人教版(新教材)高中物理選擇性必修第三冊PAGEPAGE15.2第2課時核反應放射性同位素及其應用〖學習目標〗1.了解核反應及放射性同位素應用的基本觀念和相關實驗證據。2.掌握核反應方程的寫法與放射性同位素的應用，培養(yǎng)分析、推理能力。〖知識梳理〗一、核反應1．人工核轉變：eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H。2．定義：原子核在其他粒子的轟擊下產生的過程。3．特點：在核反應中，守恒、守恒。說明：半衰期是大量原子核衰變的統計規(guī)律，只對大量原子核有意義，對少數原子核沒有意義。二、放射性同位素的應用與安全1．放射性同位素：很多元素都存在一些具有的同位素，它們被稱為放射性同位素。2．放射性同位素的應用：(1)射線測厚儀。(2)放射治療。(3)培優(yōu)、保鮮。(4)示蹤原子：一種元素的各種同位素具有化學性質，用放射性同位素替換非放射性的同位素后，可以探測出原子到達的位置。3．輻射與安全：人類一直生活在放射性的環(huán)境中，過量的射線對人體組織。要防止放射性物質對水源、空氣、用具等的污染。說明：一般放射性同位素半衰期短，而且強度容易控制，使用更廣泛。〖課堂探究〗一、核反應與放射性同位素的應用思考1用人工方法得到放射性同位素，這是一個很重要的發(fā)現，天然放射性同位素只不過40幾種，而今天人工制造的放射性同位素已達1000多種。放射性同位素在工業(yè)、農業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生和科學研究的許多方面都得到了廣泛的應用。試探究：(1)帶電的驗電器在放射線照射下電荷會很快消失，這是什么原因？(2)在我國首次用人工方法合成牛胰島素時，需要證明人工合成的牛胰島素結晶跟天然牛胰島素結晶是同一種，為此采用放射性同位素14C的作用是什么？1．核反應(1)原子核人工轉變的三大發(fā)現①1919年盧瑟福發(fā)現質子的核反應：eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H。②1932年查德威克發(fā)現中子的核反應：eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n。③1934年約里奧—居里夫婦發(fā)現放射性同位素和正電子的核反應：eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n；eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,＋1)e。(2)人工轉變核反應與衰變的比較①不同點：原子核的人工轉變是一種核反應，是其他粒子與原子核相碰撞的結果，需要一定的裝置和條件才能發(fā)生，而衰變是原子核的自發(fā)變化，它不受物理和化學條件的影響。②相同點：人工轉變與衰變過程一樣，在發(fā)生過程中質量數與電荷數都守恒，反應前后粒子總動量守恒。2．放射性同位素的應用(1)放射性同位素的分類可分為天然放射性同位素和人工放射性同位素兩種，天然放射性同位素不過40多種，而人工放射性同位素已達1000多種，每種元素都有自己的放射性同位素。(2)人工放射性同位素的優(yōu)點①放射強度容易控制。②可以制成各種所需的形狀。③半衰期比天然放射性物質短得多，放射性廢料容易處理。因此，凡是用到射線時，用的都是人工放射性同位素。(3)放射性同位素的主要應用①利用它的射線。a.工業(yè)部門使用射線測厚度——利用γ射線的穿透特性；b.農業(yè)應用——利用γ射線使種子的遺傳基因發(fā)生變異，殺死使食物腐敗的細菌，抑制蔬菜發(fā)芽，延長保存期等；c.醫(yī)療上——利用γ射線的高能量治療癌癥。②作為示蹤原子：放射性同位素與非放射性同位素有相同的化學性質，通過探測放射性同位素的射線確定其位置。例1完成下列各核反應方程，并指出哪個核反應是首次發(fā)現質子、中子和正電子的。(1)eq\o\al(10,5)B＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(13,7)N＋()(2)eq\o\al(9,4)Be＋()→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n(3)eq\o\al(27,13)Al＋()→eq\o\al(27,12)Mg＋eq\o\al(1,1)H(4)eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋()(5)eq\o\al(23,11)Na＋()→eq\o\al(24,11)Na＋eq\o\al(1,1)H(6)eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(1,0)n＋()；eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋()例2(多選)關于放射性同位素的應用下列說法中正確的有()A．