學(xué)高物理粵教版選修同步節(jié)放射性同位素

第三節(jié)放射性同位素1.1．知道同位素的概念．2．知道放射性同位素的應(yīng)用．3．知道放射性污染及其危害，了解防范放射線的措施．2.放射源品種很多，在科研、醫(yī)療衛(wèi)生、地質(zhì)、農(nóng)業(yè)、工業(yè)等都有著廣泛的應(yīng)用，但過量的放射性會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，對(duì)人類和自然產(chǎn)生破壞作用．放射性有哪些應(yīng)用和危害，應(yīng)該如何利用和防護(hù)？3.一、核反響1．利用天然放射性的高速粒子或利用人工加速的粒子去轟擊原子核，以產(chǎn)生新的原子核的過程叫做________．2．在核反響過程中，伴隨著________的釋放或吸收，所放出或吸收的________叫做反響能．二、放射性同位素1．具有相同的________而________不同的原子，互稱為同位素．核反響能量能量中子數(shù)質(zhì)子數(shù)4.2．具有放射性的同位素，叫做________________．3．1934年約里奧·居里和伊麗芙·居里夫婦發(fā)現(xiàn)正電子和放射性同位素，核反響方程式為：____________________，____________________.三、放射性同位素的應(yīng)用1．射線的應(yīng)用：(1)________________；(2)________________________________________．放射性同位素利用γ射線探傷利用α、β射線使空氣分子電離變成導(dǎo)電氣體5.(3)______________________________________________；(4)________________．2．________________________________________________.3．_______________________________________________.四、放射線的危害及防護(hù)輻射防護(hù)的根本方法有時(shí)間防護(hù)、距離防護(hù)和屏蔽防護(hù)．要防止放射性物質(zhì)對(duì)水源、空氣、用具、工作場(chǎng)所的污染，要防止射線過多地長(zhǎng)時(shí)間地照射人體．消毒滅菌，治病防治害蟲，引起生物遺傳基因發(fā)生突變培育良種示蹤原子的應(yīng)用半衰期的應(yīng)用6.核反響的認(rèn)識(shí)除了天然放射性元素會(huì)產(chǎn)生自發(fā)核衰變外，還可以利用天然放射性的高速粒子或利用人工加速的粒子去轟擊原子核，以產(chǎn)生新的原子核，這個(gè)過程叫做核反響．在核反響過程中，原子核的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)會(huì)發(fā)生變化，同時(shí)伴隨著能量的釋放或吸收，所放出或吸收的能量叫做反響能．衰變和核反響中，方程兩邊總的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒．7.(1)盧瑟福用α粒子轟擊氮核產(chǎn)生質(zhì)子的核反應(yīng)方程：N＋He→O＋H(2)用α粒子轟擊鈹發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程：Be＋He→C＋n(3)鈾238原子核的α衰變方程：

U→Th＋He(4)釷234原子核的β衰變方程為：

Th→Pa＋e8.注意：①核反響過程一般是不可逆的，所以只能用單向箭頭表示反響方向，不能用等號(hào)連接．②核反響的生成物一定要以實(shí)驗(yàn)為根底，不可憑空只依據(jù)兩個(gè)守恒捏造生成來寫反響方程．③核反響中遵循質(zhì)量數(shù)守恒，而不是質(zhì)量守恒，核反響前后的總質(zhì)量一般會(huì)發(fā)生變化(質(zhì)量虧損)而釋放出能量——核能．9.C．①是α衰變D．②是β衰變10.解析：由質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒知：X的質(zhì)量數(shù)＝27＋1－24＝4,X的電荷數(shù)＝13－11＝2，即X是He，A正確，但①中He是鋁27經(jīng)中子轟擊反應(yīng)而來的，不是鋁27原子核發(fā)生α衰變，C錯(cuò)誤；Y的質(zhì)量數(shù)＝24－24＝0，Y的電荷數(shù)＝11－12＝－1,即Y是e，②發(fā)生β衰變，故B錯(cuò)誤，D正確．答案：AD11.課堂訓(xùn)練1．寫出以下原子核反響方程．(1)Na俘獲1個(gè)α粒子后放出1個(gè)質(zhì)子．__________________________________________________(2)Al俘獲1個(gè)α粒子后放出1個(gè)中子．__________________________________________________(3)O俘獲1個(gè)中子后放出1個(gè)質(zhì)子．___________________________________________________Na＋He→Mg＋HAl＋He→P＋nO＋n→N＋H12.(4)Si俘獲1個(gè)質(zhì)子后放出1個(gè)中子．___________________________________________________(5)靜止?fàn)顟B(tài)的鐳原子核Ra經(jīng)一次α衰變后變成一個(gè)新核．_______________________________________________Si＋H→P＋nRa

