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1、课时课时51天然放射现象天然放射现象放射性的应用与防护放射性的应用与防护 2021/8/11 星期三1考点一原子核的组成考点一原子核的组成基础梳理基础梳理1原子核的组成原子核的组成(1)质质子子：质质子子带带一一个个基基本本单单位位的的正正电电荷荷，即即带带1.61019C的正的正电电它的它的质质量大量大约约是是电电子子质质量的量的1836倍倍(2)中中子子：中中子子的的质质量量跟跟质质子子的的质质量量几几乎乎相相同同，约约等等于于1.671027kg，中子不，中子不带电带电2021/8/11 星期三2(3)原原子子核核的的组组成成：现现代代实实验验已已经经证证实实，原原子子核核由由质质子子和
2、和中中子子组组成成质质子子和和中中子子统统称称为为核核子子原原子子核核的的质质量量数数(A)：等等于于质质子子与与中中子子的的个个数数之之和和即即核核子子数数原原子子核核内内的的质质子子数数(Z)：等等于于原原子子核核的的电电荷荷数数，等等于于该该元元素素的的原原子子序序数数原原子核的符号表示：子核的符号表示：X2同同位位素素：具具有有相相同同的的质质子子数数和和不不同同的的中中子子数数的的原原子子互称互称为为同位素同位素2021/8/11 星期三3疑难详析疑难详析1中子和质子的发现中子和质子的发现1919年年卢卢瑟瑟福福用用粒粒子子轰轰击击氮氮核核发发现现了了质质子子，1932年年查查德德威
3、威克克用用粒粒轰轰击击铍铍核核发发现现了了中中子子，从从此此，原原子子核核是是由由质质子子和和中中子子组组成成的的观观点点得得到到了了公公认认，并并为为以以后后核核能能的的释释放放提提供了可能供了可能2021/8/11 星期三42什么是放射性同位素什么是放射性同位素同同一一种种元元素素的的多多种种同同位位素素中中，有有稳稳定定的的，也也有有不不稳稳定定的的不不稳稳定定的的同同位位素素会会自自发发地地放放出出粒粒子子或或正正负负电电子子，衰衰变变为为新新的的元元素素这这种种不不稳稳定定的的同同位位素素就就叫叫放放射射性性同同位位素素放放射射性性同同位位素素天天然然的的有有40多多种种，人人工工转
4、转变变的的有有1000多多种种，具具有广泛的有广泛的应应用用2021/8/11 星期三5深化拓展深化拓展质质子子带带正正电电，质质子子间间有有库库仑仑斥斥力力，它它们们却却能能和和中中子子一一道道组组成成稳稳固的原子核，固的原子核，为为什么？什么？核核子子间间是是通通过过核核力力的的作作用用结结合合在在一一起起的的，核核力力是是一一种种很很强强的的超超短短程程力力，要要比比质质子子间间的的库库仑仑斥斥力力大大得得多多，不不仅仅质质子子与与质质子子之之间间有有核核力力，质质子子与与中中子子，中中子子与与中中子子间间也也存存在在核核力力，作作用用范范围围为为2.01515m；超超过过此此范范围围，
5、核核力力就就迅迅速速减小到零，故核力只存在于相减小到零，故核力只存在于相邻邻的核子之的核子之间间2021/8/11 星期三6考点二天然放射现象考点二天然放射现象基础梳理基础梳理1不不稳稳定定的的原原子子核核自自发发放放出出粒粒子子和和粒粒子子后后，转转变变为为新核的新核的变变化称化称为为原子核的衰原子核的衰变变衰衰变规变规律：衰律：衰变变中的中的电电荷数和荷数和质质量数都是守恒的量数都是守恒的2021/8/11 星期三72半半衰衰期期：放放射射性性元元素素的的原原子子核核有有一一半半发发生生衰衰变变所所用用的的时间时间叫半衰期，它是大量原子核衰叫半衰期，它是大量原子核衰变变的的统计结统计结果果
