1、年 級高三學 科物理版 本人教實驗版內容標題第十九章 原子核 第14節 編稿老師楊義【本講教育信息】一. 教學內容：第十九章 原子核 第一節 原子核的組成第二節 放射性元素的衰變第三節 探測射線的方法第四節 放射性的應用與防護知識內容（一）原子核的組成1. 天然放射現象（1）放射性：物質發射射線的性質，叫放射性。（2）放射性元素：具有放射性的元素，原子序數大于或等于83的元素，都能自發地發出射線；原子序數小于83的元素，有的也能放出射線。（3）天然放射現象：放射性元素自發地發出射線的現象叫做天然放射現象。2. 三種射線（1）射線：射線實際上是氦原子核，電離作用較強，但穿透本領較差。（2）射線：

2、射線是高速電子流，它的電離作用較弱，但穿透本領較強。（3）射線：射線是能量很高的電磁波，波長很短，它的電離作用更小。但穿透本領更強。3. 原子核的組成原子核由質子和中子組成，質子帶正電，中子不帶電，質子、中子統稱為核子，原子核常用符號表示。1. 原子核的衰變：（1）定義：原子核放出粒子或粒子，變成另一種原子核，我們把這種變化稱為原子核的衰變。 （2）分類： 放射性元素的原子核放出一個粒子后，成為新核，這種衰變過程叫做衰變。 放射性元素的原子核放出粒子的衰變叫做衰變。說明：原子核衰變時電荷數和質量數都守恒。 （3）衰變方程： （4）實質： 衰變：2個中子和2個質子在一定條件下作為一個整體從較大的

3、原子核中被拋射出來，于是放射性元素就發生了衰變，即。 衰變：衰變的實質在于核內的中子轉化成了一個質子和一個電子，其轉化方程是（5）射線的產生：放射性的原子核在發生衰變、衰變時，往往蘊藏在核內的能量會釋放出來，使產生的新核處于高能級，這時，它要向低能級躍遷，能量以光子的形式輻射出來。因此，射線經常是伴隨射線和射線產生的。2. 半衰期：（1）定義：放射性元素的原子核有半數發生衰變所需的時間，叫做這種元素的半衰期。 （2）影響因素：放射性元素衰變的快慢是由核內部自身的因素決定的，跟原子所處的化學狀態和外部條件都沒有關系1. 威爾遜云室：（1）原理：粒子在云室內氣體中飛過，使沿途的氣體分子電離，過飽和

4、酒精蒸氣就會以這些離子為核心凝結成霧滴。于是顯示出射線的徑跡。（2）粒子徑跡： 粒子：由于粒子的質量比較大，在氣體中飛行時不易改變方向，由于它的電離本領大，沿途產生的離子多，所以它在云室中的徑跡直而粗。 粒子：粒子的質量小，跟氣體碰撞時容易改變方向，并且電離本領小，沿途產生的離子少，所以它在云室中的徑跡比較細，而且常常彎曲。 粒子：離子的電離本領更小，在云室中一般看不到它的徑跡。2. 氣泡室：氣泡室的原理同云室的原理類似，所不同的是氣泡室里裝的是液體。3. 蓋革一米勒計數器：G-M計數器非常靈敏，用它探測射線十分方便，但是不同射線在計數器中產生的脈沖現象相同，因此只能用來計數，不能區分射線的種

5、類。（四）放射性的應用與防護1. 核反應：（1）定義：原子核在其他粒子的轟擊下產生新原子核的過程，稱為核反應。在核反應中，質量數守恒，電荷數守恒。（2）原子核人工轉變的三大發現： 1919年盧瑟夫發現質子的核反應： N+HeO+H 1932年查德威克發現中子的核反應：Be+HeC+n 1934年約里奧·居里夫婦發現放射性同位素和正電子的核反應： Al+He P+n PSi+e2. 放射性同位素：放射性同位素有人造放射性同位素和天然放射性同位素兩種。人造放射性同位素的半衰期比天然放射性同位素的短得多，因此廢料容易處理。由于這些優點，凡是用到射線時，用的都是人造放射性同位素，而不是天然放