放射線改變了布料的性質使其不再因摩擦而生電，因此達到了消除有害靜電的目的B．利用γ射線的貫穿性可以為金屬探傷C．用放射線照射作物種子能使其DNA發(fā)生變異，其結果一定是成為更優(yōu)秀的品種D．用γ射線治療腫瘤時一定要嚴格控制劑量，以免對人體正常組織造成太大的傷害規(guī)律歸納放射性同位素的兩類應用(1)利用它的射線：α射線的電離作用，γ射線的貫穿本領和生物作用，β射線的貫穿本領。(2)作為示蹤原子：多數情況下用β射線，因為γ射線難以探測到。〖課堂達標〗1．(多選)以下是物理學史上3個著名的核反應方程x＋eq\o\al(7,3)Li→2yy＋eq\o\al(14,7)N→x＋eq\o\al(17,8)Oy＋eq\o\al(9,4)Be→z＋eq\o\al(12,6)Cx、y和z是3種不同的粒子，下列說法正確的是()A．x為α粒子B．x為質子C．y為α粒子D．z為中子2．(多選)下列哪些應用是把放射性同位素作為示蹤原子()A．γ射線探傷儀B．利用含有放射性碘131的油，檢測地下輸油管的漏油情況C．利用鈷60治療腫瘤等疾病D．把含有放射性元素的肥料施給農作物，用檢測放射性的辦法確定放射性元素在農作物內轉移和分布情況，找出合理施肥的規(guī)律3．(多選)關于放射性的應用，下列說法正確的是()A．利用α射線使空氣電離，把靜電荷導走B．利用β射線照射植物的種子，使產量顯著增加C．利用γ射線來治療肺癌、食道癌等疾病D．利用放射性同位素跟它的非放射性同位素的化學性質相同，作為示蹤原子4．如圖所示是某著名物理實驗裝置圖，科學家利用該裝置第一次實現了原子核的人工轉變。問題探究：(1)請完成該核反應方程；(2)請寫出這位科學家的名字及他發(fā)現了什么？

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁〖知識梳理〗一、新原子核質量數電荷數放射性相同的有破壞作用〖課堂探究〗思考1(1)放射線的電離作用，空氣中與驗電器所帶電荷電性相反的離子與之中和，所以使驗電器所帶電荷消失。(2)示蹤原子。例1〖解析〗(1)eq\o\al(10,5)B＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(13,7)N＋eq\o\al(1,0)n(2)eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n由此核反應使查德威克首次發(fā)現了中子。(3)eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(27,12)Mg＋eq\o\al(1,1)H(4)eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H此核反應使盧瑟福首次發(fā)現了質子。(5)eq\o\al(23,11)Na＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(24,11)Na＋eq\o\al(1,1)H(6)eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(30,15)P；eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,＋1)e(正電子)此核反應使約里奧—居里夫婦首次發(fā)現了正電子。〖答案〗見〖解析〗例2〖答案〗BD〖解析〗利用放射線消除有害靜電是利用α射線的電離性，使空氣分子電離成導體，將靜電泄出，A錯誤；利用γ射線的穿透性可以為金屬探傷，γ射線對人體細胞傷害太大，因此不能用來人體透視，在用于治療腫瘤時要嚴格控制劑量，B、D正確；DNA變異并不一定都是有益的，C錯誤。〖課堂達標〗1.〖答案〗BCD〖解析〗根據質量數守恒和電荷數守恒可以確定x為質子eq\o\al(1,1)H，y為eq\o\al(4,2)He核即α粒子，z為中子eq\o\al(1,0)n，故B、C、D正確。2.〖答案〗BD〖解析〗A是利用了γ射線的穿透性，A錯誤；C利用了γ射線的生物作用，C錯誤；B、D是利用示蹤原子。3.〖答案〗ACD〖解析〗α射線的電離作用很強，利用α射線的電離作用，A正確；γ射線對生物具有物