精品人教版高中物理选修3-5学案：第十九章学案3、4(1)
人教版高中物理选修3-5课件第十九章学案3-学案4
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．
答案 (1)B (2)β (3)示踪原子
关பைடு நூலகம்
2．卢瑟福用 α 粒子轰击氮原子核打出了质子；查德威克用 α
粒子轰击铍原子核打出了中子；约里奥—居里夫妇用 α 粒子
轰击铝打出了中子，得到了放射性元素磷，磷发生 β 衰变放
出正电子．试写出上述三个典型的核反应方程．
答案 见[要点提炼]
学习·探究区
学案3～学案4
[要点提炼] 1．核反应的条件：用 α 粒子、质子、中子甚至用光子去轰击
做这种元素的半衰期.半衰期只与 核内部自身 的因素有关.
知识·储备区
学案3～学案4
3．探测射线的方法
(1)探测射线的理论根据
本 学
①射线中的粒子使气体或液体电离，以这些离子为核心，过
案 栏
饱和的蒸气会产生 雾滴 ，过热液体会产生 气泡 .
目 开
②射线中的粒子使照相乳胶 感光 .
关
③射线中的粒子使荧光物质产生 荧光 .
94Be＋42He→ 162C ＋10n (3)1934 年约里奥—居里夫妇发现放射性同位素和正电子的
核反应：
2173Al＋42He→ 3105P ＋10n；3105P→3104Si＋ ＋01e .
学习·探究区
学案3～学案4
4．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
)
学习·探究区
学案3～学案4
解析 (1)150B＋42He→137N＋10n
(2)94Be＋42He→126C＋10n
此核反应使查德威克首次发现了中子．
本 学
精品人教版高中物理选修3-5学案：第十九章章末
一、对核反应方程及类型的理解 1．四类核反应方程的比较
(1)熟记一些粒子的符号
α粒子(42He)、质子(11H)、中子(10n)、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(多选)能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一．下列释放核能的反应方程中，表述正确的是()
A.42He＋2713Al―→3015P＋10n是原子核的人工转变
B.31H＋11H―→42He＋γ是核聚变反应
C.199F＋11H―→168O＋42He是α衰变
D.23592U＋10n―→9038Sr＋13654Xe＋1010n是裂变反应
解析我们要对人工转变、聚变、裂变、衰变的定义作深入认识，根据各种定义可知：A是原子核的人工转变的反应方程式；B是聚变的核反应方程式；C并不是α衰变，而是人工转变，衰变是自发进行的，不受外界因素的影响；D是裂变的核反应方程式．故A、B、D正确．
答案ABD
二、半衰期及衰变次数的计算
1．半衰期：大量放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间．。
人教版高中物理选修3-5学案：第十九章 学案1 原子核的组成
1原子核的组成[学习目标] 1.了解什么是放射性、天然放射现象和衰变.2.知道原子核的组成及三种射线的特征.3.理解α衰变和β衰变的规律及实质，并能熟练书写衰变方程.4.理解半衰期的概念，学会利用半衰期解决相关问题．一、天然放射现象和三种射线[导学探究](1)1896年法国科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？答案让三种射线通过匀强电场，则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，则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．(3)三种射线的本质是什么？有哪些特点呢？答案见知识梳理[知识梳理]对天然放射现象及三种射线的认识1．对天然放射现象的认识(1)1896年，法国物理学家贝可勒尔发现某些物质具有放射性．(2)物质发射射线的性质称为放射性，具有放射性的元素称为放射性元素，放射性元素自发地发出射线的现象叫做天然放射现象．(3)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．2．对三种射线的认识A．α射线是由高速运动的氦核组成的，其运行速度接近光速B．β射线能穿透几毫米厚的铅板C．γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱D．β射线的粒子和电子是两种不同的粒子E．α粒子不同于氦原子核答案 C解析19世纪末20世纪初，人们发现了X、α、β、γ射线，经研究知道，X、γ射线均为电磁波，只是波长不同．β射线是电子流，α粒子是氦核，就α、β、γ三种射线的贯穿本领而言，γ射线最强，α射线最弱．二、原子核的组成[知识梳理](1)质子的发现1919年，卢瑟福用镭放射出的α粒子轰击氮原子核，从氮核中打出了一种新的粒子，测定了它的电荷和质量，确定它是氢原子核，叫做质子，用p或11H表示，其质量为m p＝1.67×10－27_kg.(2)中子的发现①卢瑟福的预言：原子核内可能还有一种不带电的粒子，名字叫中子．②查德威克的发现：用实验证明了中子的存在，用n表示，中子的质量非常接近于质子的质量．(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，所以质子数和中子数之和叫核子数．②电荷数(Z)：原子核所带的电荷总是质子电荷的整数倍，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质子和中子的质量的总和，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量数．④原子核的符号(4)同位素具有相同的质子数而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置，它们互称为同位素．例如：氢有三种同位素分别是11H、21H、31H.[即学即用]在α粒子轰击金箔的散射实验中，α粒子可以表示为4He，42He中的4和2分别2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为质子数答案 B解析根据A Z X所表示的物理意义，原子核的质子数决定核外电子数，原子核的电荷数就是核内的质子数，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.42He符号的左下角表示的是质子数或核外电子数，即为2，42He符号左上角表示的是核子数，即为4，故选项B正确.一、天然放射现象和三种射线例1如图1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()图1解析R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．答案 C归纳总结1．对放射性和射线的理解：(1)一种元素的放射性，与其是单质还是化合物无关，这说明一种元素的放射性和核外电子无关．(2)射线来自于原子核，说明原子核是可以再分的．2．对三种射线性质的理解：(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．针对训练1如图2所示，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是()图2A．①表示γ射线，③表示α射线B．②表示β射线，③表示α射线C．④表示α射线，⑤表示γ射线D．⑤表示β射线，⑥表示α射线答案 C解析根据三种射线的偏转轨迹可知①⑥表示β射线，②⑤表示γ射线，③④表示α射线．选项C正确．二、原子核的组成例2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？(2)镭核所带电荷量是多少？(保留三位有效数字)(3)呈电中性的镭原子，核外有几个电子？解析(1)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Q＝Ze＝88×1.6×10－19 C≈1.41×10－17 C.(3)核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88.答案(1)88138(2)1.41×10－17 C(3)88归纳总结理解熟记以下几点是解题关键：(1)原子核的质子数与原子序数相等．(2)原子核的质量数等于质子数与中子数之和．(3)对呈电中性的原子，核外电子数等于核内质子数．针对训练2据最新报道，放射性同位素钬16667Ho，可有效治疗癌症，该同位素原子核内中子数与核外电子数之差是()A．32 B．67 C．99 D．166答案 A解析根据原子核的表示方法得核外电子数＝质子数＝67，中子数为166－67＝99，故核内中子数与核外电子数之差为99－67＝32，故A对．1．最早发现天然放射现象的科学家为()A．卢瑟福B．贝可勒尔C．爱因斯坦D．查德威克答案 B解析卢瑟福发现质子，查德威克发现中子，爱因斯坦发现了光电效应，贝可勒尔发现天然放射现象，故B正确，A、C、D错误．2．(多选)下列关于放射性元素发出的三种射线的说法中正确的是()A．α粒子就是氢原子核，它的穿透本领和电离本领都很强B．β射线是电子流，其速度接近光速C．γ射线是一种频率很高的电磁波，它可以穿过几厘米厚的铅板D．以上三种说法均正确答案BC解析α粒子是氦原子核，它的穿透本领很弱而电离本领很强，A项错误；β射线是电子流，其速度接近光速，B项正确；γ射线的穿透能力很强，可以穿透几厘米厚的铅板，C项正确．3．(多选)氢有三种同位素，分别是氕(11H)、氘(21H)、氚(31H)，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．它们的中子数相等答案AB解析氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3，质子数和核外电子数相同，都为1，中子数等于核子数减去质子数，故中子数各不相同，所以A、B选项正确．4．以下说法正确的是()A.22286 Rn为氡核，由此可知，氡核的质量数为86，氡核的质子数为222B.94Be为铍核，由此可知，铍核的质量数为9，铍核的中子数为4C．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答案 D解析A项氡核的质量数为222，质子数为86，所以A错误；B项铍核的质量数为9，中子数为5，所以B错误；由于同位素是指质子数相同而中子数不同，即质量数不同，因而C 错误，D正确．一、选择题(1～5为单选题，6～9为多选题)1．在天然放射性物质附近放置一带电体，带电体所带的电荷很快消失的根本原因是()A．γ射线的贯穿作用B．α射线的电离作用C．β射线的贯穿作用D．β射线的中和作用答案 B解析由于α粒子电离作用较强，能使空气分子电离，电离产生的电荷与带电体的电荷中和，使带电体所带的电荷很快消失．2．放射性元素放出的射线，在电场中分成A、B、C三束，如图1所示，其中()图1A．C为氦原子核组成的粒子流B．B为比X射线波长更长的光子流C．B为比X射线波长更短的光子流D．A为高速电子组成的电子流答案 C解析根据射线在电场中的偏转情况，可以判断，A射线向电场线方向偏转，应为带正电的粒子组成的射线，所以是α射线；B射线在电场中不偏转，所以是γ射线；C射线在电场中受到与电场方向相反的作用力，应为带负电的粒子，所以是β射线．3．若用x代表一个中性原子中核外的电子数，y代表此原子的原子核内的质子数，z代表此原子的原子核内的中子数，则对23592U的原子来说()A．x＝92y＝92z＝235B．x＝92y＝92z＝143C．x＝143y＝143z＝92D．x＝235y＝235z＝325答案 B解析在23592U中，左下标为质子数，左上标为质量数，则y＝92；中性原子的核外电子数等于质子数，所以x＝92；中子数等于质量数减去质子数，z＝235－92＝143，所以B选项正确．4．下列关于32He的叙述正确的是()A.32He与31H互为同位素B.32He原子核内中子数为2C.32He原子核内质子数为2D.32He代表原子核内有2个质子和3个中子的氦原子核答案 C解析32He核内质子数为2，31H核内质子数为1.两者质子数不等，不是同位素，A错误；32He原子核内中子数为1，B错误；32He代表原子核内有2个质子和1个中子的氦原子核，核外电子数为2，故C正确，D错误．5．人类探测月球时发现，在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦，它可作为未来核聚变的重要原料之一．氦的该种同位素应表示为()A.43HeB.32HeC.42HeD.33He答案 B解析氦的同位素质子数一定相同，质量数为3，故应表示为32He，因此B正确．6．关于β射线，下列说法中正确的是()A．它是高速电子流B．β粒子是放射出来的原子内层电子C．β粒子是从原子核中放射出来的D．它的电离作用比较弱，但它的穿透能力很强，能穿透几厘米厚的铅板答案AC解析β射线是高速电子流，它是从原子核内部放射出来的，电离作用较弱，穿透能力较强，能穿透几毫米厚的铝板，故选项A、C正确．7．关于γ 射线，下列说法正确的是()A．它是处于激发状态的原子核放射的B．它是原子内层电子受到激发时产生的C．它是一种不带电的光子流D．它是波长极短的电磁波答案ACD解析γ射线是激发状态的原子核发出的波长极短的电磁波，是一种光子，故A、C、D正确．8．对天然放射现象，下列说法中正确的是()A．α粒子带正电，所以α射线一定是从原子核中射出的B．β粒子带负电，所以β射线有可能是核外电子C．γ粒子是光子，所以γ射线有可能是由原子发光产生的D．α射线、β射线、γ射线都是从原子核内部释放出来的答案AD解析α衰变的实质是原子核中的两个质子和两个中子结合成一个氦核放出的，β衰变的实质是一个中子变成一个质子和一个电子，然后释放出电子，γ射线是伴随α衰变和β衰变而产生的．所以这三种射线都是从原子核内部释放出来的．9．如图2所示，铅盒A中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔中水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，则下列说法中正确的是()图2A．打在图中a、b、c三点的依次是α射线、γ射线和β射线B．α射线和β射线的轨迹是抛物线C．α射线和β射线的轨迹是圆弧D．如果在铅盒和荧光屏间再加一个竖直向下的场强适当的匀强电场，可能使屏上的亮斑只剩下b答案AC解析由左手定则可知粒子向右射出，在匀强磁场中α粒子受到的洛伦兹力向上，β粒子受到的洛伦兹力向下，轨迹都是圆弧．由于α粒子速度的是光速的110，而β粒子速度接近光速，所以在同样的混合场中不可能都做直线运动，本题应选A、C.二、非选择题10．有关168O、178 O、188O三种同位素的比较，试回答下列问题：(1)三种同位素中哪一种粒子数是不相同的？______.A．质子B．中子C．电子(2)三种同位素中，哪一个质量最大？__________.(3)三种同位素的化学性质是否相同？__________.答案(1)B(2) 188O(3)相同解析(1)同位素质子数相同，中子数不同，核外电子数与质子数相同，故不相同的是中子．(2) 168O、178 O、188O的质量数分别是16、17、18、，故188O质量最大．(3)三种同位素质子数相同，故化学性质相同．11．在暗室的真空装置中做如下实验：在竖直放置的平行金属板间的匀强电场中，有一个能产生α、β、γ三种射线的放射源．从放射源射出的一束射线垂直于电场方向射入电场，如图3所示，在与放射源距离为H高处，水平放置两张叠放着的、涂药品面朝下的印像纸(比一般纸厚且涂有感光药品的纸)，经射线照射一段时间后两张印像纸显影．(已知mα＝4 u，mβ＝11 840u，vα＝c10，vβ＝c)图3(1)上面的印像纸有几个暗斑？各是什么射线的痕迹？(2)下面的印像纸显出一串三个暗斑，试估算中间暗斑与两边暗斑的距离之比？(3)若在此空间再加上与电场方向垂直的匀强磁场，一次使α射线不偏转，一次使β射线不偏转，则两次所加匀强磁场的磁感应强度之比是多少？答案(1)两个暗斑β射线和γ射线(2)5∶184(3)10∶1解析 (1)因α粒子穿透本领弱，穿过下层纸的只有β射线和γ射线，β射线、γ射线在上面的印像纸上留下两个暗斑．(2)下面印像纸上从左向右依次是β射线、γ射线、α射线留下的暗斑．设α射线、β射线留下的暗斑到中央γ射线留下暗斑的距离分别为x α、x β.则对α粒子，有x α＝12a αt 2＝12a α·⎝⎛⎭⎫H v α2，a α＝q α·E m α对β粒子，有x β＝a βt 22＝12a β·⎝⎛⎭⎫H v β2，a β＝q β·E m β联立解得x αx β＝5184. (3)若使α射线不偏转，则q αE ＝q αv αB α，所以B α＝E v α， 同理，若使β射线不偏转，则B β＝E v β.故B αB β＝v βv α＝101.。
