2017年物理选修(3-5)第3章原子核与放射性(鲁科版4份)正式版
高中物理第3章原子核与放射性学案鲁科版选修3_5
第3章原子核与放射性一、对核反应方程及类型的理解1．核反应方程的比较2.解题时注意事项(1)熟记一些粒子的符号：α粒子(42He)、质子(11H或p)、中子(10n)、电子(0－1e)、正电子(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在下列四个核反应中，X表示中子的是( )属于原子核的人工转变的是( )A.14 7N＋42He―→17 8O＋XB.2713Al＋42He―→3015P＋XC.21H＋31H―→42He＋XD.235 92U＋X―→9038Sr＋136 54Xe＋10X答案BCD AB解析在核反应中，不管是什么类型的核反应，都遵守电荷数守恒和质量数守恒．据此，可以判断未知粒子属于什么粒子，在A中，未知粒子的质量数为：14＋4＝17＋x，x＝1，其电荷数为：7＋2＝8＋y，y＝1，即未知粒子是质子(11H)；对B，未知粒子的质量数：27＋4＝30＋x，x＝1，其电荷数为：13＋2＝15＋y，y＝0，所以是中子(10n)；对C，未知粒子的质量数为：2＋3＝4＋x，x＝1，电荷数为：1＋1＝2＋y，y＝0，也是中子(10n)；对D，未知粒子质量数为235＋x＝90＋136＋10x，x＝1，电荷数为：92＋y＝38＋54＋10y，y＝0，也是中子(10 n)．故方程中X是中子的核反应为B、C、D.属于原子核的人工转变的是A、B.针对训练完成下列核反应方程．A.14 7N＋42He―→17 8O＋________B.3015P―→3014Si＋________C.235 92U＋10n―→9038Sr＋136 54Xe＋________D.21H＋31H―→________＋10n其中属于衰变的是________，属于人工转变的是________．答案11H 0＋1e 1010n 42He B A解析 根据电荷数守恒和质量数守恒可完成核反应方程，然后由核反应的类型即可判断出反应的类型．二、半衰期及衰变次数的计算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 ＝N ⎝ ⎛⎭⎪⎫12n 或m ＝M ⎝ ⎛⎭⎪⎫12n，其中n ＝t T 1/2，T 1/2为半衰期．2．确定衰变次数的方法 (1)AZ X ―→A ′Z ′Y ＋n 42He ＋m 0－1e 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 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108K 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 或α (2)18或12.5 %解析 (1)由质量数和电荷数守恒可得答案为42He 或α；(2)由题意可知经过了3个半衰期，故剩余的84Be 的质量m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫123＝18m 0，故应填18或12.5%.例3 放射性元素23892U 衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成21083Bi ，而21083Bi 可以经一次衰变变成210a X(X 代表某种元素)，也可以经一次衰变变成 b81Tl ，210a X 和 b81Tl 最后都变成20682Pb ，衰变路径如图1所示．则( )图1A ．a ＝82，b ＝211B.21083Bi ―→210a X 是β衰变，21083Bi ―→ b81Tl 是α衰变 C.21083Bi ―→210a X 是α衰变，21083Bi ―→ b81Tl 是β衰变 D. b81Tl 经过一次α衰变变成20682Pb 答案 B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 ―→ b81Tl 是核电荷数减2，说明发生的是α衰变，同时知b ＝206，由20681Tl ―→20682Pb 发生了一次β衰变．故选B.三、α衰变和β衰变在磁场中的运动轨迹分析α衰变和β衰变在磁场中的运动轨迹，一般思路为： 1．衰变过程中，质量数守恒、电荷数守恒． 2．衰变过程中动量守恒．3．带电粒子垂直于磁场方向做匀速圆周运动时洛伦兹力提供向心力．4．静止的原子核发生α衰变和β衰变的规律以及它们在磁场中运动的轨迹特点如下表：例4 一个静止的氮核147N 俘获了一个速度为2.3×107m/s 的中子生成一个复核A ，A 又衰变成B 、C 两个新核，设B 、C 的速度方向与中子方向相同，B 的质量是中子的11倍，速度是106m/s ，B 、C 在同一磁场中做圆周运动的半径之比R B ∶R C ＝11∶30，轨迹如图2所示，求：图2(1)C 核的速度大小．(2)根据计算判断C 核是什么？ (3)写出核反应方程．答案 (1)3×106m/s (2)氦原子核 (3)147N ＋10n→115B ＋42He解析 氦核吸收了一个中子变成复核不稳定，发生衰变，整个过程中，中子、氮核以及两个新核组成的系统过程前后都不受外界的干扰，所以整个系统在俘获与衰变过程中动量均守恒，利用这一点，可求出C 核的速度，然后根据粒子在磁场中的运动情况就可以判断出新核的种类，写出核反应方程．氮核俘获中子到衰变成B 、C 两个新核的过程中动量守恒m n v n ＝m B v B ＋m C v C ，①根据衰变规律，可知C 核的质量数为14＋1－11＝4. 由此解得v C ＝3×106m/s.再由带电粒子在洛伦兹力的作用下做圆周运动的知识R ＝mv Bq可得q B q C ＝m B v B R C m C v C R B ＝11×106×304×3×106×11＝52② q B ＋q C ＝7.③将②③联立，q C ＝2，而m C ＝4，则C 核是氦原子核，核反应方程式是147N ＋10n→115B ＋42He.。
高中物理第3章原子核与放射性3.3放射性的应用与防护教案鲁科版选修3_5
第3节放射性的应用与防护●课标要求●课标解读1．了解放射性在生产和科学领域的应用，使学生了解射线的贯穿本领、电离作用，以及射线的物理、化学和生物作用．2．知道放射性污染及其对人类和自然产生的严重危害，了解防范放射性的措施，建立防范意识．●教学地位 教师应首先使学生回顾放射性及放射线的概念、产生、特点．要让学生知道，一方面，有的放射性物质在地球诞生时就存在，如铀、钍、镭等，它们叫天然放射性物质，另一方面，人类出于不同的目的制造了一些具有放射性的物质，这种物质叫人工放射性物质．此外，教师要紧紧围绕放射线的特点说明它们的作用、危害及防护措施．教学中可以让学生在课前自己收集关于放射性的作用、危害及防护等方面的信息，让学生在班上交流和讨论，发表个人见解．●新课导入建议问题导入 放射性同位素的放射强度易于控制，它的半衰期比天然放射性物质短得多，因此在生产和科学领域得以广泛的应用．你知道放射性有哪些应用吗？ ●教学流程设计课前预习安排：看教材填写【课前自主导学】同学之间可进行讨论⇒步骤1：导入新课，本节教学地位分析⇒步骤2：老师提问，检查预习效果可多提问几个学生⇒错误!⇓步骤7：指导学生完成【当堂双基达标】，验证学习情况⇒步骤6：完成“探究总结γ射线的特性及应用⇐步骤5：师生互动完成“探究方式同完成探究1相同⇐步骤4：让学生完成【迁移应用】，检查完成情况并点评⇓步骤8：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能1.(1)利用放射线使细胞变异或损害的特点，辐射育种、食品辐射保存、放射性治疗等．(2)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．(3)γ射线探伤：利用了γ射线穿透能力强的特点．(4)作为示踪原子对有关生物大分子结构及其功能进行研究．2．思考判断(1)利用放射性同位素放出的γ射线可以给金属探伤．(√)(2)利用放射性同位素放出的射线消除有害的静电积累．(√)(3)利用放射性同位素放出的射线保存食物．(√)3．探究交流放射性元素为什么能做示踪原子？