课件31张PPT。第4章 4.1 原子核结构探秘学习目标
1.知道原子核的组成，会正确书写原子核的符号.
2.了解质子和中子的发现过程.
3.掌握核反应方程的特点，会书写核反应方程.内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究1.质子的发现
从1917年起，_______就开始进行α射线轰击氮原子核的实验，并从氮原子核中打出了_____，这就是质子，用__或___表示，质子是_______的组成部分.卢瑟福p氢核原子核一、原子核的组成2.中子的发现
(1)卢瑟福的猜想
1920年，卢瑟福提出：原子核内除了质子外，还存在一种质量与质子的质量_________但不带电的粒子，并认为这种________的中性粒子是由电子进入质子后形成的.
(2)查德威克的发现
1932年，查德威克对____________的实验进行研究，发现产生的射线是_____粒子流，质量跟_____质量差不多，查德威克将这种粒子称为中子，用n表示.中子也是_______的组成部分.大体相等不带电α粒子轰击铍质子原子核中性3.原子核的组成
(1)核子数：质子和中子质量差别非常微小，二者统称为核子，所以_____数和____数之和叫核子数.
(2)电荷数(Z)：原子核所带的电荷总是质子电荷的_____倍，通常用这个整数表示原子核的电荷量，叫做原子核的电荷数.
(3)质量数(A)：原子核的质量等于核内_____和_____的质量的总和，而质子与中子的质量几乎相等，所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数叫做原子核的_______.质子质子整数中子质量数中子(4)原子核的符号
元素符号
核电荷数＝原子核的_______，即元素的原子序数
4.同位素
具有相同_______而不同_______的原子核，在元素周期表中处于________，它们互称为同位素.例如：氢有三种同位素，分别是原子核的质量数＝______＋_______质子数中子数质子数X质子数中子数同一位置判断下列说法的正误.
(1)质子和中子都不带电，是原子核的组成成分，统称为核子.( )
(2)原子核的电荷数就是核内的质子数，也就是这种元素的原子序数.( )
(3)同位素具有不同的化学性质.( )
(4)原子核内的核子数与它的核电荷数不可能相等.( )××√×二、核反应方程核反应的实质是什么？它符合哪些规律？答案答案 (1)核反应的实质是以基本粒子(α粒子、质子、中子等)为“炮弹”去轰击原子核(靶核X)，从而促使原子核发生变化，生成了新原子核(Y)，并放出某一粒子.
(2)在转变过程中符合质量数和电荷数守恒规律.1.核反应方程定义：
用____________来表示核反应前后各原子核变化情况的式子.
2.规律：核反应遵守_____守恒定律和_____守恒定律，即核反应方程两边的_______和_______均是守恒的.
3.核反应的条件：
用α粒子、质子、中子甚至用光子去轰击原子核.原子核的符号质量电荷质量数电荷数4.原子核人工转变的两大发现
(1)1919年卢瑟福发现质子的核反应方程：
(2)1932年查德威克发现中子的核反应方程：
题型探究一、原子核的组成
1.原子核(符合 X)
原子核一、对玻尔原子模型的理解( )( )2.基本关系
核电荷数＝质子数(Z)＝元素的原子序数＝核外电子数，质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数.例1 已知镭的原子序数是88，原子核的质量数是226.试问：
(1)镭核中有几个质子？几个中子？解析答案答案 88 138 解析 镭核中的质子数等于其原子序数，故质子数为88，中子数N等于原子核的质量数A与质子数Z之差，即N＝A－Z＝226－88＝138.(2)镭核所带电荷量是多少？(保留三位有效数字)解析答案答案 1.41×10－17 C 解析 镭核所带电荷量
Q＝Ze＝88×1.6×10－19 C≈1.41×10－17 C.解析答案(3)呈电中性的镭原子，核外有几个电子？答案 88解析 核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88.针对训练1 在α粒子轰击金箔的散射实验中，α粒子可以表示为
中的4和2分别表示
A.4为核子数，2为中子数
B.4为质子数和中子数之和，2为质子数
C.4为核外电子数，2为中子数
D.4为中子数，2为质子数解析答案√解析 根据 所表示的物理意义，原子核的质子数决定核外电子数，原子核的核电荷数就是核内质子数，也就是这种元素的原子序数.
原子核的质量数就是核内质子数和中子数之和，即为核内的核子数.
符号的左下角表示的是质子数或核外电子数，即为2， 符号左上角表示的是核子数，即为4，故选项B正确.1.核反应的条件
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.
