第3讲 核反应 放射性同位素及其应用 讲义-2025-2026学年高二下学期物理沪科版选择性必修第三册

普高物理2021新教材选修3第15章原子核 第3讲 核反应 放射性同位素及其应用（讲义）--学生版（定稿） 普高物理2021新教材选修3第15章原子核 第3讲 核反应 放射性同位素及其应用（讲义） 知识点1、　核反应 1、核反应：原子核在其他粒子的轰击下产生 的过程。 1.1、条件：用α粒子、质子、中子，甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变。 1.2、实质：用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使核发生了转变。 2、遵循规律： 守恒， 守恒。 3、原子核人工转变的三大发现 3.1、1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子，N＋He―→O＋H。 卢瑟福用α粒子轰击氮原子核的实验装置如图所示，容器里放有放射性物质A，从A射出的α粒子射到铝箔上，适当选取铝箔的厚度，使容器抽成真空后，α粒子恰好被铝箔吸收而不能透过，在铝箔后面放一荧光屏，用显微镜册来观察荧光屏上是否出现闪光．通过阀门往容器里通进氮气后，卢瑟福从荧光屏上观察到了闪光，把氮气换成氧气或二氧化碳，又观察不到闪光，这表明闪光一定是α粒子击中氮核后产生的新粒子透过铝箔引起的。卢瑟福把这种粒子引进电场和磁场中，根据它在电场和磁场中的偏转，测出了它的质量和电量，确定它就是氢原子核，又叫做质子。 反应方程：（第一次实现原子核的人工转变） 3.2、1932年查德威克用α粒子轰击铍，发现了中子：Be＋He→C＋n。 1920年，质子已被发现，英国物理学家卢瑟福曾预言：可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把它叫做中子。1930年，科学家在真空条件下用α射线轰击铍（）时，产生了一种看不见的贯穿能力很强的不知名的射线和另一种粒子。 经过研究发现，这种不知名的射线具有如下的特点： ①在任意方向的磁场中均不发生偏转； ②这种射线的速度小于光速的十分之一。查德威克经过研究命名它为中子。 反应方程： 3.3、1934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。 4、人工转变核反应与衰变的比较 4.1、不同点：原子核的人工转变，是一种核反应，是其他粒子与原子核相碰撞的结果，需要一定的装置和条件才能发生；而衰变是原子核的自发变化，它不受物理化学条件的影响。 4.2、相同点：人工转变与衰变过程一样，在发生过程中质量数与电荷数都守恒，反应前后粒子总动量守恒。 5、解题时注意事项 (1)熟记一些粒子的符号：α粒子(He)，质子(H)、中子(n)、电子(e)、氘核(H)、氚核(H)。 (2)注意在核反应方程中，质量数和电荷数是守恒的；在解有关力学综合问题时，还有动量守恒和能量守恒。 6、书写核反应方程时要注意 6.1．质量数守恒和电荷数守恒； 6.2．核反应过程一般都是不可逆的，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。 6.3．核反应方程遵守质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中，一般会发生质量的变化。 7、核能的综合计算 参加核反应的粒子所组成的系统，在核反应的过程中有时涉及动量、能量等问题，如果处于磁场中还会与圆周运动相结合，处理这些问题的主要依据是： ⑴ 爱因斯坦的质能方程：或 ⑵ 动量守恒定律 ⑶ 能量守恒：反应前后系统的能量形式可能发生变化，但总能量是不变的 ⑷ 带电粒子在匀强磁场中的运动公式 专题讲练1 1.1、核反应方程的书写 1、完成下列核反应方程，并指出其中哪个是发现质子的核反应方程，哪个是发现中子的核反应方程． (1)N＋n→C＋________； (2)N＋He→O＋________； (3)B＋n→________＋He ； (4)Be＋He→________＋n； (5)Fe＋H→Co＋________. 2、在中子、质子、电子、正电子、α粒子中选出一个适当的粒子，分别填在下列核反应式的横线上． (1)U→Th＋________； (2)Be＋He→C＋________； (3)Th→Pa＋________； (4)P→Si＋________； (5)U＋________→Sr＋Xe＋10n； (6)N＋He→O＋________. 3、完成下列核反应方程，并指出其中哪个是发现质子的核反应方程，哪个是发现中子的核反应方程。 (1)N＋n→C＋________； (2)N＋He→O＋________； (3)B＋n→________＋He； (4)Be＋He→________＋n； (5)Fe＋H→Co＋________。 5、2019年是世界上首次实现元素人工转变100周年.1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现产生了另一种元素，该核反应方程可写为：He＋N→X＋Y.以下判断正确的是(　 　) A．m＝16，n＝1 B．m＝17，n＝1 C．m＝16，n＝0 D．m＝17，n＝0 6、用中子轰击氧原子核的核反应方程为O＋n→N＋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 7、下面列出的是一些核反应方程式：P→Si＋X；Be＋He→C＋Y；N＋He→O＋Z，其中(　 　) A．X是质子，Y是中子，Z是正电子 B．X是正电子，Y是中子，Z是质子 C．X是正电子，Y是质子，Z是中子 D．X是中子，Y是正电子，Z是质子 8、某原子核吸收一个中子后，放出一个电子，分裂为两个α粒子。由此可知 （ ） A．A＝7，Z＝3 B．A＝7，z＝4 C．A＝8， Z＝3 D．A＝8，Z＝4 9、以下是物理学史上3个著名的核反应方程 、和是三种不同的粒子，其中是（ ） A．粒子 B．质子 C．中子 D．电子 1.2、核反应的综合问题 1、英国物理学家卢瑟福1919年通过如图所示的实验装置，第一次完成了原子核的人工转变，并由此发现了　 　．实验时，卢瑟福仔细调节铝箔的厚度，使　 　恰好不能穿透铝箔． 该实验的核反应方程为：→　 　+　 　． 2、有些放射性元素要经历一系列的衰变才能稳定，关于X、Y、Z三个原子核的衰变方程如下： X→Pb＋8He＋6e； Y→Pb＋7He＋4e； Z→Pb＋6He＋4e. 根据以上方程可以推断在X、Y和Z中，下列说法正确的是(　 　) A．Z的中子数小于Y的中子数 B．Y的质量数大于X的质量数 C．X、Y和Z互为同位素 D．Z的电荷数大于Y的电荷数 3、如图所示为α粒子穿过充满氮气的云室时拍摄的照片，在许多α粒子的径迹中有一条发生了分叉，分叉后有一条细而长的径迹和一条粗而短的径迹，则 （ ） A．