【提示】由于放射性同位素不断发出辐射，无论它运动到哪里，都很容易用探测器探知它的下落，因此可以用作示踪物来辨别其他物质的运动情况和变化规律．这种放射性示踪物称为示踪原子或标记原子．1.(1)放射性污染的主要来源①核爆炸；②核泄漏；③医疗照射．(2)为了防止放射线的破坏，人们主要采取以下措施①密封防护；②距离防护；③时间防护；④屏蔽防护．2．思考判断(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．(√)3．探究交流放射性污染危害很大，放射性穿透力很强，是否无法防护？【提示】放射线危害很难防护，但是通过屏蔽、隔离等措施可以进行有效防护，但防护的有效手段是提高防范意识.1．利用γ射线可检查金属内部有无裂纹，这是利用γ射线的什么作用？2．利用α、β射线可消除静电积累，是因为α、β射线有什么特性？3．利用示踪原子的放射性元素其半衰期是长好还是短好？1．放射出的射线的利用(1)利用γ射线的贯穿本领：利用60Co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．(3)利用γ射线对生物组织的物理、化学效应使种子发生变异，培育优良品种．(4)利用放射性产生的能量轰击原子核，实现原子核的人工转变．(5)在医疗上，常用来控制病变组织的扩大．2．作为示踪原子(1)在工业上，可用示踪原子检查地下输油管道的漏油情况．(2)在农业生产中，可用示踪原子确定植物在生长过程中所需的肥料和合适的施肥时间．(3)在医学上，可用示踪原子帮助确定肿瘤的部位和范围．下列关于放射性同位素的一些应用的说法中正确的是( )A ．利用放射性消除静电是利用射线的穿透作用B ．利用射线探测机器部件内部的砂眼或裂纹是利用射线的穿透作用C ．利用射线改良品种是因为射线可使DNA 发生变异D ．在研究农作物合理施肥中是以放射性同位素作为示踪原子【解析】 消除静电是利用射线的电离作用使空气导电，A 错误．探测机器部件内部的砂眼或裂纹和改良品种分别是利用它的穿透作用和射线可使DNA 发生变异，B 、C 正确；研究农作物对肥料的吸收是利用其作示踪原子，D 正确．【答案】BCD应用放射线的特性解决问题时，首先应该熟练掌握放射线的各种特性，如射线的电离作用、穿透能力等特性；其次是应该明确所要解决的问题与射线的哪种特性有关，应该使用放射线的哪些特性才能达到目的.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α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衰期较长的放射性同位素D ．作为示踪原子能研究农作物在各季节吸收肥料成分的规律【解析】 由于α粒子的穿透能力很弱，所以无法用α射线探测物体的厚度，烟雾报警器是利用射线的电离作用，α粒子的电离作用很强，故A 项错误，B 项正确．人体长时间接触放射线会影响健康，所以诊断疾病时应该用半衰期较短的放射性同位素，利用示踪原子可确定植物在生长过程中所需要的肥料和合适的施肥时间，故C 项错误，D 项正确．【答案】 BD1．放射性元素的污染主要体现在哪几方面？2．如何才能有效防护放射性元素的污染？使用了贫铀炸弹．贫铀是从金属中提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238，贫铀炸弹贯穿力是常规炸弹的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正确的是( )①由于爆炸后的弹片存在放射性，对环境产生长期危害②爆炸后的弹片不会对人体产生危害③铀238的衰变速率很快④铀的半衰期很长A．①②B．③C．①④D．②④【审题指导】解答本题注意以下两点：(1)放射性元素会对环境造成污染．(2)“长期危害环境”说明铀半衰期长．【解析】贫铀炸弹爆炸后，长期存在放射性污染，铀的半衰期很长，则C正确，A、B、D错误．【答案】 C射线具有一定的能量，对物体具有不同的穿透能力和电离能力，从而使物体或机体发生一些物理和化学变化.如果人体受到长时间大剂量的射线照射，就会使细胞器官组织受到损伤，破坏人体DNA分子结构，有时甚至会引发癌症，或者造成下一代遗传上的缺陷.2．对放射性的应用和防护，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，对人体的正常细胞不会有伤害作用B．核工业废料要放在厚厚的重金属箱内，沉于海底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．对可能有放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的【解析】放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，但也会对人体的正常细胞有伤害，选项A错，正因为放射线具有伤害作用，选项B、C、D均是正确的．【答案】BCD用γ刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半小时内完成任务，无需住院，因而γ刀被誉为“神刀”．据报道，我国自己研制的螺旋式γ刀性能更好，即将进入各大医院为患者服务．则γ刀治疗脑肿瘤主要是利用了 ( )A．γ射线具有很强的贯穿本领B．γ射线具有很强的电离本领C．γ射线具有很高的能量D．γ射线可以很容易地绕过阻碍物到达目的地【规范解答】γ射线是一种波长很短的电磁波，具有较高的能量，它的贯穿本领很强，甚至可以穿透几厘米厚的铅板，但它的电离作用很小．γ刀治疗脑肿瘤时，通常是同时用多束γ射线，使它们穿透脑颅和健康区域在病灶处会聚，利用γ射线的高能量杀死肿瘤细胞，故正确的选项为A、C.【答案】ACγ射线特性及应用1．γ射线的贯穿本领强．2．γ射线可以对生物组织起物理和化学作用，能使种子发生变异、培育良种和灭菌消毒．3．γ射线具有较高的能量，在医疗上，常用以拟制甚至杀死病变组织，还可以轰击原子核，诱发核反应．【备课资源】(教师用书独具)放射线的危害对于放射线的危害，人们既熟悉又陌生．在常人的印象里，它是与威力无比的原子弹、氢弹的爆炸联系在一起的，随着全世界和平利用核能呼声的高涨，核武器的禁止使用，核试验的大大减少，人们似乎已经远离放射线的危害．然而，近年来，随着放射性同位素及射线装置在工农业、医疗、科研等各个领域的广泛应用，放射线危害的可能性却在增大．1999年9月30日，日本刺成县JCO公司的铀浓缩加工厂发生了一起严重的核泄漏事故，有三名工人遭受严重核辐射，当救援人员把他们送到当地医院时，他们已经昏迷不醒．同时这次事故致使工厂周围临近地区遭受不同程度的污染，辐射量是正常值的一万倍，放射线的危害再一次向人类敲响警钟．什么是放射性同位素？它是怎样造成危害的呢？在元素周期表中，占据同一个位置，核电荷数相同，但是质量数不同的，称为同位素．铀有好几种同位素，比如说铀235、铀238、铀233、铀234、铀236都属于铀的同位素．什么是放射性同位素？就是能够自发地放出射线的同位素，叫放射性同位素．放射性同位素放出的射线是一种特殊的、既看不见也摸不着的物质，因此有人把它比喻为“魔线”．如何对它进行防护，以减少射线的危害呢？使用电离辐射源的一切实践活动，都必须遵从放射防护的三原则，也就是：第一，实践正当化；第二，防护最优化；第三，个人剂量限制．辐射防护的基本方法有三条：第一，时间防护；第二，距离防护；第三，屏蔽防护．值得注意的是，医生使用射线装置给病人诊治病症时，要根据病人的实际需要，权衡利弊，做到安全合理地使用射线装置．并耐心劝导那些主动要求但不需要使用射线装置诊治的病人，引导他们走出误区，并非一定要使用先进的医疗设备才可以治疗百病．另外，随着人们对居室美化装修的升温，居室污染也在加剧．其原因之一就是某些建筑材料放出的污气作祟，但是只要我们的居室经常通风换气，污染就可以减少，趋利避害，让放射性同位素及射线装置造福人类.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衰期较长的放射性同位素D．放射育种中利用γ射线照射种子使遗传基因发生变异【解析】由于α粒子的穿透能力很弱，无法用其探测物体的厚度，故A错误；烟雾报警器是利用射线的电离作用，而γ粒子的电离作用很弱，故B错误；人体长期接触放射线会影响健康，诊断疾病时应该利用半衰期短的同位素，故C错误；放射育种是利用γ射线照射种子改变遗传基因，故D正确．