Rn＋He13.放射性同位素原子核的質(zhì)子數(shù)決定了核外電子數(shù)目，核外電子的數(shù)目不同，其分布情況也不同，進(jìn)而導(dǎo)致元素的化學(xué)性質(zhì)不同．同種元素的原子，因?yàn)槠滟|(zhì)子數(shù)相同，核外電子數(shù)相同，所以有相同的化學(xué)性質(zhì)，但是它們的中子數(shù)可以不同，這些具有相同質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的原子互稱為同位素．因而同種元素的同位素具有相同的化學(xué)性質(zhì)．具有放射性的同位素，叫做放射性同位素．用人工的方法可以得到放射性同位素，用質(zhì)子、氚核、中子和γ光子轟擊原子核，可得到各種放射性同位素．14.(雙選〕氫有三種同位素，分別是氕、氘、氚，即H、H、H，那么()A．它們的質(zhì)子數(shù)相等B．它們的核外電子數(shù)相等C．它們的核子數(shù)相等D．它們的中子數(shù)相等解析：同位素是具有相同質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)、質(zhì)量數(shù)不同的原子．A、B正確．答案：AB15.課堂訓(xùn)練2．人類探測(cè)月球，發(fā)現(xiàn)在月球的土壤中含有較豐富的質(zhì)量數(shù)為3的氦，它可以作為未來核反應(yīng)的原料之一，氦的這種同位素應(yīng)表示為(

)A．HeB．HeC．HeD．He解析：同位素的質(zhì)子數(shù)相同，而中子數(shù)不同，因氦的核電荷數(shù)為2，月球的土壤中這種質(zhì)量數(shù)為3的氦應(yīng)表示He.答案：D16.