2.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，而是粒子打入原子核内部使核发生了转变.二、核反应方程例2 完成下列核反应方程，并指出其中________是发现质子的核反应方程，________是发现中子的核反应方程.解析答案答案 见解析 解析
其中发现质子的核反应方程是(2)，发现中子的核反应方程是(4).针对训练2 以下是物理学史上3个著名的核反应方程
x、y和z是3种不同的粒子，其中z是
A.α粒子 B.质子
C.中子 D.电子解析答案√解析 第二、三个核反应分别是发现质子和中子的核反应方程，根据核反应方程的质量数和电荷数守恒可得，x、y、z分别是
C正确.书写核反应方程时要注意：
(1)质量数守恒和电荷数守恒；
(2)中间用箭头，不能写成等号；
(3)核反应方程遵守质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中，一般会发生质量的变化.
达标检测1.(多选)氢有三种同位素，分别是氕 则
A.它们的质子数相等 B.它们的核外电子数相等
C.它们的核子数相等 D.它们的中子数相等123√4√解析 氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3，因为它们是同位素，所以它们的质子数和核外电子数相等，都为1，中子数等于核子数减去质子数，故中子数各不相等，所以A、B选项正确.解析答案2.下面列出的是一些核反应方程：
其中
A.X是质子，Y是中子，Z是正电子
B.X是正电子，Y是质子，Z是中子
C.X是中子，Y是正电子，Z是质子
D.X是正电子，Y是中子，Z是质子√解析 依据核反应方程的两个基本规律：质量数守恒和电荷数守恒，即可得出选项D正确.解析答案12343.以下说法正确的是
A. 为钍核，由此可知，钍核的质量数为90，钍核的质子数为234
B. 为铍核，由此可知，铍核的质量数为9，铍核的中子数为4
C.同一元素的两种同位素具有相同的质量数
D.同一元素的两种同位素具有不同的中子数解析答案√1234解析 钍核的质量数为234，质子数为90，所以A错；
铍核的质量数为9，中子数为5，所以B错；
由于同位素是指质子数相同而中子数不同的原子核，即质量数不同的原子核，因而C错，D对.12344.(多选)α粒子轰击氮14核后放出一个质子，转变为氧17核( ).在这个氧原子核中有
A.8个正电子 B.17个电子
C.9个中子 D.8个质子解析 核电荷数为8，即质子数为8，质量数为17，所以中子数为17－8＝9，故选C、D.解析答案√√1234课件47张PPT。第4章 4.2 原子核的衰变学习目标
1.知道什么是放射性、放射性元素、天然放射现象.
2.知道三种射线的特性.
3.知道衰变及两种衰变的规律，能熟练写出衰变方程.
4.会用半衰期描述衰变的速度，知道半衰期的统计意义.内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究一、天然放射现象和三种射线1.1896年法国物理学家贝可勒尔发现了放射性元素自发地发出射线的现象，即天然放射现象.是否所有的元素都具有放射性？放射性物质发出的射线有哪些种类？答案答案 原子序数大于或等于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于83的元素，有的也能放出射线.放射性物质发出的射线有三种：α射线、β射线、γ射线.2.怎样用电场或磁场判断三种射线粒子的带电性质？答案答案 让三种射线通过匀强电场，γ射线不偏转，说明γ射线不带电.
α射线偏转方向和电场方向相同，带正电，β射线偏转方向和电场方向相反，带负电.
或者让三种射线通过匀强磁场，γ射线不偏转，说明γ射线不带电，α射线和β射线可根据偏转方向和左手定则确定带电性质.1.天然放射现象
1896年，法国物理学家_________发现铀及其化合物能放出一种不同于X射线的新射线.
(1)定义：物理学中把物质能自发地放出_____的现象叫做天然放射现象.
(2)放射性：物质放出_____的性质.
(3)放射性元素：具有_____性的元素.贝可勒尔放射射线射线2.对三种射线的认识氦核电子光子铝板强弱铅板弱强c判断下列说法的正误.
(1)1896年，法国的玛丽·居里首先发现了天然放射现象.( )
(2)原子序数大于83的元素都是放射性元素.( )
(3)原子序数小于83的元素都不能放出射线.( )
(4)α射线实际上就是氦原子核，α射线具有较强的穿透能力.( )
(5)β射线是高速电子流，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板.( )
(6)γ射线是能量很高的电磁波，电离作用很强.( )××√××√二、原子核的衰变如图1为α衰变、β衰变示意图.
1.当原子核发生α衰变时，原子核的质子数和中子数如何变化？答案答案 发生α衰变时，质子数减少2，中子数减少2.图12.当发生β衰变时，新核的核电荷数相对原来的原子核变化了多少？新核在元素周期表中的位置怎样变化？答案答案 发生β衰变时，核电荷数增加1.新核在元素周期表中的位置向后移动一位.原子核的衰变
1.定义：原子核由于____________而转变成新核的变化，叫做原子核的衰变.