【答案】 D2．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．接触放射性物质的人员穿上铅防护服D．严格和准确控制放射性物质的放射剂量【解析】因为放射性物质残存的时间太长，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的能力，接触放射性物质的人员穿上铅防护服，并要控制一定的放射剂量．故C、D对．【答案】ACD3．下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的( )A．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况B．把含有放射性元素的肥料施给农作物，利用探测器的测量，找出合理的施肥规律 C．利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹D．给怀疑患有甲状腺病的病人注射碘131，以判断甲状腺的器质性和功能性疾病【解析】利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹是利用γ射线穿透能力强的特点，因此选项C不属于示踪原子的应用．【答案】ABD4．核能是一种高效的能源．(1)在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳、压力壳和安全壳．图3－3－1结合图3－3－1甲可知，安全壳应当选用的材料是________．(2)图乙是用来监测工作人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，可以判断工作人员受到何种辐射．当胸章上1 mm铝片和3 mm铝片下的照相底片被感光，而铅片下的照相底片未被感光时，结合图甲分析可知工作人员一定受到了________射线的辐射；当所有照相底片被感光时，工作人员一定受到了________射线的辐射．【解析】(1)核反应堆最外层是厚厚的水泥防护层．防止射线外泄，所以安全壳应选用的材料是混凝土．(2)β射线可穿透几毫米厚的铝片，而γ射线可穿透几厘米厚的铅板．【答案】(1)混凝土(2)βγ。
高二物理第3章原子核与放射性第3节放射性的应用与防护课件鲁科版选修3_5
用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发 现，天然放射性同位素只不过 40 几种，而今天人工制造的同 位素已达 1 000 多种，每种元素都有放射性同位素，放射性同 位素在农业、医疗卫生、科研等许多方面得到广泛应用．
(1)如图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 1 mm 铝板，在 α、β、γ 三种射线中，你 认为对铝板的厚度起主要作用的是________射线．
(2)把掺入 14C 的人工合成牛胰岛素与天然牛胰岛素混合在一 起，经多次重新结晶后，得到了放射性 14C 分布均匀的牛胰岛 素结晶，这就证明了人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素合为 一体，它们是同一物质，把这种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，从而可了解某些不容易查明的情况或规律，人们 把这种用途的放射性同位素叫做示踪原子． [答案] (1)β (2)示踪原子
174N＋42He→187O＋11H
核反应方 箭头左边只有一个放 箭头左边有靶核和“炮
程的特点 射性原子核
弹”各一个
核反应的 质量数守恒(注意质量并不守恒)，电荷数守恒
规律
书写方程 尊重实验事实，不能仅仅依据守恒定律主观臆
的原则 造
下列方程中属于衰变的是________，属于人工转变的是 ________，生成原来元素的同位素的是________，放出 β 粒子 的是________． ①15233I＋10n→15234I ②29328U→29304Th＋42He ③28124Bb→28134Bi＋0－1e ④94Be＋42He→126C＋10n
[思路点拨] 解答本题应把握以下两点： (1)熟知三种射线的穿透本领． (2)熟知常见的放射性防护措施． [解析] (1)核反应堆最外层是厚厚的水泥防护层．防止射线外 泄，所以安全壳应选用的材料是混凝土． (2)β 射线可穿透几毫米厚的铝片，而 γ 射线可穿透几厘米厚的 铅板．
高中物理第3章原子核与放射性3.1原子结构教案鲁科版选
原子结构★新课标要求（一）知识与技术1．了解天然放射现象及其规律。
2．明白三种射线的本质，和如何利用磁场区分它们。
3．明白原子核的组成，明白核子和同位素的概念。
（二）进程与方式1．通过观察，试探，讨论，初步学会探讨的方式。
2．通过对知识的理解，培育自学和归纳能力。
（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。
★教学重点天然放射现象及其规律，原子核的组成。
★教学难点明白三种射线的本质，和如何利用磁场区分它们★教学方式教师启发、引导，学生讨论、交流。
★教学用具投影片，多媒体辅助教学设备★课时安排 1 课时★教学进程（一）引入新课教师：本节课咱们来学习新的一章：原子核。
本章主要介绍了核物理的一些初步知识，核物理研究的是原子核的组成及其转变规律，是微观世界的现象。
让咱们走进微观世界，一路探索其中的奥秘！咱们已经明白，原子由什么微粒组成啊？学生回答：原子由原子核与核外电子组成。
点评：由原来的知识引入新课，对新的一章有一个大致的了解。
教师：那原子核内部又是什么结构呢？原子核是不是能够再分呢？它是由什么微粒组成？用什么方式来研究原子核呢？学生试探讨论。
点评：带着问题学习，激发学习热情教师：人类熟悉原子核的复杂结构和它的转变规律，是从发觉天然放射现象开始的。
1896年，法国物理学家贝克勒尔发觉，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，这种射线能够穿透黑纸使照相底片感光。
居里和居里夫人在贝克勒尔的建议下，对铀和铀的各类矿石进行了深切研究，又发觉了发射性更强的新元素。
其中一种，为了纪念她的祖国波兰而命名为钋（Po），另一种命名为镭（Ra）。
学生一边听，一边看挂图。
点评：配合挂图，展示物理学进展史上的有关事实，树立学生对科学研究的正确态度。
（二）进行新课1．天然放射现象（1）物质发射射线的性质称为放射性(radioactivity)。
元素这种自发的放出射线的现象叫做天然放射现象．具有放射性的元素称为放射性元素．（2）放射性不是少数几种元素才有的，研究发觉，原子序数大于82的所有元素，都能自发的放出射线，原子序数小于83的元素，有的也具有放射性．学生一边听，一边看书。
2017-2018学年高中物理 第3章 原子核与放射性 1 原子核结构教案 鲁科版选修3-5
解析 因为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＝A－Z＝226－88＝138. (2)镭核所带电荷量 Q＝Ze＝88×1.6×10－19C≈1.41×10－17C. (3)镭原子呈电中性，则核外电子数等于质子数，故核外电子数为 88.
针对训练 据报道，俄科学家成功合成了具有极强放射性的 117 号新元素，该元素目前尚未被命名，是在实验室人工创造的最 新的超重元素．新元素有两种同位素，其中一种有 176 个中子， 而另一种有 177 个中子，则： (1)该元素两种同位素的原子核的核电荷数各为多少？原子的 核外电子数各为多少？ (2)该元素两种同位素的原子核的质量数各为多少？ (3)若用 X 表示 117 号元素的元素符号，该元素的两种同位素用 原子核符号如何表示？
(3)元素符号一般用AZX 表示，其中 A 表示质量数，Z 表示核电荷数， 由前两问可得该元素的两种同位素的原子核符号，中子数为 176 的原子核的符号为211973X，中子数为 177 的原子核的符号为211974X.
