1、第三节放射性同位素目标定位1.知道什么是核反应，能够熟练写出核反应方程.2.知道什么是同位素、放射性同位素和人工放射性同位素.3.了解放射性同位素在生产和科学领域的应用.4.知道放射线的危害及防护一、核反应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2反应能在核反应过程中，原子核的质量数和电荷数会发生变化，同时伴随着能量的释放或吸收，所放出或吸收的能量叫做反应能3遵循规律：质量数和电荷数总是守恒的4发现质子和中子的核反应方程(1)卢瑟福用粒子轰击氮核而发现质子的核反应方程(2)查德威克用粒子轰击铍从而发现中子的核反应方程二、放射性同位素1同位
2、素：具有相同质子数而中子数不同的原子，互称同位素2放射性同位素：具有放射性的同位素，叫做放射性同位素3约里奥居里夫妇在用粒子轰击铝箔时发现正电子的核反应方程为：AlHePn，PSie，其中P是P的一种放射性同位素三、放射性同位素的应用1利用放射性同位素放出的射线可进行探伤、消除静电、培育良种、治疗癌症2放射性同位素可以作为示踪原子3利用元素的半衰期可推断地层或古代文物的年代想一想医学上做射线治疗用的放射性元素，应用半衰期长的还是短的？为什么？答案半衰期短的因为半衰期短的放射性废料容易处理4放射线的危害及防护(1)射线具有很强的电离作用，但穿透能力很弱；(2)射线有较强的穿透能力，但电离作用较弱
3、；(3)射线电离作用最小，穿透能力很强辐射防护的基本方法有：时间防护、距离防护和屏蔽防护预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中问题1问题2问题3一、核反应及核反应方程1核反应的条件用粒子、质子、中子，甚至用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大发现(1)1919年卢瑟福发现质子的核反应：(2)1932年查德威克发现中子的核反应：(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：4人工转变核反应与衰变的比较(1)不同点：人工转变是其他粒子与原子核相碰撞的结果，需要
4、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(2)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【例1】完成下列各核反应方程，并指出哪个核反应是首次发现质子、中子和正电子的解析(1)BHeNn(2)BeHeCn此核反应使查德威克首次发现了中子(3)AlnMgH(4)NHeOH此核反应使卢瑟福首次发现了质子(5)NaHNaH(6)AlHenP；PSie(正电子)此核反应使约里奥居里夫妇首次发现了正电子借题发挥书写核反应方程的四条重要原则(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)能量守恒(中学阶段
5、不做要求)；(4)核反应必须是实验中能够发生的针对训练1以下是物理学史上3个著名的核反应方程xLi2yyNxO(和其它核反应方程的箭头相同)yBezCx、y和z是3种不同的粒子，其中z是()A粒子 B质子 C中子 D电子答案C解析把前两个方程化简，消去x，即NLiyO，可见y是He，结合第三个方程，根据电荷数守恒和质量数守恒可知z是中子n.因此选项C正确二、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)半衰期很短，废料容易处理3放射性同位素的主要作用(1)工业部门使用射线测厚度
6、利用射线的穿透特性(2)农业应用射线使种子的遗传基因发生变异，杀死腐败细菌、抑制发芽、延长保质期等(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r射线的高能量治疗癌症【例2】(多选)下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的()A射线探伤仪B利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况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，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答案BD解析A是利用了射线的穿透性；C是利用了射线的生物作用；B、D是利用示踪原子借题发挥利用放射性同位素作示踪原子：一是利用了它的
