高考總復(fù)習(xí)物理天然放射現(xiàn)象放射性的應(yīng)用與解讀

高考總復(fù)習(xí)物理天然放射現(xiàn)象放射性的應(yīng)用與解讀第1頁(yè)/共46頁(yè)2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(gè)基本單位的正電荷，即帶1.6×10－19C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1.67×10－27kg，中子不帶電．第2頁(yè)/共46頁(yè)3(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(gè)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(hào)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．第3頁(yè)/共46頁(yè)4?疑難詳析?1．中子和質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)1919年盧瑟福用α粒子轟擊氮核發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，1932年查德威克用α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．第4頁(yè)/共46頁(yè)52．什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(huì)自發(fā)地放出α粒子或正負(fù)電子，衰變?yōu)樾碌脑兀@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．第5頁(yè)/共46頁(yè)6?深化拓展?質(zhì)子帶正電，質(zhì)子間有庫(kù)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(guò)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(kù)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，作用范圍為2.0×15－15m；超過(guò)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．第6頁(yè)/共46頁(yè)7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α粒子和β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．第7頁(yè)/共46頁(yè)82．半衰期：放射性元素的原子核有一半發(fā)生衰變所用的時(shí)間叫半衰期，它是大量原子核衰變的統(tǒng)計(jì)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(cè)射線的方法：云室、氣泡室、計(jì)數(shù)器、乳膠照相、熒光觀察．第8頁(yè)/共46頁(yè)94．對(duì)于三種射線的性質(zhì)，可以列表對(duì)比：種類本質(zhì)符號(hào)帶電性質(zhì)電量特征用途α射線氦原子核組成的粒子流正電兩個(gè)基本電荷貫穿本領(lǐng)小，有很強(qiáng)的電離作用，對(duì)照相底片的感光作用也很強(qiáng)，速度約為光速的十分之一第9頁(yè)/共46頁(yè)10種類本質(zhì)符號(hào)帶電性質(zhì)電量特征用途β射線高速運(yùn)動(dòng)的電子流負(fù)電一個(gè)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γ射線波長(zhǎng)比X射線還要短的電磁波hν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(cè)量厚度、醫(yī)療第10頁(yè)/共46頁(yè)11?疑難詳析?1．原子核衰變的實(shí)質(zhì)(1)α衰變的實(shí)質(zhì)是：某元素的原子核同時(shí)放出兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子組成新粒子．(2)β衰變的實(shí)質(zhì)是：某元素的原子核的一個(gè)中子變成質(zhì)子同時(shí)釋放出一個(gè)電子．(3)γ輻射總是伴隨著α或β衰變同時(shí)產(chǎn)生，不改變?cè)雍说暮穗姾藬?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(guò)多的能量而輻射出的光子．第11頁(yè)/共46頁(yè)122．用什么方法可以區(qū)分三種射線三種射線可以用電場(chǎng)和磁場(chǎng)加以區(qū)分，如圖1所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)中都是β比α的偏轉(zhuǎn)大，γ不偏轉(zhuǎn)；區(qū)別是：在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)軌跡是圓弧，在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)軌跡是拋物線．圖1第12頁(yè)/共46頁(yè)13?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(huì)有極小的變化，但核子的總數(shù)不會(huì)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)．第13頁(yè)/共46頁(yè)142．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(jì)算出的核反應(yīng)能是以γ光子的生成物形式出現(xiàn)的，而γ光子雖無(wú)靜止質(zhì)量，但它有動(dòng)質(zhì)量．考慮到這個(gè)動(dòng)質(zhì)量，則反應(yīng)前后的總質(zhì)量也是守恒的．第14頁(yè)/共46頁(yè)151．對(duì)于放射性同位素放出的射線的利用：(1)利用放出的γ射線檢查金屬部件是否存在砂眼裂痕等，即利用γ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(lái)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(dòng)控制．第15頁(yè)/共46頁(yè)16(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．第16頁(yè)/共46頁(yè)172．放射性污染和防護(hù)：對(duì)生物體的危害主要表現(xiàn)在穿透力、基因突變；對(duì)環(huán)境的危害表現(xiàn)在廢料污染，對(duì)生物體組織的破壞，對(duì)空氣、水源的污染等方面．防護(hù)措施：封存、深埋等．第17頁(yè)/共46頁(yè)18?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(duì)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．第18頁(yè)/共46頁(yè)19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(cuò)誤的 (

)A．某核放出α粒子、β粒子、γ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γ射線的貫穿性可以為金屬探傷，也能進(jìn)行人體的透視第19頁(yè)/共46頁(yè)20C．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(wú)關(guān)D．β射線和陰極射線都是電子流，因此β射線就是陰極射線[解析]

放出γ粒子原子核不變；γ射線對(duì)人體傷害大，不能用來(lái)人體透視；陰極射線是由金屬原子核外層電子在電場(chǎng)力作用下逃離金屬表面形成的．[答案]

ABD第20頁(yè)/共46頁(yè)21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(chǎng)類物質(zhì)(如電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁波等)．γ射線屬于場(chǎng)類物質(zhì)，α、β粒子是實(shí)物粒子．2．β射線和陰極射線的區(qū)別：β射線是原子核變化時(shí)，一個(gè)中子變成一個(gè)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(chǎng)的作用下形成的電子流，其速度由外加電場(chǎng)決定．第21頁(yè)/共46頁(yè)22(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．α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α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(duì)基本物理現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)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第22頁(yè)/共46頁(yè)23[例2]

