高中物理选修3步步高同步讲义第五章 2　第2课时　核反应　放射性同位素及其应用

第五章HEFANYINGFANGSHEXINGTONGWEISUJIQIYINGYONG第2课时核反应放射性同位素

及其应用梳理教材夯实基础/探究重点提升素养/课时对点练1.知道核反应及其遵循的规律.2.知道什么是放射性同位素和人工转变的放射性同位素.3.了解放射性在生产和科学领域的应用和防护.学习目标内容索引梳理教材夯实基础Part1探究重点提升素养Part2课时对点练Part3梳理教材夯实基础Part

11.定义：原子核在其他粒子的轰击下产生

或者发生状态变化的过程.2.原子核的人工转变：卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，核反应方程→

.3.遵循规律：

守恒，电荷数守恒.一、核反应新原子核质量数1.放射性同位素：具有

的同位素.2.应用：(1)射线测厚仪：工业部门使用放射性同位素发出的射线来测厚度.(2)放射治疗.(3)培优、保鲜.(4)示踪原子：一种元素的各种同位素具有

化学性质，用放射性同位素代替非放射性的同位素后可以探测出原子到达的位置.二、放射性同位素及其应用放射性相同的1.人类一直生活在放射性的环境中.2.过量的射线对人体组织有

作用.在使用放射性同位素时，必须严格遵守操作规程，注意人身安全，同时，要防止

对水源、空气、用具等的污染.三、辐射与安全破坏放射性物质1.判断下列说法的正误.(1)用α粒子轰击氮原子核产生氧17和中子的过程是α衰变.(

)(2)衰变和原子核的人工转变均满足质量数守恒和电荷数守恒.(

)(3)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.(

)(4)任何放射性物质都可以作为示踪原子使用.(

)√×√×即学即用276028返回探究重点提升素养Part

2一、核反应核反应的实质是什么？它符合哪些规律？答案核反应的实质就是将一种原子核在其他粒子的轰击之下转变成一种新的原子核，并产生新的粒子.符合质量数和电荷数守恒规律.导学探究知识深化条件用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.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，而是粒子打入原子核内部使核发生了转变规律(1)质量数、电荷数守恒；(2)动量守恒知识深化

完成下列核反应方程，并指出其中哪个是发现质子的核反应方程，哪个是发现中子的核反应方程.例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.总结提升针对训练1在中子、质子、电子、正电子、α粒子中选出一个适当的粒子，分别填在下列核反应式的横线上.二、放射性同位素及其应用1.放射性同位素的分类(1)天然放射性同位素.(2)人工放射性同位素.2.放射性同位素的主要作用(1)工业部门使用射线测厚度——利用γ射线的穿透特性.(2)农业应用——利用γ射线照射种子，会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.(3)做示踪原子——利用放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质.(4)医学上——利用γ射线的高能量治疗癌症.例2√同位素有相同的质子数，不同的质量数，故A错；同位素有相同的化学性质，故B错；半衰期与物理、化学状态无关，故C错；

为放射性同位素，可用作示踪原子，故D对.例3

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，而今天通过核反应生成的人工放射性同位素已达1000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、B因放射线的电离作用，空气中的与验电器所带电荷电性相反的离子与验电器所带电荷相互中和，从而使验电器所带电荷消失.(2)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.βα射线穿透物质的本领弱，不能穿透厚度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毫米厚铝板和几毫米厚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.(3)在我国首先用人工方法合成牛胰岛素时，需要证明人工合成的牛胰岛素结晶跟天然牛胰岛素的结晶是同一种物质，为此曾采用放射性同位素14C做__________.示踪原子把掺入14C的人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素混合在一起，经过多次重新结晶后，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完全融为一体，它们是同一种物质.这种把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，从而可以了解某些不容易查明的情况或规律.人们把这种放射性同位素叫示踪原子.针对训练2下表给出了放射性同位素的辐射线和半衰期.在医疗技术中，常用放射线治疗肿瘤，其放射线必须满足：①具有较强的穿透能力，以辐射到体内的肿瘤处；②在较长时间内具有相对稳定的辐射强度.为此所选择的放射源应为同位素钋210锝99钴60锶90辐射线αγγβ半衰期138天6小时5年28年A.钋210 B.锝99 C.钴60 D.锶90√因放射线要有较强的穿透能力，所以应为γ射线，要使其在较长时间内具有相对稳定的辐射强度，放射源应具有较长的半衰期，C正确.同位素钋210锝99钴60锶90辐射线αγγβ半衰期138天6小时5年28年例4