7、放射性，二是利用放射性同位素放出的射线针对训练2关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是()A利用射线可以改变布料的性质，使其不再因摩擦而生电，从而达到消除有害静电的目的B利用射线的贯穿性可以为金属探伤，也可以进行人体的透视C利用射线照射作物种子可使其DNA发生变异，其结果一定是更优秀的品种D利用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答案D解析利用射线消除有害静电是利用射线的电离作用，使空气分子电离，将静电导走，选项A错误；射线对人体细胞伤害太大，不能用来进行人体透视，选项B错误；作物种子发生的DNA突变不一定都是有益的，还要经过筛选才能培育出优良品种，选项C错误
8、；利用射线治疗肿瘤对人体肯定有副作用，因此要科学地控制剂量，选项D正确.核反应方程1(多选)下列核反应或核衰变方程中，符号“X”表示中子的是()A.BeHeCXB.NHeOXC.HgnPt2HXD.UNpX答案AC2一质子束射入到静止靶核Al上，产生如下核反应：PAlXn式中P代表质子，n代表中子，X代表核反应产生的新核由反应式可知，新核X的质子数为_，中子数为_答案1413解析根据核反应过程电荷数守恒和质量数守恒，新核X的质子数为113014，质量数为127127，所以中子数271413.31993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Pt.制取过程如下：(1)用质子轰击
9、铍靶Be产生快中子；(2)用快中子轰击汞Hg，反应过程可能有两种：生成Pt，放出氦原子核；生成Pt，同时放出质子、中子(3)生成的铂Pt发生两次衰变，变成稳定的原子核汞 Hg.写出上述核反应方程答案见解析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)BeHBn.(2)HgnPtHe；HgnPt2Hn.(3)PtAue，AuHge.(或202 78Pt202 80Hg2e)放射性同位素的应用4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，而今天人工制造的放射性同位素已达1 000多种，每种元素都有放射性同位素放射
10、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(2)图1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为1毫米的铝板，在、三种射线中，你认为对铝板的厚度控制起主要作用的是_射线图1(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_答案(1)B(2)(3)示踪原子解析(1)因放射线的电离作用，空气中的与验电器所带电性相反的离子与之中和，从
11、而使验电器所带电荷消失(2)射线穿透物质的本领弱，不能穿透厚度为1毫米的铝板，因而探测器不能探测，射线穿透物质的本领极强，穿透1毫米厚的铝板和几毫米厚的铝板打在探测器上很难分辨射线也能够穿透1毫米甚至几毫米厚的铝板，但厚度不同，穿透后射线中的电子运动状态不同，探测器容易分辨(3)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
12、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用途的放射性同位素叫做示踪原子(时间：60分钟)题组一放射性同位素的应用1一放射源放射出某种或多种射线，当用一张薄纸放在放射源的前面时，强度减为原来的，而当用1 cm厚的铝片放在放射源前时，射线的强度减小为零由此可知，该放射源所射出的()A仅是射线 B仅是射线C是射线和射线 D是射线和射线答案C解析三种射线中，射线穿透本领最强，能穿透几厘米厚的铝板，本题中用1 cm厚的铝片即能挡住射线，说明射线中不含射线，用薄纸便可挡住部分射线，说明射线中含有贯穿本领较小的射线，同时有大部分射线穿过薄纸，说明含有射线2医学界通过14C标
13、记的C60发现一种C60的羧酸衍生物，在特定条件下可以通过断裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，则14C的用途是()A示踪原子 B电离作用C催化作用 D贯穿作用答案A解析用14C标记C60来查明元素的行踪，因此14C的作用是作示踪原子，故选项A正确3(多选)有关放射性同位素P的下列说法中，正确的是()A.P与X互为同位素B.P与其同位素有相同的化学性质C用P制成化合物后它的半衰期变长D含有P的磷肥释放正电子，可用作示踪原子，观察磷肥对植物的影响答案BD解析同位素有相同的质子数，所以选项A错误；同位素有相同的化学性质，所以选项B正确；半衰期与元素属于化合物或单质没有关系，所以P制成化合物后它的半衰期不