细而长的是α粒子的径迹 B．粗而短的是氧核的径迹 C．细而长的是氧核的径迹 D．粗而短的是质子的径迹 4、如图所示为卢瑟福发现质子的实验装置。M是显微镜，S是荧光屏，窗口F处装有银箔，氮气从阀门T充入，A是放射源．下列说法中正确的是 （ ）（多选） A．该实验的核反应方程为： B．充入氮气前，调整银箔厚度，使S上见不到 粒子引起的闪烁 C．充入氮气前，调整银箔厚度，使S上能见到质子引起的闪烁 D．充入氮气后，调整银箔厚度，使S上见不到质子引起的闪烁 5、中国散裂中子源(CSNS)是我国“十一五”期间重点建设的大科学装置，2018年8月23日通过国家验收，并对国内外各领域的用户开放。下列核反应方程中X为中子的是(　 　) A.P→Si＋X B.U→Th＋X C.Al＋n→Mg＋X D.Al＋He→P＋X 6、(多选)关于核反应，下列说法正确的是(　 　) A.在核反应中，质量守恒、电荷数守恒 B.核反应方程U→Th＋He属于α衰变 C.核反应方程N＋He→O＋H属于原子核的人工转变 D.核反应方程C→N＋e属于β衰变，而β射线来自原子外层的电子 7、在下列四个核反应方程中，X1、X2、X3和X4各代表某种粒子。 ①H＋X1→He＋n ②N＋He→O＋X2 ③Be＋He→C＋X3 ④Mg＋He→Al＋X4 则下列判断正确的是(　 　) A.X1是质子 B.X2是中子 C.X3是电子 D.X4是质子 8、(多选)以下是物理学史上3个著名的核反应方程 x＋Li→2y　y＋N→x＋O　， y＋Be→z＋C x、y和z是3种不同的粒子，下列说法正确的是(　 　) A.x为α粒子 B.x为质子 C.y为α粒子 D.z为中子 9、原子核可以实现人工转变，例如一个Na核俘获1个α粒子后变成1个新核，并释放某个粒子X，其核反应方程为Na＋He→Mg＋X。则X粒子为(　 　) A.n B.e C.H D．γ光子 10、如图所示，国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台。下列核反应中放出的粒子为中子的是(　 　) 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 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 12、我国发射的“嫦娥”系列月球探测器，在着陆器和月球车内均安置有钚－238，以确保仪器仓内温度不会很低，让搭载的仪器安然度过月夜，成为仪器的“暖宝宝”。Pu可以通过以下过程得到：U＋H→Np＋kn，Np→X＋Pu，则下列说法正确的是(　 　) A．k＝1，X为质子 B．k＝2，X为电子 C．k＝1，X为电子 D．k＝2，X为质子 13、现代已知碳的同位素共有十五种，有碳8至碳22，其中碳12和碳13属于稳定型，碳14是宇宙射线透过空气时撞击氮原子核产生的，碳14是一种放射性的元素，衰变为氮14。图中包含碳14衰变相关信息，结合这些信息可以判定下列说法正确的是(　 　) A．碳14转变为氮14，衰变方式为β衰变 B．100个碳14原子核在经过一个半衰期后，一定还剩50个 C．若氮14生成碳14的核反应方程为N＋X→C＋H，则X为质子 D．当氮14数量是碳14数量的7倍时，碳14衰变所经历时间为22 920年 1.3、核能的综合计算 1、两个氘核以相等的动能Ek对心碰撞发生核聚变，核反应方程为H＋H→He＋n，其中氘核的质量为m1，氦核的质量为m2，中子的质量为m3.假设核反应释放的核能E全部转化为动能，下列说法正确的是(　 　) A．核反应后氦核与中子的动量相同 B．该核反应释放的能量为E＝(m2＋m3－2m1)c2 C．核反应后氦核的动能为 D．核反应后中子的动能为 2、物理学家考克饶夫和沃尔顿建造了一台粒子加速器，他们获得了高速运动的质子，用来轰击静止的锂原子核(Li)，形成一个不稳定的复合核后分解成两个相同的原子核． (1)写出核反应方程式； (2)已知质子的质量为m，初速度为v0，反应后产生的一个原子核速度大小为1.5v0，方向与质子运动方向相同，求反应过程中释放的核能．(设反应过程释放的核能全部转变为动能) 3、钚的放射性同位素Pu静止时衰变为铀核激发态U*和α粒子，而铀核激发态U*立即衰变为铀核U，并放出频率为ν的光子．已知Pu的质量m1、U的质量m2和α粒子的质量m3，真空中的光速为c，普朗克常量为h. (1)写出衰变方程； (2)忽略衰变放出光子的动量，求α粒子的动能Ek. 4、用速度大小为v的中子轰击静止的锂核(Li)，发生核反应后生成氚核和α粒子，生成的氚核速度方向与中子的初速度方向相反，氚核与α粒子的速度之比为7∶8，中子的质量为m，质子的质量可近似看作m，光速为c. (1)写出核反应方程； (2)求氚核和α粒子的速度大小； (3)若核反应过程中放出的核能全部转化为α粒子和氚核的动能，求该反应的质量亏损． 5、如图所示，静止在匀强磁场中的一个B粒子，俘获一个速度为v＝7.3×104 m/s的中子发生核反应，生成一个氦核与一个新核，若测得氦核的速度为2×104 m/s，方向与反应前中子运动方向相同． (1)写出核反应方程． (2)求新核速度的大小． (3)求出氦核与新核轨道半径之比． 6、 静止的氡核Rn放出某种粒子X后变成钋核，粒子X的动能为Ek1，若衰变放出的能量全部变成钋核和粒子X的动能。试回答以下问题 ①写出上述衰变的核反应方程（请用物理学上规定的符号表示粒子X）； ②求钋核的动能Ek2。 7、某一静止的放射性原子核X发生α衰变，若该衰变过程释放的核能都转为α粒子和新核Y的动能，且衰变过程中的质量亏损为△m．已知光在真空中的传播速度为c，涉及动量问题时，亏损的质量可不计。 （1）写出该α衰变的核反应方程； （2）若放射性原子核X的半衰期为4天，求经过8天4gX剩下的质量； （3）求α粒子衰变后的动能。 8、室内装修污染四大有害气体是苯系物、甲醛、氨气和氡．氡存在于建筑水泥、矿渣砖、装饰石材及土壤中．氡看不到，嗅不到，即使在氡浓度很高的环境里，人们对它也毫无感觉．氡进入人的呼吸系统能诱发肺癌，是除吸烟外导致肺癌的第二大因素．静止的氡核Rn放出一个粒子x后变成钋核Po，钋核的动能为Ek1，若衰变放出的能量全部变成钋核和粒子x的动能．试回答以下问题： ①写出上述衰变的核反应方程（请用物理学上规定的符号表示粒子x）； ②求粒子x的动能Ek2． 9、一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子．已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c．写出核反应方程并求该光子的波长． ． 知识点2、放射性同位素及其应用 情景导学： 人工放射性同位素的放射强度易于控制，它的半衰期比天然放射性物质短得多，因此在生产和科学领域得到广泛的应用。 (1)能用α射线来测量金属板的厚度吗？ (2)γ射线照射食品延长保存期的原理是什么？ 1、放射性同位素 1.1、定义：具有 的同位素。 1.2、类型： 放射性同位素和 放射性同位素。 1.3、与天然放射性物质相比，人工放射性同位素的资源 ，放射强度容易 ，半衰期比较 ，因此放射性废料容易 ，获得了广泛的应用。 2、放射性同位素的分类 2.1、天然放射性同位素。 2.2、人工放射性同位素。 3、放射性同位素的应用： 3.1、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。 3.2、放射治疗：利用放射性同位素发出的射线破坏癌细胞组织。 3.3、培优、保鲜：利用放射性同位素放出的射线照射种子培养优良品种等。 3.4、示踪原子：一种元素的各种同位素具有相同的化学性质，用放射性同位素替换非放射性的同位素后可以探测出原子到达的位置。 4、辐射与安全：人类一直生活在放射性的环境中，过量的射线对人体组织有破坏作用。要防止放射性物质对水源、空气、用具等的污染。 专题讲练2 1、 (多选)关于人工放射性同位素，下列说法正确的是(　 　) A.人工放射性同位素的半衰期比天然放射性物质的半衰期长很多 B.人工放射性同位素的放射强度容易控制 C.人工放射性同位素的γ射线能进行金属探伤 D.使用人工放射性同位素也要遵守操作规程，防止对空气、水源、用具等的污染 2、关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是(　 　) A.利用γ射线使空气电离，消除静电 B.利用α射线照射植物的种子，使产量显著增加 C.利用β射线来治肺癌、食道癌 D.利用放射性同位素跟它的非放射性同位素的化学性质相同，可以作为示踪原子 3、放射性在工农业生产和科学研究中有广泛的应用，下列关于放射性的应用与防护，说法不正确的是(　 　) A.利用γ射线照射食品，可以杀死使食物腐败的细菌，延长保质期 B.利用示踪原子可以研究生物大分子的结构和功能 C.利用射线的贯穿作用，可以制成射线测厚装置 D.放射治疗利用了射线对病灶细胞的电离作用 4、放射性同位素发出的射线在科研、医疗、工业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中正确的是( 　) 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 5、在放射性同位素的应用中，下列做法正确的是(　 ) A.应该用α射线探测物体的厚度 B.应该用γ粒子放射源制成“烟雾报警器” C.放射育种利用γ射线照射种子使遗传基因发生变异 D.医院在利用放射线诊断疾病时用半衰期较长的放射性同位素 6、钴60(Co)是金属元素钴的放射性同位素之一，其半衰期为5.27年。它发生β衰变变成镍60(Ni)同时放出能量高达315 keV的高速电子和两束γ射线。钴60的应用非常广泛，几乎遍及各行各业。在农业上，常用于辐射育种、食品辐射保藏与保鲜等；在工业上，常用于无损探伤、辐射消毒、辐射加工、辐射处理废物以及自动控制等；在医学上，常用于人体肿瘤的放射治疗。关于钴60，下列说法正确的是(　 　) A.发生β衰变的衰变方程为Co→Ni＋e B.将钴60放入高温高压环境中可以加快其衰变 C.钴60可以作为示踪原子研究人体对药物的吸收 D.10 g钴60经过10.54年全部发生衰变 7、我国科学家在1965年9月首先用人工方法合成了牛胰岛素。为了证明人工合成的牛胰岛素与天然的是否为同一物质，在人工合成牛胰岛素过程中掺了放射性14C，然后将人工合成的牛胰岛素与天然的混合得到了放射性14C分布均匀的结晶物，从而证明了两者是同一物质，为我国在国际上首先合成具有生物活性牛胰岛素提供了有力证据。在人工合成过程中掺入放射性14C的用途是(　 　) A．催化剂 B．媒介质 C．组成元素 D．示踪原子 8、(多选)某医院利用放射线治疗肿瘤，被利用的放射源必须具备以下两个条件：(1)放出的射线有较强的穿透能力，能辐射到体内肿瘤所在处；(2)能在较长的时间内提供比较稳定的辐射强度。现有四种放射性同位素的放射线及半衰期如表所示。关于在表中所列的四种同位素，下列说法正确的是(　 　) 同位素 钴60 锶90 锝99 氡222 放射线 γ β γ α 半衰期 5年 28年 6小时 3.8天 A.最适宜作为放疗使用的放射源应是钴60 B．最适宜作为放疗使用的放射源应是锶90 C．放射线的电离能力最强的放射源是锝99 D．放射线的电离能力最强的放射源是氡222 9、(多选)以下关于放射性元素产生的射线应用的说法，正确的是(　 ) A．经过射线照射的蔬菜可以保存更长时间 B．利用γ射线的穿透性强的特点，可以用它为人体探伤 C．α射线可以用来消除有害的静电 D．射线可以培育新的优良作物品种 10、(多选)关于人工放射性同位素，下列说法正确的是(　BCD　) A．人工放射性同位素的半衰期比天然放射性物质的半衰期长很多 B．人工放射性同位素产生的放射强度容易控制 C．人工放射性同位素的γ射线能进行金属探伤 D．使用人工放射性同位素也要遵守操作规程，防止对空气、水源、用具等的污染 11、放射性同位素发出的射线在科研、医疗、工业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中正确的是(　 　) 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 12、医学界通过14C标记的C60发现一种C60的羧酸衍生物，在特定条件下可以通过断裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，则14C的用途是(　 　) A．示踪原子 B．电离作用 C．催化作用 D．贯穿作用 13、α、β和γ射线穿透物质的能力是不同的，为把辐射强度减到一半所需铝板的厚度分别为0.005 cm、0.05 cm和8 cm，工业部门可以使用射线来测厚度，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，轧出的钢板越厚，透过的射线越弱。因此，将射线测厚仪接收到的信号输入计算器，就可以对钢板的厚度进行自动控制。如果钢板的厚度需要控制为5 cm，请推测测厚仪使用的射线是(　 　) A．α射线 B．β射线 C．γ射线 D．可见光 14、碳－14同位素广泛应用于农业、化学、医学、生物学等领域。2022年4月26日，中国核电全球首次实现商用堆生产碳－14同位素，预计产量可充分满足国内需求。这将使我国摆脱碳－14供应全部依赖进口的现况。秦山核电站生产C的核反应方程为N＋n→C＋X，其产物C的衰变方程为C→N＋e。下列说法正确的是(　 ) A．X是正电子 B.C可以用作示踪原子 C.e来自原子核外 D．