(2021·山东威海高二期末)2020年新冠疫情爆发，我国科学家第一时间对病毒进行基因测序，为后续的确诊提供了依据.基因测序采用放射性同位素为标记，让基因序列自动显影.下列关于放射性同位素及射线的应用说法正确的是A.α射线可以用来测量钢板的厚度B.射线能够治疗癌症是因为癌细胞在射线照射下破坏得比健康细胞慢C.放射性同位素具有能量高、污染小的特点，可作为核电站燃料D.利用γ射线照射种子，会使种子的遗传基因发生变异，可培育出优良品种√α射线穿透能力弱，故不能用来测量钢板厚度，A错误；射线照射患处杀死癌细胞是治疗癌症的一种方法，射线不仅抑制癌细胞的增殖，也抑制正常细胞增殖，故B错误；根据粒子的不同，放射性同位素能量高低不等，产生的作用也不同，应用领域不同，故C错误；利用γ射线照射种子，会使种子的遗传基因发生变异，可以培育出新的优良品种，故D正确.返回课时对点练Part

3考点一核反应1.2019年是世界上首次实现元素人工转变100周年.1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现产生了另一种元素，该核反应方程可写为：.以下判断正确的是A.m＝16，n＝1 B.m＝17，n＝1C.m＝16，n＝0 D.m＝17，n＝0√基础对点练1234567891011121314根据核反应的质量数和电荷数守恒可得：4＋14＝m＋1,2＋7＝8＋n，解得m＝17，n＝1，故B正确.2.用中子轰击氧原子核的核反应方程为

，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＝11234567891011121314√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

，即为正电子，故选项C正确，A、B、D错误.123456789101112131412345678910111213143.如图所示，国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台.下列核反应中放出的粒子为中子的是√1234567891011121314根据核反应中质量数和电荷数守恒，各选项核反应方程如下：4.下面列出的是一些核反应方程式：

；

＋Z，其中A.X是质子，Y是中子，Z是正电子B.X是正电子，Y是中子，Z是质子C.X是正电子，Y是质子，Z是中子D.X是中子，Y是正电子，Z是质子√1234567891011121314根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为0，电荷数为1，则X为正电子；Y的质量数为1，电荷数为0，为中子；Z的质量数为1，电荷数为1，为质子，B正确.1234567891011121314考点二放射性同位素及其应用辐射与安全5.(2021·湖北黄冈高二期中)下列应用中把放射性同位素作为示踪原子的是A.γ射线探伤仪B.α射线用来消除静电C.利用钴60治疗肿瘤等疾病D.把含有放射性元素的肥料施给农作物，以检测农作物吸收养分的规律√1234567891011121314γ射线探伤仪是利用γ射线的穿透性，故A错误；α射线用来消除静电利用的是α射线的电离本领强，故B错误；利用钴60治疗肿瘤等疾病是利用它的射线对生命物质具有破坏性，故C错误；把含有放射性元素的肥料施给农作物，用检测放射性的办法确定放射性元素在农作物内转移和分布情况，找出合理施肥的规律，是把放射性同位素作为示踪原子使用，故D正确.12345678910111213146.人工放射性同位素被广泛应用，以下说法不正确的是A.人工放射性同位素的半衰期比较短B.人工放射性同位素放射强度容易控制C.人工放射性同位素的γ射线具有较强的杀伤力，能用来治疗癌症等D.人工放射性同位素作为示踪剂时，由于其放射性对人体有害，故一定