6、射性物質。3. 放射性的應用： 利用放出的射線檢查金屬部件是否存在裂痕等，用射線探傷。 利用射線的穿透本領與物質厚度和密度的關系來檢查各種產品的厚度和密封容器中液體的高度等，從而實現自動控制。 利用射線使空氣電離把空氣變成導電氣體，以消除化纖、紡織品上的靜電等。 利用射線照射植物，引起植物變異而培育良種，也可以利用它殺菌治病等。4. 放射性污染和防護：對生物體的危害主要表現在穿透力、基因突變；對環境的危害表現在廢料污染、對生物體組織的破壞、對空氣、水源的污染等方面。防護措施：封存、深埋等。三. 三種射線在勻強磁場、勻強電場、正交電場和磁場中的偏轉情況比較：如、圖所示，在勻強磁場和勻強電場中都是

7、比的偏轉大，不偏轉；區別是：在磁場中偏轉軌跡是圓弧，在電場中偏轉軌跡是拋物線。圖中肯定打在O點；如果也打在O點，則必打在O點下方；如果也打在O點，則必打在O點下方。2. 核反應方程的配平及確定、衰變次數的方法：（1）核反應方程中有兩個守恒規律：質量數守恒，核電荷數守恒。 （2）確定衰變次數的原理是兩個守恒規律。方法是：設放射性元素X經過n次衰變m次衰變后，變成穩定的新元素Y，則表示核反應的方程為：XY+nHe +me。根據電荷數守恒和質量數守恒可列方程 兩式聯立得： 由此可見確定衰變次數可歸結為解一個二元一次方程組。（3）技巧上，為了確定衰變次數，一般是由質量數的改變先確定衰變的次數，這是因為

8、衰變的次數的多少對質量數沒有影響，然后再根據衰變規律確定衰變的次數。（4）幾點說明： 核反應過程一般都不是可逆的，所以核反應方程式只能用單向箭頭表示反應方向，不能用等號連接。 核反應的生成物一定要以實驗為基礎，不能憑空只依據兩個守恒杜撰出生成物來寫核反應方程。 核反應中遵循質量數守恒而不是質量守恒，核反應過程中反應前后的總質量一般會發生變化（質量虧損）而釋放出核能。當放射性物質發生連續衰變時，原子核中有的發生衰變，有的發生衰變，同時伴隨著輻射?！镜湫屠}】例1 解析：答案：例2 關于天然放射現象，以下敘述正確的是（ ）A. 若使放射性物質的溫度升高，其半衰期將減小B. 衰變所釋放的電子是原子核

9、內的中子轉變為質子時所產生的C. 在、這三種射線中，射線的穿透能力最強， 射線的電離能力最強D. 射線一定是由、衰變產生的解析：半衰期是由放射性元素原子核的內部因素所決定，跟元素的化學狀態、溫度、壓強等因素無關，A錯；衰變所釋放的電子是原子核內的中子轉變為質子時所產生的，B對；根據三種射線的物理性質，C對；處于激發態的原子核在發生躍遷時，也會放出射線，因此射線不一定是由、衰變產生的，D錯。答案：B、C點評：要明確、三種射線及其產生的機理， 衰變放出的電子并不是由核外電子躍遷出來的，而是從核中衰變產生的。例3 U衰變后Rn共發生了 次衰變和 次衰變。解析：根據衰變規律，Rn的質量數比U的質量數減

10、少了23822216，而天然放射只有衰變才能使質量數減少，且每次衰變減少質量數為4，故發生了16÷44次衰變，因每次衰變核的電荷數減少2，故由于衰變核的電荷數應減少4×28。而Rn核的電荷數僅比U核少了92-866，故說明發生了2次衰變（即92-8+286）。答案：發生了4次衰變，2次衰變。點評：在分析有關、衰變的問題時，應抓住每次衰變質量數減4，電荷數減2和每次衰變時質量數不變，電荷數加1這一衰變規律進行分析。例4 解析：答案：C例5 解析：例6 解析：利用放射線消除有害靜電是利用放射線的電離性，使空氣分子電離成為導體，將靜電泄出。射線對人體細胞傷害太大，不能用來進行人體