精品人教版高中物理选修3-5学案：第十九章学案5核力与结合能(1)
5核力与结合能[学习目标]1.了解四种基本相互作用，知道核力的性质.2.能简单解释轻核和重核内中子数、质子数具有不同比例的原因.3.知道原子核的结合能和比结合能的概念.4.知道什么是质量亏损，能应用质能方程进行计算．一、核力与四种基本相互作用[导学探究](1)有的同学认为：“原子核内质子间的库仑斥力，与质子、中子间的万有引力平衡而使原子达到稳定状态”，这种说法正确吗？答案不正确．质子之间的库仑力的大小与万有引力的大小相差1035倍，两者相差悬殊，不可能平衡．(2)是什么力克服质子之间的库仑斥力，使核子结合成一个稳固的原子核的？答案核子间(质子与质子、中子与中子、质子与中子)存在着一种比库仑力大得多的核力．[知识梳理]核力及特点(1)核力：原子核里的核子间存在着相互作用的核力，核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核．(2)核力特点①核力是核子间的强相互作用的一种表现，在原子核的尺度内，核力比库仑力大得多．②核力是短程力，作用范围在1.5×10－15_m之内．在大于0.8×10－15 m时表现为吸引力，超过1.5×10－15 m时，核力急剧下降几乎消失；而距离小于0.8×10－15 m时，核力表现为斥力．③每个核子只跟邻近的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性．④核力与核子是否带电无关，质子与质子间、质子与中子间、中子与中子间都可以有核力作用．(3)四种基本相互作用[即学即用]下列关于核力的说法正确的是()A．核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用B．核力就是电磁力C．核力是短程力，作用范围在1.5×10－15 m之内D．核力与电荷有关答案 C解析核力是短程力，超过1.5×10－15 m，核力急剧下降几乎消失，故C对；核力与万有引力、电磁力不同，故A、B选项错误；核力与电荷无关，故D错．二、原子核中质子与中子的比例[导学探究](1)一些较轻的原子核如4He、168O、126C、147N中质子数和中子数有什么关系？2答案质子数与中子数相等．(2)23892U、23490Th等重核中各有多少个中子、多少个质子？较重的原子核中中子数和质子数有什么关系？答案23892U中含有92个质子、146个中子；23490Th中含有90个质子，144个中子．较重的原子核中中子数大于质子数．(3)试从核力的特点及核力的饱和性对上述现象做出解释，并说明原子核能无限地增大吗？答案稳定的重原子核里，中子数要比质子数多，由于核力作用范围有限，以及核力的饱和性，如果继续增大原子核，一些核子间距离会大到其间根本没有核力作用，这时即使再增加中子，形成的核也一定是不稳定的，所以原子核不能无限地增大．[知识梳理]由于核力是短程力及核力的饱和性，自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，但较重的原子核，中子数大于质子数，越重的原子核，两者相差越多．[即学即用]下列关于原子核中质子和中子的说法，正确的是()。
人教版高中物理选修3-5学案：第十九章 学案2 放射性元素的衰变
2放射性元素的衰变[学习目标] 1.知道放射性现象的实质是原子核的衰变.2知道两种衰变的规律，能熟练的运用衰变规律写出其核的衰变方程.3.了解半衰期的概念，知道半衰期的统计意义，能利用半衰期描述衰变的速度，并能进行简单的计算．一、原子核的衰变[导学探究](1)原子核辐射α射线和β射线后会发生什么变化？答案天然放射性元素的原子核辐射α射线或β射线，原子核的核电荷数就发生了变化，变成了另一种原子核，也就是原子核发生了衰变．(2)原子核衰变过程中符合哪些规律？发生α衰变时，原子核的电荷数和质量数发生了怎样的变化？答案原子核的衰变符合质量数守恒和电荷数守恒．α粒子的质量数是4，电荷数是2，所以发生α衰变的原子核的质量数减少4，电荷数减少2，新核在元素周期表中的位置向前移Y＋42He.动两位，核反应方程为：A Z X→A－4Z－2(3)发生β衰变的原子核的电荷数和质量数发生了怎样的变化？β衰变时的核电荷数为什么会增加？释放的电子从哪里来的？答案β粒子的质量数是0，电荷数是－1，所以发生β衰变的原子核质量数不变，电荷数增加1，新核在元素周期表中的位置向后移动一位，核反应方程为：A Z X→A Z＋1Y＋0-1e.原子核内虽然没有电子，但核内的质子和中子是可以相互转化的，当核内的中子转化为质子时，同时要产生一个电子并从核内释放出来，就形成了β衰变，从而新核少了一个中子，但增加了一个质子，核电荷数增加，并辐射出来一个电子．[知识梳理]三种衰变及衰变规律(1)α衰变：A Z X→A－4Y＋42He(新核的质量数减少4，电荷数减少2.)Z－2实质：原子核中，2个中子和2个质子结合得比较牢固，有时会作为一个整体从较大的原子核中被释放出来，这就是放射性元素发生的α衰变现象．(2)β衰变：A Z X →A Z ＋1Y ＋0-1e(新核的质量数不变，电荷数增加1.) 实质：原子核中的中子转化成一个质子且放出一个电子即β粒子，使电荷数增加1，β衰变不改变(填“改变”或“不改变”)原子核的质量数，其转化方程为：10n →11H ＋0-1e.(3)衰变规律：衰变过程遵循电荷数守恒和质量数守恒．(4)γ射线是在α衰变或β衰变过程中伴随而生的，且γ粒子是不带电的粒子，因此γ射线并不影响原子核的电荷数，故γ射线不会改变元素在周期表中的位置．[即学即用] 原子核238 92U 经放射性衰变①变为原子核234 90Th ，继而经放射性衰变②变为原子核234 91Pa ，再经放射性衰变③变为原子核234 92U.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衰变答案 A解析 238 92U ――→①234 90Th ，质量数少4，电荷数少2，说明①为α衰变；234 90Th ――→②234 91Pa ，质子数加1，说明②为β衰变；234 91Pa ――→③234 92U ，质子数加1，说明③为β衰变．故选A.二、对半衰期的理解[导学探究] (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 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半衰期．(2)某放射性元素的半衰期为4天，若有100个这样的原子核，经过4天后还剩50个，这种答案 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，100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．(3)放射性元素的半衰期由什么决定？能否通过增大压强或提高温度加快某种放射性元素衰变的速度？答案 放射性元素衰变的快慢由原子核内部因素决定．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；不能通过增大压强或提高温度的方法加快某种放射性元素的衰变速度，也不能通过物理或化学的方法减缓放射性元素的衰变速度．[知识梳理] 对半衰期的理解：(1)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．不同的放射性元素，半衰期不同．(2)注意以下两点： ①对于同一种元素，其半衰期是一定的，无论是加温、加压，或是处于单质、化合物状态均不影响元素的半衰期，但不同元素的半衰期不同，有的差别很大． ②半衰期是一种统计规律．对于大量的原子核发生衰变才具有实际意义，而对于少量的原子核发生衰变，该统计规律不再适用．(3)半衰期公式N 余＝N 原(12)t τ，m 余＝m 原(12)t τ，其中τ为半衰期． [即学即用] 下列关于放射性元素的半衰期的几种说法中正确的是( )A ．同种放射性元素，在化合物中的半衰期比在单质中长B ．把放射性元素放在低温处，可以减缓放射性元素的衰变C ．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D ．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解析放射性元素的半衰期与其是单质还是化合物无关，与所处的物理、化学状态无关，只取决于原子核的内部因素，故A、B错；半衰期是一个统计规律，对于少量的原子核不适用，故C对，D错．一、衰变方程及衰变次数的计算例123892U核经一系列的衰变后变为20682Pb核，问：(1)一共经过几次α衰变和几次β衰变？(2)20682Pb与23892U相比，质子数和中子数各少了多少？(3)综合写出这一衰变过程的方程．解析(1)设23892U衰变为20682Pb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 ①92＝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．(2)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衰变中子数少1，而质子数增加1，故20682Pb较23892U质子数少10，中子数少22.(3)衰变方程为23892U→20682Pb＋842He＋60－1e.答案(1)86(2)10个22个(3)23892U→20682Pb＋842He＋60－1e总结提升1．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．2．确定原子核衰变次数的方法与技巧：(1)方法1：设放射性元素A Z X 经过n 次α衰变和m 次β衰变后，变成稳定的新元素A ′Z ′Y ，则衰变方程为：A Z X ―→A ′Z ′Y ＋n 42He ＋m 0－1e根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：A ＝A ′＋4n ，Z ＝Z ′＋2n －m .由此可见，确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组．(2)方法2：先由质量数的改变确定α衰变的次数(这是因为β衰变的次数是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．针对训练1 (多选)天然放射性元素232 90Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变之后，变成 208 82Pa(铅)．下列说法中正确的是( )A ．衰变的过程共有6次α衰变和4次β衰变B ．铅核比钍核少8个质子C ．β衰变所放出的电子来自原子核核外轨道D ．钍核比铅核多24个中子答案 AB解析 由于β衰变不会引起质量数的减少，故可先根据质量数的减少确定α衰变的次数为：x ＝232－2084＝6，再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定β衰变的次数应满足：2x －y ＝90－82＝8，y ＝2x －8＝4.钍232核中的中子数为232－90＝142，铅208核中的中子数为208－82＝126，所以钍核比铅核多16个中子，铅核比钍核少8个质子．由于物质的衰变与元素的化学状态无关，所以β衰变所放出的电子来自原子核内，所以选项A 、B 正确．二、对半衰期的理解及有关计算例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222 86Rn →218 84Po ＋________.已知222 86Rn的半衰期约为3.8天，则约经过________天，16 g 的222 86Rn 衰变后还剩1 g.解析 根据核反应过程中电荷数守恒和质量数守恒可推得该反应的另一种生成物为42He.根据m 余＝m 原⎝⎛⎭⎫12t τ得t τ＝4，代入τ＝3.8天，解得t ＝3.8×4天＝15.2天． 答案 42He 15.2针对训练2 (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14N 与12C 的比例不变；生命活动结束后，14C 的比例持续减少．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 的衰变答案 AC解析 剩余的14C 占12，表明经过了一个半衰期，A 正确；12C 、13C 、14C 的质子数相同，质量数不同，中子数不同，B 错误；14C 变为14N ，质量数未变，放出的是电子流，即β射线，C 正确；半衰期不受外界环境影响，D 错误．1．(多选)关于原子核的衰变和半衰期，下列说法正确的是()A ．半衰期是指原子核的质量减少一半所需要的时间B ．半衰期是指原子核有半数发生衰变所需要的时间C ．发生α衰变时产生的新原子核在周期表中的位置向右移动2位D ．发生β衰变时产生的新原子核在周期表中的位置向右移动1位答案 BD2．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，元素半衰期也变长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 答案 A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．3．碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为m 的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有( )A.m 4B.m 8C.m 16D.m 32答案 C解析 根据半衰期公式m 余＝m 原⎝⎛⎭⎫12t τ，将题目中的数据代入可得C 正确，A 、B 、D 错误．