：X的原子序数和质量数分别为（　　）
A．15和28
B．15和30
C．16和30
D．17和31
2．卢瑟福通过原子核的人工转变实验发现了质子，实验中利用（　　）
A．β粒子轰击氮核
B．α粒子轰击氮核
C．α粒子轰击铍核
D．β粒子轰击铍核
3．下列说法正确的是（　　）
A．查德威克发现了中子，并第一次实现了人工合成放射性同位素
B．比结合能越小，原子核越稳定
C．由玻尔理论可知，氢原子辐射光子后，其电势能减小，核外电子的动能增大
D．天然放射现象中出现的α射线是高能量的电磁波，电离本领强
4.在下列物理现象中，属于原子核反应的是（　　）
A．电磁感应现象
B．电流磁效应现象
C．天然放射现象
D．原子发光现象
5.关于天然放射性，下列说法错误的是（　　）
A．所有元素都可能发生衰变
B．β射线的实质是电子
C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性
D．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强
6.1920年，卢瑟福在一次著名演讲中预言了中子的存在。卢瑟福的学生查德威克从1921年开始关于中子的实验探索，历经12年，终于在1932年发现了中子。查德威克发现中子的核反应方程式为：α+94Be→MZX+n，则X的原子序数Z和质量数M分别为（　　）
A．5
10
B．5
12
C．6
11
D．6
12
7.以下事实可作为“原子核可再分”的依据是（　　）
A．天然放射现象
B．粒子散射实验
C．电子的发现
D．氢原子发光
8．列关于电磁污染的说法，不正确的是（　　）
A．电磁污染主要是指电磁辐射
B．电磁辐射会干扰其他仪器的正常工作
C．电磁辐射对人体和动物都有危害
D．频率越高的电磁波，电磁辐射的危害就越小
9.下图为查德威克发现新粒子的实验装置，用放射性元素（Po）发出的α粒子轰击铍（Be）会产生粒子流A，用粒子流A轰击石蜡，会放出粒子流B，则A为__________，B为__________。
10.1919年卢瑟福通过如图所示的实验装置，第一次完成了原子核的人工转变，并由此发现__________．图中A为放射源发出的__________粒子，B为__________气．
参考答案
自主学习
（1）其他粒子的轰击下
同位素
质子
质量数守恒、电荷数守恒
（2）放射性同位素
课堂探究
结论1：核反应
结论2：原子核
原子核
打入原子核内部
结论3：质量数
电荷数
结论4：核
总动量
结论5：同位素
结论6：天然放射性
人工放射性
天然放射性
人工放射性
结论7：强度
形状
半衰期
结论8：射线测厚仪
放射治疗
培优
保鲜
示踪原子
结论9：环境
结论10：核爆炸
污染
典题精讲
【例题1】B
【例题2】B
核心素养专练
1.B
2.B
3.C
4.C
5.A
6.D
7.A
8.D
9.中子，质子
10.质子，α，氮
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