2.衰变类型
(1)α衰变：放射性元素放出α粒子的衰变过程.放出一个α粒子后，核的质量数_______，电荷数_______，成为新核.
(2)β衰变：放射性元素放出β粒子的衰变过程.放出一个β粒子后，核的质量数_____，电荷数______.
→ ＋放出某种粒子不变增加1减少4减少2 -A Y3.衰变规律：原子核衰变时_______和_______都守恒.
4.衰变的实质
(1)α衰变的实质：2个_____和2个_____结合在一起形成α粒子.
(2)β衰变的实质：核内的_____转化为了一个_____和一个_____.
(3)γ射线经常是伴随着α衰变和β衰变产生的.电荷数质量数中子质子中子电子质子判断下列说法的正误.
(1)原子核在衰变时，它在元素周期表中的位置不变.( )
(2)发生β衰变是原子核中的电子发射到核外.( )
(3)γ射线经常是伴随着α射线和β射线产生的.( )××√三、放射性元素的半衰期1.什么是半衰期？对于某个或选定的几个原子核能根据该种元素的半衰期预测它的衰变时间吗？答案答案 半衰期是一个时间，是某种放射性元素的大量原子核有半数发生衰变所用的时间的统计规律，故无法预测单个原子核或几个特定原子核的衰变时间.2.某放射性元素的半衰期为4天，若有10个这样的原子核，经过4天后还剩5个，这种说法对吗？答案答案 半衰期是大量放射性元素的原子核衰变时所遵循的统计规律，不能用于少量的原子核发生衰变的情况，因此，经过4天后，10个原子核有多少发生衰变是不能确定的，所以这种说法不对.半衰期
1.定义：放射性元素每经过一段时间，就有一半的核发生衰变，这段时间叫做放射性元素的半衰期.
2.特点
(1)不同的放射性元素，半衰期_____，甚至差别非常大.
(2)放射性元素衰变的快慢是由_____________决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件____.不同其原子核本身无关3.适用条件：半衰期描述的是________，不适用于单个原子核的衰变.
4.半衰期公式：N余＝ ，m余＝ ， 其中T为半衰期.
5.半衰期的应用：利用半衰期非常稳定这一特点，可以通过测量其衰变程度来推断_____.统计规律时间N原m原判断下列说法的正误.
(1)同种放射性元素，在化合物中的半衰期比在单质中长.( )
(2)把放射性元素放在低温处，可以减缓放射性元素的衰变.( )
(3)放射性元素的半衰期与元素所处的物理和化学状态无关，它是一个统计规律，只对大量的原子核才适用.( )
(4)氡的半衰期是3.8天，若有4个氡原子核，则经过7.6天后只剩下一个氡原子核.( )××√×
题型探究一、天然放射现象和三种射线
1.三种射线的实质
α射线：高速氦核流，带电荷量为2e的正电荷；
β射线：高速电子流，带电荷量为e的负电荷；
γ射线：光子流(高频电磁波)，不带电.一、对玻尔原子模型的理解2.三种射线在电场中和磁场中的偏转
(1)在匀强电场中，γ射线不发生偏转，做匀速直线运动，α粒子和β粒子沿相反方向做类平抛运动，在同样的条件下，β粒子的偏移大，如图2所示.图23.元素的放射性
(1)一种元素的放射性与是单质还是化合物无关，这就说明射线跟原子核外电子无关.
(2)射线来自于原子核说明原子核内部是有结构的.(2)在匀强磁场中，γ射线不发生偏转，仍做匀速直线运动，α粒子和β粒子沿相反方向做匀速圆周运动，且在同样条件下，β粒子的轨道半径小，如图3所示.图3例1 如图4所示，R是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场，LL′是厚纸板，MM′是荧光屏，实验时，发现在荧光屏的O、P两点处有亮斑，由此可知磁场的方向、到达O点的射线种类、到达P点的射线种类应属于下表中的解析答案图4√解析 R放射出来的射线共有α、β、γ三种，其中α、β射线垂直于磁场方向进入磁场区域时将受到洛伦兹力作用而偏转，γ射线不偏转，故打在O点的应为γ射线；
由于α射线贯穿本领弱，不能射穿厚纸板，故到达P点的应是β射线；
依据β射线的偏转方向及左手定则可知磁场方向垂直纸面向里.例2 (多选)将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，图中表示射线偏转情况正确的是解析答案√√解析 已知α粒子带正电，β粒子带负电，γ射线不带电，根据正、负电荷在磁场中运动受洛伦兹力方向和正、负电荷在电场中受电场力方向可知，A、B、C、D四幅图中α、β粒子的偏转方向都是正确的，但偏转的程度需进一步判断.