经过一个半衰期，10个C将剩下5个 15、正电子发射计算机断层扫描(PETCT)，其原理是借助于示踪剂(正电子放射性药物)可以聚集到病变部位的特点来发现疾病的。PETCT常用核素氧15标记，其半衰期仅有2分钟。对含氧元素的物质照射20～50 MeV的X射线，激发原子核边缘的中子，可以产生氧15正电子核素。下列说法正确的是(　 　) A．用30 MeV的X射线照射氧16时，生成氧15的同时释放出中子 B．氧15发生正电子衰变时，生成的新核含有9个中子 C．经过10分钟，氧15的含量减小为原来 D．将氧15置于回旋加速器中，其半衰期可能发生变化 16、(多选)1934年，约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位素X，反应方程为：He＋Al→X＋n。X会衰变成原子核Y，衰变方程为X→Y＋e，则(　 　) A．X的质量数与Y的质量数相等 B．X的电荷数比Y的电荷数少1 C．X的电荷数比Al的电荷数多2 D．X的质量数与Al的质量数相等 1 物理学习的核心在于思维 最基本的知识、方法才是最重要的； 30%兴趣+30%信心+30%方法+10%勤奋+l%天赋>100%成功初三物理暑假课程 学科网（北京）股份有限公司 $普高物理2021新教材选修3第15章原子核 第3讲 核反应 放射性同位素及其应用（讲义）--教师版（定稿） 普高物理2021新教材选修3第15章原子核 第3讲 核反应 放射性同位素及其应用（讲义） 知识点1、　核反应 1、核反应：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程。 1.1、条件：用α粒子、质子、中子，甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变。 1.2、实质：用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使核发生了转变。 2、遵循规律：质量数守恒，电荷数守恒。 3、原子核人工转变的三大发现 3.1、1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子，N＋He―→O＋H。 卢瑟福用α粒子轰击氮原子核的实验装置如图所示，容器里放有放射性物质A，从A射出的α粒子射到铝箔上，适当选取铝箔的厚度，使容器抽成真空后，α粒子恰好被铝箔吸收而不能透过，在铝箔后面放一荧光屏，用显微镜册来观察荧光屏上是否出现闪光．通过阀门往容器里通进氮气后，卢瑟福从荧光屏上观察到了闪光，把氮气换成氧气或二氧化碳，又观察不到闪光，这表明闪光一定是α粒子击中氮核后产生的新粒子透过铝箔引起的。卢瑟福把这种粒子引进电场和磁场中，根据它在电场和磁场中的偏转，测出了它的质量和电量，确定它就是氢原子核，又叫做质子。 反应方程：（第一次实现原子核的人工转变） 3.2、1932年查德威克用α粒子轰击铍，发现了中子：Be＋He→C＋n。 1920年，质子已被发现，英国物理学家卢瑟福曾预言：可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把它叫做中子。1930年，科学家在真空条件下用α射线轰击铍（）时，产生了一种看不见的贯穿能力很强的不知名的射线和另一种粒子。 经过研究发现，这种不知名的射线具有如下的特点： ①在任意方向的磁场中均不发生偏转； ②这种射线的速度小于光速的十分之一。查德威克经过研究命名它为中子。 反应方程： 3.3、1934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。 4、人工转变核反应与衰变的比较 4.1、不同点：原子核的人工转变，是一种核反应，是其他粒子与原子核相碰撞的结果，需要一定的装置和条件才能发生；而衰变是原子核的自发变化，它不受物理化学条件的影响。 4.2、相同点：人工转变与衰变过程一样，在发生过程中质量数与电荷数都守恒，反应前后粒子总动量守恒。 5、解题时注意事项 (1)熟记一些粒子的符号：α粒子(He)，质子(H)、中子(n)、电子(e)、氘核(H)、氚核(H)。 (2)注意在核反应方程中，质量数和电荷数是守恒的；在解有关力学综合问题时，还有动量守恒和能量守恒。 6、书写核反应方程时要注意 6.1．质量数守恒和电荷数守恒； 6.2．核反应过程一般都是不可逆的，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。 6.3．核反应方程遵守质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中，一般会发生质量的变化。 7、核能的综合计算 参加核反应的粒子所组成的系统，在核反应的过程中有时涉及动量、能量等问题，如果处于磁场中还会与圆周运动相结合，处理这些问题的主要依据是： ⑴ 爱因斯坦的质能方程：或 ⑵ 动量守恒定律 ⑶ 能量守恒：反应前后系统的能量形式可能发生变化，但总能量是不变的 ⑷ 带电粒子在匀强磁场中的运动公式 专题讲练1 1.1、核反应方程的书写 1、完成下列核反应方程，并指出其中哪个是发现质子的核反应方程，哪个是发现中子的核反应方程． (1)N＋n→C＋________； (2)N＋He→O＋________； (3)B＋n→________＋He ； (4)Be＋He→________＋n； (5)Fe＋H→Co＋________. 答案　(1)H (2)H，发现质子的核反应方程 (3)Li (4)C，发现中子的核反应方程 (5)n 2、在中子、质子、电子、正电子、α粒子中选出一个适当的粒子，分别填在下列核反应式的横线上． (1)U→Th＋________； (2)Be＋He→C＋________； (3)Th→Pa＋________； (4)P→Si＋________； (5)U＋________→Sr＋Xe＋10n； (6)N＋He→O＋________. 答案　(1)He　(2)n　(3)e　(4)e　(5)n　(6)H 3、完成下列核反应方程，并指出其中哪个是发现质子的核反应方程，哪个是发现中子的核反应方程。 (1)N＋n→C＋________； (2)N＋He→O＋________； (3)B＋n→________＋He； (4)Be＋He→________＋n； (5)Fe＋H→Co＋________。 答案　(1)H (2)H，发现质子的核反应方程 (3)Li (4)C，发现中子的核反应方程 (5)n 5、2019年是世界上首次实现元素人工转变100周年.1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现产生了另一种元素，该核反应方程可写为：He＋N→X＋Y.以下判断正确的是(　B　) A．m＝16，n＝1 B．m＝17，n＝1 C．m＝16，n＝0 D．