11、透視。作物種子發生的DNA突變不一定都是有益的，還要經過篩選才能培育出優秀品種。用射線治療腫瘤對人體肯定有副作用，因此要科學地嚴格控制劑量。答案：D 例7 如圖工廠利用放射線自動控制鋁板厚度的裝置示意圖。（1）請你簡述自動控制的原理；（2）如果工廠生產的是厚度為1毫米的鋁板，在、和三種射線中，你認為哪一種射線在鋁板的厚度控制中起主要作用，為什么？解析：（1）放射線具有穿透本領，如果向前運動的鋁板的厚度有變化，則探測器接收到的放射線的強度就會隨之變化，這種變化被轉變為電信號輸入到相應的裝置，進而自動控制如上圖中右側的兩個輪間的距離，使鋁板的厚度恢復正常。（2）射線起主要作用，因為射線的貫穿本領很

12、小，一張薄紙就能把它擋住，更穿不過1毫米的鋁板；射線的貫穿本領非常強，能穿過幾厘米的鉛板，1毫米左右的鋁板厚度發生變化時，透過鋁板的射線強度變化不大；射線的貫穿本領較強，能穿過幾毫米的鋁板，當鋁板的厚度發生變化時，透過鋁板的射線強度變化較大，使自動化系統做出相應的反應。 例8 如圖K-介子衰變的方程為：，其中K-介子和-介子帶負的基元電荷，0介子不帶電。一個K-介子沿垂直于磁場的方向射入勻強磁場中，其軌跡為圓弧AP，衰變后產生的-介子的軌跡為圓弧PB，兩軌跡在P點相切，它們的半徑RK-與R-之比為21。0介子的軌跡未畫出。由此可知-介子的動量大小與0介子的動量大小之比為（ ）A. 11 B.

13、12 C. 13 D. 16解析：根據題意，分別計算出帶電粒子在磁場中作圓周運動的軌道半徑。根據動量的定義，分別求出兩個介子的動量大小，再從圖中確定兩個介子動量的方向，最后運用動量守恒，計算出粒子的動量大小。由qvKB=mK，得：RK=，所以由動量守恒：pK=-p+p ，所以p。答案：C點評：這題以基本粒子的衰變為情景，涉及帶電粒子在磁場中運動規律和動量守恒等知識點，是一道綜合性題目。帶電粒子在磁場中受到洛倫磁力作用，該力的方向與粒子的速度方向垂直，因此，帶電粒子作圓周運動。根據動量守恒，基本粒子衰變前后的總動量不變，但計算過程要注意動量的方向問題?！灸M試題】（答題時間：45分鐘）1. 某原

14、子核的衰變過程是ABC，下述說法中正確的是（ ）A. 核C比核B的中子數少2 B. 核C比核A的質量數少5C. 原子核為A的中性原子的電子數比原子核為B的中性原子的電子數多2D. 核C比核A的質子數少1 2. 3. 地球的年齡到底有多大，科學家利用天然放射性元素的衰變規律，。測得該巖石中現含有的鈾是巖石形成初期時（巖石形成初期時不含鉛）的一半，鈾238衰變后形成鉛206，鈾238的相對含量隨時間變化規律如圖所示，圖中N為鈾238的原子數，N0為鈾和鉛的總原子數，由此可以判斷出（ ） A. 鈾238的半衰期為90億年 B. 地球的年齡大致為45億年 C. 被測定的古老巖石樣品在90億年時的鈾、鉛

15、原子數之比約為14 D. 被測定的古老巖石樣品在90億年時鈾、鉛原子數之比約為134. 其中正確的是5.D. 同位素具有相同的中子數6. 由原子核的衰變規律可知（ ）7. 三種射線的放射性元素. 下列關于放射線的說法中不正確的是（ ）A. 放射線可以用來進行工業探傷 B. 放射線可以使細胞發生變異C. 放射同位素可以用來做示蹤原子 D. 放射線對人體無害用“刀”進行手術，可以使病人在清醒狀態下經過較短的時間內完成手術，在此過程中，主要利用： 射線具有較強的穿透本領； 射線很容易繞障礙物到達病灶區域； 射線具有很強的電離能力，從而使癌細胞電離而被破壞； 射線具有很高的能量。上述描述中正確的是（ ）A. B. C. D. 下列應用中，把放射性同位素作為示蹤原子的是（ ）A. 射線探傷儀B. 利用鈷60治