带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，其半径r＝ ，
将数据代入，则α粒子与β粒子的半径之比
≈371，
A对，B错；带电粒子垂直进入匀强电场，设初速度为v0，垂直电场线方向位移为x，沿电场线方向位移为y，则有
x＝v0t，y＝
消去t可得y＝
对某一确定的x值，α、β粒子沿电场线偏转距离之比
C错，D对.三种射线的鉴别：
(1)α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电.α射线、β射线是实物粒子，而γ射线是光子流，属于电磁波的一种.
(2)α射线、β射线都可以在电场或磁场中偏转，但偏转方向不同，γ射线则不发生偏转.
(3)α射线穿透能力弱，β射线穿透能力较强，γ射线穿透能力最强，而电离本领相反.二、原子核的衰变规律和衰变方程(2)技巧：为了确定衰变次数，一般先由质量数的改变确定α衰变的次数(这是因为β衰变的次数多少对质量数没有影响)，然后根据衰变规律确定β衰变的次数.例3
(1)一共经过几次α衰变和几次β衰变？解析答案答案 8 6 解析 设 经过x次α衰变和y次β衰变，由质量数守恒和电荷数守恒可得
238＝206＋4x ①
92＝82＋2x－y ②
联立①②解得x＝8，y＝6.即一共经过8次α衰变和6次β衰变.解析答案答案 10 22 解析 由于每发生一次α衰变质子数和中子数均减少2，每发生一次β衰变中子数减少1，而质子数增加1，故 相比，质子数少10，中子数少22.(3)综合写出这一衰变过程的方程. 解析答案答案 解析 针对训练1 原子核 经放射性衰变①变为原子核 ，继而经放射性衰变②变为原子核 ，再经放射性衰变③变为原子核 .放射性衰变①、②和③依次为
A.α衰变、β衰变和β衰变
B.β衰变、α衰变和β衰变
C.β衰变、β衰变和α衰变
D.α衰变、β衰变和α衰变解析答案√解析 衰变方程的书写：衰变方程用“ ”，而不用“＝”表示，因为衰变方程表示的是原子核的变化，而不是原子的变化.例4 放射性同位素C被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古生物体的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖.
(1)宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后，会形成不稳定的 ，它很容易发生衰变，放出β射线变成一个新核，其半衰期为5 730年，试写出 的衰变方程.解析答案答案 三、对半衰期的理解及有关计算解析 (2)若测得一古生物遗骸中的 含量只有活体中的25%，则此遗骸距今约有多少年？解析答案答案 11 460年 解析 针对训练2 氡222是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤，它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一.其衰变方程是 ___.已知 的半衰期约为3.8天，则约经过____天，16 g的 衰变后还剩1 g.解析答案解析 15.2(1)半衰期由核内部自身的因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件都无关.
(2)半衰期是一个统计规律，适用于大量原子核衰变的计算，对于个别少数原子核不适用.
达标检测1.(多选)以下关于天然放射现象，叙述正确的是
A.若使某放射性物质的温度升高，其半衰期将变短
B.β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的
C.α射线是原子核衰变产生的，它有很强的电离作用
D.γ射线是原子核产生的，它是能量很大的光子流123√√答案2.下列有关半衰期的说法正确的是
A.放射性元素的半衰期越短，表明有半数原子核发生衰变所需的时间越
短，衰变速度越快
B.放射性元素的样品不断衰变，随着剩下未衰变的原子核的减少，元素
衰期也变长
C.把放射性元素放在密封的容器中，可以减慢放射性元素的衰变速度
D.降低温度或增大压强，让该元素与其他物质形成化合物，均可减小衰
变速度13√解析答案2解析 放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核半数发生衰变所需的时间，它反映了放射性元素衰变速度的快慢，半衰期越短，则衰变越快；
某种元素的半衰期长短由其自身因素决定，与它所处的物理、化学状态无关，故A正确，B、C、D错误.1323.(多选)14C发生放射性衰变成为14N，半衰期约5 700年.已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减小.现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一.下列说法正确的是
A.该古木的年代距今约5 700年
B.12C、13C、14C具有相同的中子数
C.14C衰变为14N的过程中放出β射线
D.增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变1解析答案3√√213解析 因古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，则可知经过的时间为一个半衰期，即该古木的年代距今约为5 700年，选项A正确；
12C、13C、14C具有相同的质子数，由于质量数不同，故中子数不同，选项B错误；
根据核反应方程可知，14C衰变为14N的过程中放出电子，即发出β射线，选项C正确；
外界环境不影响放射性元素的半衰期，选项D错误.2课件38张PPT。第4章 4.3 让射线造福人类 4.4 粒子物理与宇宙的起源（略）学习目标
1.知道什么是放射性同位素以及获得放射性同位素的方法.
