4.3 放射性同位素 学案（粤教版选修3-5）

4.3 放射性同位素 学案
【学习目标】
(1)知道同位素的概念．
(2)知道放射性同位素有哪些应用．
(3)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．
【学习重点】
核反应方程
【知识要点】
一、同位素
1．原子核内的质子数决定了元素的化学性质，同种元素的质子数相同，核外电子数也相同，所以有相同的化学性质，但它们的中子数可以不同，所以它们的物理性质不同．具有相同质子数、不同中子数的原子互称同位素．例如氢的三种同位素：氕、氘、氚（ ）。
2．放射性同位素 ：具有放射性的同位素叫放射性同位素．
3．放射性同位素和正电子的发现
，+v其中，P是放射性同位素，e为正电子，v为中微子。
二、放射性同位素的应用
放射性同位素的应用主要分为三类：1是利用射线的电离作用、穿透能力等特性，2是作为示踪原子，3是利用其半衰期．
1．射线特性的应用
射线的应用 说 明
辐射育种 利用7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．
电离21世纪教育网21世纪教育网本领[来源:21世纪教育网][来源:21世纪教育网] 食品辐射保存21世纪教育网 用射线对食品进行照射，可以抑制发芽、杀虫灭菌．[来源:21世纪教育网]21世纪教育网21世纪教育网
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，这就是放射性治疗，简称“放疗"．
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的装置．它体积小、功率大、使用寿命长，可作为人造卫星、宇宙飞船、海洋工程等设施的电源．
穿透本领 射线探伤 利用7射线穿透能力强的特点，可以检查金属内部有没有缺陷或裂纹，用丫射线可以检查较厚的钢铁部件．
2．作为示踪原子
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性质，如果在某种元素里掺进一些放射性同位素，那么元素无论走到哪里，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，这种用途的放射性同位素叫示踪原子．
例如：在给农作物施肥时，在肥料里放一些放射性同位素，这样可以知道农作物在各季节吸收含有哪种元素的肥料．利用示踪原子还可以检查输油管道上的漏油位置，在生物学研究方面，同位素示踪技术也起着十分重要的作用．
3．半衰期的应用
在地质和考古工作中，利用放射性衰变的半衰期来推断地层或占代文物的年代． 三、放射线的危害与防护
放射线在我们的生活中无处不在．在合理应用放射性的同时，又要警惕它的危害，．进行必要的防护．过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自然产生破坏作用．如下图是世界通用的辐射警示标志．
放射线的危害与防护
核爆炸 核爆炸的最初儿秒钟放射出来的主要是强烈的y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．
危害 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污染．
医疗照射 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．
密封防护 把放射源密封在特殊的包壳里，或用特殊方法覆盖，以防止放射线泄漏．
防护 距离防护 距放射源越远，人体吸收的剂量就越少，受到的危害就越轻．
时间防护 尽量减少受辐射时间
屏蔽防护 在放射源与人体之间加屏蔽物能起到防护作用
【典型例题】
例题1、放射性元素衰变时放出三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是（ ）
A．射线，射线，射线 B．射线，射线，射线，
C．射线，射线，射线 D．射线，射线，射线
解析：由于三种射线的能量不同，所以贯穿能力最强的是射线，射线次之，射线最弱，故正确答案选B。
例题2、同位素原子在许多方面有着广泛的应用：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,但仍能继续发射正电子,而且这种放射性随时间衰减的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(2713A1)产生中子的核反应方程式
(2)上述产生的具有放射性的同位素叫作放射性同位素,写出其产生正电子的核
反应方程式.
(3)简要说明放射性同位素的应用,并至少举出两个实际应用的例子.
