高中物理第四章原子核第三节放射性同位素教学案粤教版5

第三节 放射性同位素

对应学生用书页码P51

1．利用天然放射性的高速粒子或利用人工加速的粒子去轰击原子核，以产生新的原子核，这个过程叫做核反应。在此过程中所放出或吸收的能量叫做反应能。

2．具有相同质子数而中子数不同的原子，在元素周期表中处于同一位置，因而互称同位素。具有放射性的同位素，叫做放射性同位素。

3．工业上利用γ射线的穿透性来检查金属内部的伤痕，即所谓无损的γ探伤。 4．利用射线的电离本领使空气电离而把空气变成导电气体，以消除化纤、纺织品上的静电。

5．由于放射性元素能放出某种射线，可用探测仪器对它们进行追踪，因而可利用它们进行踪迹显示。人们把作这种用途的放射性同位素叫做示踪原子。

6．辐射防护的基本方法有时间防护，距离防护，屏蔽防护。要防止放射性物质对水源、空气、用具、工作场所的污染，要防止射线过多地长时间地照射人体。

对应学生用书页码P51 同位素的概念及核反应 1.同位素

具有相同质子数而中子数不同的原子，在元素周期表中处于同一位置，因而互称同位素。 2．放射性同位素

(1)定义：具有放射性的同位素，叫做放射性同位素． (2)分类：可分为天然放射性同位素和人工放射性同位素。 (3)人工放射性同位素的优点：

①种类多：天然放射性同位素只有40多种，而人工放射性同位素有1000多种。

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②放射强度容易控制。 ③可制成各种所需的形状。 ④半衰期短，废料易处理。

因而放射性同位素的应用，一般都用人工放射性同位素。 (4)放射性同位素与放射性元素的同位素区别

某些非放射性元素比较稳定，但在人工转变的条件下，会使有些原子核发生变化，形成这种非放射性元素的同位素，但这种同位素可能不稳定，会发生衰变，因此称这种同位素为放射性同位素。由此可以看出，放射性同位素并不表示放射性元素的同位素，而是指这种同位素具有放射性。如磷是稳定的，不具有放射性。若用α粒子轰击铝核，会生成15P，它是磷的同位素，但它具有放射性，因此称15P为磷的放射性同位素。

3．核反应

核反应中遵循质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)而释放出核能。

(1)同位素的核外电子数相同，故化学性质相同，由于它们的中子数不同，因而它们的物理性质不同。

(2)人类第一次得到的人工放射性物质是磷30，其原子核的数字符号为15P，其核反应方程为：13Al＋2He→15P＋0n。

1．(双选)氢有三种同位素，分别是氕(1H)，氘(1H)，氚(1H)，则( ) A．它们的质子数相等 B．它们的核外电子数相等 C．它们的核子数相等 D．它们的中子数相等

解析：它们的质子数均为1，核外电子数与质子数相同，也均为1，故A、B对。它们的核子数分别为1,2,3，中子数分别为0,1,2，故C、D错。

答案：AB

放射性同位素的应用及放射线的危害 1.放射性同位素的应用 (1)射线的应用

①利用放出的γ射线的穿透本领检查金属内部是否存在砂眼裂痕等，即所谓无损的γ探伤。

②利用射线的穿透本领与物质厚度的关系，来检查各种产品的厚度和密封容器中液体的高度等，从而实现自动控制。

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③利用射线的电离本领使空气电离而把空气变成导电气体，以消除化纤、纺织品上的静电。

④利用射线的物理化学作用照射植物，引起植物变异而培育良种，也可以利用它杀菌、治病(如放疗)等。

⑤利用射线的化学效应可以促进高分子化合物的聚合反应，以制造各种塑料或改善塑料的性能。此外，还可以利用射线使石油裂解，增加汽油的产品。

(2)示踪原子的应用

由于放射性元素能放出某种射线，可用探测仪器对它们进行跟踪，因而可利用它们进行踪迹显示。人们把作这种用途的放射性同位素叫做示踪原子。

①农业上探测农作物对肥料的吸收情况。 ②工业上检测机件的磨损情况。

③医学上提供生物机体内生理生化过程的动态信息。 (3)半衰期的应用

①地质和考古工作中，推断地层或古代文物的年代。 ②利用生物残骸推断生物死亡年代。 2．放射线的危害及防护

核爆炸 危 害 核爆炸的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污染 医疗中如果放射线的剂量过大，也会导致病人受到损害，甚至造成病人的死亡 核泄漏 医疗 照射 密封防护 把放射源密封在特殊的包壳里，或用特殊方法覆盖，以防止放射线泄漏 防 距离防护 距放射源越远，人体吸收的剂量就越少，受到的危害就越轻 护 时间防护 尽量减少受辐射时间 屏蔽防护 在放射源与人体之间加屏蔽物能起到防护作用

2．(双选)关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是( ) A．作为示踪原子是利用了放射性同位素贯穿能力很强的性质

B．作为示踪原子是利用了放射性同位素放出的射线可被仪器探测到的特点 C．γ射线探伤利用了γ射线贯穿能力很强的性质 D．γ射线探伤利用了γ射线电离能力很强的性质

解析：根据放射性同位素的性质分析放射性同位素的应用。作为示踪原子是利用放射性

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同位素放出的射线可被仪器探测到的特点，利用γ射线探伤是利用了射线的贯穿能力强的性质，故选项B、C正确。

答案：BC

对应学生用书页码P52

核反应与力学知识的综合 [例1] 一个静止的氮核(7N)俘获一个速度为2.3×10 m/s的中子生成一个复核A，复核A又衰变成B、C两个新核，已知B、C的速度方向与中子的速度方向相同，B的速度是

147vB＝1×106 m/s，B的质量是中子质量的11倍，B、C所带电荷量之比qB∶qC＝5∶2。求：

(1)C核的速度大小；

(2)根据计算判断C核是什么核； (3)写出核反应方程。

[解析] (1)设中子质量为m，则氮核的质量为14m，B核的质量为11m，由质量数守恒可得，C核的质量为4m，由系统动量守恒定律可得

mv0＝mBvB＋mCvC

即mv0＝11mvB＋4mvC 可解得vC＝

mv0－11mvB6

＝3×10 m/s 4m(2)反应过程中电荷数守恒，由于总电荷数为7，B、C所带电荷量之比qB∶qC＝5∶2，故B核的电荷数为5，B核为硼核( 5B)；C核的电荷数为2，C核为氦核(2He)

(3)由质量数和电荷数守恒可得

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N＋0n→2He＋ 5B。

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[答案] (1)3×10 m/s (2)氦核 (3) 7N＋0n→2He＋ 5B

(1)人工转变、核反应过程遵守三个守恒： ①质量数守恒。 ②电荷数守恒。 ③粒子的总动量守恒。

依据①、②可正确书写核反应方程。依据③可解决各粒子在磁场中的圆周运动问题，也可结合牛顿定律解决在电场中的偏转问题。

(2)核反应的过程中，粒子的总动量守恒，可结合力学中的牛顿定律、动量守恒求解综合习题。

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