【例 4】 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)174N＋10n→164C＋________ (2)174N＋42He→187O＋________ (3)150B＋10n→________＋42He (4)94Be＋42He→________＋10n (5)5266Fe＋21H→5277Co＋________ 答案 见解析
-高中物理 第3章 原子核与放射性章末检测 鲁科版选修3-5
章末检测(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分)1．某放射性元素经过1次α衰变和1次β衰变，下列说法正确的是 ( )．A．质子数减少2个，中子数减少2个B．质子数减少3个，中子数减少1个C．质子数减少1个，中子数减少3个D．以上说法都不对解析经过1次α衰变，质量数减少4，核电荷数减少2，说明质子数减少2，中子数减少2，再经过1次β衰变，质量数不变，核电荷数增加1，是因为1个中子转化成1个质子，说明又减少了1个中子，但增加了1个质子，总起来说，质子数减少了1个，中子数减少了3个，故正确答案为C.答案 C2．如图1所示，两个相切的图表示一个静止的原子核发生某种核变化后，产生的两种运动粒子在匀强磁场中的运动轨迹，可能是 ( )．图1A．原子核发生了α衰变B．原子核发生了β衰变C．原子核放出了一个正电子D．原子核放出了一个中子解析径迹为两个外切的圆，由左手定则知放出的粒子一定是正电荷，因此该衰变可能是α衰变，也可能是正β衰变．答案AC3．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衰期较长的放射性同位素D ．放射育种中利用γ射线照射种子使遗传基因发生变异 答案 D4．由原子核的衰变规律可知( )．A ．放射性元素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，新核质量数不变，核电荷数增加1 解析 一次衰变不可能同时产生α射线和β射线，只可能同时产生α射线和 γ射线或β射线和γ射线；原子核发生衰变后，新核的核电荷数发生了变化， 故新核(新的物质)的化学性质理应发生改变；发生正电子衰变，新核质量数 不变，核电荷数减少1. 答案 C5．关于半衰期，以下说法正确的是( )．A ．同种放射性元素在化合物中的半衰期比在单质中长B ．升高温度可以使半衰期缩短C ．氡的半衰期为3.8天，若有四个氡原子核，经过7.6天就只剩下一个了D ．氡的半衰期为3.8天，4克氡原子核，经过7.6天就只剩下1克了 解析 放射性元素衰变的快慢跟原子所处的物理状态或化学状态无关．半衰 期是一种统计规律，即给定的四个氡核是否马上衰变会受到各种偶然因素的支配．由衰变规律m 余＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ可知，m 余＝4 g ×⎝ ⎛⎭⎪⎫127.63.8＝1 g ，D 正确． 答案 D6．由中国提供永磁体的阿尔法磁谱仪如图所示，它曾由航天飞机携带升空，将其安装在阿尔法国际空间站中，主要使命之一是探索宇宙中的反物质．所谓的反物质即质量与正粒子相等，带电荷量与正粒子相等但电性相反，例如反质子即为 1－1H ，假若使一束质子、反质子、α粒子和反α粒子组成的射线，以相同速度通过OO ′进入匀强磁场B 2而形成图2中的4条径迹，则 ( )．图2A ．1、2是反粒子径迹B ．3、4为反粒子径迹C ．2为反α粒子径迹D ．4为反α粒子径迹解析 由左手定则判定质子、α粒子受到洛伦兹力向右偏转；反质子、反α 粒子向左偏转，故选项A 错误；进入匀强磁场B 2的粒子具有相同的速度，由 偏转半径γ＝mvBq知，反α粒子、α粒子在磁场中的半径大，故选项C 正确． 答案 C7．关于放射性同位素，以下说法正确的是( )．A ．放射性同位素与放射性元素一样，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 ．放射性同位素只能在天然衰变时产生，不能用人工方法制得D ．以上说法均不对解析 放射性同位素也具有放射性，半衰期也不受物理和化学因素的影响， 衰变后生成新的原子核，选项A 、B 正确． 答案 AB8．在匀强磁场里有一个原来静止的放射性碳14，它所放射的粒子与反冲核的轨迹是两个相切的圆，圆的半径比为5∶1，如图3所示，那么碳的衰变方程是( )．图3A.146C ―→42He ＋104Be B.14 6C ―→ 0－1e ＋145B C.146C ―→ 0－1e ＋147ND.146C ―→21H ＋125B解析 由于两个轨迹为外切圆，放出的粒子和反冲核方向相反，由左手定则 可知，它们必均为正电荷；而衰变过程中两者动量大小相等，方向相反，由于qBv ＝mv 2R ，则R ＝mvqB，因半径之比为5∶1，它们的电量之比为1∶5，由此可知D 正确． 答案 D9．本题中用大写字母代表原子核．E 经α衰变成为F ，再经β衰变成为G ，再经α衰变成为H.上述系列衰变可记为下式：E ――→αF ――→βG ――→αH ；另一系列衰变如下：P ――→βQ ――→βR ――→αS.已知P 是F 的同位素，则 ( )．A ．Q 是G 的同位素，R 是H 的同位素B ．R 是E 的同位素，S 是F 的同位素C ．R 是G 的同位素，S 是H 的同位素D ．Q 是E 的同位素，R 是F 的同位素解析 y x E ―→y －4x －2F ＋42He ，y －4x －2F ―→y －4x －1G ＋ 0－1e ，y －4x －1G ―→y －8x －3H ＋42He ； z x－2P ―→zx －1Q ＋ 0－1e ， z x－1Q ―→z x R ＋ 0－1e ，z x R ―→z －4x －2S ＋42He.同位素具有相同的质子数和不同的中子数，由核衰变方程式中各原子核的上下标可得到R 是E 的同位素， S 是F 和P 的同位素，Q 是G 的同位素，所以B 选项正确． 答案 B10．如图4所示，a 为未知天然放射源，b 为薄铝片，c 为两平行板，之间存在着电场强度较大的匀强电场，d 为荧光屏，e 为固定不动的显微镜筒．实验时，如果将c 间强电场撤去，从显微镜内观察到荧光屏上每分钟闪烁亮点数没有变化．如果再将薄铝片b 移开，则从显微镜筒内观察到的每分钟闪烁亮点数大为增加．由此可判定放射源a 发出的射线可能为( )．图4A ．β射线和γ射线B ．α射线和β射线C ．β射线和X 射线D ．α射线和γ射线解析 α粒子的贯穿本领很小，一张薄铝片就可把它挡住，β射线能穿透几毫米厚的铝板，γ射线能贯穿几厘米厚的铅板．撤去电场后，荧光屏上闪烁 亮点数没有变化，说明原先能到达荧光屏的射线不带电，放射源发出的射线 中有γ射线，撤去薄铝片，闪烁亮点数大为增加，说明放射源发出的射线中 有α射线． 答案 D二、非选择题(本题共3小题，共40分)11．(12分)科学家________发现了质子，其核反应方程式应为________________； 科学家________发现了中子，其核反应方程式为________________； 科学家________第一次用人工方法获得放射性同位素，其核反应方程式应为 _________________________________________________________________． 答案 卢瑟福14 7N ＋42He ―→17 8O ＋11H查德威克 94Be ＋42He ―→126C ＋10n 约里奥·居里夫妇2713Al ＋42He ―→3015P ＋10n3015P ―→3014Si ＋01e12．(14分)测得某矿石中铀、铅质量比为1.17∶1，假设开始时矿石只含铀238，发生衰变的铀238都变成了铅206，已知铀238的半衰期是4.5×109年，求矿石年龄． 解析 设开始时矿石中有m 0(千克)的铀238，经n 个半衰期后，剩余铀m (千 克)，则m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12n ，衰变掉的铀m 0－m ＝m 0⎣⎢⎡⎦⎥⎤1－⎝ ⎛⎭⎪⎫12n ，一个铀核衰变成一个铅核，设生成铅x (千克)，则m 0⎣⎢⎡⎦⎥⎤1－⎝ ⎛⎭⎪⎫12n x＝238206，x ＝206238m 0⎣⎢⎡⎦⎥⎤1－⎝ ⎛⎭⎪⎫12n ， 据题意有m x ＝1.171，即m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12n206238m 0⎣⎢⎡⎦⎥⎤1－⎝ ⎛⎭⎪⎫12n ＝1.171解得n ＝1，即t ＝τ＝4.5×109年． 答案 4.5×109年13(14分)1919年卢瑟福用α粒子撞击147N 核发现了质子．(1)写出这个核反应的方程式_______________________________________．(2)上述核反应可以用如下的模型来认识，运动的α粒子撞击一个静止的147N 核，它们暂时形成一个整体(复合核)，随即复合核迅速转化成一个质子和另 一个原子核．已知复合核发生转化需要能量1.19 MeV.那么要想发生上述核反 应，入射的α粒子的能量至少要多大？(3)英国物理学家威耳逊在1911年发明了“云室”，带电粒子在云室中运动 时，可以显现出运动的径迹．把云室放在匀强电场中，分别将质子和α粒子 垂直于电场方向打入同一匀强电场中，观察它们运动的径迹，如果质子和α 粒子运动的径迹相同(电场方向和质子、α粒子运动径迹所在平面平行)．求： 质子和α粒子进入电场时的动能之比是多少？ 解析 (1)147N ＋42He ―→178O ＋11H(2)α粒子撞击静止的147N ，满足动量守恒，即m αv α＝(m α＋m N )·v ，v ＝m αv αm α＋m N①系统碰撞损失的能量转化为复合核转化所需要的能量，即 12m αv 2α－12(m α＋m N )v 2＝1.19 MeV②①②联立得入射的α粒子的动能为E 0＝12m αv 2α＝1.53 MeV(3)带电粒子垂直于电场方向射入匀强电场中做类平抛运动，设沿电场方向的 位移为y ，垂直于电场方向的位移为x ，则有y ＝12·qE m ⎝ ⎛⎭⎪⎫x v 2＝qEx 24E k③又因为质子和α粒子径迹相同，即通过相同的x ，沿电场方向的位移y 相同， 即y H ＝y α，由③式得q H Ex 24E k H ＝q αEx 24E k α，得E kH E k α＝q H q α＝12. 答案 (1)147N ＋42He ―→178O ＋11H (2)1.53 MeV (3)12。