m＝17，n＝0 解析　根据核反应的质量数和电荷数守恒可得：4＋14＝m＋1,2＋7＝8＋n，解得m＝17，n＝1，故B正确． 6、用中子轰击氧原子核的核反应方程为O＋n→N＋X，对式中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 7、下面列出的是一些核反应方程式：P→Si＋X；Be＋He→C＋Y；N＋He→O＋Z，其中(　B　) A．X是质子，Y是中子，Z是正电子 B．X是正电子，Y是中子，Z是质子 C．X是正电子，Y是质子，Z是中子 D．X是中子，Y是正电子，Z是质子 解析　根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为0，电荷数为1，则X为正电子；Y的质量数为1，电荷数为0，为中子；Z的质量数为1，电荷数为1，为质子，B正确． 8、某原子核吸收一个中子后，放出一个电子，分裂为两个α粒子。由此可知 （ A ） A．A＝7，Z＝3 B．A＝7，z＝4 C．A＝8， Z＝3 D．A＝8，Z＝4 9、以下是物理学史上3个著名的核反应方程 、和是三种不同的粒子，其中是（ C ） A．粒子 B．质子 C．中子 D．电子 1.2、核反应的综合问题 1、英国物理学家卢瑟福1919年通过如图所示的实验装置，第一次完成了原子核的人工转变，并由此发现了　质子　．实验时，卢瑟福仔细调节铝箔的厚度，使　α粒子　恰好不能穿透铝箔． 该实验的核反应方程为：→　　+　　． 2、有些放射性元素要经历一系列的衰变才能稳定，关于X、Y、Z三个原子核的衰变方程如下： X→Pb＋8He＋6e； Y→Pb＋7He＋4e； Z→Pb＋6He＋4e. 根据以上方程可以推断在X、Y和Z中，下列说法正确的是(　A　) A．Z的中子数小于Y的中子数 B．Y的质量数大于X的质量数 C．X、Y和Z互为同位素 D．Z的电荷数大于Y的电荷数 解析　X→Pb＋8He＋6e，根据质量数与电荷数守恒，则有：X的质量数为238，质子数为92；Y→Pb＋7He＋4e，根据质量数与电荷数守恒，则有：Y的质量数为235，质子数为92；Z→Pb＋6He＋4e，根据质量数与电荷数守恒，则有：Z的质量数为232，质子数为90；由上可知，Z的中子数为232－90＝142，小于Y的中子数235－92＝143，故A正确；由上可知，Y的质量数小于X的质量数，故B错误；由于X和Y的质子数相同，即互为同位素，但Z不是，故C错误；由上可知，Z的电荷数小于Y的电荷数，故D错误． 3、如图所示为α粒子穿过充满氮气的云室时拍摄的照片，在许多α粒子的径迹中有一条发生了分叉，分叉后有一条细而长的径迹和一条粗而短的径迹，则 （ B ） A．细而长的是α粒子的径迹 B．粗而短的是氧核的径迹 C．细而长的是氧核的径迹 D．粗而短的是质子的径迹 【解析】根据 →可知，发生分叉的α粒子转变成了氧核和质子 4、如图所示为卢瑟福发现质子的实验装置。M是显微镜，S是荧光屏，窗口F处装有银箔，氮气从阀门T充入，A是放射源．下列说法中正确的是 （ AB ）（多选） A．该实验的核反应方程为： B．充入氮气前，调整银箔厚度，使S上见不到 粒子引起的闪烁 C．充入氮气前，调整银箔厚度，使S上能见到质子引起的闪烁 D．充入氮气后，调整银箔厚度，使S上见不到质子引起的闪烁 5、中国散裂中子源(CSNS)是我国“十一五”期间重点建设的大科学装置，2018年8月23日通过国家验收，并对国内外各领域的用户开放。下列核反应方程中X为中子的是(　D　) A.P→Si＋X B.U→Th＋X C.Al＋n→Mg＋X D.Al＋He→P＋X 解析　根据核反应遵循质量数守恒和电荷数守恒可知，选项A的核反应方程中X的质量数为零，电荷数为1，X为正电子；选项B的核反应方程中X的质量数为4，电荷数为2，X为氦核；选项C的核反应方程中X的质量数为1，电荷数为1，X为质子；选项D的核反应方程中X的质量数为1，电荷数为0，X为中子。故D正确。 6、(多选)关于核反应，下列说法正确的是(　BC　) A.在核反应中，质量守恒、电荷数守恒 B.核反应方程U→Th＋He属于α衰变 C.核反应方程N＋He→O＋H属于原子核的人工转变 D.核反应方程C→N＋e属于β衰变，而β射线来自原子外层的电子 7、在下列四个核反应方程中，X1、X2、X3和X4各代表某种粒子。 ①H＋X1→He＋n ②N＋He→O＋X2 ③Be＋He→C＋X3 ④Mg＋He→Al＋X4 则下列判断正确的是(　D　) A.X1是质子 B.X2是中子 C.X3是电子 D.X4是质子 解析　根据核反应的质量数和电荷数守恒知，X1为H，选项A错误；X2为H，选项B错误；X3为n，选项C错误；X4为H，选项D正确。 8、(多选)以下是物理学史上3个著名的核反应方程 x＋Li→2y　y＋N→x＋O　， y＋Be→z＋C x、y和z是3种不同的粒子，下列说法正确的是(　BCD　) A.x为α粒子 B.x为质子 C.y为α粒子 D.z为中子 解析　根据质量数守恒和电荷数守恒可以确定x为质子H，y为He核即α粒子，z为中子n，故B、C、D正确。 9、原子核可以实现人工转变，例如一个Na核俘获1个α粒子后变成1个新核，并释放某个粒子X，其核反应方程为Na＋He→Mg＋X。则X粒子为(　C　) A.n B.e C.H D．γ光子 解析　粒子X的质量数为23＋4－26＝1，电荷数为11＋2－12＝1，所以X为H，核反应方程为Na＋He→Mg＋H，故选C。 10、如图所示，国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台。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　根据核反应中质量数和电荷数守恒，各选项核反应方程如下： N＋He→O＋H，故A错； Al＋He→P＋n，故B对； B＋H→Be＋He，故C错； Li＋H→He＋He，故D错。 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(　D　) A．Z＝1，A＝1 B．Z＝1，A＝2 C．Z＝2，A＝3 D．Z＝2，A＝4 12、我国发射的“嫦娥”系列月球探测器，在着陆器和月球车内均安置有钚－238，以确保仪器仓内温度不会很低，让搭载的仪器安然度过月夜，成为仪器的“暖宝宝”。Pu可以通过以下过程得到：U＋H→Np＋kn，Np→X＋Pu，则下列说法正确的是(　B　) A．k＝1，X为质子 B．k＝2，X为电子 C．k＝1，X为电子 D．k＝2，X为质子 解析　在核反应方程中U＋H→Np＋kn，由电荷数守恒和质量数守恒可得238＋2＝238＋k，解得k＝2 在核反应方程中Np→X＋Pu，由电荷数守恒和质量数守恒可得93＝Z＋94,238＝A＋238，解得Z＝－1，A＝0 所以X为电子，故B正确，A、C、D错误。 13、现代已知碳的同位素共有十五种，有碳8至碳22，其中碳12和碳13属于稳定型，碳14是宇宙射线透过空气时撞击氮原子核产生的，碳14是一种放射性的元素，衰变为氮14。