2.了解探测射线的几种仪器和方法.
3.知道放射性同位素的常见应用.内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究一、人工放射性同位素的发现第一种人工放射性同位素是如何发现的？常见的人工转变的核反应有哪些？答案答案 (1)1934年，约里奥—居里夫妇在用α粒子轰击铝箔时，发现了一种具有放射性的新元素 ，这种新元素能不断地放射出正电子，核反应方程为：1.放射性同位素的分类
(1)天然放射性同位素；
(2)___________同位素.
2.人工放射性同位素的发现
(1)1934年，________________发现经过α粒子轰击的铝片中含有放射性磷
(2)发现磷同位素的方程 ―→_______.
3.放射性同位素知多少
天然放射性同位素只有_____种，而人们利用原子反应堆和加速器生产的放射性同位素已达_______种.人工放射性2000多约里奥—居里夫妇几十判断下列说法的正误.
(1)在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒.( )
(2)放射性同位素 ，既可以通过核反应人工获得，也可以从自然界中获得.( )×√二、探测射线的仪器和方法肉眼看不见射线，但是射线中的粒子与其他物质作用时的现象，会显示射线的存在.阅读课本，举出一些探测射线的方法.答案答案 (1)射线使气体发生电离，使计数管电路中出现脉冲电流.
(2)射线使气体分子电离产生离子，过饱和汽以这些离子为核心凝结成一条雾迹.
(3)射线中的粒子使照相底片感光.1.计数器
(1)原理：计数器的主要部分是_______.射线进入管内，使管内气体发生一连串的____，从而使计数管电路中出现一个相当强的_________.
(2)作用：记录粒子进入管的_____.
2.云室
(1)原理：射线使气体分子_____产生离子，过饱和汽以这些离子为核心凝结成一条雾迹.
(2)作用：显示粒子的_____.
3.乳胶照相
(1)原理：高速运动的带电粒子能使照相底片_____.
(2)作用：记录粒子_____.计数管次数电离电离脉冲电流径迹感光径迹判断下列说法的正误.
(1)计数器非常灵敏，不仅可以计数，还可以区分射线的种类.( )
(2)云室可以显示α粒子和β粒子的径迹.( )
(3)高速β粒子在云室中的径迹又短又粗而且是弯曲的.( )××√1.射线的应用
(1)作为射线源
①检查物体内部情况，检查产品的密度和厚度.
②利用射线的_____效应，消灭害虫、杀菌消毒、治疗癌症等.
③利用射线的______效应，促进高分子化合物的聚合反应，以制造各种塑料或改善塑料的性能等.生物化学三、射线的应用及防护(2)作为示踪原子
一种元素的各种同位素具有____的化学性质，而用放射性同位素制成的化合物，经历各种过程时会不断地________，由此可以掌握它的踪迹.
2.放射性污染及其防护
(1)危害：_____的射线(包括电磁辐射)会对生物体造成危害.
(2)防护
①使用放射性物质时必须严格遵守操作规程，不准用手接触；
②废弃不用的放射性物质，应_______________，或者在_______________
____，并________.特别要注意防止放射性物质对_____、水源和______的污染.相同放出射线过强交有关部门处理指定地点深埋于空气远离水源地下食品判断下列说法的正误.
(1)现在用到射线时，既可以用人工放射性同位素，也可以用天然放射性物质.( )
(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.( )×√
题型探究例1 完成下列核反应方程，并说明哪些属于人工转变核反应，哪些属于衰变，及人工转变核反应和衰变有什么不同.答案一、对核反应方程的再认识答案 人工转变核反应与衰变的比较
1.不同点：原子核的人工转变，是一种核反应，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.
2.相同点：人工转变与衰变过程一样，在发生的过程中质量数与电荷数都守恒；反应前后粒子总动量守恒.二、探测射线的仪器和方法1.计数器
当某种粒子经过管中时，管内气体分子电离，产生电子，这些电子到达阳极，正离子到达阴极，在外电路中产生一次脉冲放电，利用电子仪器可以把放电次数记录下来.
2.云室
(1)α粒子显示的径迹直而清晰
因为α粒子带电荷量多，它的电离本领强，穿越云室时，在1 cm路程上能使104对气体分子产生电离，过饱和酒精蒸气凝结在这些离子上，形成很清晰的径迹.且由于α粒子质量大，穿越云室时不易改变方向，所以显示的径迹很直.(2)β粒子显示的径迹
β粒子的质量小，跟气体碰撞时容易改变方向，并且电离本领小，沿途产生的离子少，所以高速β粒子的径迹又细又直，低速β粒子的径迹又短又粗而且是弯曲的.
(3)γ射线的电离本领很小，在云室中一般看不到它的径迹.
