5.2.2 放射性元素的衰变同步学案 -2022-2023学年高二下学期物理 人教版2019选择性必修第三册(含答案)

5.2.2放射性元素的衰变一、自主学习（一）核反应1.定义：原子核在___________________产生新原子核的过程。2.原子核的人工转变1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种_________，同时产生一个_________。遵循规律：___________________________。（二）放射性同位素及其应用放射性同位素的定义：有些同位素具有放射性，叫做_________。二、课堂探究[情景设问]原子核自发地放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核。我们把这种变化称为原子核的衰变。衰变是原子核的自发变化，能不能用人工的方法使原子核发生变化呢？（一）核反应1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素——氧17和一个质子这是人类第一次实现的原子核的人工转变。查德威克发现了中子，核反应方程是：结论1：用α粒子、质子、中子，甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变。原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为________。[思考]根据定义，思考核反应的条件和实质。结论2：核反应的条件：用α粒子、质子、中子，甚至用γ光子轰击________使________发生转变。核反应的实质：用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子________________使核发生了转变。[思考]试推测核反应遵循什么规律？结论3：遵循规律：________守恒，________守恒。[讨论]试比较人工转变核反应与衰变的异同。结论4：不同点：原子核的人工转变，是一种________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。相同点：人工转变与衰变过程一样，在发生过程中质量数与电荷数都守恒，反应前后粒子________守恒。核反应过程一般都是不可逆的，核反应方程不能用等号连接，只能用单向箭头表示反应方向。核反应方程应以实验事实为基础，不能凭空杜撰。（二）放射性同位素及其应用结论5：有些同位素具有放射性，叫作放射性________。[思考]你知道放射性同位素可以怎么分类吗？结论6：放射性同位素分为______________同位素和______________同位素。其中_____________同位素在自然界不过40多种，而_____________同位素则有1000多种。[讨论]人工放射性同位素有哪些优势？结论7：①放射_______容易控制。②可制成各种所需的_______。③_______短，废料易处理。[讨论]放射性同位素有哪些应用呢？射线测厚仪工业部门可以使用放射性同位素发出的射线来测厚度。例如，轧钢厂的热轧机上可以安装射线测厚仪，让γ射线穿过钢板，仪器探测到的γ射线强度与钢板的厚度有关，轧出的钢板越厚，透过的射线越弱。因此，将射线测厚仪接收到的信号输入计算机，就可以对钢板的厚度进行自动控制。射线测厚装置放射治疗在医疗方面，患了癌症的病人可以接受钴60的放射治疗。为什么射线能够用于治疗癌症呢？原来人体组织对射线的耐受能力是不同的，细胞分裂越快的组织，它对射线的耐受能力就越弱。像癌细胞那样，不断迅速繁殖的、无法控制的细胞组织，在射线照射下破坏得比健康细胞快。培优、保鲜利用γ射线照射种子，会使种子的遗传基因发生变异，经过筛选，可以培育出新品种。用γ射线照射食品可以杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期。经照射未经照射示踪原子一种放射性元素的原子核，跟这种元素其他同位素的原子核具有相同数量的质子，因此，核外电子的数量也相同。由此可知，一种元素的各种同位素都有相同的化学性质。这样，我们可以用放射性同位素代替非放射性的同位素来制成各种化合物，这种化合物的原子跟通常的化合物一样参与所有化学反应，但却带有“放射性标记”，可以用仪器探测出来。这种原子就是示踪原子。棉花在开花、结桃的时候需要较多的磷肥，把磷肥喷在棉花叶子上，磷肥也能被吸收。但是，什么时候的吸收率最高、磷在作物内能存留多长时间、磷在作物体内的分布情况等，用通常的方法很难研究。如果用磷的放射性同位素制成肥料喷在棉花的叶面上，然后每隔一定时间用探测器测量棉株各部位的放射性强度，上面的问题就解决了。结论8：放射性同位素的应用________、________、________、________、________（三）辐射与安全[思考]放射性元素会不会产生危害呢？国际通用的放射性标志结论9：过量的放射会对________造成污染，对人类和自然界产生破坏作用。[讨论]尝试列举放射性的危害结论10：________：最初几秒钟放射出来的主要是强烈的γ射线和中子流，这些射线具有很强的穿透能力，对人体和其他生物有很强的杀伤作用。核泄漏：核工业生产和核科学研究中使用的放射性原材料，一旦泄漏，就会造成严重__________。医疗照射：如使用放射线的剂量过大，会导致病人的身体受到损害，甚至死亡。三、典题精讲【例题1】在核反应堆外修建很厚的水泥层，是为了防止（）A．核爆炸 B．放射线外泄C．快中子外泄 D．慢中子外泄【例题2】下列说法正确的是（）A．爱因斯坦在研究黑体辐射的过程中提出了能量子的假说B．康普顿效应说明光子有动量，即光具有粒子性C．宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的波动性D．天然放射现象的发现揭示了原子的核式结构核心素养专练1．1934年，约里奥-居里夫妇用α粒子轰击铝核，产生了第一个人工放射性核素X：X的原子序数和质量数分别为（）A．15和28B．15和30C．16和30D．17和312．卢瑟福通过原子核的人工转变实验发现了质子，实验中利用（）A．β粒子轰击氮核B．α粒子轰击氮核C．α粒子轰击铍核D．β粒子轰击铍核3．下列说法正确的是（）A．查德威克发现了中子，并第一次实现了人工合成放射性同位素B．比结合能越小，原子核越稳定C．由玻尔理论可知，氢原子辐射光子后，其电势能减小，核外电子的动能增大D．天然放射现象中出现的α射线是高能量的电磁波，电离本领强4.在下列物理现象中，属于原子核反应的是（）A．电磁感应现象B．电流磁效应现象C．天然放射现象D．原子发光现象5.关于天然放射性，下列说法错误的是（）A．所有元素都可能发生衰变B．β射线的实质是电子C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强6.1920年，卢瑟福在一次著名演讲中预言了中子的存在。卢瑟福的学生查德威克从1921年开始关于中子的实验探索，历经12年，终于在1932年发现了中子。查德威克发现中子的核反应方程式为：α+94Be→MZX+n，则X的原子序数Z和质量数M分别为（）A．510B．512 C．611D．6127.以下事实可作为“原子核可再分”的依据是（）A．天然放射现象B．粒子散射实验C．电子的发现D．氢原子发光8．列关于电磁污染的说法，不正确的是（）A．电磁污染主要是指电磁辐射B．电磁辐射会干扰其他仪器的正常工作C．电磁辐射对人体和动物都有危害D．频率越高的电磁波，电磁辐射的危害就越小9.下图为查德威克发现新粒子的实验装置，用放射性元素（Po）发出的α粒子轰击铍（Be）会产生粒子流A，用粒子流A轰击石蜡，会放出粒子流B，则A为__________，B为__________。10.1919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__________．图中A为放射源发出的__________粒子，B为__________气．参考答案自主学习其他粒子的轰击下同位素质子质量数守恒、电荷数守恒放射性同位素课堂探究结论1：核反应结论2：原子核原子核打入原子核内部结论3：质