高考總復(fù)習(xí)物理課件51 天然放射現(xiàn)象放射性的應(yīng)用與防護(hù)

1、課時51天然放射現(xiàn)象放射性的應(yīng)用與防護(hù) 考點(diǎn)一原子核的組成 基礎(chǔ)梳理1原子核的組成(1)質(zhì)子：質(zhì)子帶一個基本單位的正電荷，即帶1.61019c的正電它的質(zhì)量大約是電子質(zhì)量的1836倍(2)中子：中子的質(zhì)量跟質(zhì)子的質(zhì)量幾乎相同，約等于1.671027kg，中子不帶電(3)原子核的組成：現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)，原子核由質(zhì)子和中子組成質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子原子核的質(zhì)量數(shù)(a)：等于質(zhì)子與中子的個數(shù)之和即核子數(shù)原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)(z)：等于原子核的電荷數(shù)，等于該元素的原子序數(shù)原子核的符號表示：x2同位素：具有相同的質(zhì)子數(shù)和不同的中子數(shù)的原子互稱為同位素 疑難詳析1中子和質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)1919年盧瑟福用粒子轟擊氮核發(fā)

2、現(xiàn)了質(zhì)子，1932年查德威克用粒轟擊鈹核發(fā)現(xiàn)了中子，從此，原子核是由質(zhì)子和中子組成的觀點(diǎn)得到了公認(rèn)，并為以后核能的釋放提供了可能2什么是放射性同位素同一種元素的多種同位素中，有穩(wěn)定的，也有不穩(wěn)定的不穩(wěn)定的同位素會自發(fā)地放出粒子或正負(fù)電子，衰變?yōu)樾碌脑剡@種不穩(wěn)定的同位素就叫放射性同位素放射性同位素天然的有40多種，人工轉(zhuǎn)變的有1000多種，具有廣泛的應(yīng)用 深化拓展質(zhì)子帶正電，質(zhì)子間有庫侖斥力，它們卻能和中子一道組成穩(wěn)固的原子核，為什么？核子間是通過核力的作用結(jié)合在一起的，核力是一種很強(qiáng)的超短程力，要比質(zhì)子間的庫侖斥力大得多，不僅質(zhì)子與質(zhì)子之間有核力，質(zhì)子與中子，中子與中子間也存在核力，作用范圍

3、為2.01515m；超過此范圍，核力就迅速減小到零，故核力只存在于相鄰的核子之間考點(diǎn)二天然放射現(xiàn)象 基礎(chǔ)梳理1不穩(wěn)定的原子核自發(fā)放出粒子和粒子后，轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓Q為原子核的衰變衰變規(guī)律：衰變中的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都是守恒的2半衰期：放射性元素的原子核有一半發(fā)生衰變所用的時間叫半衰期，它是大量原子核衰變的統(tǒng)計結(jié)果半衰期由原子核的內(nèi)部因素所決定，跟元素的化學(xué)狀態(tài)、溫度、壓強(qiáng)等因素?zé)o關(guān)3探測射線的方法：云室、氣泡室、計數(shù)器、乳膠照相、熒光觀察4對于三種射線的性質(zhì)，可以列表對比：種類本質(zhì)符號帶電性質(zhì)電量特征用途射線氦原子核組成的粒子流正電兩個基本電荷貫穿本領(lǐng)小，有很強(qiáng)的電離作用，對照相底片的感光作用也很

4、強(qiáng)，速度約為光速的十分之一種類本質(zhì)符號帶電性質(zhì)電量特征用途射線高速運(yùn)動的電子流負(fù)電一個基本電荷貫穿本領(lǐng)較強(qiáng)，但電離作用較弱，速度接近光速射線波長比x射線還要短的電磁波h不帶電穿透本領(lǐng)極強(qiáng)，電離作用卻很小，速度等于光速探傷、測量厚度、醫(yī)療 疑難詳析1原子核衰變的實(shí)質(zhì)(1)衰變的實(shí)質(zhì)是：某元素的原子核同時放出兩個質(zhì)子和兩個中子組成新粒子(2)衰變的實(shí)質(zhì)是：某元素的原子核的一個中子變成質(zhì)子同時釋放出一個電子(3)輻射總是伴隨著或衰變同時產(chǎn)生，不改變原子核的核電核數(shù)和質(zhì)量數(shù)，其實(shí)質(zhì)是產(chǎn)生的某些新核由于具有過多的能量而輻射出的光子2用什么方法可以區(qū)分三種射線三種射線可以用電場和磁場加以區(qū)分，如圖1所示，