高中物理鲁科版选修3-5 第3章 原子核与放射--练习及答案
第三章 原子核与放射性第1节 原子核结构一、质子和中子的发现(1)质子的发现：①实验：为探测原子核的结构，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子．②结论：质子是原子核的组成部分．(2)中子的发现①卢瑟福的预想：卢瑟福发现质子后，预想核内还有一种不带电的中性粒子，并给这种“粒子”起名为中子．②中子的发现是许多科学家研究的结晶．A ．1930年，用钋发出的α射线轰击铍时，会产生一种不受电场和磁场影响、穿透能力很强的射线．B ．1932年，约里奥·居里夫妇用这种射线轰击石蜡，能从石蜡中打出质子．C ．1932年，查德威克对云室中这种射线进行研究，发现这种射线是一种不带电、质量接近质子的粒子流，即为中子．二、原子核的组成(1)原子核的组成：由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电，质子、中子统称为核子，原子核常用符号A Z X 表示．X 表示元素符号，A 表示质量数，Z 表示核电荷数． 基本关系：核电荷数＝质子数＝原子序数； 质量数＝质子数＋中子数＝核子数(2)同位素 具有相同质子数、不同中子数的原子，如氢的三种同位素11H 、21H 、31H.(3)核反应方程①核反应：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程．②意义：能够用人工方法改变原子核． ③书写核反应方程遵循的原则：核反应满足反应前、后电荷数和质量数都守恒．④确定未知核或粒子的方法：由反应前、后的已知核和粒子，依据守恒原则写出方程，判断未知核或粒子．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，并由此发现了质子．图中A 为放射源发出的α粒子，B 为氮气．该实验的核反应方程：42He ＋14 7N →17 8O ＋11H.1．如图为卢瑟福发现质子的实验装置，M 是显微镜，S 是荧光屏，窗口F 处装铝箔，氮气从阀门T 充入，A 是放射源．在观察由质子引起的闪烁之前需进行的必要调整是( )A ．充入氮气后，调整铝箔厚度，使S 上有α粒子引起的闪烁B ．充入氮气后，调整铝箔厚度，使S 上见不到质子引起的闪烁C ．充入氮气前，调整铝箔厚度，使S 上能见到质子引起的闪烁D ．充入氮气前，调整铝箔厚度，使S 上见不到α粒子引起的闪烁2．二十世纪初，为了研究物质的内部结构，物理学家做了大量的实验，揭示了原子内部的结构，发现了电子、质子．如图所示，此装置是( )A ．卢瑟福的α粒子散射实验装置B ．卢瑟福发现质子的实验装置C ．汤姆孙发现电子的实验装置D ．查德威克发现质子的实验装置3．(多选)已知22888Ra是22688R a的一种同位素，则下列说法正确的是()A．它们具有相同的质子数和不同的质量数B．它们具有相同的中子数和不同的原子序数C．它们具有相同的核电荷数和不同的中子数D．它们具有相同的核外电子数和不同的化学性质4．以下几个原子核反应式中，X代表α粒子的反应式是()A.42He＋94Be―→126C＋XB.21H＋31H―→10n＋XC.23490Th―→23491Pa＋XD.3015P―→3014Si＋X5．在下列4个核反应方程中，X表示质子的是()A.3015P→3014Si＋XB.23892U→23490Th＋XC.2713Al＋10n→2712Mg＋XD.2713Al＋42He→3015P＋X6．(多选)三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个氦(42He)，则下面说法正确的是()A．X核比Z核多一个质子B．X核比Z核少一个中子C．X核的质量数比Z核的质量数大3D．X核与Z核的总电荷是Y核电荷的2倍7．完成下列各核反应方程，并指出首次发现质子的核反应是________，首次发现中子的核反应是________．A.105B＋42He―→137N＋()B.94Be＋()→126C＋10nC.2713Al＋()→2712Mg＋11HD.147N＋42He―→178O＋()E.23892U→23490Th＋()F.2311Na＋()→2411Na＋11H【答案】10n 42He 10n 11H 42He 21H B式D式8．已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226.(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)呈中性的镭原子，核外有几个电子？【答案】(1)88138(2)1.41×10－17 C(3)88第2节原子核衰变及半衰期一、放射线放射线的本质：①α射线是高速运动的氮原子核，速度约为光速的0.1倍，电离作用强，穿透能力很弱．②β射线是高速运动的电子流，速度约为光速的0.9倍，电离作用较弱，穿透本领较强．③γ射线是波长很短的电磁波，它的电离作用很弱，但穿透能力很强．二、原子核的衰变(1)衰变：原子核由于放出α射线或β射线而转变为新核的变化．(2)衰变形式：常见的衰变有两种，放出α粒子的衰变为α衰变，放出β粒子的衰变为β衰变，而γ射线是伴随α射线或β射线产生的．(3)衰变规律Y.①α衰变：A Z X→42He＋A－4Z－2②β衰变：A Z X→0－1e＋A Z＋1Y.在衰变过程中，电荷数和质量数都守恒．(4)衰变的快慢——半衰期 ①放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间叫做半衰期． ②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．三、放射性元素的衰变（1）衰变次数的计算方法设放射性元素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 ，n ＝A －A ′4，m ＝A －A ′2＋Z ′－Z . （2）半衰期公式用T τ表示某放射性元素的半衰期，衰变时间用t 表示，如果原来的质量为M ，剩余的质量为m ，经过t T τ个半衰期，该元素的剩余质量变为m ＝M (12)t Tτ 若用N 和n 分别表示衰变前后的原子数，衰变公式又可写成n ＝N (12)t Tτ 1．天然放射现象的发现揭示了( )A ．原子不可再分B ．原子的核式结构C ．原子核还可再分D ．原子核由质子和中子组成2．关于天然放射现象，下列说法正确的是( )A ．α射线是由氦原子核衰变产生B ．β射线是由原子核外电子电离产生C ．γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生D ．通过化学反应不能改变物质的放射性3．在轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度，其检测装置由放射源、探测器等构成，如图所示．该装置中探测器接收到的是( )A ．X 射线B ．α射线C ．β射线D ．γ射线4．天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知( )A ．②来自于原子核外的电子B ．①的电离作用最强，是一种电磁波C ．③的电离作用较强，是一种电磁波D ．③的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子5．(多选)关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的是( )A ．是放射源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6．一个222 86Rn 衰变成218 84Po 并放出一个粒子，其半衰期为3.8天.1 g 222 84Rn 经过7.6天衰变掉222Rn的质量，以及22286Rn衰变成21884Po的过程放出的粒子是()86A．0.25 g，α粒子B．0.75 g，α粒子C．0.25 g，β粒子D．0.75 g，β粒子7．23892U衰变为22286Rn要经过m次α衰变和n次β衰变，则m、n分别为()A．2,4 B．4,2 C．4,6 D．16,68．放射性同位素14C可用来推算文物的“年龄”.14C的含量每减少一半要经过约5 730年．某考古小组挖掘到一块动物骨骼，经测定14C还剩余1/8，推测该动物生存年代距今约为()A．5 730×3年B．5 730×4年C．5 730×6年D．5 730×8年9．有甲、乙两种放射性元素，它们的半衰期分别是τ甲＝15天，τ乙＝30天，它们的质量分别为M甲、M乙，经过60天这两种元素的质量相等，则它们原来的质量之比M甲∶M乙是()A．1∶4B．4∶1 C．2∶1D．1∶210．