4．碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰期为8天．(1)碘131核的衰变方程：131 53I →______________(衰变后的元素用X 表示)．(2)大量碘131原子经过________天75%的碘131核发生了衰变．解析 (1)根据衰变过程电荷数守恒与质量数守恒可得衰变方程：131 53I →131 54X ＋0 -1e ；(3)每经1个半衰期，有半数原子核发生衰变，经2个半衰期将剩余14，即有75%核的原子发生衰变，故经过的时间为16天．答案 (1) 131 54X ＋ 0 -1e (2)16一、选择题(1～8为单选题，9～10为多选题)1．关于放射性元素的α衰变和β衰变，下列说法中正确的是( )A ．原子核每放出一个α粒子，原子序数减少4B ．原子核每放出一个α粒子，原子序数增加4C ．原子核每放出一个β粒子，原子序数减少1D ．原子核每放出一个β粒子，原子序数增加1答案 D解析 发生一次α衰变，核电荷数减少2，质量数减少4，原子序数减少2；发生一次β衰变，核电荷数增加1，原子序数增加1.2．关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的是( )A ．原子核全部衰变所需要的时间的一半B ．原子核有半数发生衰变所需要的时间C ．相对原子质量减少一半所需要的时间D ．元素质量减少一半所需要的时间答案 B解析原子核有半数发生衰变所需的时间叫半衰期，它与原子核全部衰变所需时间的一半不同，放射性元素发生衰变后成了一种新的原子核．发生不同的衰变，其质量数减少规律不同，原子核衰变时，原来的放射性元素原子核的个数不断减少，那么放射性元素的原子核的质量也不断减少，故上述选项只有B正确．3．放射性元素氡(22286Rn)经α衰变成为钋(21884Po)，半衰期约为3.8天，但勘测表明，经过漫长的地质年代后，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素22286Rn的矿石，其原因是()A．目前地壳中的22286Rn主要来自于其他放射性元素的衰变B．在地球形成的初期，地壳中元素22286Rn的含量足够高C．当衰变产物21884Po积累到一定量以后，21884Po的增加会减慢22286Rn的衰变进程D.22286Rn主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力改变了它的半衰期答案 A解析元素半衰期的长短由原子核自身因素决定，与原子所处的物理、化学状态以及周围环境、温度无关，C、D错；即使元素氡的含量足够高，经过漫长的地质年代，地壳中也几乎没有氡了，一定是来自于其他放射性元素的衰变，故A对，B错．4．人们在海水中发现了放射性元素钚(23994Pu). 23994Pu可由铀239(23992U)经过n次β衰变而产生，则n为()A．2 B．239 C．145 D．92答案 A解析β衰变规律是质量数不变，质子数增加1，23994Pu比23992U质子数增加2，所以发生2次β衰变，A正确．5．最近几年，科学家在超重元素的探测方面取得了重大进展.1996年，科学家们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A Z X经过6次α衰变后的产物是253100Fm.由此可以判定生成的超重元素的原子序数和质量数分别是()A．124、259 B．124、265C ．112、265D ．112、277答案 D 解析 题中的核A Z X 经过6次α衰变后成为253100Fm ，注意到253100Fm 的电荷数为100，质量数为253，每发生一次α衰变质量数减少4，电荷数减少2.由质量数和电荷数守恒有A ＝4×6＋253＝277，Z ＝2×6＋100＝112，所以选项D 正确．6．放射性同位素钍232经α、β衰变会生成氡，其衰变方程为232 90Th →22086Rn ＋x α＋y β，其中( )A ．x ＝1，y ＝3B ．x ＝2，y ＝3C ．x ＝3，y ＝1D ．x ＝3，y ＝2答案 D 解析 根据衰变方程左右两边的质量数和电荷数守恒可列方程⎩⎪⎨⎪⎧ 232＝220＋4x ，90＝86＋2x －y ，解得x ＝3，y ＝2.故答案为D.7．放射性同位素2411Na 的样品经过6小时还剩下18没有衰变，它的半衰期是( ) A ．2小时B ．1.5小时C ．1.17小时D ．0.75小时 答案 A解析 放射性元素衰变一半所用的时间是一个半衰期，剩下的元素再经一个半衰期只剩下14，再经一个半衰期这14又会衰变一半，只剩18，所以题中所给的6小时为三个半衰期的时间，因而该放射性同位素的半衰期应是2小时．8．美国科研人员正在研制一种新型镍铜长效电池，它是采用半衰期长达100年的放射性同位素镍63(6328Ni)和铜两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍63发生β衰变时释放电子给铜片，把镍63和铜片作电池两极，外接负载为负载提供电能．下面有关该电池的说法正确的是( )A．镍63的衰变方程是6328Ni―→6327Cu＋0－1eB．镍63的衰变方程是6328Ni―→6429Cu＋0－1eC．外接负载时镍63的电势比铜片高D．该电池内电流方向是从镍片到铜片答案 C解析镍63的衰变方程为6328Ni―→6329Cu＋0－1e，选项A、B错误．电流方向为正电荷定向移动方向，在电池内部电流从铜片到镍片，镍片电势高，选项C对，D错．9．由原子核的衰变规律可知()A．放射性元素一次衰变就同时产生α射线和β射线B．放射性元素发生β衰变，产生的新核的化学性质与原来的核的化学性质相同C．放射性元素衰变的快慢跟它所处的物理、化学状态无关D．放射性元素发生正电子衰变时，产生的新核质量数不变，电荷数减少1答案CD解析由放射性元素的衰变实质可知，不可能同时发生α衰变和β衰变，故A错；衰变后变为新元素，化学性质不同，故B错；衰变快慢与物理，化学状态无关，C对；正电子质量数为0，故D对．10．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核发生了衰变，得到两条如图1所示的径迹，图中箭头表示衰变后粒子的运动方向．不计放出的光子的能量，则下列说法正确的是()图1A．发生的是β衰变，b为β粒子的径迹B．发生的是α衰变，b为α粒子的径迹C．磁场方向垂直于纸面向外D．磁场方向垂直于纸面向内答案AD解析从轨迹可以看出两粒子的运动方向不同，但开始运动的瞬间受力方向相同，说明电流方向相同，即发生了β衰变，在磁场中受力向上，由左手定则可以判断出磁场方向垂直纸面向内，A、D选项正确．二、非选择题11．某放射性元素原为8 g，经6天时间已有6 g发生了衰变，此后它再衰变1 g，还需几天？答案3天解析8 g放射性元素已衰变了6 g，还有2 g没有衰变，现在要求在2 g的基础上再衰变1 g，即再衰变一半，故找出元素衰变的半衰期就可得出结论．由半衰期公式m余＝m原⎝⎛⎭⎫12t τ得8－6＝8×⎝⎛⎭⎫12t τtτ＝2即放射性元素从8 g衰变了6 g余下2 g时需要2个半衰期．因为t＝6天，所以τ＝t2＝3天，即半衰期是3天．而余下的2 g衰变1 g需1个半衰期τ＝3天．12．放射性同位素146C被考古学家称为“碳钟”，它可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，会形成很不稳定的146C，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．试写出此核反应方程．(2)若测得一古生物遗骸中的14 6C 含量只有活体中的12.5%，则此遗骸的年代约有多少年？答案 (1)14 7N ＋10n →14 6C ＋11H14 6C →14 7N ＋0 -1e (2)17 190年解析 (1)核反应方程为14 7N ＋10n →14 6C ＋11H ，14 6C →14 7N ＋0－1e ；(2)活体中的14 6C 含量不变，生物死亡后，遗骸中的14 6C 按衰变规律变化，设活体中14 6C 的含量为N 原，遗骸中的14 6C 含量为N 余，由半衰期的定义得：N 余＝N 原(12)t τ，即0.125＝(12)tτ， 所以t τ＝3，τ＝5 730年，则t ＝17 190年．。
人教版高中物理选修3-5学案：第十九章 学案2 放射性元素的衰变
人教版高中物理选修3-5学案：第十九章学案2 放射性元素的衰变[学习目标] 1.知道放射性现象的实质是原子核的衰变.2知道两种衰变的规律，能熟练的运用衰变规律写出其核的衰变方程.3.了解半衰期的概念，知道半衰期的统计意义，能利用半衰期描述衰变的速度，并能进行简单的计算．一、原子核的衰变[导学探究] (1)原子核辐射α射线和β射线后会发生什么变化？答案天然放射性元素的原子核辐射α射线或β射线，原子核的核电荷数就发生了变化，变成了另一种原子核，也就是原子核发生了衰变．(2)原子核衰变过程中符合哪些规律？发生α衰变时，原子核的电荷数和质量数发生了怎样的变化？答案原子核的衰变符合质量数守恒和电荷数守恒．α粒子的质量数是4，电荷数是2，所以发生α衰变的原子核的质量数减少4，电荷数减少2，新核在元素周期表中的位置向前移动两位，核反应方程为：X→Y＋He.(3)发生β衰变的原子核的电荷数和质量数发生了怎样的变化？β衰变时的核电荷数为什么会增加？释放的电子从哪里来的？答案β粒子的质量数是0，电荷数是－1，所以发生β衰变的原子核质量数不变，电荷数增加1，新核在元素周期表中的位置向后移动一位，核反应方程为：X→AZ＋1Y＋ e.原子核内虽然没有电子，但核内的质子和中子是可以相互转化的，当核内的中子转化为质子时，同时要产生一个电子并从核内释放出来，就形成了β衰变，从而新核少了一个中子，但增加了一个质子，核电荷数增加，并辐射出来一个电子．[知识梳理] 三种衰变及衰变规律(1)α衰变：X→Y＋He(新核的质量数减少4，电荷数减少2.)实质：原子核中，2个中子和2个质子结合得比较牢固，有时会作为一个整体从较大的原子核中被释放出来，这就是放射性元素发生的α衰变现象．(2)β衰变：X→AZ＋1Y＋e(新核的质量数不变，电荷数增加1.)实质：原子核中的中子转化成一个质子且放出一个电子即β粒子，使电荷数增加1，β衰变不改变(填“改变”或“不改变”)原子核的质量数，其转化方程为：10n→H＋e.(3)衰变规律：衰变过程遵循电荷数守恒和质量数守恒．(4)γ射线是在α衰变或β衰变过程中伴随而生的，且γ粒子是不带电的粒子，因此γ射线并不影响原子核的电荷数，故γ射线不会改变元素在周期表中的位置．[即学即用] 原子核U经放射性衰变①变为原子核Th，继而经放射性衰变②变为原子核Pa，再经放射性衰变③变为原子核U.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衰变答案A解析UTh，质量数少4，电荷数少2，说明①为α衰变；ThPa，质子数加1，说明②为β衰变；PaU，质子数加1，说明③为β衰变．故选A.二、对半衰期的理解[导学探究] (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半衰期．(2)某放射性元素的半衰期为4天，若有100个这样的原子核，经过4天后还剩50个，这种说法对吗？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，100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．(3)放射性元素的半衰期由什么决定？能否通过增大压强或提高温度加快某种放射性元素衰变的速度？答案放射性元素衰变的快慢由原子核内部因素决定．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；不能通过增大压强或提高温度的方法加快某种放射性元素的衰变速度，也不能通过物理或化学的方法减缓放射性元素的衰变速度．[知识梳理] 对半衰期的理解：(1)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．不同的放射性元素，半衰期不同．(2)注意以下两点：①对于同一种元素，其半衰期是一定的，无论是加温、加压，或是处于单质、化合物状态均不影响元素的半衰期，但不同元素的半衰期不同，有的差别很大．②半衰期是一种统计规律．对于大量的原子核发生衰变才具有实际意义，而对于少量的原子核发生衰变，该统计规律不再适用．(3)半衰期公式N余＝N原()，m余＝m原()，其中τ为半衰期．t τtτ[即学即用] 下列关于放射性元素的半衰期的几种说法中正确的是( )A．同种放射性元素，在化合物中的半衰期比在单质中长B．把放射性元素放在低温处，可以减缓放射性元素的衰变C．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D．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答案C解析放射性元素的半衰期与其是单质还是化合物无关，与所处的物理、化学状态无关，只取决于原子核的内部因素，故A、B错；半衰期是一个统计规律，对于少量的原子核不适用，故C对，D错．一、衰变方程及衰变次数的计算例1 U核经一系列的衰变后变为Pb核，问：(1)一共经过几次α衰变和几次β衰变？(2)Pb与U相比，质子数和中子数各少了多少？(3)综合写出这一衰变过程的方程．解析(1)设U衰变为Pb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 ①92＝82＋2x－y ②。
2021-2022高二物理人教版选修3-5学案：第十九章 1 原子核的组成 Word版含答案