(1)關(guān)于放射性元素的半衰期，下列說(shuō)法正確的有 (

)A．是原子核質(zhì)量減少一半所需的時(shí)間B．是原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)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(lái)測(cè)定地質(zhì)年代、生物年代等第23頁(yè)/共46頁(yè)24(2)設(shè)鐳226的半衰期為1.6×103年，質(zhì)量為100g的鐳226經(jīng)過(guò)4.8×103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(shí)鐳鉛質(zhì)量之比為多少？第24頁(yè)/共46頁(yè)25[解析]

(1)選B、D.(2)經(jīng)過(guò)三個(gè)半衰期，剩余鐳的質(zhì)量為已衰變的鐳的質(zhì)量為(100－12.5)g＝87.5g.設(shè)生成鉛的質(zhì)量為m，則226∶206＝87.5∶m，得m＝79.8g.所以鐳鉛質(zhì)量之比為125∶798.[答案]

(1)BD

(2)125∶798第25頁(yè)/共46頁(yè)26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．第26頁(yè)/共46頁(yè)27宇宙射線中的中子被空氣中的氮核俘獲會(huì)生成具有放射性的碳14，碳14又可衰變?yōu)榈?4，由于這兩個(gè)過(guò)程的進(jìn)行，地表處碳14是恒定的，因此在活的動(dòng)植物體內(nèi)碳14的含量有一定的比例，動(dòng)植物死亡后不再吸收碳，碳14的含量隨著時(shí)間減少．測(cè)定一被伐后的古樹(shù)，它所含的碳14為活著的樹(shù)木的 ，若碳14的半衰期為5600年，試求該古樹(shù)已經(jīng)被伐多少年．第27頁(yè)/共46頁(yè)28答案：2800年第28頁(yè)/共46頁(yè)29[例3]

如圖2是工廠利用放射線自動(dòng)控制鋁板厚度的裝置示意圖．圖2(1)請(qǐng)你簡(jiǎn)述自動(dòng)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α、β和γ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？第29頁(yè)/共46頁(yè)30[解析]

(1)放射線具有貫穿本領(lǐng)，如果向前運(yùn)動(dòng)的鋁板的厚度有變化，則探測(cè)器接收到的放射線的強(qiáng)度就會(huì)隨之變化，這種變化被轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)輸入到相應(yīng)的裝置，進(jìn)而自動(dòng)控制上圖中右側(cè)的兩個(gè)輪間的距離，使鋁板的厚度恢復(fù)正常．第30頁(yè)/共46頁(yè)31(2)β射線起主要作用．因?yàn)棣辽渚€的貫穿本領(lǐng)很小，一張薄紙就能把它擋住，更穿不過(guò)1毫米的鋁板；γ射線的貫穿本領(lǐng)非常強(qiáng)，能穿過(guò)幾厘米的鉛板，1毫米左右的鋁板厚度發(fā)生變化時(shí)，透過(guò)鋁板的射線強(qiáng)度變化不大；β射線的貫穿本鄰較強(qiáng)，能穿過(guò)幾毫米的鋁板，當(dāng)鋁板的厚度發(fā)生變化時(shí)，透過(guò)鋁板的射線強(qiáng)度變化較大，探測(cè)器可明顯地反映出這種變化，使自動(dòng)化系統(tǒng)作出相應(yīng)的反應(yīng)．[答案]

見(jiàn)解析第31頁(yè)/共46頁(yè)32題后反思：解答該題時(shí)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(duì)α、β、γ三種射線的貫穿本領(lǐng)、帶電情況有清晰的了解．第32頁(yè)/共46頁(yè)33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(chǎng)強(qiáng)度的勻強(qiáng)電場(chǎng)，d為熒光屏，e為固定不動(dòng)的顯微鏡筒．實(shí)驗(yàn)時(shí)，如果將強(qiáng)電場(chǎng)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(méi)有變化；如果再將薄鋁片b移開(kāi)，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 (

)第33頁(yè)/共46頁(yè)34A．β射線和x射線B．α射線和β射線C．β射線和γ射線D．α射線和γ射線圖3第34頁(yè)/共46頁(yè)35[解析]

α粒子的貫穿本領(lǐng)很小，一張薄鋁片就可把它擋住，β射線能穿透幾毫米厚的鋁板，γ射線能貫穿幾厘米厚的鋁板．撤去電場(chǎng)后，熒光屏上閃爍亮點(diǎn)數(shù)沒(méi)有變化，說(shuō)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γ射線，撤去薄鋁片，閃爍亮點(diǎn)數(shù)大為增加，說(shuō)明放射源發(fā)出的射線中有α射線，故選D正確．[答案]

D第35頁(yè)/共46頁(yè)361．下列說(shuō)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第36頁(yè)/共46頁(yè)37解析：質(zhì)子和中子的質(zhì)量不同，但質(zhì)量數(shù)相同，A對(duì)．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(cuò)．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(cuò)．中子不帶電，所以原子核的總電量等于質(zhì)子總電量之和，D錯(cuò)．選A.答案：A第37頁(yè)/共46頁(yè)382．(2008·上海高考)放射性元素的原子核在α衰變或β衰變生成新原子核時(shí)，往往會(huì)同時(shí)伴隨________輻射．已知A、B兩種放射性元素的半衰期分別為T(mén)1和T2，經(jīng)過(guò)t＝T1·T2時(shí)間后測(cè)得這兩種放射性元素的質(zhì)量相等