14、变，所以选项C错误；含有P的磷肥由于衰变，可记录磷的踪迹，所以选项D正确4(多选)近几年，我国北京、上海、山东、洛阳、广州等地引进了十多台刀，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，用刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半个小时内完成手术，无须住院，因而刀被誉为“神刀”据报道，我国自己研究的旋式刀性能更好，将进入各大医院为患者服务刀治疗脑肿瘤主要是利用()A射线具有很强的贯穿本领B射线具有很强的电离作用C射线具有很高的能量D射线能很容易地绕过障碍物到达目的地答案AC5放射性在技术上有很多应用，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
15、射线.元素射线半衰期钋210138天氡2223.8天锶9028年铀238、4.5109年某塑料公司生产聚乙烯薄膜，方法是让厚的聚乙烯膜通过轧辊把聚乙烯膜轧薄，利用适当的放射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀可利用的元素是()A钋210 B氡222C锶90 D铀238答案C解析要测定聚乙烯薄膜的厚度，则要求射线可以穿透薄膜，因此射线不合适；另外，射线穿透作用还要受薄膜厚度影响，射线穿透作用最强，薄膜厚度不会影响射线穿透，所以只能选用射线，而氡222半衰期太短，铀238半衰期太长，所以只有锶90较合适题组二核反应方程6在下列四个核反应方程中，X1、X2、X3和X4各代表某种粒子HX1HenNHe
16、OX2BeHeCX3 MgHeAlX4则以下判断中正确的是()AX1是质子 BX2是中子CX3是电子 DX4是质子答案D解析根据核反应的质量数和电荷数守恒知，X1为H，A错；X2为H，B错；X3为n，C错；X4为H，D对7用中子轰击氧原子核的核反应方程式为OnNX，对式中X、a、b的判断正确的是()AX代表中子，a17，b1BX代表电子，a17，b1CX代表正电子，a17，b1DX代表质子，a17，b1答案C解析根据质量数、电荷数守恒可知a17，b1，因此X可表示为01e，为正电子，故C项正确8贝可勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用下列属于放射性
17、衰变的是()A.CNeB235 92Un131 53I103 39Y2nC.HHHenD.HeAlPn答案A解析原子核自发地放出某种粒子而转变为新核的变化叫作原子核的衰变，只有选项A符合；选项B是核裂变反应选项D是人工核转变反应，选项C是核聚变反应9放射性元素Po衰变为Pb，此衰变过程的核反应方程是_；用此衰变过程中发出的射线轰击F，可得到质量数为22的氖(Ne)元素和另一种粒子，此核反应过程的方程是_答案PoPbHeHeFNeH解析根据衰变规律，此衰变过程的核反应方程是PoPbHe.用射线轰击F，可得到质量数为22的氖(Ne)元素和另一种粒子，此核反应过程的方程是：HeFNeH.题组三综合应
18、用10在磁场中，一个静止在磁场中的放射性同位素原子核P，放出一个正电子后变成原子核Si，如图所示能近似反映正电子和Si核轨迹的是()答案B解析把放出的正电子和衰变生成物Si核看成一个系统，衰变过程中系统的动量守恒，放出的正电子的方向跟Si核运动方向一定相反由于它们都带正电荷，在洛伦兹力作用下一定形成两个外切圆的轨道，C、D可排除因为洛伦兹力提供向心力，即qvBm.所以做匀速圆周运动的半径为r.衰变时，放出的正电子与反冲核Si的动量大小相等，因此在同一个磁场中做圆周运动的半径与它们的电荷量成反比，即.可见正电子运动的圆半径较大111934年，约里奥居里夫妇在用粒子轰击铝箔时，除了测到预料中的中子
19、外，还探测到了正电子正电子的质量跟电子的质量相同，带一个单位的正电荷，跟电子的电性正好相反，是电子的反粒子更意外的是，拿走放射源以后，铝箔虽不再发射中子，但仍然继续发射正电子，而且这种放射性也有一定的半衰期原来，铝箔被粒子击中后发生了如下反应：AlHePn，这里的P就是一种人工放射性同位素，正电子就是它衰变过程中放射出来的(1)写出放射性同位素P放出正电子的核反应方程；(2)放射性同位素P放出正电子的衰变称为正衰变，我们知道原子核内只有中子和质子，那么正衰变中的正电子从何而来？答案(1)PSie(2)正电子是原子核内的一个质子转化成一个中子放出的解析(1)核反应方程为PSie(2)原子核内只有质子和中子，没有电子，也没有正电子，正衰变是原子核内的一个质子转化成一个中子，同时放出正电子，核反应方程为Hne12静止的氮核N被速度为v0的中子n击中生成碳核C和另一种原子核甲，已知C与甲核的速度方向与碰撞前中子的速度方向均一致，碰后C核与甲核的动量之比为21.(1)写出核反应方程；(2)求C与甲核的速度各是多大？答案(1)NnCH(2)解析(2)设中子质量为m0，C核质量为mC，甲核质量为m甲，由动量守恒得m0v0mCvCm甲v甲即m0v012m0vC3m0v甲又因为C与甲核动量之比为21，所以mCvC2m甲v甲，即12m0vC23m0v甲联立求得：vC，v甲