不能对人体使用√1234567891011121314人工放射性同位素的半衰期比天然放射性物质短，故A正确；人工放射性同位素的放射强度容易控制，故B正确；人工放射性同位素的γ射线具有较强的杀伤力，能用来治疗癌症等，故C正确；使用人工放射性同位素作为示踪剂时，虽然过量放射性对人体有害，但调整剂量仍然能对人体使用，故D错误.12345678910111213147.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.放射育种利用γ射线照射种子使遗传基因发生变异D.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1234567891011121314√γ射线的穿透能力最强，应该用γ射线探测物体的厚度，故A错误；因为α粒子的电离本领强，所以应该用α粒子放射源制成“烟雾报警器”，故B错误；γ射线可使DNA发生变异，所以放射育种利用γ射线照射种子使遗传基因发生变异，故C正确；人体长时间接触放射线会影响健康，所以医院在利用放射线诊断疾病时用半衰期较短的放射性同位素，故D错误.12345678910111213148.放射性同位素发出的射线在科研、医疗、工业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是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.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.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

太大的伤害√1234567891011121314利用放射线消除有害静电是利用α射线的电离本领强，使空气分子电离成导体，将静电导出，故A错误；利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，γ射线对人体细胞伤害太大，因此不能用来人体透视，故B错误；DNA变异并不一定都是有益的，也有有害的一面，故C错误；射线对人体细胞伤害太大，在用于治疗肿瘤时要严格控制剂量，故D正确.12345678910111213149.钴60()是金属元素钴的放射性同位素之一，其半衰期为5.27年.它发生β衰变变成镍60()同时放出能量高达315keV的高速电子和两束γ射线.钴60的应用非常广泛，几乎遍及各行各业.在农业上，常用于辐射育种、食品辐射保藏与保鲜等；在工业上，常用于无损探伤、辐射消毒、辐射加工、辐射处理废物以及自动控制等；在医学上，常用于人体肿瘤的放射治疗.关于钴60，下列说法正确的是A.发生β衰变的衰变方程为B.将钴60放入高温高压环境中可以加快其衰变C.钴60可以作为示踪原子研究人体对药物的吸收D.10g钴60经过10.54年全部发生衰变1234567891011121314能力综合练√根据电荷数守恒、质量数守恒，知钴60发生β衰变的衰变方程为：

，故A正确.放射性元素衰变的快慢由核自身的因素决定，与所处的外部环境无关，故B错误.钴60半衰期太长，且衰变放出的高能粒子对人体伤害太大，不能作为药物的示踪原子，故C错误.10.54年为两个半衰期，则剩下的钴60为原来的

，没有全部衰变，故D错误.123456789101112131410.正电子发射计算机断层扫描(PETCT)，其原理是借助于示踪剂(正电子放射性药物)可以聚集到病变部位的特点来发现疾病的.PETCT常用核素氧15标记，其半衰期仅有2分钟.对含氧元素的物质照射20～50MeV的X射线，激发原子核边缘的中子，可以产生氧15正电子核素.下列说法正确的是A.用30MeV的X射线照射氧16时，生成氧15的同时释放出中子B.氧15发生正电子衰变时，生成的新核含有9个中子C.经过10分钟，氧15的含量减小为原来D.将氧15置于回旋加速器中，其半衰期可能发生变化1234567891011121314√改变元素所处的物理环境和化学状态，不改变半衰期，故D错误.123456789101112131411.有些放射性元素要经历一系列的衰变才能稳定，关于X、Y、Z三个原子核的衰变方程如下：根据以上方程可以推断在X、Y和Z中，下列说法正确的是A.Z的中子数小于Y的中子数B.Y的质量数大于X的质量数C.X、Y和Z互为同位素D.Z的电荷数大于Y的电荷数√1234567891011121314由上可知，Y的质量数小于X的质量数，故B错误；由于X和Y的质子数相同，即互为同位素，但Z不是，故C错误；由上可知，Z的电荷数小于Y的电荷数，故D错误.12345678910111213141234567891011121314√β衰变是原子核中的一个中子转化为一个质子和一个电子，B错误；α射线的穿透能力很弱，一张厚纸就可以挡住，C错误；在月球环境下Pu238的半衰期不变，D错误.123456789101112131413.(2022·河北高中学业考试)现代已知碳的同位素共有十五种，有碳8至碳22，其中碳12和碳13属于稳定型，碳14是宇宙射线透过空气时撞击氮原子核产生的，碳14是一种放射性的元素，衰变为氮14.图中包含碳14衰变相关信息，结合这些信息可以判定下列说法正确的是A.碳14转变为氮14，衰变方式为