第5章 2 第2课时 核反应 放射性同位素及其应用-【精彩三年】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册课程探究与巩固教师用书配套word（人教版）

第2课时　核反应　放射性同位素及其应用 课程解读 课标要点 学科素养 链接浙江选考 1．能根据质量数守恒和电荷数守恒写出核反应方程 2．了解放射性同位素的应用，知道射线的危害与防护 科学思维：能根据质量数守恒和电荷数守恒写出核反应方程 科学态度与责任：知道射线的危害与防护 1．能写出核反应方程 2．了解放射性同位素的应用，知道射线的危害与防护原理 (见学生用书P64) 知识点　核反应　放射性同位素及其应用 1．核反应 (1)定义：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核或者发生状态变化的过程。 (2)遵循规律：质量数守恒、电荷数守恒。 (3)原子核的人工转变 ①1919年，卢瑟福发现质子的核反应方程： N＋He―→O＋H。 ②1932年，查德威克发现中子的核反应方程： Be＋He―→C＋n。 ③1934年，约里奥­居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程： Al＋He―→P＋n，P―→Si＋e。 2．放射性同位素及其应用 (1)放射性同位素：具有放射性的同位素。 (2)应用 ①射线测厚仪：工业部门使用放射性同位素发出的射线来测厚度。 ②放射治疗。 ③培优、保鲜。 ④示踪原子：一种元素的各种同位素具有相同的化学性质，用放射性同位素代替非放射性的同位素后可以探测出原子到达的位置。 3．辐射与安全 (1)人类一直生活在放射性的环境中。 (2)过量的射线对人体组织有破坏作用。在使用放射性同位素时，必须严格遵守操作规程，注意人身安全，同时，要防止放射性物质对水源、空气、用具等的污染。 [思辨] 1．判断题(正确的打“√”，错误的打“”) (1)人类一直生活在放射性的环境中，所以过量的射线对人体组织没有破坏作用。(　　) (2)核反应过程一般都是不可逆的。(　√　) (3)核反应方程不能用等号连接，只能用单向箭头表示反应方向。(　√　) 2．思考题：核反应遵循哪些守恒规律？ 【答案】 质量数守恒、电荷数守恒。 (见学生用书P64) 　类型一　核反应 2023年1月12日上午，中国散裂中子源(CSNS)高能直接几何非弹性中子散射飞行时间谱仪(高能非弹谱仪)成功出束，开始带束调试，初步获得了与设计相符的中子能谱及单色化的入射中子，标志着谱仪设备研制与安装的成功。下列核反应中放出的粒子为中子的是(　B　) A．N俘获一个α粒子，产生O并放出一个粒子 B．Al俘获一个α粒子，产生P并放出一个粒子 C．B俘获一个质子，产生Be并放出一个粒子 D．Li俘获一个质子，产生He并放出一个粒子 【解析】 根据质量数和电荷数守恒，可得N俘获一个α粒子，产生O并放出一个粒子的核反应方程为N＋He―→O＋H，显然该粒子不为中子(n)，故A错误；Al俘获一个α粒子，产生P并放出一个粒子的核反应方程为Al＋He―→P＋n，显然该粒子为中子，故B正确；B俘获一个质子，产生Be并放出一个粒子的核反应方程为B＋H―→Be＋He，显然该粒子不为中子，故C错误；Li俘获一个质子，产生He并放出一个粒子的核反应方程为Li＋H―→He＋He，显然该粒子不为中子，故D错误。 用中子轰击氧原子核的核反应方程为O＋n―→N＋X。下列对反应方程中X、a、b的判断正确的是(　C　) A．X代表中子，a＝17，b＝1 B．X代表正电子，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 【解析】 根据质量数、电荷数守恒可知a＝17，b＝8＋0－7＝1，因此X可表示为10e，为正电子，故A、B、D错误，C正确。 类型二　放射性同位素及其应用 如图所示，轧钢厂的热轧机上可以安装射线测厚仪，仪器探测到的射线强度与钢板的厚度有关。已知某车间采用放射性同位素铱192作为放射源，其化学符号是Ir，原子序数是77，通过β衰变放出γ射线，半衰期为74天，适合透照钢板厚度10～100 mm。下列说法正确的是(　A　) A．衰变产生的新核用X表示，铱192的衰变方程为Ir―→X＋e B．若已知钢板厚度标准为30 mm，探测器得到的射线变弱时，说明钢板厚度大于30 mm，应当增大热轧机两轮之间的间隙 C．若有2 g铱192，则经过148天有1.0 g没有衰变 D．放射性同位素发生衰变时，遵循能量守恒和质量守恒 【解析】 β衰变的实质是核内的一个中子转化成了一个电子和一个质子，反应过程中遵循质量数守恒和电荷数守恒，故新核的质量数不变，电荷数加1，故A正确；探测器得到的射线变弱时，说明钢板厚度增大，应当减小热轧机两轮之间的间隙，故B错误；若有2 g铱192，则经过74天后还有1 g没有衰变，再过74天(即总共经历148天)还有0.5 g没有衰变，故C错误；放射性同位素发生衰变时，因遵循能量守恒，放出能量后出现了质量亏损，因此质量不守恒，故D错误。 PET(正电子发射型计算机断层显像)的基本原理：将放射性同位素O注入人体，参与人体的代谢过程，O在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像。根据PET原理，下列说法不正确的是(　C　) A．O衰变的核反应方程为O―→N＋e　 B．将放射性同位素O注入人体，其作用是作为示踪原子 C．一对正负电子湮灭后也可能只生成一个光子 D．PET所选的放射性同位素的半衰期应小于人体的代谢周期 【解析】 O衰变的核反应方程为O―→N＋e，A正确，不符合题意；将放射性同位素O注入人体，O在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像，故其作用是作为示踪原子，B正确，不符合题意；根据动量守恒定律可知，一对正负电子湮灭后生成两个光子，C错误，符合题意；PET所选的放射性同位素的半衰期应小于人体的代谢周期，否则无法通过探测器探测到，D正确，不符合题意。 本课点睛(教师用书独有) 1．核反应：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核或者发生状态变化的过程。 2．核反应方程遵循的规律：质量数守恒、电荷数守恒。 学科网（北京）股份有限公司 $$