3.乳胶照相
高速粒子从胶片的乳胶层中通过时，会使其中的溴化银晶粒电离形成潜像，经显影和定影，便可显出粒子的径迹.例2 (多选)用计数器测定放射源的放射强度为每分钟405次，若将一张厚纸板放在计数器与放射源之间，计数器几乎测不到射线.10天后再次测量，测得该放射源的放射强度为每分钟101次，则下列关于射线性质及它的半衰期的说法正确的是
A.放射源射出的是α射线
B.放射源射出的是β射线
C.这种放射性元素的半衰期是5天
D.这种放射性元素的半衰期是2.5天解析答案√√解析 因厚纸板能挡住这种射线，可知这种射线是穿透能力最差的α射线，选项A正确，B错误；
10天后测出放射强度为原来的四分之一，说明10天后放射性元素的原子核个数只有原来的四分之一，由半衰期公式知，经过了两个半衰期，故半衰期是5天. 针对训练 在云室中，关于放射源产生的射线径迹，下列说法中正确的是
A.由于γ射线的能量大，容易显示其径迹
B.由于β粒子的速度大，其径迹粗而且长
C.由于α粒子的速度小，不易显示其径迹
D.由于α粒子的电离作用强，其径迹直而清晰解析答案√解析 在云室中显示粒子的径迹是由于粒子引起气体电离，电离作用强的α粒子容易显示其径迹，因α粒子质量较大，飞行时不易改变方向，所以α粒子的径迹直而清晰，故只有D正确.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，杀死使食物腐败的细菌、抑制蔬菜发芽、延长保存期等.
3.做示踪原子——利用放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质.
4.医学上——利用γ射线的高能量治疗癌症.三、放射性同位素的应用例3 正电子发射计算机断层显像(PET)的基本原理是：将放射性同位素15O注入人体，参与人体的代谢过程.15O在人体内衰变放出正电子，正电子与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像.根据PET原理，回答下列问题：
(1)写出15O的衰变和正负电子湮灭的方程式.解析答案答案 解析 (2)将放射性同位素15O注入人体，15O的主要用途是
A.利用它的射线 B.作为示踪原子
C.参与人体的代谢过程 D.有氧呼吸解析答案解析 将放射性同位素15O注入人体后，由于它能放出正电子，并能与人体内的负电子产生一对光子，从而被探测器探测到，所以它的用途是作为示踪原子，B正确. √(3)PET中所选的放射性同位素的半衰期应___.(填“长”“短”或“长短均可”)解析答案解析 根据同位素的用途，为了减小对人体的伤害，半衰期应该短.短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，也有部分是选取β射线的.
2.给病人治疗癌症、培育优良品种、延长食物保存期一般选取γ射线.
3.使用射线时安全是第一位的.
达标检测1.在工业生产中，某些金属材料内部出现的裂痕是无法直接观察到的，如果不能够发现它们，可能会给生产带来极大的危害.自从发现放射线后，则可以利用放射线进行探测，这是利用了
A.原子核在α衰变中产生的
B.β射线的带电性质
C.γ射线的穿透本领
D.放射性元素的示踪本领123√解析 γ射线的穿透本领较强，可以用来进行金属探伤，故正确答案为C.解析答案42.(多选)下列应用中把放射性同位素作为示踪原子的是
A.射线探伤仪
B.利用含有放射性 的油，检测地下输油管的漏油情况
C.利用 治疗肿瘤等疾病
D.把含有放射性元素的肥料施给农作物，用以检测确定农作物吸收养分
的规律√解析答案√1342解析 射线探伤仪利用了射线的穿透能力，所以选项A错误.
利用含有放射性 的油，可以记录油的运动踪迹，可以检查管道是否漏油，所以选项B正确.
利用 治疗肿瘤等疾病，利用了射线的穿透能力和高能量，所以选项C错误.
把含有放射性元素的肥料施给农作物，可以记录放射性元素的踪迹，用以检测确定农作物吸收养分的规律，所以选项D正确.13423.用α粒子照射充氮的云室，摄得如图1所示的照片，下列说法中正确的是
A.A是α粒子的径迹，B是质子的径迹，C是新核的径迹
B.B是α粒子的径迹，A是质子的径迹，C是新核的径迹
C.C是α粒子的径迹，A是质子的径迹，B是新核的径迹
D.B是α粒子的径迹，C是质子的径迹，A是新核的径迹解析答案√图11342解析 α粒子的径迹是沿入射方向的.生成的新核径迹的特点是粗而短，根据以上特点可判断D正确.13424.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40多种，而今天人工制造的放射性同位素已达2 000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方面得到了广泛的应用.