第十九章原子核1原子核的组成[目标定位] 1.知道什么是放射性、放射性元素、自然放射现象.2.能说出原子核的组成，能记住三种射线的特性．3．会正确书写原子核符号．一、自然放射现象1．1896年，法国物理学家贝克勒尔发觉某些物质具有放射性．2．物质放射射线的性质称为放射性，具有放射性的元素称为放射性元素，放射性元素自发地发出射线的现象叫做自然放射现象．3．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．4．玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发觉了两种放射性更强的新元素，命名为钋(Po)和镭(Ra)．二、射线到底是什么图19－1－11．三种射线：如图19－1－1中1是β射线，2是γ射线，3是α射线．(1)α射线是高速α粒子流，实际上是氦原子核，电荷数是2，质量数是4．(2)β射线是高速电子流．(3)γ射线是能量很高的电磁波．2．三种射线的特点(1)α射线：α粒子简洁使空气电离，但贯穿本事很弱．(2)β射线：β粒子贯穿本事较强，但电离力量较弱．(3)γ射线：γ粒子电离本事很弱，但贯穿本事很强．三、原子核的组成1．质子的发觉：1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发觉了质子，质子是原子核的组成部分．2．中子的发觉：卢瑟福猜想原子核内存在着一种质量与质子相同，但不带电的粒子，称为中子．查德威克利用云室进行试验验证了中子的存在，中子是原子核的组成部分．3．原子核的组成：原子核由质子和中子组成．4．原子核的符号：AZX原子核的质量数＝质子数＋中子数元素符号核电荷数＝原子核的质子数，即原子的原子序数5．同位素：具有相同的质子数而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置，它们互称为同位素．例如：氢有三种同位素11H、21H、31H.一、三种射线的本质及特点1．续表2.在电场、磁场中偏转状况的比较(1)在匀强电场中，α射线偏转较小，β射线偏转较大，γ射线不偏转，如图19－1－2甲所示．图19－1－2(2)在匀强磁场中，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径较小，γ射线不偏转，如图乙所示．例1 一置于铅盒中的放射源放射出的α、β和γ射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔，铝箔后的空间有一匀强电场．进入电场后，射线变为a 、b 两束，射线a 沿原来方向行进，射线b 发生了偏转，如图19－1－3所示，则图中的射线a 为________射线，射线b 为________射线．图19－1－3 答案 γ β解析 在三种射线中，α射线带正电，穿透力量最弱，γ射线不带电，穿透力量最强；β射线带负电，穿透力量一般，综上所述，结合题意可知，a 射线应为γ射线，b 射线应为β射线． 借题发挥三种射线的比较方法：(1)α射线是α、β、γ三种射线中贯穿本事最弱的一种，它穿不过白纸． (2)要知道三种射线的成分，贯穿本事和电离本事．(3)要知道α、β、γ三种射线的本质，α、β是实物粒子，γ射线是电磁波谱中的一员．针对训练1 自然 放射性物质的放射线包括三种成分，下列说法正确的是( ) A ．一张厚的黑纸能拦住α射线，但不能拦住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 答案 ACD解析 由三种射线的本质和特点可知，α射线贯穿本事最弱，一张黑纸都能拦住，而挡不住β射线和γ射线，故A 正确；γ射线是伴随α、β衰变而产生的一种电磁波，不会使原核变成新核．三种射线中α射线电离作用最强，故C 正确；β粒子是电子，来源于原子核，故D 正确． 二、原子核的组成1．原子核的组成：原子核是由质子、中子构成的，质子带正电，中子不带电．不同的原子核内质子和中子的个数并不相同．原子核的直径为10－15～10－14m.2．原子核的符号和数量关系：(1)符号：A Z X.(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． 3．同位素：原子核内的质子数打算了核外电子的数目，进而也打算了元素的化学性质，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．把具有相同质子数、不同中子数的原子核互称为同位素． 例2 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？ (2)镭核所带电荷量是多少？(3)若镭原子呈现中性，它核外有几个电子？(4)228 88Ra 是镭的一种同位素，让226 88Ra 和228 88Ra 以相同速度垂直射入磁感应强度为B 的匀强磁场中，它们运动的轨迹半径之比是多少？ 答案 (1)88 138 (2)1.41×10－17C (3)88(4)113∶114解析 由于原子序数与核内质子数、核电荷数、中性原子的核外电子数都是相等的，原子核的质量数等于核内质子数与中子数之和．由此可得：(1)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。
人教版高中物理全套教案和导学案人教版物理选修3-5第十九章原子核同步导学案
第十九章原子核19．1 原子核的组成★学习目标（一）知识与技能1．了解天然放射现象及其规律。
2．知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们。
3．知道原子核的组成，知道核子和同位素的概念。
（二）过程与方法1．通过观察，思考，讨论，初步学会探究的方法。
2．通过对知识的理解，培养自学和归纳能力。
（三）情感、态度与价值观1．树立正确的，严谨的科学研究态度。
2．树立辨证唯物主义的科学观和世界观。
★学习重点：天然放射现象及其规律，原子核的组成。
★学习难点：知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们。
★课时安排：1 课时★课前导学：1、原子的组成：2、电子是如何发现的3、α粒子散射实验的现象是α粒子散射实验得到的结论是4、玻尔理论的基本假设是玻尔理论的基本假设揭示氢原子核外的电子是如何运动的★学习过程1．原子核内部是什么结构？原子核是否可以再分？它是由什么微粒组成？用什么方法来研究原子核呢？2．人类认识原子核的复杂结构和它的变化规律，是从开始的。
②3．天然放射现象（1）放射性(radioactivity) 天然放射现象放射性元素．（2）放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，4．射线到底是什么把放射源放入由铅做成的容器中，射线只能从容器的小孔射出，成为细细的一束。
在射线经过的空间施加磁场，发现射线如图所示：思考与讨论：①你观察到了什么现象？为什么会有这样的现象？②如果α射线，β射线都是带电粒子流的话，根据图判断，他们分别带什么电荷。
③如果不用磁场判断，还可以用什么方法判断三种射线的带电性质？学生分组讨论请同学们阅读课文后填写表格：②三种射线都是高速运动的粒子，能量很高，都来自于原子核内部，这也使我们认识到5．原子核的组成①质子：由谁发现的？怎样发现的？②中子：发现的原因是什么？是由谁发现的？结论：①质子(proton)带中子(nucleon)③原子核的组成核子③原子核的电荷数是不是电荷量？原子核的电荷数④原子核的质量数是不是质量？原子核的质量数⑤原子核的电荷数=原子核的质量数= ⑥原子核符表示练习：一种铀原子核的质量数是235，问：它的核子数，质子数和中子数分别是多少？6．同位素(isotope)（1）定义：（2）性质：。
【K12教育学习资料】人教版高中物理选修3-5学案：第十九章 学案3、4
3探测射线的方法4放射性的应用与防护[学习目标] 1.了解探测射线的几种方法，熟悉探测射线的几种仪器.2.知道核反应及其遵从的规律，会正确书写核反应方程.3.知道什么是放射性同位素和人工放射性同位素.4.知道放射性同位素的常见应用．一、探测射线的方法[导学探究]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①放射线中的粒子会使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和的蒸气会产生雾滴，过热液体会产生气泡．②放射线中的粒子会使照相乳胶感光．③放射线中的粒子会使荧光物质产生荧光．[知识梳理](1)探测射线的理论依据①放射线中的粒子会使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和的蒸气会产生雾滴，过热液体会产生气泡．②放射线中的粒子会使照相乳胶感光．③放射线中的粒子会使荧光物质产生荧光．(2)探测射线的方法①威耳逊云室a．原理：粒子在云室内的气体中飞过，使沿途的气体分子电离，过饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心凝结成雾滴，于是显示出射线的径迹．b．粒子的径迹：α粒子的径迹直而清晰；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常常弯曲；γ粒子的电离本领很小，一般看不到它的径迹．②气泡室气泡室装的是过热液体(如液态氢)，粒子经过液体时就有气泡形成，显示粒子的径迹．③盖革—米勒计数器当射线粒子进入管内时，它使管内的气体电离，产生的电子在电场中加速．电子跟管中的气体分子碰撞时，又使气体分子电离，产生电子……这样，一个粒子进入管中可以产生大量电子，这些电子到达阳极，正离子到达阴极，在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．[即学即用]利用威尔逊云室探测射线时能观察到细长而弯曲的径迹，则下列说法正确的是()A．可知有α射线射入云室中B．可知是γ射线射入云室中C．观察到的是射线粒子的运动D．观察到的是射线粒子运动路径上的酒精雾滴答案 D解析因为威尔逊云室中观察到的细而弯曲的径迹是β射线的径迹，A、B选项均错误；射线粒子的运动肉眼是观察不到的，观察到的是酒精的过饱和蒸气在射线粒子运动路径上形成的雾滴，C选项错误，D选项正确．二、放射性的应用与防护[导学探究](1)如何实现原子核的人工转变？核反应的实质是什么？它符合哪些规律？常见的人工转变的核反应有哪些？答案①人为地用α粒子、质子、中子或光子去轰击一些原子核，可以实现原子核的转变．②它的实质就是将一种原子核在粒子的轰击之下转变成一种新的原子核，并产生新的粒子．③在转变过程中符合质量数和电荷数守恒规律．④常见的人工转变的核反应有：a．卢瑟福发现质子：147N＋42He→178O＋11Hb．查德威克发现中子：94Be＋42He→126C＋10nc．居里夫妇人工制造同位素：42He＋2713Al→10n＋3015P30P具有放射性：3015P→3014Si＋0＋1e.15(2)医学上做射线治疗用的放射性元素，应用半衰期长的还是短的？为什么？答案半衰期短的．半衰期短的放射性废料容易处理．[知识梳理]核反应及放射性的应用与防护(1)核反应①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．②核反应的实质：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，生成新原子核(Y)，并放出某一粒子．③原子核人工转变的三大发现a．1919年卢瑟福发现质子的核反应方程：14N＋42He→178O＋11H7b．1932年查德威克发现中子的核反应方程：9Be＋42He→126C＋10n4c．1934年约里奥—居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程：27Al＋42He→3015P＋10n；3015P→3014Si＋0＋1e.13(2)放射性同位素及应用①放射性同位素的分类：a．天然放射性同位素；b．人工放射性同位素．②人工放射性同位素的优势：a．种类多．天然放射性同位素不过40多种，而人工放射性同位素已达1 000多种．b．放射强度容易控制．c．可制成各种所需的形状．d．半衰期短，废料易处理．③放射性同位素的应用a．利用它的射线：工业部门使用射线测厚度——利用γ射线的穿透特性；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；医疗上——利用γ射线的高能量治疗癌症．b．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．[即学即用](多选)下列说法正确的是()A．医学上利用射线进行放射治疗时，要控制好放射的剂量B．发现质子、发现中子和发现放射性同位素3015P的核反应均属于原子核的人工转变C．衰变和原子核的人工转变没有什么不同D．放射性同位素作为示踪原子是利用了放射性同位素放出的射线可被仪器探测到的特点E．γ射线探伤利用了γ射线贯穿能力很强的性质答案ABDE一、探测射线的方法例1(多选)用盖革—米勒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天解析由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；因放射性元素原子核个数与单位时间内衰变的次数成正比，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，由半衰期公式知已经过了两个半衰期，故半衰期是5天．答案AC二、核反应及核反应方程例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．(1)147N＋10n→146C＋________(2)147N＋42He→178O＋________(3)105B＋10n→________＋42He(4)94Be＋42He→________＋10n(5)5626Fe＋21H→5727Co＋________解析(1)147N＋10n→146C＋11H(2)147N＋42He→178O＋11H(3)105B＋10n→73Li＋42He(4)94Be＋42He→126C＋10n(5)5626Fe＋21H→5727Co＋10n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)．答案见解析例31993年，中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的铂元素的同位素20278Pt，制取过程如下：(1)用质子轰击铍靶94Be产生快中子；(2)用快中子轰击汞20480Hg，反应过程可能有两种：①生成20278Pt，放出氦原子核；②生成20278Pt，同时放出质子、中子．(3)生成的铂20278Pt发生两次衰变，变成稳定的原子核汞20280Hg.写出上述核反应方程．解析根据电荷数守恒、质量数守恒，确定新生核的电荷数和质量数，然后写出核反应方程，如下：(1)94Be＋11H→95B＋10n(2)①20480Hg＋10n→20278Pt＋32He②20480Hg＋10n→20278Pt＋211H＋10n(3) 20278Pt→20280Hg＋20-1e答案见解析总结提升1．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．2．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．例4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，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象．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．(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(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(1)由题意得158O→157N＋0+1e，0+1e＋0-1e→2γ.(2)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)根据同位素的用途，为了减小对人体的伤害，半衰期应该很短．答案(1) 158O→157N＋0+1e，0+1e＋0-1e→2γ(2)B(3)短方法总结(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．针对训练(多选)关于放射性同位素的应用，下列说法正确的是()A．利用γ射线使空气电离，把静电荷导走B．利用γ射线照射植物的种子，使产量显著增加C．利用α射线来治疗肺癌、食道癌等疾病D．利用放射性同位素跟它的非放射性同位素的化学性质相同，作为示踪原子答案BD1．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()图1A．