图中包含碳14衰变相关信息，结合这些信息可以判定下列说法正确的是(　A　) A．碳14转变为氮14，衰变方式为β衰变 B．100个碳14原子核在经过一个半衰期后，一定还剩50个 C．若氮14生成碳14的核反应方程为N＋X→C＋H，则X为质子 D．当氮14数量是碳14数量的7倍时，碳14衰变所经历时间为22 920年 1.3、核能的综合计算 1、两个氘核以相等的动能Ek对心碰撞发生核聚变，核反应方程为H＋H→He＋n，其中氘核的质量为m1，氦核的质量为m2，中子的质量为m3.假设核反应释放的核能E全部转化为动能，下列说法正确的是(　C　) A．核反应后氦核与中子的动量相同 B．该核反应释放的能量为E＝(m2＋m3－2m1)c2 C．核反应后氦核的动能为 D．核反应后中子的动能为 解析　两个氘核以相等的动能Ek对心碰撞，根据动量守恒定律知，反应前的总动量为零，则反应后总动量为零，即氦核和中子的动量大小相等，方向相反，故A错误；根据爱因斯坦质能方程得ΔE＝Δmc2＝(2m1－m2－m3)c2，故B错误；反应后氦核和中子的总动能来自释放的核能以及反应前氘核的总动能之和，则反应后氦核和中子的总动能为2Ek＋E，根据动量守恒知，氦核和中子的动量大小相等，方向相反，由Ek＝可知，氦核和中子的动能之比为1∶3，则核反应后中子的动能Ek1＝(2Ek＋E)＝，氦核的动能Ek2＝，故C正确，D错误． 2、物理学家考克饶夫和沃尔顿建造了一台粒子加速器，他们获得了高速运动的质子，用来轰击静止的锂原子核(Li)，形成一个不稳定的复合核后分解成两个相同的原子核． (1)写出核反应方程式； (2)已知质子的质量为m，初速度为v0，反应后产生的一个原子核速度大小为1.5v0，方向与质子运动方向相同，求反应过程中释放的核能．(设反应过程释放的核能全部转变为动能) 答案　(1)Li＋H→2He　(2)mv02 解析　(2)核反应过程，动量守恒mv0＝4m·1.5v0＋4mv 根据能量守恒定律，反应过程中释放的核能为 ΔE＝×4m×(1.5v0)2＋×4mv2－mv02＝mv02. 3、钚的放射性同位素Pu静止时衰变为铀核激发态U*和α粒子，而铀核激发态U*立即衰变为铀核U，并放出频率为ν的光子．已知Pu的质量m1、U的质量m2和α粒子的质量m3，真空中的光速为c，普朗克常量为h. (1)写出衰变方程； (2)忽略衰变放出光子的动量，求α粒子的动能Ek. 答案　(1)Pu→U＋He (2) 解析　(1)衰变方程为Pu→U＋He (2)设衰变后U和α粒子的速度大小分别为v2、v3，根据动量守恒定律有 m2v2＝m3v3 根据能量守恒定律有m2v22＋m3v32＝(m1－m2－m3)c2－hν 联立以上两式解得α粒子的动能Ek＝. 4、用速度大小为v的中子轰击静止的锂核(Li)，发生核反应后生成氚核和α粒子，生成的氚核速度方向与中子的初速度方向相反，氚核与α粒子的速度之比为7∶8，中子的质量为m，质子的质量可近似看作m，光速为c. (1)写出核反应方程； (2)求氚核和α粒子的速度大小； (3)若核反应过程中放出的核能全部转化为α粒子和氚核的动能，求该反应的质量亏损． 答案　(1)Li＋n→H＋He　 (2)v　v (3) 解析　(1)由题意可得，该核反应方程为 Li＋n→H＋He (2)由动量守恒定律得mv＝－3mv1＋4mv2 由题意得v1∶v2＝7∶8 解得v1＝v，v2＝v. (3)氚核和α粒子的动能之和为Ek＝×3mv12＋×4mv22＝mv2 根据能量守恒定律，释放的核能为 ΔE＝Ek－mv2＝mv2－mv2＝mv2 由爱因斯坦质能方程得，质量亏损为Δm＝＝. 5、如图所示，静止在匀强磁场中的一个B粒子，俘获一个速度为v＝7.3×104 m/s的中子发生核反应，生成一个氦核与一个新核，若测得氦核的速度为2×104 m/s，方向与反应前中子运动方向相同． (1)写出核反应方程． (2)求新核速度的大小． (3)求出氦核与新核轨道半径之比． 答案　(1)B＋n→He＋Li　(2)1×103 m/s　(3)120∶7 解析　(1)核反应方程为B＋n→He＋Li (2)核反应过程系统动量守恒， 则有mnvn＝m氦v氦＋m锂v锂，代入数据解得 v锂＝ ＝ m/s＝－1×103 m/s 则新核速度的大小为1×103 m/s (3)两粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有Bqv＝m，解得r＝ 所以氦核与新核轨道半径之比＝＝＝. 6、 静止的氡核Rn放出某种粒子X后变成钋核，粒子X的动能为Ek1，若衰变放出的能量全部变成钋核和粒子X的动能。试回答以下问题 ①写出上述衰变的核反应方程（请用物理学上规定的符号表示粒子X）； ②求钋核的动能Ek2。 解：①根据质量数和电荷数守恒可得该核衰变的反应方程为：Rn→PoHe。 ②设粒子x的质量为m1、速度为v1，钋核的质量为m2、速度为v2，根据动量守恒定律 有：0＝m1v1﹣m2v2 钋核的动能为：Ek2 答：①衰变的核反应方程Rn→PoHe； ②钋核的动能Ek2为。 7、某一静止的放射性原子核X发生α衰变，若该衰变过程释放的核能都转为α粒子和新核Y的动能，且衰变过程中的质量亏损为△m．已知光在真空中的传播速度为c，涉及动量问题时，亏损的质量可不计。 （1）写出该α衰变的核反应方程； （2）若放射性原子核X的半衰期为4天，求经过8天4gX剩下的质量； （3）求α粒子衰变后的动能。 解：（1）α粒子的质量数为4，电荷数为2，是氦核，根据核反应过程中的质量数守恒与电荷数守恒可得：→ （2）经过8天，即经过2个半衰期，则剩余的质量：mg （3）衰变过程中动量守恒，因此根据动量守恒定律有：0＝MYvY﹣MHevHe…① 根据能量守恒有：② 解以上方程可得：。 放出的α粒子的初动能：。 答：（1）该α衰变的核反应方程是→； （2）若放射性原子核X的半衰期为4天，经过8天4gX剩下的质量是1g； （3）α粒子衰变后的动能为。 8、室内装修污染四大有害气体是苯系物、甲醛、氨气和氡．氡存在于建筑水泥、矿渣砖、装饰石材及土壤中．氡看不到，嗅不到，即使在氡浓度很高的环境里，人们对它也毫无感觉．氡进入人的呼吸系统能诱发肺癌，是除吸烟外导致肺癌的第二大因素．静止的氡核Rn放出一个粒子x后变成钋核Po，钋核的动能为Ek1，若衰变放出的能量全部变成钋核和粒子x的动能．试回答以下问题： ①写出上述衰变的核反应方程（请用物理学上规定的符号表示粒子x）； ②求粒子x的动能Ek2． 解：①氡核Rn放出某种粒子x后变成钋核Po可以判断发生的是α衰变，衰变方程为： Rn→Po ②设钋核的质量为m1、速度为v1，粒子x的质量为m2、速度为v2，根据动量守恒定律，有： 0＝m1v1﹣m2v2 粒子x的动能： 答：①上述衰变的核反应方程为：Rn→Po； ②粒子x的动能Ek2为． 