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粤教版高中物理选修(3-5)4.3《放射性同位素》一课三练

第三节放射性同位素

1.具有相同的________而________不同的原子叫同位素.

同位素原子的质子数相同,核外电子数相同,所以具有________的化学性质.2.1934年,约里奥·居里和伊丽芙·居里夫妇在用α粒子轰击铝箔时,发现了正电子,其核反应方程有两个,分别是

_________________________________________________________________ _______

_________________________________________________________________ _______

3.放射性同位素的应用

(1)工业上γ射线探伤:工业上利用γ射线的________来检查金属内部的伤痕,即所谓γ射线探伤.

(2)放射治疗——射线照射可以治疗恶性肿瘤,使癌细胞______或使其死亡.

(3)农业应用——________________照射种子,可使种子的遗传基因发生变异,培育出新的优良品种,还可以杀死使食物腐败的细菌,抑制蔬菜发芽,延长保存期.

(4)作示踪原子——利用放射性同位素与非放射性同位素有相同的__________.

(5)半衰期的应用:在地质和考古工作中,利用放射性衰变的半衰期来推断地层或古代文物的年代.

【概念规律练】

知识点一核反应

1.完成下列各核反应方程.

A.105B+42He→137N+________

B.94Be+________→126C+10n

C.147N+42He→178O+________

D.2311Na+________→2411Na+11H

2.下面列出了一些核反应方程3015P→3014Si+X,94Be+21H→10

B+Y,42He+42

5

He→73Li+Z,其中()

A.X是质子,Y是中子,Z是正电子

B.X是正电子,Y是质子,Z是中子

C.X是中子,Y是正电子,Z是质子

D.X是正电子,Y是中子,Z是质子

3.(双选)铝箔被α粒子轰击后发生了以下核反应:2713Al+42He→X+10n.下列判断正确的是()

A.10n是质子

B.10n是中子

C.X是2814Si的同位素

D.X是3115P的同位素

知识点二放射性的应用与防护

4.(双选)关于放射性同位素的应用,下列说法中正确的是()

A.作为示踪原子是利用了放射性同位素贯穿能力很强的性质

B.作为示踪原子是利用了放射性同位素放出的射线可被仪器探测到的特点C.γ射线探伤利用了γ射线贯穿能力很强的性质

D.γ射线探伤利用了γ射线电离能力很强的性质

5.关于放射性同位素应用的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

【方法技巧练】

核反应方程的书写方法

6.在核反应方程42He+14

7N→17

8

O+x中,x射线所代表的粒子是()

A.11H

B.21H

C.31H

D.10n

7.1993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202

78

Pt.制取过程如下:

(1)用质子轰击铍靶94Be产生快中子;

(2)用快中子轰击汞20480Hg,反应过程可能有两种:①生成20278Pt,放出氦原子核,②生成20278Pt,放出质子和中子;

(3)生成的铂20278Pt发生两次衰变,变成稳定的原子核汞20280Hg.

写出上述核反应方程.

1.(双选)关于同位素,下列说法中正确的是()

A.一种元素的几种同位素在元素周期表中的位置相同

B.一种元素的几种同位素的化学性质、物理性质都相同

C.同位素都具有放射性

D.互称同位素的原子含有相同的质子数

2.用中子轰击氧原子核的核反应方程式为16

8

O+10n→a7N+0b X,对式中X、a、

b的判断正确的是()

A.X代表中子,a=17,b=1

B.X代表电子,a=17,b=-1

C.X代表正电子,a=17,b=1

D.X代表质子,a=17,b=1

3.(双选)有关放射性同位素3015P的下列说法,正确的是()

A.3015P与3014X互为同位素

B.3015P与其同位素有相同的化学性质

C.用3015P制成化合物后它的半衰期变长

D.含有3015P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4.(双选)关于同位素的下列说法中,正确的是()

A.一种元素的几种同位素在元素周期表中的位置相同

B.一种元素的几种同位素的化学性质、物理性质都相同

C.同位素都具有放射性

D.互称同位素的原子含有相同的质子数

5.(双选)关于放射性同位素,以下说法正确的是()

A.放射性同位素与放射性元素一样,都有一定的半衰期,衰变规律一样B.放射性同位素衰变可生成另一种新元素

C.放射性同位素只能是天然衰变时产生,不能用人工方法制得

D.以上说法均不对

6.放射性同位素被用做示踪原子的原因,下列表述不正确的是()

A.放射性同位素不改变其化学性质

B.放射性同位素的半衰期比天然放射性元素的半衰期短得多

C.半衰期与元素所处的物理、化学状态无关

D.放射性同位素容易制造

7.(双选)铝箔被α粒子轰击后发生了以下核反应:2713Al+42He→X+10n.下列判断正确的是()

A.10n是质子

B.10n是中子

C.X是2814Si的同位素D.X是3115P的同位素

8.(双选)目前,在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装修材料,这些岩石都不同程度地含有放射性元素,比如,有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡,而氡会发生放射性衰变,放出α射线、β射线、γ射线,这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病,根据有关放射性知识可知,下列说法正确的是()

A.氡的半衰期为3.8天,若取4个氡原子核,经7.6天后就一定剩下一个原子核了

B.β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的

C.γ射线一般伴随着α射线或β射线产生,在这三种射线中,γ射线的穿透能力最强,电离能力最弱

D.发生α衰变时,生成核与原来的原子核相比,中子数减少了4

9.人们常用示踪原子来研究物质组成的规律,包括对人体组织的研究,对人体疾病研究时所用的示踪原子应当选用()

A.半衰期长的放射性同位素

B.半衰期短的放射性同位素

C.放射性强的天然放射性元素

D.不发生衰变的同位素

10.(双选)在下列四个方程中,X1、X2、X3和X4各代表某种粒子

以下判断正确的是()

A.X1是中子B.X2是质子

C.X3是α粒子D.X4是氘核

11.如图1所示是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图.