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是新核的径迹答案 D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．2．以下是物理学史上3个著名的核反应方程x＋73Li→2y y＋147N→x＋178Oy＋94Be→z＋126Cx、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．电子答案 C解析把前两个方程化简，消去x，即147N＋73Li→y＋178O，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.因此选项C正确．3．(多选)铝箔被α粒子轰击后发生了以下核反应：2713Al＋42He→X＋10n.下列判断正确的是()A.10n是质子B.10n是中子C．X是2814Si的同位素D．X是3115P的同位素答案BD解析由核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒知，X是3015P，故选项C错误，选项D正确；1n是中子，故选项A错误，选项B正确．4．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1 000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的许多方面得到了广泛的应用．(1)带电的验电器在放射线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．以上三个选项都不是(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．图2答案(1)B(2)β解析(1)因放射线的电离作用，空气中与验电器所带电荷电性相反的离子与之中和，从而使验电器所带电荷消失．(2)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．一、选择题(1～5为单选题，6～10为多选题)1．卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变，其核反应方程为：42He＋147N→178O＋11H，下列说法错误的是()A．卢瑟福通过该实验提出了原子核式结构模型B．实验中是用α粒子轰击氮核C．卢瑟福通过该实验发现了质子D．原子核在人工转变的过程中，电荷数一定守恒答案 A解析卢瑟福用α粒子轰击金箔散射的实验，提出原子的核式结构模型，故A错误；用α粒子轰击氮核首次实现了原子核的人工转变，并发现了质子，故B、C正确；核反应方程质量数和电荷数是守恒的，故D正确．2．用中子轰击氧原子核的核反应方程为168O＋10n→a7N＋0b X，对式中X、a、b的判断正确的是()A．X代表中子，a＝17，b＝1B．X代表电子，a＝17，b＝－1C．X代表正电子，a＝17，b＝1D．X代表质子，a＝17，b＝1答案 C解析根据质量数、电荷数守恒可知a＝17，b＝8＋0－7＝1，因此X可表示为0＋1e，为正电子，故C项正确，A、B、D错误．3．在下列四个核反应方程中，X1、X2、X3和X4各代表某种粒子①31H＋X1→42He＋10n②147N＋42He→178O＋X2③94Be＋42He→126C＋X3④2412Mg＋42He→2713Al＋X4则以下判断中正确的是()A．X1是质子B．X2是中子C．X3是电子D．X4是质子答案 D解析根据核反应的质量数和电荷数守恒知，X1为21H，A错；X2为11H，B错；X3为10n，C 错；X4为11H，D对．4．用高能8636Kr轰击20882Pb，释放出一个中子后，生成了一个新核，关于新核的推断正确的是()A．其质子数为122B．其质量数为294C．其原子序数为118D．其中子数为90答案 C解析核反应方程为20882Pb＋8636Kr→10n＋293118X，新核质量数为293，质子数为118，中子数为293－118＝175.故正确选项为C.5．放射性在技术上有很多应用，不同的放射源可用于不同目的．下表列出了一些放射性元素的半衰期和可供利用的射线.利用适当的放射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀．可利用的元素是()A．钋210 B．氡222C．锶90 D．铀238答案 C解析要测定聚乙烯薄膜的厚度，则要求射线可以穿透薄膜，因此α射线不合适；另外，射线穿透作用还要受薄膜厚度影响，γ射线穿透作用最强，薄膜厚度不会影响γ射线穿透，所以只能选用β射线，而氡222半衰期太小，铀238半衰期太长，所以只有锶90较合适．6．放射性同位素被用作示踪原子，主要是因为()A．放射性同位素不改变其化学性质B．放射性同位素的半衰期比天然放射性元素的半衰期短得多C．半衰期与元素所处的物理、化学状态无关D．放射性同位素容易制造答案ABC7．下列说法正确的是()A．通过核反应可以人工制造放射性同位素B．现在用的射线都是利用的人工放射性同位素C．人工制造的放射性同位素发出的射线对人体无害D．人工制造的放射性同位素半衰期短，因此放射性废料容易处理答案AD解析放射线有的是用天然放射性同位素，但大部分是用人工放射性同位素，因为人工放射性同位素品种多，并且半衰期短，废料容易处理．8．对放射性的应用，下列说法中正确的是()A．放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，对人体的正常细胞不会有伤害作用B．对放射性的废料，要装入特制的容器中并埋入深地层进行处理C．γ射线探伤仪中的放射源必须存放在特制的容器里，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答案BCD解析放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，但同时也会对人体的正常细胞造成伤害，A 错．正因为放射性具有伤害作用，选项B、C、D均是正确的．9．有关放射性同位素3015P的下列说法，正确的是()A.3015P与3014X互为同位素B.3015P与其同位素有相同的化学性质C．用3015P制成化合物后它的半衰期变长D．含有3015P的磷肥释放正电子，可用作示踪原子，观察磷肥对植物的影响答案BD解析同位素有相同的质子数，所以选项A错误．同位素有相同的化学性质，所以选项B 正确．半衰期与元素属于化合物或单质没有关系，所以3015P制成化合物后它的半衰期不变，选项C错误．含有3015P的磷肥由于衰变，可记录磷的踪迹，所以选项D正确．10．下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的()A．利用钴60治疗肿瘤等疾病B．γ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农作物吸收养分的规律答案CD解析利用钴60治疗肿瘤和γ射线探伤是利用射线能量高，贯穿本领大的特点，故A、B 错误；C、D两项是利用放射性同位素作为示踪原子，故均正确．二、非选择题11．1934年，约里奥—居里夫妇在用α粒子轰击铝箔时，除了测到预料中的中子外，还探测到了正电子．正电子的质量跟电子的质量相同，带一个单位的正电荷，跟电子的电性正好相反，是电子的反粒子．更意外的是，拿走α放射源以后，铝箔虽不再发射中子，但仍然继续发射正电子，而且这种放射性也有一定的半衰期．原来，铝箔被α粒子击中后发生了如下反应：2713Al＋42He→3015P＋10n，这里的3015P就是一种人工放射性同位素，正电子就是它衰变过程中放射出来的．(1)写出放射性同位素3015P放出正电子的核反应方程；(2)放射性同位素3015P放出正电子的衰变称为正β衰变，我们知道原子核内只有中子和质子，那么正β衰变中的正电子从何而来？答案(1)3015P→3014Si＋0＋1e(2)正电子是原子核内的一个质子转换成一个中子放出的解析(1)核反应方程为3015P→3014Si＋0＋1e.(2)原子核内只有质子和中子，没有电子，也没有正电子，正β衰变是原子核内的一个质子转换成一个中子，同时放出正电子，核反应方程为11H→10n＋0＋1e.12．静止的氮核147N被速度为v0的中子10n击中生成碳核126C和另一种原子核甲，已知126C与甲核的速度方向与碰撞前中子的速度方向均一致，碰后126C核与甲核的动量之比为2∶1.(1)写出核反应方程．(2)求126C与甲核的速度各是多大？答案(1)147N＋10n→126C＋31H(2)v018v0 9解析(2)设中子质量为m0，126C核质量为m C，甲核质量为m甲，由动量守恒得m 0v 0＝m C v C ＋m 甲v 甲 即m 0v 0＝12m 0v C ＋3m 0v 甲 又因为12 6C 与甲核动量比为2∶1，所以 m C v C ＝2m 甲v 甲即12m 0v C ＝2×3m 0v 甲联立求得：v C ＝v 018，v 甲＝v 09.。
精品人教版高中物理选修3-5学案：第十九章学案3、4
3探测射线的方法4放射性的应用与防护[学习目标] 1.了解探测射线的几种方法，熟悉探测射线的几种仪器.2.知道核反应及其遵从的规律，会正确书写核反应方程.3.知道什么是放射性同位素和人工放射性同位素.4.知道放射性同位素的常见应用．一、探测射线的方法[导学探究]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①放射线中的粒子会使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和的蒸气会产生雾滴，过热液体会产生气泡．②放射线中的粒子会使照相乳胶感光．③放射线中的粒子会使荧光物质产生荧光．[知识梳理](1)探测射线的理论依据①放射线中的粒子会使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和的蒸气会产生雾滴，过热液体会产生气泡．②放射线中的粒子会使照相乳胶感光．③放射线中的粒子会使荧光物质产生荧光．(2)探测射线的方法①威耳逊云室a．原理：粒子在云室内的气体中飞过，使沿途的气体分子电离，过饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心凝结成雾滴，于是显示出射线的径迹．b．粒子的径迹：α粒子的径迹直而清晰；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常常弯曲；γ粒子的电离本领很小，一般看不到它的径迹．②气泡室气泡室装的是过热液体(如液态氢)，粒子经过液体时就有气泡形成，显示粒子的径迹．③盖革—米勒计数器当射线粒子进入管内时，它使管内的气体电离，产生的电子在电场中加速．电子跟管中的气体分子碰撞时，又使气体分子电离，产生电子……这样，一个粒子进入管中可以产生大量电子，这些电子到达阳极，正离子到达阴极，在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．[即学即用]利用威尔逊云室探测射线时能观察到细长而弯曲的径迹，则下列说法正确的是()A．可知有α射线射入云室中B．可知是γ射线射入云室中C．观察到的是射线粒子的运动D．观察到的是射线粒子运动路径上的酒精雾滴答案 D解析因为威尔逊云室中观察到的细而弯曲的径迹是β射线的径迹，A、B选项均错误；射线粒子的运动肉眼是观察不到的，观察到的是酒精的过饱和蒸气在射线粒子运动路径上形成的雾滴，C选项错误，D选项正确．二、放射性的应用与防护[导学探究](1)如何实现原子核的人工转变？核反应的实质是什么？它符合哪些规律？常见的人工转变的核反应有哪些？答案①人为地用α粒子、质子、中子或光子去轰击一些原子核，可以实现原子核的转变．②它的实质就是将一种原子核在粒子的轰击之下转变成一种新的原子核，并产生新的粒子．③在转变过程中符合质量数和电荷数守恒规律．④常见的人工转变的核反应有：。
人教版高中物理选修3-5学案：第十九章学案3、4(4)
人教版高中物理选修3-5学案：第十九章学案3、4(4)4 放射性的应用与防护[学习目标] 1.了解探测射线的几种方法，熟悉探测射线的几种仪器.2.知道核反应及其遵从的规律，会正确书写核反应方程.3.知道什么是放射性同位素和人工放射性同位素.4.知道放射性同位素的常见应用．一、探测射线的方法[导学探究] 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①放射线中的粒子会使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和的蒸气会产生雾滴，过热液体会产生气泡．②放射线中的粒子会使照相乳胶感光．③放射线中的粒子会使荧光物质产生荧光．[知识梳理] (1)探测射线的理论依据①放射线中的粒子会使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和的蒸气会产生雾滴，过热液体会产生气泡．②放射线中的粒子会使照相乳胶感光．③放射线中的粒子会使荧光物质产生荧光．(2)探测射线的方法①威耳逊云室a．原理：粒子在云室内的气体中飞过，使沿途的气体分子电离，过饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心凝结成雾滴，于是显示出射线的径迹．b．粒子的径迹：α粒子的径迹直而清晰；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常常弯曲；γ粒子的电离本领很小，一般看不到它的径迹．②气泡室气泡室装的是过热液体(如液态氢)，粒子经过液体时就有气泡形成，显示粒子的径迹．③盖革—米勒计数器当射线粒子进入管内时，它使管内的气体电离，产生的电子在电场中加速．电子跟管中的气体分子碰撞时，又使气体分子电离，产生电子……这样，一个粒子进入管中可以产生大量电子，这些电子到达阳极，正离子到达阴极，在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．[即学即用] 利用威尔逊云室探测射线时能观察到细长而弯曲的径迹，则下列说法正确的是( )A．可知有α射线射入云室中B．可知是γ射线射入云室中C．观察到的是射线粒子的运动D．观察到的是射线粒子运动路径上的酒精雾滴答案D解析因为威尔逊云室中观察到的细而弯曲的径迹是β射线的径迹，A、B选项均错误；射线粒子的运动肉眼是观察不到的，观察到的是酒精的过饱和蒸气在射线粒子运动路径上形成的雾滴，C选项错误，D选项正确．二、放射性的应用与防护[导学探究] (1)如何实现原子核的人工转变？核反应的实质是什么？它符合哪些规律？常见的人工转变的核反应有哪些？答案①人为地用α粒子、质子、中子或光子去轰击一些原子核，可以实现原子核的转变．②它的实质就是将一种原子核在粒子的轰击之下转变成一种新的原子核，并产生新的粒子．③在转变过程中符合质量数和电荷数守恒规律．④常见的人工转变的核反应有：a．卢瑟福发现质子：7N＋He→8O＋Hb．查德威克发现中子：Be＋He→6C＋nc．居里夫妇人工制造同位素：He＋Al→n＋P3015P具有放射性：P→Si＋0＋1e.(2)医学上做射线治疗用的放射性元素，应用半衰期长的还是短的？为什么？答案半衰期短的．半衰期短的放射性废料容易处理．[知识梳理] 核反应及放射性的应用与防护(1)核反应①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．②核反应的实质：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，生成新原子核(Y)，并放出某一粒子．