9、一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子．已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c．写出核反应方程并求该光子的波长． 解：根据核反应方程质量数与质子数守恒，则有：Hn→H； 聚变反应中的质量亏损：△m＝（m1+m2）﹣m3； 聚变反应中亏损的质量转化为能量以光子的形式放出，故光子能量为：E＝（m1+m2﹣m3）c2； 根据E（m1+m2﹣m3）c2，得光子的波长为：λ； 答：核反应方程为：Hn→H；该光子的波长为． 知识点2、放射性同位素及其应用 情景导学： 人工放射性同位素的放射强度易于控制，它的半衰期比天然放射性物质短得多，因此在生产和科学领域得到广泛的应用。 (1)能用α射线来测量金属板的厚度吗？ (2)γ射线照射食品延长保存期的原理是什么？ 提示　(1)不能。 (2)用γ射线照射食品可以杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期。 1、放射性同位素 1.1、定义：具有放射性的同位素。 1.2、类型：天然放射性同位素和人工放射性同位素。 1.3、与天然放射性物质相比，人工放射性同位素的资源丰富，放射强度容易控制，半衰期比较短，因此放射性废料容易处理，获得了广泛的应用。 2、放射性同位素的分类 2.1、天然放射性同位素。 2.2、人工放射性同位素。 3、放射性同位素的应用： 3.1、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。 3.2、放射治疗：利用放射性同位素发出的射线破坏癌细胞组织。 3.3、培优、保鲜：利用放射性同位素放出的射线照射种子培养优良品种等。 3.4、示踪原子：一种元素的各种同位素具有相同的化学性质，用放射性同位素替换非放射性的同位素后可以探测出原子到达的位置。 4、辐射与安全：人类一直生活在放射性的环境中，过量的射线对人体组织有破坏作用。要防止放射性物质对水源、空气、用具等的污染。 专题讲练2 1、 (多选)关于人工放射性同位素，下列说法正确的是(　BCD　) A.人工放射性同位素的半衰期比天然放射性物质的半衰期长很多 B.人工放射性同位素的放射强度容易控制 C.人工放射性同位素的γ射线能进行金属探伤 D.使用人工放射性同位素也要遵守操作规程，防止对空气、水源、用具等的污染 解析　人工放射性同位素的半衰期比天然放射性物质的短，故选项A错误；人工放射性同位素的放射强度容易控制，故选项B正确；人工放射性同位素的γ射线能进行金属探伤，故选项C正确；使用人工放射性同位素也要遵守操作规程，防止对空气、水源、用具等的污染，故选项D正确。 2、关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是(　D　) A.利用γ射线使空气电离，消除静电 B.利用α射线照射植物的种子，使产量显著增加 C.利用β射线来治肺癌、食道癌 D.利用放射性同位素跟它的非放射性同位素的化学性质相同，可以作为示踪原子 解析　γ射线的电离作用很弱，α粒子电离作用很强，应利用α射线的电离作用使空气电离，把静电荷除去，选项A错误；α射线穿透本领太弱，不适合用来辐射育种，γ射线可以用来治肺癌、食道癌等，选项B、C错误；放射性同位素跟它的非放射性同位素的化学性质相同，可以作为示踪原子，选项D正确。 3、放射性在工农业生产和科学研究中有广泛的应用，下列关于放射性的应用与防护，说法不正确的是(　D　) A.利用γ射线照射食品，可以杀死使食物腐败的细菌，延长保质期 B.利用示踪原子可以研究生物大分子的结构和功能 C.利用射线的贯穿作用，可以制成射线测厚装置 D.放射治疗利用了射线对病灶细胞的电离作用 解析　用γ射线照射食品，可以杀死使食物腐败的细菌，延长保存期，故A正确；利用示踪原子可以研究生物大分子的结构和功能，故B正确；利用射线的贯穿作用，可以制成射线测厚装置，故C正确；放射治疗利用了射线对病灶细胞的破坏作用，故D错误。 4、放射性同位素发出的射线在科研、医疗、工业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中正确的是(　D　) 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 利用放射线消除有害静电是利用α射线的电离性，使空气分子电离成导体，将静电放出，故A错误；利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，γ射线对人体细胞伤害太大，因此不能用来人体透视，故B错误；DNA变异并不一定都是有益的，也有有害的一面，故C错误；射线对人体细胞伤害太大，在用于治疗肿瘤时要严格控制剂量，故D正确。 5、在放射性同位素的应用中，下列做法正确的是(　C　) A.应该用α射线探测物体的厚度 B.应该用γ粒子放射源制成“烟雾报警器” C.放射育种利用γ射线照射种子使遗传基因发生变异 D.医院在利用放射线诊断疾病时用半衰期较长的放射性同位素 解析　γ光子的贯穿能力最强，应该用γ射线探测物体的厚度，故A错误；因为α粒子的电离本 6、钴60(Co)是金属元素钴的放射性同位素之一，其半衰期为5.27年。它发生β衰变变成镍60(Ni)同时放出能量高达315 keV的高速电子和两束γ射线。钴60的应用非常广泛，几乎遍及各行各业。在农业上，常用于辐射育种、食品辐射保藏与保鲜等；在工业上，常用于无损探伤、辐射消毒、辐射加工、辐射处理废物以及自动控制等；在医学上，常用于人体肿瘤的放射治疗。关于钴60，下列说法正确的是(　A　) A.发生β衰变的衰变方程为Co→Ni＋e B.将钴60放入高温高压环境中可以加快其衰变 C.钴60可以作为示踪原子研究人体对药物的吸收 D.10 g钴60经过10.54年全部发生衰变 解析　根据电荷数守恒、质量数守恒，知钴60发生β衰变的衰变方程为：Co→Ni＋e，故A正确；放射性元素衰变的快慢由核自身的因素决定，与所处的外部环境无关，故B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C错误；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D错误。 7、我国科学家在1965年9月首先用人工方法合成了牛胰岛素。为了证明人工合成的牛胰岛素与天然的是否为同一物质，在人工合成牛胰岛素过程中掺了放射性14C，然后将人工合成的牛胰岛素与天然的混合得到了放射性14C分布均匀的结晶物，从而证明了两者是同一物质，为我国在国际上首先合成具有生物活性牛胰岛素提供了有力证据。在人工合成过程中掺入放射性14C的用途是(　D　) A．催化剂 B．媒介质 C．组成元素 D．示踪原子 解析　用放射性同位素代替非放射性同位素来制成各种化合物，再用仪器探测“放射性标记”，即用放射性同位素作为示踪原子。