高效作业31 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课件PPT（人教版）

高效作业31 [2　第2课时　 核反应　放射性同位素及其应用] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 B 【解析】 γ射线不带电，其电离本领比β射线的弱，A错误；氢原子从高能级向低能级跃迁时放出光子的最大能量值为13.6 eV，属于紫外线，不可能放出γ射线，B正确；γ射线是光子，与光电子不是同一种物质，C错误；放射性元素的半衰期由核内部自身的因素决定，与外部条件无关，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 B 4．下列说法错误的是(　 　) A．原子核发生β衰变放出的电子来自原子核外的内层电子 B．α衰变实质是核内的两个质子和两个中子转化成了一个氦原子核 C．放射性同位素和它的非放射性同位素化学性质相同，可以作为示踪原子 D．利用γ射线可以为金属探伤或者治疗肺癌、食道癌等疾病 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 A 【解析】 原子核发生β衰变时放出的电子是原子核内的中子转化为质子而释放的，故A错误，符合题意；α衰变过程中，原子核中两个质子和两个中子结合成一个α粒子(两个中子和两个质子形成的氦原子核)放出，故B正确，不符合题意；同位素的核外电子数相同，化学性质相同，利用放射性同位素代替非放射性的同位素来制成各种化合物，这种化合物跟通常的化合物一样，参与所有的化学反应，但是却带有“放射性标记”，用仪器可探测出来，可作为示踪原子，故C正确，不符合题意；利用γ射线可以为金属探伤或者治疗肺癌、食道癌等疾病，故D正确，不符合题意。 【解析】 选项A中，反应核只有一个核，生成核中有α粒子，属于α衰变，A正确；选项B中，反应核只有一个核，生成核中有β粒子，属于β衰变，B错误；选项C、D中，反应核中的α粒子均用来作为“炮弹”轰击相应原子核，属于人工核转变，C、D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 A 7．放射性同位素发出的射线在科研、医疗、生产等诸多方面得到了广泛的应用。下列有关放射线应用的说法不正确的是(　 　) A．轧钢厂的热轧机安装射线测厚仪对钢板厚度进行自动控制 B．利用γ射线的贯穿性能进行人体的透视 C．用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，经过筛选可以培育优良品种 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危害 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 B 【解析】 轧钢厂的热轧机安装射线测厚仪对钢板厚度进行自动控制，A正确；利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，但γ射线对人体细胞伤害太大，因此不能用来透视人体，B错误；用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，经过筛选可以培育优良品种，C正确；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危害，D正确。 8．(多选)对放射性的应用，下列说法中正确的是(　 　) A．放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，对人体的正常细胞不会有伤害作用 B．对放射性的废料，要装入特制的容器并埋入深地层进行处理 C．γ射线探伤仪中的放射源必须存放在特制的容器里，而不能随意放置 D．对可能产生放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 BCD 【解析】 放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，对人体的正常细胞会有伤害作用，故A错误；对放射性的废料，要装入特制的容器并埋入深地层进行处理，故B正确；γ射线探伤仪中的放射源必须存放在特制的容器里，而不能随意放置，故C正确；对可能产生放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 D 【解析】 设Y的电荷数和质量数分别为m和n，根据核反应方程质量数和电荷数守恒可知，第一个核反应方程的核电荷数和质量数满足A＋14＝n＋17，Z＋7＝m＋8；第二个核反应方程的核电荷数和质量数满足n＋7＝2A，m＋3＝2Z，联立解得Z＝2，A＝4，故选D。 12．