③原子核人工转变的三大发现a．1919年卢瑟福发现质子的核反应方程：147N＋He→O＋Hb．1932年查德威克发现中子的核反应方程：94Be＋He→C＋nc．1934年约里奥—居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程：2713Al＋He→P＋n；P→Si＋e.(2)放射性同位素及应用①放射性同位素的分类：a．天然放射性同位素；b．人工放射性同位素．②人工放射性同位素的优势：a．种类多．天然放射性同位素不过40多种，而人工放射性同位素已达1 000多种．b．放射强度容易控制．c．可制成各种所需的形状．d．半衰期短，废料易处理．③放射性同位素的应用a．利用它的射线：工业部门使用射线测厚度——利用γ射线的穿透特性；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；医疗上——利用γ射线的高能量治疗癌症．b．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．[即学即用] (多选)下列说法正确的是( )A．医学上利用射线进行放射治疗时，要控制好放射的剂量B．发现质子、发现中子和发现放射性同位素P的核反应均属于原子核的人工转变C．衰变和原子核的人工转变没有什么不同D．放射性同位素作为示踪原子是利用了放射性同位素放出的射线可被仪器探测到的特点E．γ射线探伤利用了γ射线贯穿能力很强的性质答案ABDE一、探测射线的方法例1 (多选)用盖革—米勒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天解析由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；因放射性元素原子核个数与单位时间内衰变的次数成正比，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，由半衰期公式知已经过了两个半衰期，故半衰期是5天．答案AC二、核反应及核反应方程例 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．(1)N＋n→C＋________(2)N＋He→O＋________(3)B＋n→________＋He(4)Be＋He→________＋n(5)Fe＋H→Co＋________解析(1)N＋n→C＋H(2)N＋He→O＋H(3)B＋n→Li＋He(4)Be＋He→C＋n(5)Fe＋H→Co＋n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)．答案见解析例 3 1993年，中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的铂元素的同位素78Pt，制取过程如下：(1)用质子轰击铍靶Be产生快中子；(2)用快中子轰击汞Hg，反应过程可能有两种：①生成Pt，放出氦原子核；②生成Pt，同时放出质子、中子．(3)生成的铂Pt发生两次衰变，变成稳定的原子核汞Hg.写出上述核反应方程．解析根据电荷数守恒、质量数守恒，确定新生核的电荷数和质量数，然后写出核反应方程，如下：(1)Be＋H→B＋n(2)①Hg＋n→Pt＋He②Hg＋n→Pt＋2H＋n(3) Pt→Hg＋2 e答案见解析总结提升1．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．2．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．例4 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，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象．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．(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(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(1)由题意得O→N＋e，e＋e→2γ.(2)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)根据同位素的用途，为了减小对人体的伤害，半衰期应该很短．答案(1) O→N＋e，e＋e→2γ(2)B(3)短方法总结(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．针对训练(多选)关于放射性同位素的应用，下列说法正确的是( )A．利用γ射线使空气电离，把静电荷导走B．利用γ射线照射植物的种子，使产量显著增加C．利用α射线来治疗肺癌、食道癌等疾病D．利用放射性同位素跟它的非放射性同位素的化学性质相同，作为示踪原子答案BD1．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( )图1A．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是新核的径迹答案D 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．2．以下是物理学史上3个著名的核反应方程x＋Li→2y y＋N→x＋Oy＋Be→z＋Cx、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．电子答案C 解析把前两个方程化简，消去x，即N＋Li→y＋O，可见y是He，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n.因此选项C正确．3．(多选)铝箔被α粒子轰击后发生了以下核反应：Al＋He→X＋n.下列判断正确的是( )A.n是质子B.n是中子C．X是Si的同位素D．X是P的同位素答案BD解析由核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒知，X是P，故选项C错误，选项D正确；n是中子，故选项A错误，选项B正确．4．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1 000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的许多方面得到了广泛的应用．(1)带电的验电器在放射线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．以上三个选项都不是(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．图2答案(1)B (2)β解析(1)因放射线的电离作用，空气中与验电器所带电荷电性相反的离子与之中和，从而使验电器所带电荷消失．(2)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．一、选择题(1～5为单选题，6～10为多选题) 1．卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变，其核反应方程为：He＋7N→8O＋H，下列说法错误的是( )A．卢瑟福通过该实验提出了原子核式结构模型B．实验中是用α粒子轰击氮核C．卢瑟福通过该实验发现了质子D．原子核在人工转变的过程中，电荷数一定守恒答案A 解析卢瑟福用α粒子轰击金箔散射的实验，提出原子的核式结构模型，故A错误；用α粒子轰击氮核首次实现了原子核的人工转变，并发现了质子，故B、C正确；核反应方程质量数和电荷数是守恒的，故D正确．2．用中子轰击氧原子核的核反应方程为O＋n→N＋X，对式中X、a、b的判断正确的是( )A．X代表中子，a＝17，b＝1B．X代表电子，a＝17，b＝－1C．X代表正电子，a＝17，b＝1D．X代表质子，a＝17，b＝1答案C 解析根据质量数、电荷数守恒可知a＝17，b＝8＋0－7＝1，因此X可表示为0＋1e，为正电子，故C项正确，A、B、D错误．3．在下列四个核反应方程中，X1、X2、X3和X4各代表某种粒子①H＋X1→He＋n ②N＋He→O＋X2③Be＋He→C＋X3 ④Mg＋He→Al＋X4则以下判断中正确的是( )A．X1是质子B．X2是中子D．X4是质子C．X3是电子答案D 解析根据核反应的质量数和电荷数守恒知，X1为H，A错；X2为H，B错；X3为n，C错；X4为H，D对．4．用高能Kr轰击82Pb，释放出一个中子后，生成了一个新核，关于新核的推断正确的是( )A．其质子数为122B．其质量数为294C．其原子序数为118D．其中子数为90答案C 解析核反应方程为82Pb＋Kr→n＋X，新核质量数为293，质子数为118，中子数为293－118＝175.故正确选项为C. 5．放射性在技术上有很多应用，不同的放射源可用于不同目的．下表列出了一些放射性元素的半衰期和可供利用的射线.利用适当的放射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀．可利用的元素是( ) A．钋210 B．氡222C．锶90 D．铀238答案C解析要测定聚乙烯薄膜的厚度，则要求射线可以穿透薄膜，因此α射线不合适；另外，射线穿透作用还要受薄膜厚度影响，γ射线穿透作用最强，薄膜厚度不会影响γ射线穿透，所以只能选用β射线，而氡222半衰期太小，铀238半衰期太长，所以只有锶90较合适．6．放射性同位素被用作示踪原子，主要是因为( )A．放射性同位素不改变其化学性质B．放射性同位素的半衰期比天然放射性元素的半衰期短得多C．半衰期与元素所处的物理、化学状态无关D．放射性同位素容易制造答案ABC7．下列说法正确的是( )A．通过核反应可以人工制造放射性同位素B．现在用的射线都是利用的人工放射性同位素C．人工制造的放射性同位素发出的射线对人体无害D．人工制造的放射性同位素半衰期短，因此放射性废料容易处理答案AD解析放射线有的是用天然放射性同位素，但大部分是用人工放射性同位素，因为人工放射性同位素品种多，并且半衰期短，废料容易处理．8．对放射性的应用，下列说法中正确的是( )A．放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，对人体的正常细胞不会有伤害作用B．对放射性的废料，要装入特制的容器中并埋入深地层进行处理C．γ射线探伤仪中的放射源必须存放在特制的容器里，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答案BCD解析放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，但同时也会对人体的正常细胞造成伤害，A错．正因为放射性具有伤害作用，选项B、C、D均是正确的．9．有关放射性同位素P的下列说法，正确的是( )A.P与X互为同位素B.P与其同位素有相同的化学性质C．用P制成化合物后它的半衰期变长D．含有P的磷肥释放正电子，可用作示踪原子，观察磷肥对植物的影响答案BD解析同位素有相同的质子数，所以选项A错误．同位素有相同的化学性质，所以选项B正确．半衰期与元素属于化合物或单质没有关系，所以P制成化合物后它的半衰期不变，选项C错误．含有P的磷肥由于衰变，可记录磷的踪迹，所以选项D正确．10．下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的( )A．利用钴60治疗肿瘤等疾病B．γ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农作物吸收养分的规律答案CD解析利用钴60治疗肿瘤和γ射线探伤是利用射线能量高，贯穿本领大的特点，故A、B错误；C、D两项是利用放射性同位素作为示踪原子，故均正确．二、非选择题11．1934年，约里奥—居里夫妇在用α粒子轰击铝箔时，除了测到预料中的中子外，还探测到了正电子．正电子的质量跟电子的质量相同，带一个单位的正电荷，跟电子的电性正好相反，是电子的反粒子．更意外的是，拿走α放射源以后，铝箔虽不再发射中子，但仍然继续发射正电子，而且这种放射性也有一定的半衰期．原来，铝箔被α粒子击中后发生了如下反应：Al＋He→P＋n，这里的P就是一种人工放射性同位素，正电子就是它衰变过程中放射出来的．(1)写出放射性同位素P放出正电子的核反应方程；(2)放射性同位素P放出正电子的衰变称为正β衰变，我们知道原子核内只有中子和质子，那么正β衰变中的正电子从何而来？答案(1)P→Si＋e(2)正电子是原子核内的一个质子转换成一个中子放出的解析(1)核反应方程为P→Si＋0＋1e.(2)原子核内只有质子和中子，没有电子，也没有正电子，正β衰变是原子核内的一个质子转换成一个中子，同时放出正电子，核反应方程为H→n＋0＋1e. 12．静止的氮核N被速度为v0的中子n击中生成碳核C和另一种原子核甲，已知C与甲核的速度方向与碰撞前中子的速度方向均一致，碰后C核与甲核的动量之比为2∶1.(1)写出核反应方程．(2)求C与甲核的速度各是多大？答案(1)N＋n→C＋H (2) v09解析(2)设中子质量为m0，C核质量为mC，甲核质量为m甲，由动量守恒得m0v0＝mCvC＋m甲v甲即m0v0＝12m0vC＋3m0v甲又因为C与甲核动量比为2∶1，所以mCvC＝2m甲v甲即12m0vC＝2×3m0v甲联立求得：vC＝，v甲＝.。
【2020】最新人教版高中物理选修3-5学案：第十九章 学案2 放射性元素的衰变
(1)方法1：设放射性元素X经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素Y，则衰变方程为：
X―→Y＋nHe＋m 0－1e
根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：
A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m.
由此可见，确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组．
(2)方法2：先由质量数的改变确定α衰变的次数(这是因为β衰变的次数是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．
3．碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为m的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有( )
A.B.
C.D.
答案 C
解析 根据半衰期公式m余＝m原，将题目中的数据代入可得C正确，A、B、D错误．
4．碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰期为8天．
(1)碘131核的衰变方程：I→______________(衰变后的元素用X表示)．
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
答案 A
解析 UTh，质量数少4，电荷数少2，说明①为
α衰变；ThPa，质子数加1，说明②为β衰变；PaU，质子数加1，说明③为β衰变．故选A.