5、在勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場中都是比的偏轉(zhuǎn)大，不偏轉(zhuǎn)；區(qū)別是：在磁場中偏轉(zhuǎn)軌跡是圓弧，在電場中偏轉(zhuǎn)軌跡是拋物線圖圖1 深化拓展如何理解衰變前后的質(zhì)量數(shù)守恒與質(zhì)量守恒1質(zhì)量數(shù)守恒：反應(yīng)后的質(zhì)量數(shù)的總和等于反應(yīng)前的質(zhì)量數(shù)總和參與核反應(yīng)的最小單位就是核子，核反應(yīng)既不能產(chǎn)生新的核子，也不能消滅已有的核子雖然反應(yīng)前后核子的平均質(zhì)量會有極小的變化，但核子的總數(shù)不會改變即反應(yīng)后生成物的核子總數(shù)等于反應(yīng)物的核子總數(shù)2質(zhì)量守恒：即生成物的總質(zhì)量等于反應(yīng)物的總質(zhì)量這里的生成物和反應(yīng)物應(yīng)包括所有的粒子，也包括光子這和反應(yīng)前后出現(xiàn)的質(zhì)量虧損并不矛盾，因?yàn)橐罁?jù)質(zhì)量虧損和質(zhì)能方程計算出的核反應(yīng)能是以光子的生成物形式出現(xiàn)的，而光子

6、雖無靜止質(zhì)量，但它有動質(zhì)量考慮到這個動質(zhì)量，則反應(yīng)前后的總質(zhì)量也是守恒的1對于放射性同位素放出的射線的利用：(1)利用放出的射線檢查金屬部件是否存在砂眼裂痕等，即利用射線探傷(2)利用射線的穿透本領(lǐng)與物質(zhì)厚度和密度的關(guān)系，來檢查各種產(chǎn)品的厚度和密封容器中液體的高度等，從而實(shí)現(xiàn)自動控制(3)利用射線使空氣電離而把空氣變成導(dǎo)電氣體，以消除化纖、紡織品上的靜電(4)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(如放療)等(5)示蹤原子(6)進(jìn)行考古研究利用放射性同位素碳14，判定出土木質(zhì)文物的產(chǎn)生年代2放射性污染和防護(hù)：對生物體的危害主要表現(xiàn)在穿透力、基因突變；對環(huán)境的危害表現(xiàn)在

7、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(hù)措施：封存、深埋等 疑難詳析為什么使用人工放射性同位素而不用天然的放射性元素？人工放射性同位素相對于天然的放射性元素有以下優(yōu)點(diǎn)：種類齊全，半衰期短，可制成各種形狀，強(qiáng)度容易控制題型一天然放射現(xiàn)象例1下列關(guān)于放射性元素衰變的描述，哪些是錯誤的 ()a某核放出粒子、粒子、粒子中的任何一種粒子，都變成一種新元素的原子核b利用射線的貫穿性可以為金屬探傷，也能進(jìn)行人體的透視c半衰期表示放射性元素衰變的快慢，它和外界的溫度、壓強(qiáng)無關(guān)d射線和陰極射線都是電子流，因此射線就是陰極射線解析放出粒子原子核不變；射線對人體傷害大，不能用來人體透視；陰極射線是

8、由金屬原子核外層電子在電場力作用下逃離金屬表面形成的答案abd題后反思：1.自然界的物質(zhì)分為兩類：一類是實(shí)物粒子，還有一類為場類物質(zhì)(如電場、磁場、電磁波等)射線屬于場類物質(zhì)，、粒子是實(shí)物粒子2射線和陰極射線的區(qū)別：射線是原子核變化時，一個中子變成一個質(zhì)子釋放的電子，其速度接近光速；陰極射線是金屬原子核外層電子獲得足夠的能量掙脫原子的束縛，在外電場的作用下形成的電子流，其速度由外加電場決定(2009北京高考)下列現(xiàn)象中，與原子核內(nèi)部變化有關(guān)的是 ()a粒子散射現(xiàn)象b天然放射現(xiàn)象c光電效應(yīng)現(xiàn)象 d原子發(fā)光現(xiàn)象解析：本題考查粒子散射實(shí)驗(yàn)、光電效應(yīng)、核反應(yīng)和原子發(fā)光的基本原理，意在考查考生對基本物理

9、現(xiàn)象的認(rèn)識和理解只有天然放射現(xiàn)象是原子核發(fā)生了變化答案：b例2(1)關(guān)于放射性元素的半衰期，下列說法正確的有 ()a是原子核質(zhì)量減少一半所需的時間b是原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間c把放射性元素放在密封的容器中，可以減慢放射性元素的半衰期d可以用來測定地質(zhì)年代、生物年代等(2)設(shè)鐳226的半衰期為1.6103年，質(zhì)量為100g的鐳226經(jīng)過4.8103年后，有多少g鐳發(fā)生衰變？若衰變后的鐳變?yōu)殂U206，則此時鐳鉛質(zhì)量之比為多少？解析(1)選b、d.(2)經(jīng)過三個半衰期，剩余鐳的質(zhì)量為已衰變的鐳的質(zhì)量為(10012.5)g87.5 g.設(shè)生成鉛的質(zhì)量為m，則226 20687.5 m，得m79.