故选D。 8、(多选)某医院利用放射线治疗肿瘤，被利用的放射源必须具备以下两个条件：(1)放出的射线有较强的穿透能力，能辐射到体内肿瘤所在处；(2)能在较长的时间内提供比较稳定的辐射强度。现有四种放射性同位素的放射线及半衰期如表所示。关于在表中所列的四种同位素，下列说法正确的是(　AD　) 同位素 钴60 锶90 锝99 氡222 放射线 γ β γ α 半衰期 5年 28年 6小时 3.8天 A.最适宜作为放疗使用的放射源应是钴60 B．最适宜作为放疗使用的放射源应是锶90 C．放射线的电离能力最强的放射源是锝99 D．放射线的电离能力最强的放射源是氡222 解析　钴60放出的γ射线穿透能力强，半衰期长，选项A正确，B错误；α射线电离能力最强，γ射线的电离能力最弱，氡222放出的是α射线，选项C错误，D正确。 9、(多选)以下关于放射性元素产生的射线应用的说法，正确的是(　ACD　) A．经过射线照射的蔬菜可以保存更长时间 B．利用γ射线的穿透性强的特点，可以用它为人体探伤 C．α射线可以用来消除有害的静电 D．射线可以培育新的优良作物品种 解析　射线可以有效杀灭蔬菜中的微生物，经过射线照射的蔬菜可以保存更长时间，故A正确；γ 射线会造成电离辐射，对人体有巨大伤害，不可以用它为人体探伤，故B错误；α射线有很强的电离作用，可以用来消除有害的10、(多选)关于人工放射性同位素，下列说法正确的是(　BCD　) A．人工放射性同位素的半衰期比天然放射性物质的半衰期长很多 B．人工放射性同位素产生的放射强度容易控制 C．人工放射性同位素的γ射线能进行金属探伤 D．使用人工放射性同位素也要遵守操作规程，防止对空气、水源、用具等的污染 解析　人工放射性同位素的半衰期比天然放射性物质的短，故选项A错误；人工放射性同位素的放射强度容易控制，故选项B正确；人工放射性同位素产生的γ射线能进行金属探伤，故选项C正确；使用人工放射性同位素也要遵守操作规程，防止对空气、水源、用具等的污染，故选项D正确。 11、放射性同位素发出的射线在科研、医疗、工业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中正确的是(　D　) 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 利用放射线消除有害静电是利用α射线的电离性，使空气分子电离成导体，将静电导出，故A错误；利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，γ射线对人体细胞伤害太大，因此不能用来人体透视，故B错误；DNA变异并不一定都是有益的，也有有害的一面，故C错误；射线对人体细胞伤害太大，在用于治疗肿瘤时要严格控制剂量，故D正确。 12、医学界通过14C标记的C60发现一种C60的羧酸衍生物，在特定条件下可以通过断裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，则14C的用途是(　A　) A．示踪原子 B．电离作用 C．催化作用 D．贯穿作用 解析　14C具有放射性，可以用它标记C60，通过其放射性发现一种C60的羧酸衍生物，14C的用途是示踪原子，故A正确，B、C、D错误。 13、α、β和γ射线穿透物质的能力是不同的，为把辐射强度减到一半所需铝板的厚度分别为0.005 cm、0.05 cm和8 cm，工业部门可以使用射线来测厚度，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，轧出的钢板越厚，透过的射线越弱。因此，将射线测厚仪接收到的信号输入计算器，就可以对钢板的厚度进行自动控制。如果钢板的厚度需要控制为5 cm，请推测测厚仪使用的射线是(　C　) A．α射线 B．β射线 C．γ射线 D．可见光 静电，故C正确；可以用γ射线处理种子，诱发其变异，培育出新品种，故D正确。 14、碳－14同位素广泛应用于农业、化学、医学、生物学等领域。2022年4月26日，中国核电全球首次实现商用堆生产碳－14同位素，预计产量可充分满足国内需求。这将使我国摆脱碳－14供应全部依赖进口的现况。秦山核电站生产C的核反应方程为N＋n→C＋X，其产物C的衰变方程为C→N＋e。下列说法正确的是(　B) A．X是正电子 B.C可以用作示踪原子 C.e来自原子核外 D．经过一个半衰期，10个C将剩下5个 解析　根据质量数和电荷数守恒可得核反应方程为N＋n→C＋H，则X是质子，选项A错误；由题知C不稳定，会发生衰变，可以用作示踪原子，选项B正确；C的衰变过程放出的e是原子核反应释放出的，因此e来自原子核内部，选项C错误；半衰期是对大量原子核的统计规律，对少量原子核不适用，选项D错误。 15、正电子发射计算机断层扫描(PETCT)，其原理是借助于示踪剂(正电子放射性药物)可以聚集到病变部位的特点来发现疾病的。PETCT常用核素氧15标记，其半衰期仅有2分钟。对含氧元素的物质照射20～50 MeV的X射线，激发原子核边缘的中子，可以产生氧15正电子核素。下列说法正确的是(　A　) A．用30 MeV的X射线照射氧16时，生成氧15的同时释放出中子 B．氧15发生正电子衰变时，生成的新核含有9个中子 C．经过10分钟，氧15的含量减小为原来 D．将氧15置于回旋加速器中，其半衰期可能发生变化 解析　用30 MeV的X射线照射氧16时，生成氧15的同时释放出中子，方程为O→O＋n，故A正确；氧15产生正电子衰变O→e＋N，生成的新核有8个中子，故B错误；经过10分钟，即经过5个半衰期，剩余氧15的含量m＝m0()5＝m0，故C错误；改变元素所处的物理环境和化学状态，不改变半衰期，故D错误。 16、(多选)1934年，约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位素X，反应方程为：He＋Al→X＋n。X会衰变成原子核Y，衰变方程为X→Y＋e，则(　AC　) A．X的质量数与Y的质量数相等 B．X的电荷数比Y的电荷数少1 C．X的电荷数比Al的电荷数多2 D．X的质量数与Al的质量数相等 解析　设X和Y的质子数分别为n1和n2，质量数分别为m1和m2，则反应方程为He＋Al→X＋n，X→Y＋e，根据反应方程电荷数和质量数守恒，电荷数等于质子数，解得2＋13＝n1，n1＝n2＋1,4＋27＝m1＋1，m1＝m2＋0，解得n1＝15，n2＝14，m1＝30，m2＝30，X的质量数(m1＝30)与Y的质量数(m2＝30)相等，比Al的质量数多3，故A正确，D错误；X的电荷数(n1＝15)比Y的电荷数(n2＝14)多1，比Al的电荷数多2，故B错误，C正确。 1 物理学习的核心在于思维 最基本的知识、方法才是最重要的； 30%兴趣+30%信心+30%方法+10%勤奋+l%天赋>100%成功初三物理暑假课程 学科网（北京）股份有限公司 $