二、对半衰期的理解
[导学探究] (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？
2．关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的是( )
A．原子核全部衰变所需要的时间的一半
B．原子核有半数发生衰变所需要的时间
C．相对原子质量减少一半所需要的时间
D．元素质量减少一半所需要的时间
答案 B
解析 原子核有半数发生衰变所需的时间叫半衰期，它与原子核全部衰变所需时间的一半不同，放射性元素发生衰变后成了一种新的原子核．发生不同的衰变，其质量数减少规律不同，原子核衰变时，原来的放射性元素原子核的个数不断减少，那么放射性元素的原子核的质量也不断减少，故上述选项只有B正确．
人教版高中物理选修3-5学案：第十九章 学案3、4
3探测射线的方法4放射性的应用与防护[学习目标] 1.了解探测射线的几种方法，熟悉探测射线的几种仪器.2.知道核反应及其遵从的规律，会正确书写核反应方程.3.知道什么是放射性同位素和人工放射性同位素.4.知道放射性同位素的常见应用．一、探测射线的方法[导学探究]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①放射线中的粒子会使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和的蒸气会产生雾滴，过热液体会产生气泡．②放射线中的粒子会使照相乳胶感光．③放射线中的粒子会使荧光物质产生荧光．[知识梳理](1)探测射线的理论依据①放射线中的粒子会使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和的蒸气会产生雾滴，过热液体会产生气泡．②放射线中的粒子会使照相乳胶感光．③放射线中的粒子会使荧光物质产生荧光．(2)探测射线的方法①威耳逊云室a．原理：粒子在云室内的气体中飞过，使沿途的气体分子电离，过饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心凝结成雾滴，于是显示出射线的径迹．b．粒子的径迹：α粒子的径迹直而清晰；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常常弯曲；γ粒子的电离本领很小，一般看不到它的径迹．②气泡室气泡室装的是过热液体(如液态氢)，粒子经过液体时就有气泡形成，显示粒子的径迹．③盖革—米勒计数器当射线粒子进入管内时，它使管内的气体电离，产生的电子在电场中加速．电子跟管中的气体分子碰撞时，又使气体分子电离，产生电子……这样，一个粒子进入管中可以产生大量电子，这些电子到达阳极，正离子到达阴极，在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．[即学即用]利用威尔逊云室探测射线时能观察到细长而弯曲的径迹，则下列说法正确的是()A．可知有α射线射入云室中B．可知是γ射线射入云室中C．观察到的是射线粒子的运动D．观察到的是射线粒子运动路径上的酒精雾滴答案 D解析因为威尔逊云室中观察到的细而弯曲的径迹是β射线的径迹，A、B选项均错误；射线粒子的运动肉眼是观察不到的，观察到的是酒精的过饱和蒸气在射线粒子运动路径上形成的雾滴，C选项错误，D选项正确．二、放射性的应用与防护[导学探究](1)如何实现原子核的人工转变？核反应的实质是什么？它符合哪些规律？常见的人工转变的核反应有哪些？答案①人为地用α粒子、质子、中子或光子去轰击一些原子核，可以实现原子核的转变．②它的实质就是将一种原子核在粒子的轰击之下转变成一种新的原子核，并产生新的粒子．③在转变过程中符合质量数和电荷数守恒规律．④常见的人工转变的核反应有：a．卢瑟福发现质子：147N＋42He→178O＋11Hb．查德威克发现中子：94Be＋42He→126C＋10nc．居里夫妇人工制造同位素：42He＋2713Al→10n＋3015P30P具有放射性：3015P→3014Si＋0＋1e.15(2)医学上做射线治疗用的放射性元素，应用半衰期长的还是短的？为什么？答案半衰期短的．半衰期短的放射性废料容易处理．[知识梳理]核反应及放射性的应用与防护(1)核反应①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．②核反应的实质：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，生成新原子核(Y)，并放出某一粒子．③原子核人工转变的三大发现a．1919年卢瑟福发现质子的核反应方程：14N＋42He→178O＋11H7b．1932年查德威克发现中子的核反应方程：9Be＋42He→126C＋10n4c．1934年约里奥—居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程：27Al＋42He→3015P＋10n；3015P→3014Si＋0＋1e.13(2)放射性同位素及应用①放射性同位素的分类：a．天然放射性同位素；b．人工放射性同位素．②人工放射性同位素的优势：a．种类多．天然放射性同位素不过40多种，而人工放射性同位素已达1 000多种．b．放射强度容易控制．c．可制成各种所需的形状．d．半衰期短，废料易处理．③放射性同位素的应用a．利用它的射线：工业部门使用射线测厚度——利用γ射线的穿透特性；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；医疗上——利用γ射线的高能量治疗癌症．b．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．[即学即用](多选)下列说法正确的是()A．医学上利用射线进行放射治疗时，要控制好放射的剂量B．发现质子、发现中子和发现放射性同位素3015P的核反应均属于原子核的人工转变C．衰变和原子核的人工转变没有什么不同D．放射性同位素作为示踪原子是利用了放射性同位素放出的射线可被仪器探测到的特点E．γ射线探伤利用了γ射线贯穿能力很强的性质答案ABDE一、探测射线的方法例1(多选)用盖革—米勒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天解析由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；因放射性元素原子核个数与单位时间内衰变的次数成正比，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，由半衰期公式知已经过了两个半衰期，故半衰期是5天．答案AC二、核反应及核反应方程例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．(1)147N＋10n→146C＋________(2)147N＋42He→178O＋________(3)105B＋10n→________＋42He(4)94Be＋42He→________＋10n(5)5626Fe＋21H→5727Co＋________解析(1)147N＋10n→146C＋11H(2)147N＋42He→178O＋11H(3)105B＋10n→73Li＋42He(4)94Be＋42He→126C＋10n(5)5626Fe＋21H→5727Co＋10n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)．答案见解析例31993年，中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的铂元素的同位素20278Pt，制取过程如下：(1)用质子轰击铍靶94Be产生快中子；(2)用快中子轰击汞20480Hg，反应过程可能有两种：①生成20278Pt，放出氦原子核；②生成20278Pt，同时放出质子、中子．(3)生成的铂20278Pt发生两次衰变，变成稳定的原子核汞20280Hg.写出上述核反应方程．解析根据电荷数守恒、质量数守恒，确定新生核的电荷数和质量数，然后写出核反应方程，如下：(1)94Be＋11H→95B＋10n(2)①20480Hg＋10n→20278Pt＋32He②20480Hg＋10n→20278Pt＋211H＋10n(3) 20278Pt→20280Hg＋20-1e答案见解析总结提升1．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．2．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．例4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，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象．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．(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(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(1)由题意得158O→157N＋0+1e，0+1e＋0-1e→2γ.(2)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)根据同位素的用途，为了减小对人体的伤害，半衰期应该很短．答案(1) 158O→157N＋0+1e，0+1e＋0-1e→2γ(2)B(3)短方法总结(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．针对训练(多选)关于放射性同位素的应用，下列说法正确的是()A．利用γ射线使空气电离，把静电荷导走B．利用γ射线照射植物的种子，使产量显著增加C．利用α射线来治疗肺癌、食道癌等疾病D．利用放射性同位素跟它的非放射性同位素的化学性质相同，作为示踪原子答案BD1．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()图1A．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是新核的径迹答案 D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．2．以下是物理学史上3个著名的核反应方程x＋73Li→2y y＋147N→x＋178Oy＋94Be→z＋126Cx、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．电子答案 C解析把前两个方程化简，消去x，即147N＋73Li→y＋178O，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.因此选项C正确．3．(多选)铝箔被α粒子轰击后发生了以下核反应：2713Al＋42He→X＋10n.下列判断正确的是()A.10n是质子B.10n是中子C．X是2814Si的同位素D．X是3115P的同位素答案BD解析由核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒知，X是3015P，故选项C错误，选项D正确；1n是中子，故选项A错误，选项B正确．4．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1 000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的许多方面得到了广泛的应用．(1)带电的验电器在放射线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．以上三个选项都不是(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．图2答案(1)B(2)β解析(1)因放射线的电离作用，空气中与验电器所带电荷电性相反的离子与之中和，从而使验电器所带电荷消失．(2)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．一、选择题(1～5为单选题，6～10为多选题)1．卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变，其核反应方程为：42He＋147N→178O＋11H，下列说法错误的是()A．卢瑟福通过该实验提出了原子核式结构模型B．实验中是用α粒子轰击氮核C．卢瑟福通过该实验发现了质子D．原子核在人工转变的过程中，电荷数一定守恒答案 A解析卢瑟福用α粒子轰击金箔散射的实验，提出原子的核式结构模型，故A错误；用α粒子轰击氮核首次实现了原子核的人工转变，并发现了质子，故B、C正确；核反应方程质量数和电荷数是守恒的，故D正确．2．用中子轰击氧原子核的核反应方程为168O＋10n→a7N＋0b X，对式中X、a、b的判断正确的是()A．X代表中子，a＝17，b＝1B．X代表电子，a＝17，b＝－1C．X代表正电子，a＝17，b＝1D．X代表质子，a＝17，b＝1答案 C解析根据质量数、电荷数守恒可知a＝17，b＝8＋0－7＝1，因此X可表示为0＋1e，为正电子，故C项正确，A、B、D错误．3．在下列四个核反应方程中，X1、X2、X3和X4各代表某种粒子①31H＋X1→42He＋10n②147N＋42He→178O＋X2③94Be＋42He→126C＋X3④2412Mg＋42He→2713Al＋X4则以下判断中正确的是()A．X1是质子B．X2是中子C．X3是电子D．X4是质子答案 D解析根据核反应的质量数和电荷数守恒知，X1为21H，A错；X2为11H，B错；X3为10n，C 错；X4为11H，D对．4．用高能8636Kr轰击20882Pb，释放出一个中子后，生成了一个新核，关于新核的推断正确的是()A．其质子数为122B．其质量数为294C．其原子序数为118D．其中子数为90答案 C解析核反应方程为20882Pb＋8636Kr→10n＋293118X，新核质量数为293，质子数为118，中子数为293－118＝175.故正确选项为C.5．放射性在技术上有很多应用，不同的放射源可用于不同目的．下表列出了一些放射性元素的半衰期和可供利用的射线.利用适当的放射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀．可利用的元素是()A．钋210 B．氡222C．锶90 D．铀238答案 C解析要测定聚乙烯薄膜的厚度，则要求射线可以穿透薄膜，因此α射线不合适；另外，射线穿透作用还要受薄膜厚度影响，γ射线穿透作用最强，薄膜厚度不会影响γ射线穿透，所以只能选用β射线，而氡222半衰期太小，铀238半衰期太长，所以只有锶90较合适．6．放射性同位素被用作示踪原子，主要是因为()A．放射性同位素不改变其化学性质B．放射性同位素的半衰期比天然放射性元素的半衰期短得多C．半衰期与元素所处的物理、化学状态无关D．放射性同位素容易制造答案ABC7．下列说法正确的是()A．通过核反应可以人工制造放射性同位素B．现在用的射线都是利用的人工放射性同位素C．人工制造的放射性同位素发出的射线对人体无害D．人工制造的放射性同位素半衰期短，因此放射性废料容易处理答案AD解析放射线有的是用天然放射性同位素，但大部分是用人工放射性同位素，因为人工放射性同位素品种多，并且半衰期短，废料容易处理．8．对放射性的应用，下列说法中正确的是()A．放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，对人体的正常细胞不会有伤害作用B．对放射性的废料，要装入特制的容器中并埋入深地层进行处理C．γ射线探伤仪中的放射源必须存放在特制的容器里，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答案BCD解析放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，但同时也会对人体的正常细胞造成伤害，A 错．正因为放射性具有伤害作用，选项B、C、D均是正确的．9．有关放射性同位素3015P的下列说法，正确的是()A.3015P与3014X互为同位素B.3015P与其同位素有相同的化学性质C．用3015P制成化合物后它的半衰期变长D．含有3015P的磷肥释放正电子，可用作示踪原子，观察磷肥对植物的影响答案BD解析同位素有相同的质子数，所以选项A错误．同位素有相同的化学性质，所以选项B 正确．半衰期与元素属于化合物或单质没有关系，所以3015P制成化合物后它的半衰期不变，选项C错误．含有3015P的磷肥由于衰变，可记录磷的踪迹，所以选项D正确．10．下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的()A．利用钴60治疗肿瘤等疾病B．γ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农作物吸收养分的规律答案CD解析利用钴60治疗肿瘤和γ射线探伤是利用射线能量高，贯穿本领大的特点，故A、B 错误；C、D两项是利用放射性同位素作为示踪原子，故均正确．二、非选择题11．1934年，约里奥—居里夫妇在用α粒子轰击铝箔时，除了测到预料中的中子外，还探测到了正电子．正电子的质量跟电子的质量相同，带一个单位的正电荷，跟电子的电性正好相反，是电子的反粒子．更意外的是，拿走α放射源以后，铝箔虽不再发射中子，但仍然继续发射正电子，而且这种放射性也有一定的半衰期．原来，铝箔被α粒子击中后发生了如下反应：2713Al＋42He→3015P＋10n，这里的3015P就是一种人工放射性同位素，正电子就是它衰变过程中放射出来的．(1)写出放射性同位素3015P放出正电子的核反应方程；(2)放射性同位素3015P放出正电子的衰变称为正β衰变，我们知道原子核内只有中子和质子，那么正β衰变中的正电子从何而来？答案(1)3015P→3014Si＋0＋1e(2)正电子是原子核内的一个质子转换成一个中子放出的解析(1)核反应方程为3015P→3014Si＋0＋1e.(2)原子核内只有质子和中子，没有电子，也没有正电子，正β衰变是原子核内的一个质子转换成一个中子，同时放出正电子，核反应方程为11H→10n＋0＋1e.12．静止的氮核147N被速度为v0的中子10n击中生成碳核126C和另一种原子核甲，已知126C与甲核的速度方向与碰撞前中子的速度方向均一致，碰后126C核与甲核的动量之比为2∶1.(1)写出核反应方程．(2)求126C与甲核的速度各是多大？答案(1)147N＋10n→126C＋31H(2)v018v0 9解析(2)设中子质量为m0，126C核质量为m C，甲核质量为m甲，由动量守恒得m0v0＝m C v C＋m甲v甲即m0v0＝12m0v C＋3m0v甲又因为12 6C 与甲核动量比为2∶1，所以 m C v C ＝2m 甲v 甲即12m 0v C ＝2×3m 0v 甲联立求得：v C ＝v 018，v 甲＝v 09.。