伽马刀的应用是医学治疗史上一个革命性的突破，其原理是使用钴60产生的γ射线对靶点进行一次性大剂量的聚焦照射，使之产生局灶性的坏死或功能改变而达到治疗疾病的目的。下列说法正确的是(　 　) A．γ射线是高能电子流 B．γ射线是低频电磁波 C．可以用γ射线测量钢板的厚度 D．电子跃迁时可产生γ射线 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 C 【解析】 γ射线的波长在10-10 m以下，波长很短，是高频光子流，即为高频电磁波，故A、B错误；γ射线的穿透能力很强，可以用γ射线测量钢板的厚度，故C正确；γ射线产生于原子核内，不是电子跃迁产生的，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 C 14．(多选)下列应用属于把放射性同位素作为示踪原子的是(　 　) A．γ射线探伤仪 B．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况 C．利用钴60治疗肿瘤等疾病 D. 把含有放射性元素的肥料施给农作物，用检测放射性的办法确定放射性元素在农作物内转移和分布情况，找出合理施肥的规律 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 BD 【解析】 选项A中利用了γ射线的穿透性，A不符合题意；选项C中利用了γ射线对生物组织的不同作用，C不符合题意；选项B、D是利用放射性同位素的化学性质相同来作示踪原子，B、D符合题意。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 2 3 18．卢瑟福第一次完成了原子核的人工转变， 其实验装置如图所示。在通入气体B前调整银 箔的厚度，使在荧光屏上看不见由__________ 引起的闪光，通入B的气体是________。 【解析】 卢瑟福第一次用α粒子轰击氮核完成了原子核的人工转变并发现了质子，因此图中的A为放射源发出的α粒子，在通入气体B前调整银箔的厚度，使在荧光屏上看不见由α粒子引起的闪光，通入B的气体是氮气。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 α粒子 氮气 感谢聆听，再见！ [A级　新教材落实与巩固] 1．2021年，硼中子俘获疗法(BNCT)成为抗癌热点。新一代抗癌技术通过点滴注射含硼化合物，用超热中子射线照射。中子与进入癌细胞内的硼产生核反应，其核反应方程为B＋n―→Li＋X，则(　 　) A．X是β粒子 B．X是α粒子 C．X是质子 D．X是中子 【解析】 设产生的新核为X，根据反应前和反应后的质量数和电荷数守恒得5＋0＝3＋m，10＋1＝7＋n，解得m＝2，n＝4，X是 α 粒子，B正确。 2．在医学上钴60的放射性常用于癌症的放射治疗。一个钴60原子核(Co)放出一个β粒子后衰变成一个镍核(Ni)，并伴随产生了γ射线。下列说法正确的是(　 　) A．γ射线的电离本领比β射线的强 B．氢原子的能级跃迁中不可能放出γ射线 C．γ射线与光电效应中的光电子是同一种物质 D．将钴60放入强磁场中可改变其半衰期 3．含有钍(Th)的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡(Rn)，核反应方程为Th―→Rn＋3He＋2Y。下列关于该核反应的说法正确的是(　 　) A．Y是H B．Y是e C．Rn核的电子数比Th核的少4 D．Rn核的中子数比Th核的少12 【解析】 根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，Y的质量数为0，电荷数为－1，则Y是e，选项A错误，B正确；原子核中没有电子，选项C错误；Rn核的中子数为220－86＝134，Th核的中子数为232－90＝142，则Rn核的中子数比Th核的少8，选项D错误。 5．下列核反应方程式中，属于α衰变的是(　 　) A．U―→Th＋He B．Th―→Pa＋e C．Al＋He―→P＋n D．B＋He―→N＋n 6．1919年，英国物理学家卢瑟福用镭放射出的α粒子轰击氮原子核，从氮核中打出了一种新的粒子；通过测定其质量和电荷量，发现了质子(用p表示)。发现质子的核反应方程为α＋N―→Y＋p，其中m、n分别表示新核Y的质量数和电荷数，则(　 　) A．m＝17，n＝8 B．m＝18，n＝8 C．m＝17，n＝9 D．m＝18，n＝9 【解析】 α粒子为氦核He，质子为H，根据质量数和电荷数守恒可得4＋14＝m＋1，2＋7＝n＋1，解得m＝17，n＝8，A正确，B、C、D错误。 9．钴60(Co)的半衰期为5.27年，它发生β衰变变成镍60(Ni)，而Th则会经一系列α、β衰变后生成氡Rn。下列说法正确的是(　 　) A．10 g钴60经过10.54年全部发生衰变 B．钴60可以作为示踪原子研究人体对药物的吸收 C．