(1)带电的验电器在放射线的照射下电荷会很快消失，其原因是
A.射线的穿透作用 B.射线的电离作用
C.射线的物理、化学作用 D.以上三个选项都不是解析答案√解析 因放射线的电离作用，空气中与验电器所带电性相反的离子与之中和，从而使验电器所带电荷消失.1342(2)图2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为1毫米的铝板，在α、β、γ三种射线中，你认为对铝板的厚度控制起主要作用的是__射线.解析答案β解析 α射线穿透物质的本领弱，不能穿透厚度为1毫米的铝板，因而探测器不能探测，γ射线穿透物质的本领极强，穿透1毫米厚的铝板和几毫米厚的铝板打在探测器上很难分辨.
β射线也能够穿透1毫米甚至几毫米厚的铝板，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. 图21342解析 把掺入14C的人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素混合在一起，经过多次重新结晶后，得到了放射性14C分布均匀的牛胰岛素的结晶，这就证明了人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素完全融为一体，它们是同一种物质.
这种把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，从而可以了解某些不容易查明的情况或规律.人们把作这种用途的放射性同位素叫做示踪原子.(3)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的结晶跟天然牛胰岛素的结晶是同一种物质，为此曾采用放射性同位素14C做_________.解析答案示踪原子1342课件27张PPT。第4章 章末总结内容索引
知识网络
题型探究
达标检测
知识网络规律：质量数_____、电荷数______、动量____；释放的能量以放出
粒子和反冲核的动能及γ光子能量的形式表现出来.
半衰期：大量原子核有_____发生衰变需要的时间，它由核______
_____决定，一般与物理、化学性质______天然放射现象：3种射线?(α射线、β射线、γ射线)?的本质和性质从原子核到夸克原子核的组成：核子质子( )中子( )意义：原子核___________________而转变为新核衰变法则原子
核的
衰变衰变：中子：??自发地放出某种粒子守恒守恒守恒半数本身性质无关放射性的应用和防护从原子核到夸克探测射线的方法：计数器、云室、乳胶照相人工转变防护应用利用它的射线
作为示踪原子中子的发现：质子的发现：正电子的发现：
题型探究近代核物理的探索和发现从根本上把人们对物质世界的认识推进到了微观领域.因此对物理学史的考查也常从这里开始，如电子的发现、核式结构模型的建立、质子、中子的发现，是高考考查的重点和热点.
现总结如下：
1.汤姆生
电子的发现[第一大发现]→原子可以再分→汤姆生→“枣糕”式原子模型.一、识记物理学史2.卢瑟福
(1)α粒子散射实验[第二大发现]→否定了汤姆生原子模型→卢瑟福原子模型(核式结构)→打开原子物理大门，初步建立了原子结构的正确图景，跟经典的电磁理论发生了矛盾.
(2)α粒子轰击氮原子核→发现了质子[第三大发现].
3.玻尔
(1)核外电子绕核运动.
(2)原子光谱不连续→玻尔原子模型(能量量子化，能级跃迁假设，轨道量子化)[第四大发现]→成功解释了氢光谱的规律，不能解释比较复杂的原子.4.贝可勒尔
天然放射现象[第五大发现]→原子核有复杂结构.α射线→α粒子流→氦原子核→高电离本领
β射线→高速电子流→电离本领较α粒子弱
γ射线→高能量光子→高穿透本领例1 (多选)下列说法中正确的是
A.玛丽·居里首先提出原子的核式结构模型
B.卢瑟福在α粒子散射实验中发现了质子
C.查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子
D.贝可勒尔发现原子核有复杂结构√解析答案√解析 卢瑟福在α粒子散射实验中提出原子的核式结构模型，所以A、B错.
据物理学史可知C、D正确.1.半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间.
计算公式：N＝N0( )n或m＝m0( )n，
其中n＝ ，T为半衰期.
2.确定衰变次数的方法
(1)
根据质量数、电荷数守恒得
Z＝Z′＋2n－m
A＝A′＋4n
二式联立求解得α衰变次数n，β衰变次数m.
(2)根据α衰变和β衰变(β衰变质量数不变)直接求解.二、半衰期及衰变次数的计算例2 (多选)关于原子核的有关知识，下列说法正确的是
A.天然放射性射线中β射线实际就是电子流，它来自原子核内
B.放射性原子经过α、β衰变致使新的原子核处于较高能级，因此不稳定从
而产生γ射线
C.氡222经过衰变变成钋218的半衰期为3.8天，一个氡222原子核四天后一
定衰变为钋218
D.当放射性元素的原子核外电子具有较高能量时，将发生β衰变√解析答案√解析 β衰变的实质是原子核中的一个中子转化成一个质子，产生一个电子，这个电子以β射线的形成释放出去，衰变后的新核处于较高能级，不稳定，向低能级跃迁时放出γ射线，A、B正确，D错误.