6、半半衰衰期期由由原原子子核核的的内内部部因因素素所所决决定定，跟跟元元素素的的化化学学状状态态、温度、温度、压压强强等因素无关等因素无关3探探测测射射线线的的方方法法：云云室室、气气泡泡室室、计计数数器器、乳乳胶胶照照相、相、荧荧光光观观察察2021/8/11 星期三84对对于三种射于三种射线线的性的性质质，可以列表，可以列表对对比：比：种种类类本本质质符号符号带电带电性性质质电电量量特征特征用途用途射射线线氦原氦原子核子核组组成成的粒的粒子流子流正正电电两个基两个基本本电电荷荷贯贯穿本穿本领领小，小，有很有很强强的的电电离离作用，作用，对对照相照相底片的感光作底片的感光作用也很用也很强强，速
7、，速度度约为约为光速的光速的十分之一十分之一2021/8/11 星期三9种种类类本本质质符号符号带电带电性性质质电电量量特征特征用途用途射射线线高速运高速运动动的的电电子流子流负电负电一个一个基本基本电电荷荷贯贯穿本穿本领较领较强强，但，但电电离离作用作用较较弱，弱，速度接近光速度接近光速速射射线线波波长长比比X射射线线还还要短要短的的电电磁磁波波h不不带带电电穿透本穿透本领领极极强强，电电离作离作用却很小，用却很小，速度等于光速度等于光速速探探伤伤、测测量厚量厚度、医度、医疗疗2021/8/11 星期三10疑难详析疑难详析1原子核衰变的实质原子核衰变的实质(1)衰衰变变的的实实质质是是：某某
8、元元素素的的原原子子核核同同时时放放出出两两个个质质子和两个中子子和两个中子组组成新粒子成新粒子(2)衰衰变变的的实实质质是是：某某元元素素的的原原子子核核的的一一个个中中子子变变成成质质子同子同时释时释放出一个放出一个电电子子(3)辐辐射射总总是是伴伴随随着着或或衰衰变变同同时时产产生生，不不改改变变原原子子核核的的核核电电核核数数和和质质量量数数，其其实实质质是是产产生生的的某某些些新新核核由由于于具具有有过过多的能量而多的能量而辐辐射出的光子射出的光子2021/8/11 星期三112用什么方法可以区分三种射线用什么方法可以区分三种射线三三种种射射线线可可以以用用电电场场和和磁磁场场加加以
9、以区区分分，如如图图1所所示示，在在匀匀强强磁磁场场和和匀匀强强电电场场中中都都是是比比的的偏偏转转大大，不不偏偏转转；区区别别是是：在在磁磁场场中中偏偏转转轨轨迹迹是是圆圆弧弧，在在电电场场中中偏偏转转轨轨迹迹是是抛抛物物线线图图12021/8/11 星期三12深化拓展深化拓展如何理解衰变前后的质量数守恒与质量守恒如何理解衰变前后的质量数守恒与质量守恒1质质量量数数守守恒恒：反反应应后后的的质质量量数数的的总总和和等等于于反反应应前前的的质质量量数数总总和和参参与与核核反反应应的的最最小小单单位位就就是是核核子子，核核反反应应既既不不能能产产生生新新的的核核子子，也也不不能能消消灭灭已已有有
10、的的核核子子虽虽然然反反应应前前后后核核子子的的平平均均质质量量会会有有极极小小的的变变化化，但但核核子子的的总总数数不不会会改改变变即反即反应应后生成物的核子后生成物的核子总总数等于反数等于反应应物的核子物的核子总总数数2021/8/11 星期三132质质量量守守恒恒：即即生生成成物物的的总总质质量量等等于于反反应应物物的的总总质质量量这这里里的的生生成成物物和和反反应应物物应应包包括括所所有有的的粒粒子子，也也包包括括光光子子这这和和反反应应前前后后出出现现的的质质量量亏亏损损并并不不矛矛盾盾，因因为为依依据据质质量量亏亏损损和和质质能能方方程程计计算算出出的的核核反反应应能能是是以以光光
11、子子的的生生成成物物形形式式出出现现的的，而而光光子子虽虽无无静静止止质质量量，但但它它有有动动质质量量考考虑虑到到这这个个动质动质量，量，则则反反应应前后的前后的总质总质量也是守恒的量也是守恒的2021/8/11 星期三141对于放射性同位素放出的射线的利用：对于放射性同位素放出的射线的利用：(1)利利用用放放出出的的射射线线检检查查金金属属部部件件是是否否存存在在砂砂眼眼裂裂痕痕等，即利用等，即利用射射线线探探伤伤(2)利利用用射射线线的的穿穿透透本本领领与与物物质质厚厚度度和和密密度度的的关关系系，来来检检查查各各种种产产品品的的厚厚度度和和密密封封容容器器中中液液体体的的高高度度等等，
