高二物理粵教版選修3-5同步課件：第4章-第3節(jié)-放射性同位素

1、第三節(jié)放射性同位素,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,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，但過量的放射性會對環(huán)境造成污染，對人類和自然產(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？,一、核反應(yīng) 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在核反應(yīng)過程中，伴隨著_的釋放或吸收，所放出或吸收的_叫做反應(yīng)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,核反應(yīng),能量,能量,中子數(shù),質(zhì)子數(shù),2具有放射性的同位素，叫做_ 31934年約里

2、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，核反應(yīng)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,利用射線探傷,利用、射線使空氣分子電離變成導(dǎo)電氣體,(3)_； (4)_ 2_. 3_. 四、放射線的危害及防護 輻射防護的基本方法有時間防護、距離防護和屏蔽防護要防止放射性物質(zhì)對水源、空氣、用具、工作場所的污染，要防止射線過多地長時間地照射人體,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,核反應(yīng)的認識,除了天然放射性元素會產(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

3、原子核，以產(chǎn)生新的原子核，這個過程叫做核反應(yīng) 在核反應(yīng)過程中，原子核的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)會發(fā)生變化，同時伴隨著能量的釋放或吸收，所放出或吸收的能量叫做反應(yīng)能 衰變和核反應(yīng)中，方程兩邊總的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒,(1)盧瑟福用粒子轟擊氮核產(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原子核的衰變方程： U Th He (4)釷234原子核的衰變方程為： Th Pa e,注意：核反應(yīng)過程一般是不可逆的，所以只能用單向箭頭表示反應(yīng)方向，不能用等號連接 核反應(yīng)的生成物一定要以實驗為基礎(chǔ)，不可憑空只依據(jù)兩個守恒捏造生成來寫反應(yīng)方程 核反應(yīng)中遵

4、循質(zhì)量數(shù)守恒，而不是質(zhì)量守恒，核反應(yīng)前后的總質(zhì)量一般會發(fā)生變化(質(zhì)量虧損)而釋放出能量核能,C是衰變 D是衰變,解析：由質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒知：X的質(zhì)量數(shù)271244, X的電荷數(shù)13112，即X是 He，A正確，但中 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)生衰變，C錯誤；Y的質(zhì)量數(shù)24240，Y的電荷數(shù)1112 1, 即Y是 e，發(fā)生衰變，故B錯誤，D正確 答案：AD,課堂訓(xùn)練,1寫出下列原子核反應(yīng)方程 (1) Na俘獲1個粒子后放出1個質(zhì)子 _ (2) Al俘獲1個粒子后放出1個中子 _ (3) O俘獲1個中子后放出1個質(zhì)子 _,Na He Mg H,Al He P n,O

5、 n N H,(4) Si俘獲1個質(zhì)子后放出1個中子 _ (5)靜止?fàn)顟B(tài)的鐳原子核 Ra經(jīng)一次衰變后變成一個新核 _,Si H P n,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，進而導(dǎo)致元素的化學(xué)性質(zhì)不同同種元素的原子，因為其質(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、中子和光子轟擊原子核，可得到各種放射性同位素,(雙選）氫有三種同位素，分別是氕、氘

6、、氚，即 H、H、 H，則 ( ) 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：AB,課堂訓(xùn)練,2人類探測月球，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 He B He C He D 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：D,放射性同位素的應(yīng)用及防護,(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)

7、、生物作用 (1)利用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，從而實現(xiàn)自動控制 (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,(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、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)，可以促進高分子化合物的聚合反應(yīng)，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，可用探測儀器對它們進行追蹤，因

8、而可利用它們進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,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 1危害：射線具有特定的能量，對物體具有不同的穿透能力和電離能力，從而使物體或機體發(fā)生一些物理、化學(xué)、生物變化如果人體受到長時間大劑量的射線照射，就會使細胞組織受到損傷，破壞DNA分子結(jié)構(gòu)，有時甚至?xí)l(fā)癌癥，或者造成下一代遺傳上的缺陷，過度照射時，人常常會出現(xiàn)頭痛、四肢無力、貧血等

9、多種癥狀，重者甚至死亡,2輻射防護的基本方法： 時間防護、距離防護、屏蔽防護 要防止放射性物質(zhì)對水源、空氣、用具、工作場所的污染；要防止射線過多地長時間照射人體,如圖所示，是利用放射線自動控制鋁板厚度的裝置假如放射源能放射出、三種射線，而根據(jù)設(shè)計，該生產(chǎn)線壓制的是3 mm厚的鋁板，那么是三種射線中的_射線對控制厚度起主要作用當(dāng)探測接收器單位時間內(nèi)接收到的放射性粒子的個數(shù)超過標(biāo)準(zhǔn)值時，將會通過自動裝置將M、N兩個軋輥間的距離調(diào)節(jié)得_些,解析：射線不能穿過3 mm厚的鋁板，射線又很容易穿過3 mm厚的鋁板，基本不受鋁板厚度的影響而射線剛好能穿透幾毫米厚的鋁板，因此厚度的微小變化會使穿過鋁板的射線的