（多选）将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，图中表示的射线偏转情况正确的是()AD11．钋210经α衰变成为稳定的铅，其半衰期为138天．质量为64 g的钋210经过276天后，还剩多少克钋？生成了多少克铅？写出核反应方程．【答案】16 g47.09 g21084Po―→20682Pb＋42He12．23892U经一系列的衰变后变为20682Pb.(1)求一共经过几次α衰变和几次β衰变？(2)20682Pb与23892U相比，求质子数和中子数各少多少？(3)写出这一衰变过程的方程．【答案】(1)8 6 (2)1022 (3)23892U→20682Pb＋842He＋60－1e.第3节放射性的应用与防护一、放射性的应用(1)利用放射线使细胞变异或损害的特点，辐射育种、食品辐射保存、放射性治疗等．(2)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．(3)γ射线探伤：利用了γ射线穿透能力强的特点．(4)作为示踪原子对有关生物大分子结构及其功能进行研究．二、放射性污染和防护(1)放射性污染的主要来源：①核爆炸；②核泄漏；③医疗照射．(2)为了防止放射线的破坏，人们主要采取以下措施：①密封防护；②距离防护；③时间防护；④屏蔽防护．1．下列关于放射性同位素的一些应用的说法中不正确的是()A．利用放射性消除静电是利用射线的穿透作用B．利用射线探测机器部件内部的砂眼或裂纹是利用射线的穿透作用C．利用射线改良品种是因为射线可使DNA发生变异D．在研究农作物合理施肥中是以放射性同位素作为示踪原子2．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α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衰期较长的放射性同位素D．作为示踪原子能研究农作物在各季节吸收肥料成分的规律3．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衰期较长的放射性同位素D．放射育种中利用γ射线照射种子使遗传基因发生变异4．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．贫铀是从金属中提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238，贫铀炸弹贯穿力是常规炸弹的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正确的是()①由于爆炸后的弹片存在放射性，对环境产生长期危害②爆炸后的弹片不会对人体产生危害③铀238的衰变速率很快④铀的半衰期很长A．①②B．③C．①④D．②④5．对放射性的应用和防护，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，对人体的正常细胞不会有伤害作用B．核工业废料要放在厚厚的重金属箱内，沉于海底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．对可能有放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的6．（多选）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．接触放射性物质的人员穿上铅防护服D．严格和准确控制放射性物质的放射剂量7．近年来，γ刀已成为治疗脑肿瘤的最佳仪器，令人感叹的是，用γ刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半小时内完成任务，无需住院，因而γ刀被誉为“神刀”．据报道，我国自己研制的螺旋式γ刀性能更好，即将进入各大医院为患者服务．则γ刀治疗脑肿瘤主要是利用了()A．γ射线具有很强的贯穿本领B．γ射线具有很强的电离本领C．γ射线具有很高的能量D．γ射线可以很容易地绕过阻碍物到达目的地8．2011年3月11日，日本东北部宫城县发生里氏9.0级强烈地震，地震导致福岛核电站发生泄漏，酿成了核泄漏事故，核泄漏事故会造成严重后果，其原因是()A．铀、钚等物质有放射性B．铀、钚等物质半衰期很长C．铀、钚等重金属有剧毒D．铀、钚等物质会造成爆炸。
鲁科版-选修3-5-第3章 原子核与放射性-第3节 放射性的应用与防护 全国优质课一等奖
放射治癌研究核放射性的早期，科学家们对于这种物理现象还缺乏认识，因此在使用放射性物质时不很在意。
有一个人从居里夫人那里要了一点镭盐，装在衣服口袋里，带回家以后，发现紧贴镭盐处的皮肤被灼伤了一大块。
居里夫人本人由于长期接触放射性，她的手疾严重，难以握物，晚年多病，最后死于白血病。
放射性对人体细胞的损伤作用，才为科学家所逐步认识。
美国参与第一颗原子弹研制实验的科学家斯洛廷，在后来的第二次水下核试验的实验中，因受强辐射伤害而去世；我国的核弹元勋邓稼先，由于忘我劳动、日夜连续工作，也因受超剂量的辐射，而过早离开人世。
因此，放射性对健康人体是有害的。
但人们又想，这种效应是否也可加以利用呢？以毒攻毒。
放射性同位素的杀伤力的应用，大家比较熟悉的就是在治疗方面，其中之一是对癌症的放射治疗。
许多人可能已经听说过，患了癌症的病人要接受钴-60的放射治疗。
也就是说，利用放射性杀伤细胞的性能去杀伤癌细胞。
癌症，过去一直被看作不治之症，但是，现在情况有了改变，人们能够进行早期诊断，辅之以早期治疗，因而大大增加了癌症能够被治愈的希望。
根据医学辞典的解释，治疗癌症最有效的手段之一就是放射治疗。
对于内脏器官上的癌，以手术切除为主，照射为辅。
但是有一些癌症表面上看来范围很小，却有可能潜藏着已经发生转移的癌细胞；一旦有癌细胞残留下来，即使是很少的一点，也有可能引起癌症的复发。
所以，手术的面积要大些，手术后再用射线进行照射，以杀死残余的癌细胞，根除癌症。
随着射线疗法的不断发展，有很多癌症病例采用射线疗法要比手术治疗效果更好。
而且，有些癌症如用手术治疗已经为时过晚，对于这些患者，可以寄希望于射线疗法。
要是在过去，不能进行手术就意味着绝望；显然，今天的情况与过去大不一样了。
近年来，利用加速器治病获得很大发展。
因为加速器产生的射线具有相当高的能量，有一定的穿透能力。
如X射线、γ射线、电子束、质子束、中子束、介子束等，都能穿过人体皮肤和组织，到达肿瘤。
鲁科版-选修3-5-第3章原子核与放射性-第3节放射性的应用与防护“十校联赛”一等奖
米格伦疑案的真相第二次世界大战结束后，有人发现一个银行家把一幅著名的十七世纪荷兰画家杰·弗美尔的油画非法卖给德国人。
而银行家坦白说，他只是替荷兰画家凡·米格伦出卖的。
于是，一九四五年五月，米格伦被捕入狱。
但是，他却说出卖的不是真品，而是自已的仿制品。
这件疑案由著名化学家、物理学家和历史学家组成的国际陪审团负责办理。
他们通过化学分析和X射线探测，认为米格伦的供词是正确的。
但不少人仍不相信米格伦能仿造出如此逼真的画来。
这难破的疑案后来因为米格伦的死亡而变得更加复杂，直到一九六八年，美国卡内基—梅隆大学的科学家才用α射线作出令人信服的鉴定。
α射线是怎样鉴定文物真伪的呢？美国科学家是用天然α辐射体的衰变来确定米格伦所卖出的画是他自已仿造的。
绘油画时，是使用矿物颜料的，铅就是其中的一种重要成分。
铅有几种同位素，最普通的是天然放射性元素铅210，这种同位素，每经过22年，它的数量就要减小一半，即它的半衰期为22年。
铅210是由镭226（半衰期为1620年）衰变而来的。
在得不到镭226补充的情况下，铅210就以22年丧失一半的速率不断减少。
但是，含铅的颜料中难免夹杂少量的镭。
这就有可能造成一种动态平衡：在单位时间内，镭226衰变成铅210的数量等于铅210衰变掉的数量，从而导致铅的含量不变。
但是，这平衡的建立需要二、三百年。
根据这个道理，只要能设法测出铅-镭重新形成放射平衡的时间，就可知道绘画的年代了。
不过，在具体鉴定时，并非直接测量铅-镭的平衡程度，而是测量颜料样品中钋210和镭226的α衰变率。
为什么不直接测量铅210呢？因为钋210是由铅210衰变来的。
铅210在衰变中产生的是β粒子，钋产生的是α粒子。
α粒子的能量比β粒子高得多，容易测量，更何况钋210的半衰期只有138天，只要几年的功夫就同铅210达到平衡了。
由于这些原因，实测时总是以钋210作为测量对象的。
镭226和钋210的衰变率，可用放射化学方法进行精确的测量。
鲁科版 高中物理 选修3-5 第3章 原子核和放射性 寒假复习题含答案
绝密★启用前鲁科版高中物理选修3-5 第3章原子核与放射性寒假复习题本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间150分钟。