放射性同位素的應(yīng)用及防護(hù)(一)放射性同位素的應(yīng)用1．射線的應(yīng)用：主要是應(yīng)用射線的穿透能力，電離能力和物理、化學(xué)、生物作用(1)利用γ射線的穿透性來檢查金屬內(nèi)部是否存在砂眼裂痕，即利用γ射線探傷．(2)利用射線的穿透本領(lǐng)與物質(zhì)厚度的關(guān)系，來檢查各種產(chǎn)品的厚度和密封容器中液體的高度等，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制．(3)利用射線可以防治害蟲；射線照射還能引起生物遺傳基因發(fā)生突變以培育良種．17.(4)射線可以用于醫(yī)療器械的消毒滅菌和治病(如放療)．(5)放射性物質(zhì)放出的α、β射線可以使空氣電離成導(dǎo)電氣體，以消除化纖、紡織品上的靜電．(6)利用射線的化學(xué)效應(yīng)，可以促進(jìn)高分子化合物的聚合反響，能制造各種塑料的性能，此外還可利用射線使石油裂解，增加汽油產(chǎn)品．2．示蹤原子的應(yīng)用：由于放射性元素能放出某種射線，可用探測(cè)儀器對(duì)它們進(jìn)行追蹤，因而可利用它們進(jìn)行蹤跡顯示．人們把這種用途的放射性同位素叫做示蹤原子．18.3．半衰期的應(yīng)用：在地質(zhì)和考古工作中，利用放射性衰變的半衰期來推斷地層或古代文物的年代．根據(jù)目前巖石中238U和206Pb的含量比，由鈾的半衰期估算地層年代；利用生物殘骸中同位素12C和14C的含量比可推算生物死亡或文物的年代等．(二)放射性的危害及防護(hù)1．危害：射線具有特定的能量，對(duì)物體具有不同的穿透能力和電離能力，從而使物體或機(jī)體發(fā)生一些物理、化學(xué)、生物變化．如果人體受到長(zhǎng)時(shí)間大劑量的射線照射，就會(huì)使細(xì)胞組織受到損傷，破壞DNA分子結(jié)構(gòu)，有時(shí)甚至?xí)l(fā)癌癥，或者造成下一代遺傳上的缺陷，過度照射時(shí)，人常常會(huì)出現(xiàn)頭痛、四肢無力、貧血等多種病癥，重者甚至死亡．19.2．輻射防護(hù)的根本方法：時(shí)間防護(hù)、距離防護(hù)、屏蔽防護(hù)．要防止放射性物質(zhì)對(duì)水源、空氣、用具、工作場(chǎng)所的污染；要防止射線過多地長(zhǎng)時(shí)間照射人體．20.如下圖，是利用放射線自動(dòng)控制鋁板厚度的裝置．假設(shè)放射源能放射出α、β、γ三種射線，而根據(jù)設(shè)計(jì)，該生產(chǎn)線壓制的是3mm厚的鋁板，那么是三種射線中的______射線對(duì)控制厚度起主要作用．當(dāng)探測(cè)接收器單位時(shí)間內(nèi)接收到的放射性粒子的個(gè)數(shù)超過標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，將會(huì)通過自動(dòng)裝置將M、N兩個(gè)軋輥間的距離調(diào)節(jié)得________些．21.解析：α射線不能穿過3mm厚的鋁板，γ射線又很容易穿過3mm厚的鋁板，根本不受鋁板厚度的影響．而β射線剛好能穿透幾毫米厚的鋁板，因此厚度的微小變化會(huì)使穿過鋁板的β射線的強(qiáng)度發(fā)生較明顯變化．即是β射線對(duì)控制厚度起主要作用．假設(shè)超過標(biāo)準(zhǔn)值，說明鋁板太薄了，應(yīng)該將兩個(gè)軋輥間的距離調(diào)節(jié)得大些．答案：β大22.3．〔雙選〕以下哪些應(yīng)用是把放射性同位素作為示蹤原子的()A．利用鈷60治療腫瘤等疾病B．利用γ射線檢查鋼板有無砂眼C．利用含有放射性碘131的油，檢測(cè)地下輸油管的漏油情況D．把含有放射性元素的肥料施給農(nóng)作物用以檢測(cè)確定農(nóng)作物吸收養(yǎng)分的規(guī)律課堂訓(xùn)練23.解析：A是利用了γ射線的高能量，B是利用γ射線的貫穿本領(lǐng)，C、D選項(xiàng)是示蹤原子的應(yīng)用．答案：CD24.1．〔雙選〕關(guān)于同位素，以下說法中正確的選項(xiàng)是()A．一種元素的幾種同位素在元素周期表中的位置相同B．一種元素的幾種同位素的化學(xué)性質(zhì)、物理性質(zhì)都相同C．同位素都具有放射性D．互稱同位素的原子含有相同的質(zhì)子數(shù)根底達(dá)標(biāo)25.解析：質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的原子互稱同位素，由于它們的原子序數(shù)相同，因此在元素周期表中的位置相同．雖然核電荷數(shù)相同，但由于中子數(shù)不同，因此物理性質(zhì)不同．一種元素的同位素不都具有放射性，具有放射性的同位素叫放射性同位素．A、D選項(xiàng)正確．答案：AD26.2．關(guān)于放射性同位素的應(yīng)用，以下說法中正確的選項(xiàng)是()A．放射性改變了布料的性質(zhì)使其不再因摩擦而起電，并以此到達(dá)消除有害靜電的目的B．利用γ射線的貫穿本領(lǐng)可以為金屬探傷，也能進(jìn)行人體的透視C．用放射線照射作物種子能使其DNA發(fā)生變異，其結(jié)果一定會(huì)成為更優(yōu)秀的品種D．用γ射線治療腫瘤時(shí)一定要嚴(yán)格控制劑量，以免對(duì)人體正常的組織造成太大的傷害27.解析：利用放射性消除有害靜電是利用放射線的電離作用，使空氣分子電離為導(dǎo)體，將靜電泄出，故A錯(cuò)誤；γ射線對(duì)人體細(xì)胞傷害太大，不適合用來進(jìn)行人體透視，B錯(cuò)誤；作物種子發(fā)生的DNA突變不一定都是有益的，還要經(jīng)過篩選才能培育出優(yōu)良的品種，C錯(cuò)誤；用γ射線治療腫瘤對(duì)人體肯定有副作用，因此要科學(xué)地嚴(yán)格控制劑量，D正確．答案：D28.3．〔雙選〕關(guān)于放射性同位素，以下說法正確的選項(xiàng)是()A．放射性同位素與放射性元素一樣，都有一定的半衰期，衰變規(guī)律一樣B．放射性同位素衰變可生成另一種新元素C．放射性同位素只能是天然衰變時(shí)產(chǎn)生，不能用人工方法制得D．以上說法均不對(duì)29.解析：A、B放射性同位素也具有放射性，半衰期不受物理和化學(xué)因素的影響，衰變后形成新的原子核，選項(xiàng)A、B正確．大局部放射性同位素都是人工轉(zhuǎn)變后獲得的．C、D錯(cuò)誤．答案：AB30.4．原子核與氘核反響生成一個(gè)α粒子和一個(gè)質(zhì)子．由此可知()A．A＝2，Z＝1B．A＝2，Z＝2C．A＝3，Z＝3D．A＝3，Z＝2解析：，應(yīng)用質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)的守恒A＋2＝4＋1，Z＋1＝2＋1，解得A＝3，Z＝2.答案：D31.5．2006年美國(guó)和俄羅斯的科學(xué)家利用盤旋加速器，通過Ca(鈣48)轟擊Cf(锎249)發(fā)生核反響，成功合成第118號(hào)元素，這是迄今為止門捷列夫元素周期表中原子序數(shù)最大的元素．實(shí)驗(yàn)說明，該元素的原子核先放出3個(gè)相同的粒子x，再連續(xù)經(jīng)過3次α衰變后，變成質(zhì)量數(shù)為282的第112號(hào)元素的原子核，那么上述過程中粒子x是()A．中子B．質(zhì)子C．電子D．α粒子32.解析：由于最終經(jīng)3次α衰變變成原子核，由此可知原來的核應(yīng)為，而該核是由某原子核放出了3個(gè)粒子X形成的．而和的總質(zhì)子數(shù)為118，質(zhì)量數(shù)為297，由此可知＋→，→＋，故A正確．答案：A33.6．放射性在技術(shù)上有很多應(yīng)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線.元素射線半衰期釙210α138天氡222β3.8天鍶90β28年鈾238α、β、γ4.5×109年某塑料公司生產(chǎn)聚乙烯薄膜，方法是讓厚的聚乙烯膜通過軋輥把聚乙烯膜軋薄，利用適當(dāng)?shù)姆派渚€來測(cè)定通過軋輥后的薄膜厚度是否均勻．可利用的元素是(