10、8 g.所以鐳鉛質(zhì)量之比為125 798.答案(1)bd(2)125 798題后反思：(1)半衰期是原子核有半數(shù)發(fā)生衰變，變成新核，并不是原子核的數(shù)量、質(zhì)量減少一半(2)要理解半衰期公式中各物理量的含義，在公式n中，n、m是指剩余的原子核的量，而不是衰變的量宇宙射線中的中子被空氣中的氮核俘獲會生成具有放射性的碳14，碳14又可衰變?yōu)榈?4，由于這兩個過程的進(jìn)行，地表處碳14是恒定的，因此在活的動植物體內(nèi)碳14的含量有一定的比例，動植物死亡后不再吸收碳，碳14的含量隨著時間減少測定一被伐后的古樹，它所含的碳14為活著的樹木的，若碳14的半衰期為5600年，試求該古樹已經(jīng)被伐多少年 答案：2800

11、年例3如圖2是工廠利用放射線自動控制鋁板厚度的裝置示意圖圖2(1)請你簡述自動控制的原理；(2)如果工廠生產(chǎn)的是厚度為1毫米的鋁板，那么在、和三種射線中，你認(rèn)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)放射線具有貫穿本領(lǐng)，如果向前運(yùn)動的鋁板的厚度有變化，則探測器接收到的放射線的強(qiáng)度就會隨之變化，這種變化被轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栞斎氲较鄳?yīng)的裝置，進(jìn)而自動控制上圖中右側(cè)的兩個輪間的距離，使鋁板的厚度恢復(fù)正常(2)射線起主要作用因?yàn)樯渚€的貫穿本領(lǐng)很小，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(lǐng)非常強(qiáng)，能穿過幾厘米的鉛板，1毫米左右的鋁板厚度發(fā)生變化時，透過鋁板的射線強(qiáng)度變化不大

12、；射線的貫穿本鄰較強(qiáng)，能穿過幾毫米的鋁板，當(dāng)鋁板的厚度發(fā)生變化時，透過鋁板的射線強(qiáng)度變化較大，探測器可明顯地反映出這種變化，使自動化系統(tǒng)作出相應(yīng)的反應(yīng)答案見解析題后反思：解答該題時要認(rèn)真讀懂題意，還要很好地理解實(shí)驗(yàn)裝置及其作用，更要對、三種射線的貫穿本領(lǐng)、帶電情況有清晰的了解如圖3所示，a為未知天然放射源，b為薄鋁片，c為兩平行板之間存在著較大電場強(qiáng)度的勻強(qiáng)電場，d為熒光屏，e為固定不動的顯微鏡筒實(shí)驗(yàn)時，如果將強(qiáng)電場c撤去，從顯微鏡內(nèi)觀察到熒光屏上每分鐘閃爍亮點(diǎn)數(shù)沒有變化；如果再將薄鋁片b移開，則從顯微鏡筒內(nèi)觀察到的每分鐘閃爍亮點(diǎn)數(shù)大為增加由此可判定放射源所發(fā)出的射線可能為()a射線和x射線

13、b射線和射線c射線和射線 d射線和射線圖圖3解析粒子的貫穿本領(lǐng)很小，一張薄鋁片就可把它擋住，射線能穿透幾毫米厚的鋁板，射線能貫穿幾厘米厚的鋁板撤去電場后，熒光屏上閃爍亮點(diǎn)數(shù)沒有變化，說明原先能到達(dá)熒光屏的射線不帶電，放射源放出的射線中有射線，撤去薄鋁片，閃爍亮點(diǎn)數(shù)大為增加，說明放射源發(fā)出的射線中有射線，故選d正確答案d1下列說法正確的是 ()a質(zhì)子和中子的質(zhì)量不等，但質(zhì)量數(shù)相等b質(zhì)子和中子構(gòu)成原子核，原子核的質(zhì)量數(shù)等于質(zhì)子和中子的質(zhì)量總和c同一種元素的原子核有相同的質(zhì)量數(shù)，但中子數(shù)可以不同d中子不帶電，所以原子核的總電量等于質(zhì)子和電子的總電量之和解析：質(zhì)子和中子的質(zhì)量不同，但質(zhì)量數(shù)相同，a對質(zhì)子和中子構(gòu)成原子核，原子核的質(zhì)量數(shù)等于質(zhì)子和中子的質(zhì)量數(shù)總和，b錯同一種元素的原子核有相同的質(zhì)子數(shù)，但中子數(shù)可以不同，c錯中子不帶電，所以原子