分卷I一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)1.过量的放射线会对人体产生伤害，需要加以防范，下列做法中能防范放射线伤害的是() A．把放射性物质放在高温的环境里B．把放射性物质放在干燥的环境里C．把放射性物质密封在铝盒内D．把放射性物质密封在铅罐内2.一个放射性原子核发生一次β衰变，则它的()A．质子数减少一个，中子数不变B．质子数增加一个，中子数不变C．质子数增加一个，中子数减少一个D．质子数减少一个，中子数增加一个3.以下四个核反应方程式中，X代表α粒子的是()A．Be＋He→C＋XB．H＋H→n＋XC．Th→Pa＋XD．P→Si＋X4.原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源．当氘等离子体被加热到适当高温时，氘核参与的几种聚变反应可能发生，放出能量．这几种反应的总效果可以表示为6H→k He＋d H＋2n＋43.15 MeV，则下列选项正确的是 ()A．k＝1，d＝4B．k＝2，d＝2C．k＝1，d＝6D．k＝2，d＝35.由原子内层电子受激发后产生的电磁波是()A．红外线B．γ射线C．可见光D． X射线6.关于α、β、γ三种射线，下列说法正确的是()A．α射线是原子核自发放射出的氦核，它的穿透能力最强B．β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它的穿透能力强C．γ射线一般伴随着α或β射线产生，它的穿透能力最强D．γ射线是电磁波，它的穿透能力最弱7.关于放射性元素，下列说法中正确的是()A．半衰期是指放射性元素样品质量减少一半所需的时间B．当放射性元素的温度升高时，其半衰期不变C．放射性元素的原子核每放出一个β粒子，就减少一个质子，增加一个中子D．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力和电离能力均最强8.关于天然放射现象，下列说法正确的是()A．α射线是由氦原子核衰变产生B．β射线是由原子核外电子电离产生C．γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生D．通过化学反应不能改变物质的放射性9.下列射线中，来自于原子核内部，且穿透能力最强的射线是()A．γ射线B．α射线C．阴极射线D． X射线10.放射性同位素发出的射线在科研、医疗、生产等诸多方面得到了广泛的应用，下列有关放射线应用的说法中正确的有()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．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C．用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种D．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二、多选题(共4小题,每小题5.0分,共20分)11.(多选)下列关于β粒子的说法中正确的是()A．它是从原子核内释放出来的B．它和电子有相同的性质C．当它通过空气时电离作用比α粒子更强D．它能贯穿纸板12.(多选)α粒子可表示为He，下列说法正确的是()A．α粒子原子核内有4个质子B．α粒子原子核内有2个中子C．α粒子原子核内有2个质子D．α粒子实际就是He原子核13.(多选)下列事件中核辐射给人类带来环境灾难的是()A．日本福岛大地震引起的第一核电站1至4号机组核废料池泄漏B．以美国为首的北约军队在科索沃、伊拉克和利比亚大量使用贫铀弹C．汶川大地震D．前苏联切尔诺贝利核电站爆炸14.(多选)所有涉及电子和正电子的核转变过程都叫做β衰变，实际的例子有Co Ni＋e＋νeNa Ne＋e＋νe其中νe是不带电而质量很小可以忽略的中微子，由于原子核中没有单个的电子或正电子，所以上述衰变实际上是核中的质子和中子相互变化的结果，已知静止中子质量大于质子的质量．以下说法正确的是 ()A．负电子衰变是不稳定原子核中一个中子转变为质子，放出负电子B．Co与Ni是同位素C．静止的自由中子可能发生负电子衰变D．静止的自由质子可能发生正电子衰变分卷II三、计算题(共4小题,每小题10.0分,共40分)15.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P衰变成Si的同时放出另一种粒子，这种粒子是________.P是P的同位素，被广泛应用于生物示踪技术.1 mg P随时间衰变的关系如图所示，请估算4 mg的P经多少天衰变后还剩0.25 mg?16.静止的N被速度为v0的n击中生成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．17.一种铀原子核U的质量数是235，问：它的核子数、质子数和中子数分别是多少？18.P是人类首先制造出的放射性同位素，其半衰期为2.5 min，能衰变为Si和一个未知粒子．①写出该衰变的方程；②已知容器中原有纯P的质量为m，求5 min后容器中剩余P的质量．答案解析1.【答案】D【解析】放射线的危害与环境的温度与湿度无关，即使放在高温或者干燥的环境里，辐射危害作用并不减少，故A、B错误；γ射线的穿透厚能力较强能穿透几厘米厚的铝板，故把放射性物质密封在铝盒内防范不了射线的危害，故C错误；射线无法穿透厚铅板，故可以将放射性物质密封在铅罐内，D正确．2.【答案】C【解析】β衰变的实质是一个中子变成一个质子和一个电子，故中子减少一个而质子增加一个．故A、B、D错，C对．3.【答案】B【解析】根据质量数守恒和电荷数守恒可知，四个选项中的X分别代表：n、He、e和e，故选B.4.【答案】B【解析】根据质量数和电荷数守恒可知：.解得：k＝2，d＝2，故选B.5.【答案】D【解析】电磁波中红外线由原子的外层电子受激发后产生，故A错误；γ射线是原子核受激发后产生，故B错误；可见光是由原子的外层电子受激发后产生，故C错误；X射线由原子内层电子受激发后产生的，故D正确．6.【答案】C【解析】α射线是原子核自发放射出的氦核，它的穿透能力最弱．故A错误；β射线是原子核中一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来．故B错误；γ射线一般伴随着α或β射线产生，γ射线是电磁波，它的穿透能力最强．故D错误，C正确．7.【答案】B【解析】半衰期就是放射性元素的原子核数目减小一半所需的时间，不是指放射性元素样品质量减少一半所需的时间，故A错误；半衰期的大小由原子核内部因素决定，与所处的物理环境与化学状态无关．故B正确；β衰变的实质是原子核中的一个中子变成一个质子和一个电子，一次β衰变后电荷数增加1，即原子序数增加1，故C错误；α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强．故D错误．8.【答案】D【解析】α射线是具有放射性的元素的原子核在发生衰变时两个中子和两个质子结合在一起而从原子核中释放出来，A错误；β射线是具有放射性的元素的原子核中的一个中子转化成一个质子同时释放出一个高速电子即β粒子，B错误；γ射线是原子核在发生α衰变和β衰变时产生的能量以γ光子的形式释放，C错误；放射性元素的放射性是原子核自身决定的，而化学反应不能改变原子的原子核，故化学反应并不能改变物质的放射性，D正确．9.【答案】A【解析】题目要求射线来自原子核内部，所以只有A、B选项符合，α射线的电离作用最强，γ射线的穿透能力最强，故A正确，B、C、D错误．10.【答案】B【解析】利用放射线消除有害静电是利用α射线的电离性，使空气分子电离成导体，将静电放出的，故A错误；γ射线在用于治疗肿瘤时要严格控制剂量，故B正确； DNA变异并不一定都是有益的，有时也发生变害的一面，故C错误；γ射线具有较强的辐射性，不能用来进行人体透视，故D错误．11.【答案】ABD【解析】β射线是高速电子流，所以β粒子与电子有相同的性质；β粒子是从原子核内释放出来的，它的电离作用比较弱，但贯穿作用较强，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板．12.【答案】BCD【解析】根据原子的表示符号X：A表示质量数，Z表示质子数，X表示元素符号，综合分析，得B、C、D正确．13.【答案】ABD【解析】核废料池泄漏出高浓度的放射性物质可伤害人体细胞，故A正确；贫铀弹是一种新武器，其爆炸后所弥散的贫铀将长时间影响人类的生存环境，对人体产生慢性伤害，故B正确；地震不属于核辐射给人类带来环境灾难，故C错误；前苏联切尔诺贝利核电站4号机组发生爆炸，泄露的能量相当于200颗广岛原子弹．这是人类历史上迄今最严重的核事故，造成了极其严重的后果.20多年过去了，切尔诺贝利依然是一座死城，故D正确．14.【答案】AC【解析】原子核能发生β衰变，是因为内部的中子转化为质子而同时发出一个电子，所以负电子衰变是不稳定原子核中一个中子转变为质子，放出负电子，A、C正确；Co与Ni的质子数不同，不是同位素，所以静止的自由质子不可能发生正电子衰变， D错误．15.【答案】正电子56天(54～58天都对)【解析】衰变方程为P→Si＋e，这种粒子是正电子．由题图象可以看出P的半衰期为14天左右，则4()mg＝0.25 mg，得t＝56天．16.【答案】(1)N＋n→C＋H(2)【解析】设中子的质量为m0，C的质量为m C，甲核的质量为m甲，由动量守恒定律得：m0v0＝m C v C＋m甲v甲，即m0v0＝12m0v C＋3m0v甲，又因为C与甲核动量比为2∶1，所以m C v C＝2m甲v甲，即12m0v C＝2×3m0v甲，联立求得：v C＝，v甲＝.17.【答案】23592143【解析】铀原子核的质量数是235，所以它的核子数为235；铀是第92号元素，即质子数为92；则中子数为235－92＝143.18.【答案】①P→Si＋e(正电子)②m【解析】①衰变的方程为：P→Si＋e(正电子)．②半衰期为2.5 min，则经过5 min后发生2次衰变，则容器中剩余P的质量为：M＝m()＝m.。
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3．1919 年卢瑟福通过如图 3-1-4 所示的实验装置，第一次完成了原子核的 人工转变，并由此发现了质子．图中 A 为放射源发出的_____粒子，B 为_____ 气．写出该实验的核反应方程： _____________________________.