因为半衰期是统计规律，对单个原子核没有意义，所以C项错.解析答案图1√解析 1.核反应过程中满足四个守恒：质量数守恒、电荷数守恒、动量守恒、能量守恒．
2.核反应过程若在磁场中发生，粒子在匀强磁场中可能做匀速圆周运动，衰变后的新核和放出的粒子(α粒子、β粒子)形成外切圆或内切圆．三、原子核物理与动量、能量相结合的综合问题例3 足够强的匀强磁场中有一个原来静止的氡核 Rn，它放射出一个α粒子后变为Po核.假设放出的α粒子运动方向与磁场方向垂直，求：
(1)α粒子与Po核在匀强磁场中的轨迹圆的半径之比，并定性画出它们在磁场中运动轨迹的示意图.答案 42∶1 见解析图 解析答案解析 氡核经α衰变的核反应方程为
衰变的过程极短，故系统动量守恒.设α粒子速度方向为正，则由动量守恒定律得：0＝mαvα－mPovPo，
即mαvα＝mPovPo
α粒子与反冲核在匀强磁场中，洛伦兹力
提供其做匀速圆周运动的向心力，即qvB＝
故 示意图如图甲所示.(2)α粒子与Po核两次相遇的时间间隔与α粒子运动周期的关系；(设质子和中子质量相等)答案 Δt＝109Tα 解析答案解析 它们在磁场中运动的周期T＝ 它们的周期之比为
即109Tα＝84TPo，这样，α粒子转109圈，Po核转84圈，两者才相遇.
所以α粒子与Po核两次相遇的时间间隔Δt＝109Tα.(3)若某种放射性元素在匀强磁场中垂直磁场方向发生β衰变，则β粒子和反冲核在磁场中运动轨迹的示意图与上述α衰变运动轨迹示意图有何不同？答案 见解析图 解析答案解析 若放射性元素在匀强磁场中垂直磁场方向发生β衰变，则β粒子和反冲衰变过程仍符合动量守恒定律，它们也在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，但由于β粒子带负电，反冲核带正电，衰变时它们两个运动方向相反，但受的洛伦兹力方向相同，所以它们的轨迹圆是内切的，且β粒子的轨迹半径大于反冲核的轨迹半径，其运动轨迹的示意图如图乙所示.
达标检测1.氪 是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆 ，这些衰变是
A.1次α衰变，6次β衰变
B.4次β衰变
C.2次α衰变
D.2次α衰变，2次β衰变√123解析答案4解析 解法一 推理计算法
根据衰变规律，β衰变不影响核的质量数，发生一次β衰变，核电荷数增加1；发生一次α衰变，质量数减少4，核电荷数减少2， 质量数不变，故未发生α衰变；
核电荷数增加4，一定是发生了4次β衰变.
解法二 列方程求解
由质量数守恒得90＝90＋4x
由电荷数守恒得36＝40＋2x－y
解得x＝0，y＝4，即只经过了4次β衰变，选项B正确.13422.一块含铀的矿石质量为M，其中铀元素的质量为m.那么下列说法中正确的是
A.经过两个半衰期后，这块矿石中基本不再含有铀了
B.经过两个半衰期后，原来所含的铀元素的原子核有 发生了衰变
C.经过三个半衰期后，其中铀元素的质量还剩
D.经过一个半衰期后，该矿石的质量剩下1解析答案3√解析 经过两个半衰期后，铀元素的质量还剩 ，A、B项均错误；
经过三个半衰期后，铀元素还剩 ，C项正确；
铀衰变后，铀核变成了新的原子核，故D项错误.423.(多选)天然放射性物质的放射线包括三种成分，下列说法正确的是
A.一张厚的黑纸能挡住α射线，但不能挡住β射线和γ射线
B.某原子核在放出γ射线后会变成另一种元素的原子核
C.三种射线中对气体电离作用最强的是α射线
D.β粒子是电子，但不是原来绕核旋转的核外电子1答案3√√√424.在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个α粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图2所示)，今测得两个相切圆半径之比r1∶r2＝1∶44.求：反冲核的电荷数是多少？(已知新核电荷量大于α粒子电荷量).1解析答案3答案 88图242解析 原子核放出α粒子的过程动量守恒，由于初始动量为零，所以末态动量也为零，α粒子和反冲核的动量大小相等、方向相反，即p1＝p2＝p
α粒子和反冲核在磁场中均做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，qvB＝ 可知粒子运动的半径大小与其所带的电荷量成反比，则2是α粒子的运动轨迹，1是新核的运动轨迹.
所以α粒子的半径：r2＝
设反冲核的电荷量为Q，则反冲核的半径：r1＝
所以： Q＝88e.
即反冲核的电荷数是88.1342