12、从从而而实实现现自自动动控制控制2021/8/11 星期三15(3)利利用用射射线线使使空空气气电电离离而而把把空空气气变变成成导导电电气气体体，以以消消除化除化纤纤、纺织纺织品上的静品上的静电电(4)利利用用射射线线照照射射植植物物，引引起起植植物物变变异异而而培培育育良良种种，也也可以利用它可以利用它杀杀菌、治病菌、治病(如放如放疗疗)等等(5)示踪原子示踪原子(6)进进行行考考古古研研究究利利用用放放射射性性同同位位素素碳碳14，判判定定出出土土木木质质文物的文物的产产生年代生年代2021/8/11 星期三162放放射射性性污污染染和和防防护护：对对生生物物体体的的危危害害主主要要表表现
13、现在在穿穿透透力力、基基因因突突变变；对对环环境境的的危危害害表表现现在在废废料料污污染染，对对生生物物体体组织组织的破坏，的破坏，对对空气、水源的空气、水源的污污染等方面染等方面防防护护措施：封存、深埋等措施：封存、深埋等2021/8/11 星期三17疑难详析疑难详析为为什什么么使使用用人人工工放放射射性性同同位位素素而而不不用用天天然然的的放放射射性性元元素？素？人人工工放放射射性性同同位位素素相相对对于于天天然然的的放放射射性性元元素素有有以以下下优优点点：种种类类齐齐全全，半半衰衰期期短短，可可制制成成各各种种形形状状，强强度度容容易易控控制制2021/8/11 星期三18题题型一天然
14、放射型一天然放射现现象象例例1下下列列关关于于放放射射性性元元素素衰衰变变的的描描述述，哪哪些些是是错错误误的的 ()A某某核核放放出出粒粒子子、粒粒子子、粒粒子子中中的的任任何何一一种种粒粒子子，都都变变成一种新元素的原子核成一种新元素的原子核B利利用用射射线线的的贯贯穿穿性性可可以以为为金金属属探探伤伤，也也能能进进行行人人体的透体的透视视2021/8/11 星期三19C半半衰衰期期表表示示放放射射性性元元素素衰衰变变的的快快慢慢，它它和和外外界界的的温度、温度、压压强强无关无关D射射线线和和阴阴极极射射线线都都是是电电子子流流，因因此此射射线线就就是是阴阴极射极射线线解解析析放放出出粒粒
15、子子原原子子核核不不变变；射射线线对对人人体体伤伤害害大大，不不能能用用来来人人体体透透视视；阴阴极极射射线线是是由由金金属属原原子子核核外外层层电电子子在在电场力作用下逃离金属表面形成的电场力作用下逃离金属表面形成的答案答案ABD2021/8/11 星期三20题题后后反反思思：1.自自然然界界的的物物质质分分为为两两类类：一一类类是是实实物物粒粒子子，还还有有一一类类为为场场类类物物质质(如如电电场场、磁磁场场、电电磁磁波波等等)射射线属于场类物质，线属于场类物质，、粒子是实物粒子粒子是实物粒子2射射线线和和阴阴极极射射线线的的区区别别：射射线线是是原原子子核核变变化化时时，一一个个中中子子
16、变变成成一一个个质质子子释释放放的的电电子子，其其速速度度接接近近光光速速；阴阴极极射射线线是是金金属属原原子子核核外外层层电电子子获获得得足足够够的的能能量量挣挣脱脱原原子子的的束束缚缚，在在外外电电场场的的作作用用下下形形成成的的电电子子流流，其其速速度度由由外外加加电电场决定场决定2021/8/11 星期三21(2009北北京京高高考考)下下列列现现象象中中，与与原原子子核核内内部部变变化化有有关关的是的是 ()A粒子散射粒子散射现现象象B天然放射天然放射现现象象C光光电电效效应现应现象象 D原子原子发发光光现现象象解解析析：本本题题考考查查粒粒子子散散射射实实验验、光光电电效效应应、核
17、核反反应应和和原原子子发发光光的的基基本本原原理理，意意在在考考查查考考生生对对基基本本物物理理现现象象的的认识和理解只有天然放射现象是原子核发生了变化认识和理解只有天然放射现象是原子核发生了变化答案：答案：B2021/8/11 星期三22例例2(1)关关于于放放射射性性元元素素的的半半衰衰期期，下下列列说说法法正正确确的的有有 ()A是原子核是原子核质质量减少一半所需的量减少一半所需的时间时间B是原子核有半数是原子核有半数发发生衰生衰变变所需的所需的时间时间C把把放放射射性性元元素素放放在在密密封封的的容容器器中中，可可以以减减慢慢放放射射性元素的半衰期性元素的半衰期D可以用来可以用来测测定