【2020】最新人教版高中物理选修3-5学案：第十九章 学案1 原子核的组成
[学习目标] 1.了解什么是放射性、天然放射现象和衰变.2.知道原子核的组成及三种射线的特征.3.理解α衰变和β衰变的规律及实质，并能熟练书写衰变方程.4.理解半衰期的概念，学会利用半衰期解决相关问题．一、天然放射现象和三种射线[导学探究] (1)1896年法国科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？图1选项磁场方向到达O点的射线到达P点的射线A竖直向上βαB竖直向下αβC 垂直纸面向里γβD 垂直纸面向外γα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．答案C归纳总结1．对放射性和射线的理解：(1)一种元素的放射性，与其是单质还是化合物无关，这说明一种元素的放射性和核外电子无关．(2)射线来自于原子核，说明原子核是可以再分的．2．对三种射线性质的理解：(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．针对训练1 如图2所示，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是( )图2A．①表示γ射线，③表示α射线B．②表示β射线，③表示α射线C．④表示α射线，⑤表示γ射线D．⑤表示β射线，⑥表示α射线答案C 解析根据三种射线的偏转轨迹可知①⑥表示β射线，②⑤表示γ射线，③④表示α射线．选项C正确．二、原子核的组成例2 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？(2)镭核所带电荷量是多少？(保留三位有效数字)(3)呈电中性的镭原子，核外有几个电子？解析(1)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Q＝Ze＝88×1.6×10－19 C≈1.41×10－17 C.(3)核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88.答案(1)88 138 (2)1.41×10－17 C (3)88归纳总结理解熟记以下几点是解题关键：。
新人教版高中物理选修3-5学案第十九章
第十八章原子核19.1原子核的组成【教学目标】1．知道天然放射性及其规律。
2．知道三种射线的本质。
3．知道原子核的组成，掌握原子序数、核电荷数、质量数之间的关系。
重点：三种射线。
难点：天然放射性及其规律。
【自主预习】1.物质发射________的性质称为放射性，具有放射性的元素称为________。
原子序数大于或等于________的元素，都具有放射性，原子序数________的元素，有的也能放出射线。
放射性元素自发地发出射线的现象，叫做________现象。
2．α射线是高速粒子流，实际上是________原子核，其________能力最弱，________最强；β射线是________，它的速度最大；γ射线是能量很高的________，波长极短，它的________最强，________最小。
3．卢瑟福用α粒子轰击________原子核，发现了质子，质子用________表示；________发现了中子，中子用符号________表示。
4．原子核常用符号________表示，其中X为________符号，上角表A表示核的________，下角标Z表示核的________。
5．具有相同________数而________数不同的原子核，互称为同位素。
氢有三种同位素，分别是氕(________)、氘(________)、氚(________)。
【典型例题】【例1】放射性元素放出的射线，在电场中分成A、B、C三束，如图所示，其中( )A．C为氦核组成的粒子流B．B为比X射线波长更长的光子流C．B为比X射线波长更短的光子流D．A为高速电子组成的电子流【例2】．将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场中，下列射线偏转情况中正确的是 ( )【例3】已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226。
试问：(1)镭核中有几个质子？几个中子？(2)镭核所带的电荷量是多少？(3)若镭原子呈中性，它核外有几个电子？(4)22888Ra是镭的一种同位素，让22688Ra和22888Ra以相同速度垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中，它们运动的轨道半径之比是多少？【例4】.32He可以作为核聚变材料。
人教版高中物理选修3-5学案：第十九章章末
一、对核反应方程及类型的理解 1．四类核反应方程的比较(1)熟记一些粒子的符号α粒子(42He)、质子(11H)、中子(10n)、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(多选)能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一．下列释放核能的反应方程中，表述正确的是()A.42He＋2713Al―→3015P＋10n是原子核的人工转变B.31H＋11H―→42He＋γ是核聚变反应C.199F＋11H―→168O＋42He是α衰变D.23592U＋10n―→9038Sr＋13654Xe＋1010n是裂变反应解析我们要对人工转变、聚变、裂变、衰变的定义作深入认识，根据各种定义可知：A是原子核的人工转变的反应方程式；B是聚变的核反应方程式；C并不是α衰变，而是人工转变，衰变是自发进行的，不受外界因素的影响；D是裂变的核反应方程式．故A、B、D正确．答案ABD二、半衰期及衰变次数的计算1．半衰期：大量放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间．计算公式：N 余＝N 原(12)n 或m 余＝m 原(12)n ，其中n ＝tτ，τ为半衰期．2．确定衰变次数的方法(1)A Z X →A ′Z ′Y ＋n 42He ＋m－1e根据质量数、电荷数守恒得 A ＝A ′＋4n Z ＝Z ′＋2n －m二式联立求解得α衰变次数n 和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．例2 放射性元素238 92U 衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成210 83Bi ，而210 83Bi 可以经一次衰变变成210 a X(X 代表某种元素)，也可以经一次衰变变成 b 81Tl ，210 a X 和 b 81Tl 最后都变成206 82Pb ，衰变路径如图1所示．则( )图1A ．a ＝82，b ＝211B.210 83Bi →210 a X 是β衰变，210 83Bi → b 81Tl 是α衰变C.210 83Bi →210 a X 是α衰变，210 83Bi → b 81Tl 是β衰变D. b 81Tl 经过一次α衰变变成206 82Pb解析 由210 83Bi →210 a X ，质量数不变，说明发生的是β衰变，同时知a ＝84.由210 83Bi → b 81Tl 是核电荷数减2，说明发生的是α衰变，同时知b ＝206，由206 81Tl →206 82Pb 发生了一次β衰变．故选B. 答案 B三、核能的计算1．利用质能方程来计算核能(1)根据核反应方程，计算核反应前与核反应后的质量亏损Δm.(2)根据爱因斯坦质能方程E＝mc2或ΔE＝Δmc2计算核能．方程ΔE＝Δmc2中若Δm的单位用“kg”、c的单位用“m/s”，则ΔE的单位为“J”；若Δm的单位用“u”，可直接用质量与能量的关系式推算ΔE，此时ΔE的单位为“兆电子伏(MeV)”，即1 u＝1.66×10－27 kg，相当于931.5 MeV，即原子质量单位1 u对应的能量为931.5 MeV，这个结论可在计算中直接应用．2．利用平均结合能来计算核能原子核的结合能＝核子的平均结合能×核子数．核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差，就是该次核反应所释放(或吸收)的核能．例3已知氘核的平均结合能为1.1 MeV，氦核的平均结合能为7.1 MeV，则两个氘核结合成一个氦核时()A．释放出4.9 MeV的能量B．释放出6.0 MeV的能量C．释放出24.0 MeV的能量D．吸收4.9 MeV的能量解析依据题意可写出两个氘核结合成一个氦核的核反应方程为21H＋21H→42He，因氘核的平均结合能为1.1 MeV，氦核的平均结合能为7.1 MeV，故结合前氘核的能量为E1＝2×1.1 MeV，结合后氦核的能量E2＝4×7.1 MeV，于是吸收的能量为ΔE＝2E1－E2＝－24.0 MeV，式中负号表示释放核能，故选C.答案 C四、核反应与动量、能量相结合的综合问题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．核反应过程若在匀强磁场中发生，粒子在磁场中做匀速圆周运动，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．例4 用中子轰击锂核(63Li)发生核反应，生成氚核(31H)和α粒子，并放出4.8 MeV 的能量．已知1 u 相当于931.5 MeV 的能量 (1)写出核反应方程． (2)求出质量亏损．(3)若中子和锂核是以等大反向的动量相碰，则氚核和α粒子的动能比是多少？ (4)α粒子的动能是多大？解析 (1)核反应方程为63Li ＋10n →31H ＋42He ＋4.8 MeV(2)依据ΔE ＝Δmc 2得，Δm ＝4.8931.5u ≈0.005 2 u (3)根据题意有m 1v 1＝m 2v 2式中m 1、v 1、m 2、v 2分别为氚核和α粒子的质量和速度，由上式及动能E k ＝p 22m ，可得它们的动能之比为E k1∶E k2＝p 22m 1∶p 22m 2＝12m 1∶12m 2＝m 2∶m 1＝4∶3.(4)α粒子的动能E k2＝37(E k1＋E k2)＝37×4.8 MeV ≈2.06 MeV .答案 (1)63Li ＋10n →31H ＋42He ＋4.8 MeV(2)0.005 2 u (3)4∶3 (4)2.06 MeV1．氪90(9036Kr)是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90(9040Zr)，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衰变答案 B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9036Kr 衰变为9040Zr ，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 列方程求解设9036Kr 衰变为9040Zr ，经过了x 次α衰变，y 次β衰变，则有9036Kr →9040Zr ＋x 42He ＋y0－1e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．2．恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应，当温度达到108 K 时，可以发生“氦燃烧”．(1)完成“氦燃烧”的核反应方程：42He ＋____________→84Be ＋γ.(2)84Be 是一种不稳定的粒子，其半衰期为2.6×10－16s ．一定质量的84Be ，经7.8×10－16s 后所剩下的84Be 占开始时的________________． 答案 (1)42He (2)18(或12.5%) 解析 (2)由题意可知经过了3个半衰期，故剩余的84Be 的质量m 余＝m 原(12)3＝18m 原． 3．(1)在核反应10n ＋X →31H ＋42He ＋ΔE 过程中，X 是未知核．由核反应知识可以确定X 核为______．若10n 、X 核、31H 和42He 的静止质量分别为m 1、m X 、m 3和m 4，则ΔE 的值为________． (2)核能、风能等新能源是近来能源发展的重点方向之一．与煤、石油等传统能源相比较，核能具有哪些优点和缺点？(3)有一座城市，经常受到大风和风沙的侵扰．为了合理使用新能源，计划建造风能发电站或太阳能发电站．请用物理学知识，指出建造哪种类型的发电站更合适，并说明理由．答案 (1)63Li [(m 1＋m X )－(m 3＋m 4)]c 2(2)优点：核裂变产生的能源比使用煤和石油更加清洁；产能更多． 缺点：核裂变反应造成的核废料具有放射性，难处理；建造成本高． (3)建风能发电站比较合理理由：在使用风能发电时，根据能量守恒知，一方面将风能转化为电能，另一方面可以减弱风速，减小对城市的破坏．解析 (1)由质量数和电荷数守恒可知：X 核是63Li.由爱因斯坦质能方程ΔE ＝Δmc 2可得ΔE＝[(m 1＋m X )－(m 3＋m 4)]c 2.4．两个动能均为1 MeV 的氘核发生正面碰撞，引起如下反应：21H ＋21H →31H ＋11H.(已知21H 的质量m 0＝2.013 6 u ，31H 的质量m 1＝3.015 6 u ，11H 的质量m 2＝1.007 3 u,1 u 相当于931.5 MeV的能量)(1)此核反应中放出的能量ΔE 为______________．(2)若放出的能量全部变为新生核的动能，则新生的氚核具有的动能是______． 答案 (1)4.005 MeV (2)1.001 MeV解析 (1)此核反应中的质量亏损和放出的能量分别为： Δm ＝(2×2.013 6－3.015 6－1.007 3) u ＝0.004 3 u ， ΔE ＝Δmc 2＝0.004 3×931.5 MeV ≈4.005 MeV .(2)因碰前两氘核动能相同，相向正碰，故碰前的总动量为零．因核反应中的动量守恒，故碰后氚核和质子的总动量也为零．设其动量分别为p 1、p 2，必有p 1＝－p 2. 设碰后氚核和质子的动能分别为E k1和E k2， 则E k1E k2＝12m 1v 2112m 2v 22＝m 1v 21m 2v 22＝p 21m 1p 22m 2＝m 2m 1＝13， 故新生的氚核具有的动能为E k1＝14ΔE ＝14×4.005 MeV ≈1.001 MeV .最新中小学教案、试题、试卷。
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3探测射线的方法
4放射性的应用与防护
[学习目标] 1.了解探测射线的几种方法，熟悉探测射线的几种仪器.2.知道核反应及其遵从的规律，会正确书写核反应方程.3.知道什么是放射性同位素和人工放射性同位素.4.知道放射性同位素的常见应用．
一、探测射线的方法
[导学探究]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①放射线中的粒子会使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和的蒸气会产生雾滴，过热液体会产生气泡．
②放射线中的粒子会使照相乳胶感光．
③放射线中的粒子会使荧光物质产生荧光．
[知识梳理](1)探测射线的理论依据
①放射线中的粒子会使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和的蒸气会产生雾滴，过热液体会产生气泡．
②放射线中的粒子会使照相乳胶感光．
③放射线中的粒子会使荧光物质产生荧光．
(2)探测射线的方法
①威耳逊云室
a．原理：粒子在云室内的气体中飞过，使沿途的气体分子电离，过饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心凝结成雾滴，于是显示出射线的径迹．
b．粒子的径迹：α粒子的径迹直而清晰；高速β粒子的径迹又细又直，低速β粒子的径迹
又短又粗而且常常弯曲；γ粒子的电离本领很小，一般看不到它的径迹．
②气泡室
气泡室装的是过热液体(如液态氢)，粒子经过液体时就有气泡形成，显示粒子的径迹．
③盖革—米勒计数器
当射线粒子进入管内时，它使管内的气体电离，产生的电子在电场中加速．电子跟管中的气体分子碰撞时，又使气体分子电离，产生电子……这样，一个粒子进入管中可以产生大量电子，这些电子到达阳极，正离子到达阴极，在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．
[即学即用]利用威尔逊云室探测射线时能观察到细长而弯曲的径迹，则下列说法正确的是()
A．可知有α射线射入云室中
B．可知是γ射线射入云室中
C．观察到的是射线粒子的运动
D．观察到的是射线粒子运动路径上的酒精雾滴
答案 D
解析因为威尔逊云室中观察到的细而弯曲的径迹是β射线的径迹，A、B选项均错误；射线粒子的运动肉眼是观察不到的，观察到的是酒精的过饱和蒸气在射线粒子运动路径上形成的雾滴，C选项错误，D选项正确．
二、放射性的应用与防护
[导学探究](1)如何实现原子核的人工转变？核反应的实质是什么？它符合哪些规律？常见的人工转变的核反应有哪些？
答案①人为地用α粒子、质子、中子或光子去轰击一些原子核，可以实现原子核的转变．
②它的实质就是将一种原子核在粒子的轰击之下转变成一种新的原子核，并产生新的粒子．
③在转变过程中符合质量数和电荷数守恒规律．
④常见的人工转变的核反应有：。