【导学号：64772039】
(5)实验分析 容器 C 中通入氮气后，用显微镜观察到荧光屏上有闪光，闪光一定是 α 粒 子击中氮核后产生的新粒子透过铝箔引起的． (6)新粒子性质研究 ①把这种粒子引进电磁场中，根据它在电磁场中的偏转，测出了它的质量 和电量，进而确定它就是氢原子核，又叫质子．用符号表示为11H 或11p. ②人们用同样的办法从其他元素的原子核中也轰击出了质子． (7)实验结论 质子是原子核的组成部分．
【答案】 C
2．如图 3-1-3 所示为查德威克研究原子核内部结构的实验示意图，由天然 放射性元素钋(Po)放出 α 射线轰击铍时会产生粒子流 a，用粒子流 a 轰击石蜡后 会打出粒子流 b，则粒子流 a 为________，粒子流 b 为________．
图 3-1-3
【解析】 不可见的粒子轰击石蜡时打出的应是质子，因为质子就是氢核， 而石蜡中含有大量氢原子，轰击石蜡的不可见粒子应该是中子，故 a 为中子，b 为质子．
[再判断] 1．卢瑟福在 α 粒子散射实验中发现了质子．(×) 2．卢瑟福发现了质子，并预言了中子的存在．(√) 3．玻尔在实验中发现了中子．(×)
[后思考] 卢瑟福是如何证明 α 粒子轰击氮原子核产生的新核是质子的？ 【提示】 卢瑟福把这种粒子分别引进电场和磁场，根据该粒子在电场和 磁场中的偏转，测出了其质量和电量，确定它就是_子__数__、不同__中__子__数__的原子，如氢的三种同位素11H、21H、31H. 3．核反应与核反应方程
(4)结论：中子是原子核的组成部分．
1．卢瑟福发现质子后，预想到原子核中还有中子的存在，其判断依据与下 列事实相符的是( )
A．电子数与质子数相等 B．原子核的质量大约是质子质量的整数倍 C．原子核的核电荷数只是质量数的一半或少一些 D．质子和中子的质量几乎相等
【解析】 卢瑟福发现原子核的核电荷数与原子核的质量数不相等，大约 是原子核质量数的一半或少一些，因此预想到在原子核内还存在有质量而不带 电的中性粒子，即中子，故符合事实的是 C.
图 3-1-4
【解析】 题图为 α 粒子轰击氮原子核生成质子的实验装置，放射源 A 发 出的是 α 粒子，B 为氮气，其核反应方程为：24He＋174N→187O＋11H.
【答案】 α 氮 24He＋174N→187O＋11H
1卢瑟福通过原子核的人工转变发现了质子并预言了中子的存在.
2查德威克首先从实验中发现了中子，证实了卢瑟福的预言. 3在卢瑟福发现质子的实验装置中，穿过铝箔到达荧光屏的不可能是放射 源放出的 α 粒子.
原子核的组成
[先填空] 1．原子核的组成 (1)组成：原子核由质子和中子组成，并将质子和中子统称为_核__子___． (2)原子核的符号：AZX，其中 X 为__元__素__符__号__；A 表示原子核的_质__量__数___，Z 表示__核__电__荷__数__．
(3)两个基本关系： ①核电荷数＝质子数＝_原__子__序__数___． ②质量数＝质子数＋中子数＝__核__子_数___．
知 识 点 一
学
业
分
层
测
第 1 节 原子核结构
评
知
识
点
二
学习目标 1.了解质子和中子的发现过程．(重点) 2．知道原子核的组成，理解核子、同位素的概念．(重点) 3．了解核反应的概念，会书写核反应方程．(难点)
知识脉络
质子和中子的发现
[先填空] 1．质子的发现 (1)实验：为探测原子核的结构，卢瑟福用 α 粒子轰击氮原子核发现了_质__子___． (2)结论：质子是__原__子__核__的组成部分．
[核心点击] 1．质子的发现 (1)实验背景 电子的发现使人们认识到，原子不再是构成物质的基本单位，进一步研究 发现，原子的中心有一个原子核，原子核集中了原子的全部正电荷和几乎全部 的质量．原子核的结构如何？1919 年，卢瑟福做了用 α 粒子轰击氮原子核的实 验．
(2)实验装置(如图 3-1-1 所示)
图 3-1-1 T 进气孔、A 放射源、F 铝箔、S 荧光屏、M 显微镜，C 真空容器．
(3)实验过程 容器 C 里放有放射性物质 A，从 A 放射出的 α 粒子射到铝箔 F 上，适当选 取铝箔的厚度，使 α 粒子恰好被它完全吸收，而不能透过．在 F 的后面放一荧 光屏 S，M 是显微镜，通过 M 可以观察到 S 是否有闪光． (4)实验现象 开始，S 上无闪光(因为 α 粒子没有穿过铝箔)．打开进气孔 T 的阀门，通入 氮气，可以观察到 S 上有闪光．
2．中子的发现 (1)科学家在 1930 年利用 Po 放出的 α 射线轰击铍原子核时，产生了一种看 不见的贯穿能力很强、不受电场和磁场影响的射线． (2)1932 年，约里奥·居里夫妇发现如果用来自铍的射线去轰击石蜡，能从石 蜡中打出质子，如图 3-1-2 所示．
图 3-1-2
(3)1932 年，查德威克进一步研究这种射线时发现，这种射线是一种不带电 的、质量接近质子的粒子流，即是卢瑟福猜想的中子．
2．中子的发现 (1)卢瑟福的预想 卢瑟福发现质子后，预想核内还有一种不带电的中性粒子，并给这种“粒 子”起名为__中__子__． (2)中子的发现是许多科学家研究的结晶． ①1930 年，用钋发出的 α 射线轰击铍时，会产生一种不受__电__场__和__磁__场__ 影响、穿透能力_很__强___的射线． ②1932 年，约里奥·居里夫妇用这种射线轰击_石__蜡__，能从石蜡中打出_质__子___． ③1932 年，查德威克对云室中这种射线进行研究，发现这种射线是一种 __不__带__电__、质量接近_质__子___的粒子流，即为中子．