答案:(1)，
(2)，
(3)利用射线辐射育种,作为示踪原子检查管道等
【当堂反馈】
1、原子核在其他粒子的轰击下产生新的原子核的过程中叫_________________，与衰变一样，该过程中也遵守_____ ___守恒和_____________守恒。
2、放射性同位素主要应用它的__________________，以及作为________________。
3、写出下列核反应方程，并注明对应的人名：
发现质子：_______________________________________，________________；
发现中子：_______________________________________，________________；
发现正电子：_____________________________________，________________。
4、关于放射性同位素，下列说法正确的是 ( )
A．放射性同位素与放射性元素一样，都具有一定的半衰期，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的，不能用人工方法测得
D．以上说法都不对
5、关于同位素，下列说法正确的是 ( )
A．原子序数等于核内质子数与核外电子数之差 B．原子序数等于核内质子数与中子数之差
C．原子序数相同的元素，互为同位素 D．核内质子数相同的元素，互为同位素
6、用中子轰击铝27，产生钠24和X粒子，钠24具有放射性，它衰变后生成镁24，则X粒子和钠的衰变过程分别是 ( )
A．质子，α衰变 B．电子，α衰变
C．α粒子，β衰变 D．正电子，β衰变
7、一质子以107m/s的速度撞击一个静止的铝原子核后被俘获，铝原子核变成硅原子核。已知铝原子核的质量是质子的27倍，硅原子核的质量是质子的28倍，则 ( )
A．核反应方程为 Al＋H→Si
B．核反应方程为 Al＋P→Si
C．硅原子核速度的数量级为107m/s，方向与质子的初速度方向一致
D．硅原子核速度的数量级为105m/s，方向与质子的初速度方向一致
8、关于放射性同位素的应用，下列说法正确的是 ( )
A．作为示踪原子是利用了放射性同位素贯穿能力很强的性质
B．作为示踪原子是利用了放射性同位素的射线可以被仪器探测到的特点
C．γ射线探伤是利用了γ射线贯穿能力很强的性质
D．γ射线探伤是利用了γ射线电离能力很强的性质
9、下列应用中把放射性同位素作为示踪原子的是 ( )
A．利用钻60治疗肿瘤等疾病
B．射线探伤
C．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况
D．把含有放射性同位素的肥料施给农作物用以检测其吸收养分的情况
10、对放射性的应用，下列说法正确的是 ( )
A．放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，所以人体可以经常照射
B．对放射性的肥料，要装入特制的容器并埋入深地层进行处理
C．射线探伤仪中的放射源必须存放在特制容器里，而不能随意放置
D．对可能产生放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的
有人工方法获得放射性同位素，这是一个很重要的发现，天然的放射性同位素不过40几种，而今天人工制造的放射性同位素已达到1000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都得了广泛的应用
11、带电的检测器在放射线的照射下电荷会很快消失，其原因是 ( )
A．射线的贯穿作用 B．射线的电离作用
C．射线的物理化学作用 D．以上均不正确
12、1965年，我国科学家首次用人工合成的方法合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素是同一种物质，所使用的鉴别技术是 ( )
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
13、联合国环境公署对科索沃地区的调查表明，北约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，其主要成分是铀238。贫铀炸弹的贯穿能力是常规炸弹的9倍，杀伤力极大，而且残留物会长期危害环境，下列关于其残留物长期危害环境的理由正确的是 ( )
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，但对环境产生了长期危害
C．铀238的半衰期很长
D．铀238的衰变速度很快
14、如图所示，一带电粒子在云室中运动时，可呈现其运动径迹。将云室放在匀强电场中，通过观察带电粒子的径迹，可以研究原子核发生衰变的规律。现将一静止的放射性C14放入上述装置中，当它发生衰变时，可以放出α粒子或电子或正电子。所放射的粒子与反冲核经过相同的时间所形成的径迹如图所示（衰变后瞬间放射出的粒子与反冲核的速度方向与电场方向垂直，x，y均表示长度），
（1）写出C14的衰变方程；
（2）判断衰变后放射出的粒子的径迹是哪一条；
（3）求衰变后瞬间放射出的粒子与反冲核的动能之比。
【参考答案】
1、人工转变，电荷数，质量数 2、射线，示踪原子 3、He＋N→O＋H，卢瑟福； He＋Be→C＋n，查德威克； He＋Al→P＋n，P→Si＋e，玛丽亚·居里 4、AB 5、CD 6、C 7、ABD 8、BC 9、CD 10、BCD 11、B 12、B 13、AC 14、（1）C→Be＋He （2）② （3）5∶2
【反思】
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