图1

(1)请简述自动控制的原理.

(2)如果工厂生产厚度为1 mm的铝板,在α、β和γ三种射线中,哪一种对

铝板的厚度控制起主要作用?为什么?

第三节放射性同位素

课前预习练

1.质子数中子数相同

2.2713Al+42He→3015P+10n3015P→3014Si+01e+ν

3.(1)穿透性(2)损伤(3)利用γ射线(4)化学性质

课堂探究练

1.A.10n B.42He C.11H D.21H

2.D[根据核反应方程中电荷数守恒、质量数守恒,可知X为01e(正电子),Y为10n(中子),Z为11H(质子),故D正确.]

3.BD[由核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒知,X是3015P,故选项C 错误,选项D正确;10n为中子,故选项A错误,选项B正确.]

4.BC[根据放射性的性质分析放射性的应用.作为示踪原子是利用放射性同位素放出的射线可被仪器探测到的特点,利用γ射线探伤是利用了γ射线的

5.D[利用放射线消除有害静电是利用放射线的电离性,使空气分子电离成为导体,将静电泄出.γ射线对人体细胞伤害太大,不能用来进行人体透视.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秀品种.用γ射线治疗肿瘤对人体肯定有副作用,因此要科学地严格控制剂量,本题选D.]

6.A[根据核反应方程中电荷数守恒、质量数守恒即可推断出x为质子(11 H).]

7.见解析

解析根据质量数守恒和电荷数守恒,算出新生核的电荷数和质量数,然后写出核反应方程.上述核反应方程如下:

(1)94Be+11H→95B+10n

(2)①20480Hg+10n→20278Pt+32He

②20480Hg+10n→20278Pt+211H+10n

(3)20278Pt→20279Au+0-1e

202

Au→20280Hg+0-1e

79

方法总结不管是原子核的衰变,还是原子核的人工转变,都遵守质量数、电荷数守恒的规律.另外还要注意:(1)中间用箭头,不能写成等号.(2)核反应依事实写,不能杜撰.

课后巩固练

1.AD[质子数相同、中子数不同的原子互称同位素,由于它们的原子序数相同,因此在元素周期表中的位置相同.虽然核电荷数相同,但由于中子数不同,因此物理性质不同.一种元素的同位素不都具有放射性,具有放射性的同位

2.C[根据质量数、电荷数守恒可知a=17,b=8+0-7=1,因X可表示为01e,为正电子,故C项正确,A、B、D三项错误.]

3.BD

4.AD[质子数相同、中子数不同的原子核互称同位素,由于它们的原子序数相同,因此在元素周期表中的位置相同.虽然核电荷数相同,但由于中子数不同,因此物理性质不同.一种元素的同位素不都具有放射性,其中具有放射性的同位素叫放射性同位素.]

5.AB[放射性同位素也具有放射性,半衰期不受物理和化学因素的影响,衰变后形成新的原子核,选项A、B正确.大部分放射性同位素都是人工转变后获得的.C、D错误.]

6.D[放射性同位素用做示踪原子,主要是用放射性同位素代替没有放射性的同位素参与正常的物理、化学、生物过程,既要利用化学性质相同,也要利用衰变规律不受物理、化学变化的影响,同时还要考虑放射性废料容易处理,因此选项A、B、C正确,选项D不正确.]

7.BD[由核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒知,X是3015P,故选项C 错误,选项D正确;10n为中子,故选项A错误,选项B正确.]

8.BC[半衰期是大量原子核衰变的统计规律,A错;α衰变时,质量数减少4,质子数减少2,中子数减少2,D错.]

9.B[半衰期短的同位素不易对人体造成长期的放射性损害,故选B.]

10.AC[根据电荷数守恒可得X1、X2、X3、X4的电荷数分别为0、1、2、1,根据质量数守恒可得X1、X2、X3、X4的质量数分别为1、2、4、1,则X1、

X2、X3、X4分别为中子、氘核、α粒子、质子,故A、C正确.] 11.见解析

解析(1)放射线具有穿透本领,如果向前移动的铝板的厚度有变化,则探测器接收到的放射线的强度就会随之变化,将这种变化转变为电信号输入到相应的装置,使之自动地控制图中右侧的两个轮间的距离,达到自动控制铝板厚度的目的.

(2)β射线起主要作用.因α射线的贯穿本领很弱,一张薄纸就能把它挡住,更穿不过1 mm厚的铝板.γ射线的贯穿本领很强,能穿透几厘米厚的铅板,1 mm 厚的铝板基本不影响γ射线的强弱,当铝板厚度发生变化时,透过铝板的β射线强度发生变化,而穿过铝板的γ射线强度几乎不变.故对控制铝板厚度起主要作用的是β射线.

12.见解析

解析根据质量数守恒和电荷数守恒,算出新核的电荷数和质量数,然后写出核反应方程.

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