钍Th原子核比氡Rn原子核的中子数多8 D．钍Th衰变成氡Rn一共经过2次α衰变和3次β衰变 【解析】 10.54年为两个半衰期，则剩下的钴60为原来的，没有全部衰变，故A错误；钴60半衰期太长，且衰变放出的高能粒子对人体伤害太大，不能作为药品的示踪原子，故B错误；Th原子核的质量数为232，质子数为90，则中子数为142，Rn原子核的质量数为220，质子数为86，则中子数为134，可知钍Th原子核比氡Rn原子核的中子数多8，故C正确；钍Th衰变成氡Rn，质量数减少12，电荷数减少4，则经过3次α衰变和2次β衰变，故D错误。 10．宇宙射线进入地球大气层与大气作用会产生中子，中子与大气中的氮14会产生以下核反应：N＋n―→C＋H，产生的C能自发进行β衰变，其半衰期为5 730年，利用碳14的衰变规律可推断古木的年代。下列说法正确的是(　 　) A．C发生β衰变的产物是N B．β衰变辐射出的电子来自于碳原子的核外电子 C．近年来由于地球的温室效应，引起C的半衰期发生微小变化 D． 若测得一古木样品的C含量为活体植物的，则该古木距今约为11 460年 【解析】 根据C―→N＋e，即C发生β衰变的产物是N，选项A错误；β衰变辐射出的电子是原子核内的中子转化为质子时放出的电子，选项B错误；半衰期由核内部自身因素决定，与外界环境无关，选项C错误；若测得一古木样品的C含量为活体植物的，可知经过了2个半衰期，则该古木距今约为5 730×2年＝11 460年，选项D正确。 [B级　素养养成与评价] 11．在下列两个核反应方程中X＋N―→Y＋O、Y＋Li―→2X，X和Y代表两种不同的原子核，以Z和A分别表示X的电荷数和质量数，则(　 　) A．Z＝1，A＝1 B．Z＝1，A＝2 C．Z＝2，A＝3 D．Z＝2，A＝4 13．2021年，科学家们利用14C测年法估测出我国三星堆遗址三号坑的大概年份。其测量依据是：大气中的14N在宇宙射线的轰击下转换为14C，其核反应方程为N＋n―→C＋X，14C通过光合作用和新陈代谢作用进入生物体内，生物活着的时候其体内12C和14C的比例保持不变，当生物死后，14C发生衰变，其含量逐渐减少，14C的半衰期约为5 700年，其衰变方程为C―→N＋Y。下列说法正确的是(　 　) A．X为光子 B．生物活着时体内14C不会发生衰变 C．14C发生的是β衰变 D．生物死后11 400年，体内14C将完全衰变成14N 【解析】 由核反应方程可知，X为H，故A错误；放射性元素衰变是由原子核内部自身的因素决定的，与外界的物理和化学等状态无关，故B错误；根据质量数守恒与电荷数守恒可知其衰变方程为C―→N＋e，所以14C发生的是β衰变，故C正确；生物死后11 400年，经过了两个半衰期，体内14C剩余质量为m＝2m0＝m0，故D错误。 15．放射性元素U衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成Bi，Bi可以经一次衰变变成X(X代表某种元素)，也可以经一次衰变变成Tl，X和Tl最后都变成Pb，衰变路径如图所示。则(　 　) A. Bi―→X是α衰变，Bi―→Tl是β衰变 B. Bi―→X是β衰变，Bi―→Tl是α衰变 C. X―→Pb是α衰变，Tl―→Pb是α衰变 D. X―→Pb是β衰变，Tl―→Pb是β衰变 【解析】 对于Bi―→X，质量数不变，为β衰变，即Bi―→X＋e，所以X为X，Bi―→Tl，核电荷数少2，是α衰变，即Bi―→Tl＋He，所以Tl为Tl，故A错误，B正确；对于X―→Pb，即X―→Pb＋He，是α衰变，对于Tl―→Pb，即Tl―→Pb＋e，是β衰变，故C、D错误。 16．下图所示的火灾自动报警器具有稳定性好、安全性高的特点，应用非常广泛，其工作原理为：放射源处的镅Am放出的α粒子，使壳内气室空气电离而导电，当烟雾进入壳内气室时，α粒子被烟雾颗粒阻挡，导致工作电路的电流减小，于是蜂鸣器报警。则(　 　) A．发生火灾时温度升高，Am的半衰期变短 B．这种报警装置应用了α射线贯穿本领强的特点 C．Am发生α衰变的核反应方程是Pu―→Am＋e D．Am发生α衰变的核反应方程是Am―→Np＋He 【解析】 半衰期不因外界环境的温度而改变，A错误；这种报警装置应用了α射线电离能力强的特点，B错误；α衰变释放出氦核，故核反应方程是Am―→Np＋He，C错误，D正确。 17．核污水中常含有氚(H)等放射性元素，处置不当将严重威胁人类安全。氚发生β衰变的半衰期长达12.5年，衰变方程为H―→He＋e＋e，其中e是质量可忽略不计的中性粒子，Z＝______，A＝______。若将含有质量为m的氚的核污水排入大海，即使经过50年，排入海中的氚还剩______(用分数表示)。 【解析】 衰变方程为H―→He＋e＋e，根据电荷数守恒和质量数守恒可得，Z－1＝1，A＋0＝3，解得Z＝2，A＝3；经过50年，排入海水中的氚的剩余质量为m′＝m＝m。 $$