)34.A．釙210B．氡222C．鍶90D．鈾238解析：要測(cè)定聚乙烯薄膜的厚度，那么要求射線可以穿透薄膜，因此α射線不適宜；另外，射線穿透作用還要受薄膜厚度影響，γ射線穿透作用最強(qiáng)，薄膜厚度不會(huì)影響γ射線穿透，所以只能選用β射線，而氡222半衰期太小，鈾238半衰期太長(zhǎng)，所以只有鍶90較適宜．答案：C35.7．〔雙選〕放射性同位素鈷60能放出較強(qiáng)的γ射線，其強(qiáng)度容易控制，這使得γ射線得到廣泛應(yīng)用．以下選項(xiàng)中，屬于γ射線的應(yīng)用的是()A．醫(yī)學(xué)上制成γ刀，無需開顱即可治療腦腫瘤B．機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)常產(chǎn)生很多靜電，用γ射線照射機(jī)器可將電荷導(dǎo)入大地C．鋁加工廠將接收到的γ射線信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，可對(duì)薄鋁板的厚度進(jìn)行自動(dòng)控制D．用γ射線照射草莓、荔枝等水果，可延長(zhǎng)保存期能力提升36.解析：γ射線的電離作用很弱，不能使空氣電離成為導(dǎo)體，B錯(cuò)誤；γ射線的穿透能力很強(qiáng)，薄鋁板的厚度變化時(shí)，接收到的信號(hào)強(qiáng)度變化很小，不能控制鋁板厚度，C錯(cuò)誤．答案：AD37.8．以下事實(shí)不屬于放射性危害的方面的是()A．1945年美國(guó)向日本的廣島和長(zhǎng)崎投了兩枚原子彈，當(dāng)時(shí)炸死了約10萬人，另外有無數(shù)的平民受到輻射后患，有各種疾病B．1987年蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站的核泄漏造成了許多人員傷亡C．美國(guó)在近幾年的兩次