10、強度發(fā)生較明顯變化即是射線對控制厚度起主要作用若超過標(biāo)準(zhǔn)值，說明鋁板太薄了，應(yīng)該將兩個軋輥間的距離調(diào)節(jié)得大些 答案：大,3（雙選）下列哪些應(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利用射線檢查鋼板有無砂眼 C利用含有放射性碘131的油，檢測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)作物用以檢測確定農(nóng)作物吸收養(yǎng)分的規(guī)律,課堂訓(xùn)練,解析：A是利用了射線的高能量，B是利用射線的貫穿本領(lǐng)，C、D選項是示蹤原子的應(yīng)用 答案：CD,1（雙選）關(guān)于同位素，下列說法中正確的是() 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)

11、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),基礎(chǔ)達標(biāo),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選項正確 答案：AD,2關(guān)于放射性同位素的應(yīng)用，下列說法中正確的是() A放射性改變了布料的性質(zhì)使其不再因摩擦而起電，并以此達到消除有害靜電的目的 B利用射線的貫穿本領(lǐng)可以為金屬探傷，也能進行人體的透視 C用放射線照射作物種子能使其DNA發(fā)生變異，其結(jié)果一定會成為更優(yōu)秀的品種 D用射線治療腫瘤時一定要嚴

12、格控制劑量，以免對人體正常的組織造成太大的傷害,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錯誤；射線對人體細胞傷害太大，不適合用來進行人體透視，B錯誤；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錯誤；用射線治療腫瘤對人體肯定有副作用，因此要科學(xué)地嚴格控制劑量，D正確 答案：D,3（雙選）關(guān)于放射性同位素，以下說法正確的是() 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產(chǎn)生，不能用人工方法制得 D以上說法均不對,解析：A、B

13、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A、B正確大部分放射性同位素都是人工轉(zhuǎn)變后獲得的C、D錯誤 答案：AB,4原子核與氘核反應(yīng)生成一個粒子和一個質(zhì)子由此可知() AA2，Z1 BA2，Z2 CA3，Z3 DA3，Z2,解析： ，應(yīng)用質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)的守恒A241，Z121，解得A3，Z2. 答案：D,52006年美國和俄羅斯的科學(xué)家利用回旋加速器，通過 Ca(鈣48)轟擊 Cf(锎249)發(fā)生核反應(yīng)，成功合成第118號元素，這是迄今為止門捷列夫元素周期表中原子序數(shù)最大的元素實驗表明，該元素的原子核先放出3個相同的粒子x，再連續(xù)經(jīng)過3次衰變后，變成質(zhì)

14、量數(shù)為282的第112號元素的原子核，則上述過程中粒子x是() A中子 B質(zhì)子 C電子 D粒子,解析：由于最終經(jīng)3次衰變變成原子核 ，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：A,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.,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€來測定通過軋輥后的薄膜厚度是否均勻可利用的元素是(),A釙210 B氡222 C鍶90 D鈾238,解析：要測定聚乙烯薄膜的厚度

15、，則要求射線可以穿透薄膜，因此射線不合適；另外，射線穿透作用還要受薄膜厚度影響，射線穿透作用最強，薄膜厚度不會影響射線穿透，所以只能選用射線，而氡222半衰期太小，鈾238半衰期太長，所以只有鍶90較合適 答案：C,7（雙選）放射性同位素鈷60能放出較強的射線，其強度容易控制，這使得射線得到廣泛應(yīng)用下列選項中，屬于射線的應(yīng)用的是() A醫(yī)學(xué)上制成刀，無需開顱即可治療腦腫瘤 B機器運轉(zhuǎn)時常產(chǎn)生很多靜電，用射線照射機器可將電荷導(dǎo)入大地 C鋁加工廠將接收到的射線信號輸入計算機，可對薄鋁板的厚度進行自動控制 D用射線照射草莓、荔枝等水果，可延長保存期,能力提升,解析：射線的電離作用很弱，不能使空氣電離

16、成為導(dǎo)體，B錯誤；射線的穿透能力很強，薄鋁板的厚度變化時，接收到的信號強度變化很小，不能控制鋁板厚度，C錯誤 答案：AD,8下列事實不屬于放射性危害的方面的是() A1945年美國向日本的廣島和長崎投了兩枚原子彈，當(dāng)時炸死了約10萬人，另外有無數(shù)的平民受到輻射后患，有各種疾病 B1987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美國在近幾年的兩次地區(qū)沖突(海灣地區(qū)，科索沃地區(qū))中大量使用了含有放射性的炸彈，使許多人患有莫名其妙的疾病 D在醫(yī)院里用放射性治療惡性腫瘤,解析：ABC選項是放射性的危害 ，D選項為射線的應(yīng)用，所以選D. 答案：D,9. 正電子發(fā)射計算機斷層掃描(PET)是分子水平上的人體功能顯像的國際領(lǐng)先技術(shù)，它為臨床診斷和治療提供全新的手段PET在心臟疾病診療中，需要使用放射正電子的同位素氮13作示蹤劑氮13是由小型回旋加速器輸出的高速質(zhì)子轟擊氧16獲得的反應(yīng)中同時還產(chǎn)生另一種粒子，試寫出該反應(yīng)方程,解析：由題意可知：氧16( O)在質(zhì)子( H)的轟擊下產(chǎn)生了氮13( N)和另外一種粒子，由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知另一種粒子是 He，所以核反應(yīng)方程為