高中物理选择性必修三第五章 2 第二课时 核反应　放射性同位素及其应用学案

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第2课时　核反应　放射性同位素及其应用[学习目标]　1.知道核反应及其遵循的规律，会正确书写核反应方程式(重难点)。2.知道人工放射性同位素，了解放射性同位素在生产和科学领域的应用。一、核反应1．核反应：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。(1)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)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。2．原子核人工转变的三大发现(1)1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子，eq \o\ar(14, 7)N＋eq \o\ar(4,2)He―→________＋eq \o\al(1,1)H。(2)1932年查德威克用α粒子轰击铍，发现了中子：eq \o\al(9,4)Be＋eq \o\al(4,2)He→_______＋eq \o\al(1,0)n。(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方程eq \o\al(27,13)Al＋eq \o\al(4,2)He→____＋eq \o\al(1,0)n，_____→eq \o\al(30,14)Si＋eq \o\ar(0,＋1)e。3．遵循规律：________________守恒，________________守恒。衰变和原子核的人工转变有什么不同？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________例1　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。(1)eq \o\ar(14,7)N＋eq \o\ar(1,0)n→eq \o\ar(14,6)C＋________；(2)eq \o\ar(14,7)N＋eq \o\ar(4,2)He→eq \o\ar(14,8)O＋________；(3)eq \o\ar(10,5)B＋eq \o\ar(1,0)n→________＋eq \o\ar(4,2)He；(4)eq \o\ar(9,4)Be＋eq \o\ar(4,2)He→________＋eq \o\ar(1,0)n；(5)eq \o\ar(56,26)Fe＋eq \o\ar(2,1)H→eq \o\ar(57,27)Co ＋________。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________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。例2　(2022·湖北卷)上世纪四十年代初，我国科学家王淦昌先生首先提出证明中微子存在的实验方案：如果静止原子核eq \o\al(7,4)Be俘获核外K层电子，可生成一个新原子核X，并放出中微子νe，即eq \o\al(7,4)Be＋eq \o\al(　0,－1)e―→X＋eq \o\al(0,0)νe。根据核反应后原子核X的动能和动量，可以间接测量中微子的能量和动量，进而确定中微子的存在。下列说法正确的是(　　)A．原子核X是eq \o\al(7,3)LiB．核反应前后的总质子数不变C．核反应前后总质量数不同D．中微子νe的电荷量与电子的相同二、放射性同位素及其应用　辐射与安全1．放射性同位素(1)定义：具有________________的同位素。(2)类型：_______放射性同位素和_______放射性同位素。(3)与天然放射性物质相比，人工放射性同位素的资源_______，放射强度容易_______，半衰期比较________，因此放射性废料容易________，获得了广泛的应用。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：利用放射性同位素发出的射线破坏癌细胞组织。(3)培优、保鲜：利用放射性同位素放出的射线照射种子培养优良品种等。(4)示踪原子：一种元素的各种同位素具有相同的化学性质，用放射性同位素替换非放射性的同位素后可以探测出原子到达的位置。3．辐射与安全：人类一直生活在放射性的环境中，过量的射线对人体组织有________作用。要防止________________对水源、空气、用具等的污染。例3　我国科学家在1965年9月首先用人工方法合成了牛胰岛素。为了证明人工合成的牛胰岛素与天然的是否为同一物质，在人工合成牛胰岛素过程中掺了放射性14C，然后将人工合成的牛胰岛素与天然的混合得到了放射性14C分布均匀的结晶物，从而证明了两者是同一物质，为我国在国际上首先合成具有生物活性牛胰岛素提供了有力证据。在人工合成过程中掺入放射性14C的用途是(　　)A．催化剂 B．媒介质C．组成元素 D．示踪原子例4　(多选)某医院利用放射线治疗肿瘤，被利用的放射源必须具备以下两个条件：(1)放出的射线有较强的穿透能力，能辐射到体内肿瘤所在处；(2)能在较长的时间内提供比较稳定的辐射强度。现有四种放射性同位素的放射线及半衰期如表所示。关于在表中所列的四种同位素，下列说法正确的是(　　)A.最适宜作为放疗使用的放射源应是钴60B．最适宜作为放疗使用的放射源应是锶90C．放射线的电离能力最强的放射源是锝99D．放射线的电离能力最强的放射源是氡222例5　(多选)以下关于放射性元素产生的射线应用的说法，正确的是(　　)A．经过射线照射的蔬菜可以保存更长时间B．利用γ射线的穿透性强的特点，可以用它为人体探伤C．α射线可以用来消除有害的静电D．射线可以培育新的优良作物品种同位素钴60锶90锝99氡222放射线γβγα半衰期5年28年6小时3.8天