2020届人教版高中物理选修3-5教学案：第十九章 第3、4节 探测射线的方法含答案

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图19-3-1

A．带正电，由下向上运动 B．带正电，由上向下运动 C．带负电，由上向下运动 D．带负电，由下向上运动

解析：选A 由题图可以看出粒子在金属板上方的轨道半径比在金属板下方时小，由带电粒子在匀强磁场中运动的半径公式R＝可知粒子在金属板上方运动的速率小，所以粒子由下往上运动，B、C错误；磁场方向垂直照片向里，结合粒子运动方向，根据左手定则可知粒子带正电，A正确，D错误。

原子核的人工转变和核反应方程

1．核反应的条件：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。

2．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，而是粒子打入原子核内部使核发生了转变。

3．原子核人工转变的三个典型核反应 (1)1919年卢瑟福发现质子的核反应：

14

7

mvqBN＋2He→ 8O＋1H

4171

(2)1932年查德威克发现中子的核反应：

94

Be＋2He→ 6C＋0n

27

4

30

1

4121

(3)1934年约里奥—居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应：13Al＋2He→15P＋0n；

30

15

P→14Si＋1e。

4．人工转变核反应与衰变的比较

原子核的人工转变是一种核反应，是其他粒子与原子核相碰撞的结果，需要一定300

不同点 的装置和条件才能发生，而衰变是原子核的自发变化，它不受物理和化学条件的影响。 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，反应前后粒子总动量守恒。 ....

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[典例] 1993年，中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的铂元素的同位素 78Pt。制取过程如下：

(1)用质子轰击铍靶4Be产生快中子；

(2)用快中子轰击汞 80Hg，反应过程可能有两种： ①生成 78Pt，放出氦原子核； ②生成 78Pt，同时放出质子、中子。

(3)生成的 78Pt发生两次衰变，变成稳定的原子核汞 80Hg。写出上述核反应方程。 [解析] 根据质量数守恒、电荷数守恒，确定新生核的电荷数和质量数，然后写出核反应方程。如下：

(1)4Be＋1H→5B＋0n。 (2)① 80Hg＋0n→ 78Pt＋2He。 ② 80Hg＋0n→ 78Pt＋21H＋0n。

(3) 78Pt→ 79Au＋－1e， 79Au→ 80Hg＋－1e。 [答案] 见解析

写核反应方程时应注意以下三点

(1)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。

(2)核反应方程应以实验事实为基础，不能凭空杜撰。

(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。

A2

202

202

0

202

202

0

204

1

202

1

1

204

1

202

3

9

1

9

1

202

202

202202

2049

202

1．原子核ZX与氘核1H反应生成一个α粒子和一个质子。由此可知( ) A．A＝2，Z＝1 C．A＝3，Z＝3

A2

B．A＝2，Z＝2 D．A＝3，Z＝2

4

1

解析：选D 写出核反应方程：ZX＋1H→2He＋1H，由质量数守恒和电荷数守恒，列方程

A＋2＝4＋1，Z＋1＝2＋1，解得：A＝3，Z＝2，故答案为D。

2．以下是物理学史上3个著名的核反应方程

1417

x＋73Li→2y y＋ 7N→x＋ 8O 12y＋94Be→z＋ 6C

x、y和z是3种不同的粒子，其中z是( )

A．α粒子 B．质子 C．中子

D．电子

....

....

14

7

17

4

解析：选C 把前两个方程化简，消去x，即 7N＋3Li→y＋ 8O，可见y是2He，结合第三个方程，根据电荷数守恒、质量数守恒可知z是中子0n。因此选项C正确。

3．1956年李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，并由吴健雄用27Co放射源进行了实验验证。次年李、杨两人为此获得诺贝尔物理奖。27Co的衰变方程是27Co→ZNi＋－1e＋νe，其中νe是反中微子，它的电荷量为零，静止质量可以认为是零。27Co的核外电子数为________，在上述衰变方程中，衰变产物ZNi的质量数是________，核电荷数是________。

解析：27Co的核外电子数为27。

由质量数守恒，知ZNi的质量数为A＝60。

由核电荷数守恒，知ZNi的核电荷数为Z＝27＋1＝28。 答案：27 60 28

放射性同位素的应用

1．分类

可分为天然放射性同位素和人工放射性同位素两种，天然放射性同位素不过40多种，而人工放射性同位素已达1 000多种，每种元素都有自己的放射性同位素。

2．人工放射性同位素的优点 (1)放射强度容易控制； (2)可以制成各种所需的形状；

(3)半衰期比天然放射性物质短得多，放射性废料容易处理。因此，凡是用到射线时，用的都是人工放射性同位素。

3．放射性同位素的主要应用 (1)利用它的射线：

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——γ射线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医疗上——利用γ射线的高能量治疗癌症。

(2)作为示踪原子：放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质，通过探测放射性同位素的射线确定其位置。

[典例] 下列说法正确的是( )

A．给农作物施肥时，在肥料里放一些放射性同位素，是因为农作物吸收放射性同位素后生长更好

B．输油管道漏油时，可以在输的油中放一些放射性同位素探测其射线，确定漏油位置

AA60

60

60

60

60

1

A0

A....

....

C．天然放射元素也可以作为示踪原子加以利用，只是较少，经济上不划算 D．放射性元素被植物吸收，其放射性将发生改变 [思路点拨]

(1)放射性元素和它的同位素化学性质相同。 (2)放射性同位素含量容易控制，衰变周期较短。

[解析] 放射性元素与它的同位素的化学性质相同，但是利用放射性元素可以确定农作物在各季节吸收含有哪种元素的肥料。无论植物吸收含放射性元素的肥料，还是无放射性肥料，植物生长是相同的，A错；人工放射性同位素，含量易控制，衰变周期短，不会对环境造成永久污染，而天然放射性元素，剂量不易控制、衰变周期长、会污染环境，所以不用天然放射元素，C错；放射性是原子核的本身性质，与元素的状态、组成等无关，D错；放射性同位素可作为示踪原子，故B正确。

[答案] B

放射性同位素的应用技巧

(1)用射线来测量厚度，一般不选取α射线是因为其穿透能力太差，更多的是选取γ射线，也有部分选取β射线的。

(2)给病人治疗癌症、培育优良品种、延长食物保质期一般选取γ射线。 (3)使用放射线时安全是第一位的。

1．关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的有( )

A．放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到了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 解析：选D 利用放射线消除有害静电是利用α射线的电离性，使空气分子电离成导体，将静电泄出，A错误；γ射线对人体细胞伤害太大，因此不能用来人体透视，在用于治疗肿瘤时要严格控制剂量，B错误，D正确；DNA变异并不一定都是有益的，C错误。

2．(多选)近几年来，我国北京、上海、山东、洛阳、广州等地引进了十多台γ刀，治疗患者5 000余例，效果极好，成为治疗脑肿瘤的最佳仪器。令人感叹的是，用γ刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半小时完成手术，无需住院，因而γ刀被誉为“神刀”。据报道，我国自己研制的旋式γ刀性能更好，即将进入各大医院为患者服务。γ刀治疗脑肿瘤主要是利用( )

A．γ射线具有很强的穿透能力 B．γ射线具有很强的电离作用

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