18、地定地质质年代、生物年代等年代、生物年代等2021/8/11 星期三23(2)设设镭镭226的的半半衰衰期期为为1.6103年年，质质量量为为100g的的镭镭226经经过过4.8103年年后后，有有多多少少g镭镭发发生生衰衰变变？若若衰衰变变后后的的镭镭变变为为铅铅206，则则此此时镭铅质时镭铅质量之比量之比为为多少？多少？2021/8/11 星期三24解析解析(1)选选B、D.(2)经过三个半衰期，剩余镭的质量为经过三个半衰期，剩余镭的质量为已衰变的镭的质量为已衰变的镭的质量为(10012.5)g87.5 g.设设生生成成铅铅的的质质量量为为m，则则226 20687.5 m，得得m79.8
19、 g.所以镭铅质量之比为所以镭铅质量之比为125 798.答案答案(1)BD(2)125 7982021/8/11 星期三25题题后后反反思思：(1)半半衰衰期期是是原原子子核核有有半半数数发发生生衰衰变变，变变成成新核，并不是原子核的数量、质量减少一半新核，并不是原子核的数量、质量减少一半(2)要要理理解解半半衰衰期期公公式式中中各各物物理理量量的的含含义义，在在公公式式n中中，n、m是是指指剩剩余余的的原原子子核核的的量量，而而不是衰变的量不是衰变的量2021/8/11 星期三26宇宇宙宙射射线线中中的的中中子子被被空空气气中中的的氮氮核核俘俘获获会会生生成成具具有有放放射射性性的的碳碳1
20、4，碳碳14又又可可衰衰变变为为氮氮14，由由于于这这两两个个过过程程的的进进行行，地地表表处处碳碳14是是恒恒定定的的，因因此此在在活活的的动动植植物物体体内内碳碳14的的含含量量有有一一定定的的比比例例，动动植植物物死死亡亡后后不不再再吸吸收收碳碳，碳碳14的的含含量量随随着着时时间间减减少少测测定定一一被被伐伐后后的的古古树树，它它所所含含的的碳碳14为为活着的活着的树树木的木的，若若碳碳14的的半半衰衰期期为为5600年年，试试求求该该古古树树已已经经被伐多少年被伐多少年 2021/8/11 星期三27答案：答案：2800年年2021/8/11 星期三28例例3如如图图2是是工工厂厂利
21、利用用放放射射线线自自动动控控制制铝铝板板厚厚度度的的装置示意装置示意图图图图2(1)请请你你简简述自述自动动控制的原理；控制的原理；(2)如如果果工工厂厂生生产产的的是是厚厚度度为为1毫毫米米的的铝铝板板，那那么么在在、和和三三种种射射线线中中，你你认认为为哪哪一一种种射射线线在在铝铝板板的的厚厚度度控控制制中中起主要作用？起主要作用？为为什么？什么？2021/8/11 星期三29解解析析(1)放放射射线线具具有有贯贯穿穿本本领领，如如果果向向前前运运动动的的铝铝板板的的厚厚度度有有变变化化，则则探探测测器器接接收收到到的的放放射射线线的的强强度度就就会会随随之之变变化化，这这种种变变化化被
22、被转转变变为为电电信信号号输输入入到到相相应应的的装装置置，进进而而自自动动控控制制上上图图中中右右侧侧的的两两个个轮轮间间的的距距离离，使使铝铝板板的的厚厚度度恢复正常恢复正常2021/8/11 星期三30(2)射射线线起起主主要要作作用用因因为为射射线线的的贯贯穿穿本本领领很很小小，一一张张薄薄纸纸就就能能把把它它挡挡住住，更更穿穿不不过过1毫毫米米的的铝铝板板；射射线线的的贯贯穿穿本本领领非非常常强强，能能穿穿过过几几厘厘米米的的铅铅板板，1毫毫米米左左右右的的铝铝板板厚厚度度发发生生变变化化时时，透透过过铝铝板板的的射射线线强强度度变变化化不不大大；射射线线的的贯贯穿穿本本邻邻较较强强
23、，能能穿穿过过几几毫毫米米的的铝铝板板，当当铝铝板板的的厚厚度度发发生生变变化化时时，透透过过铝铝板板的的射射线线强强度度变变化化较较大大，探探测测器器可可明明显显地地反反映出这种变化，使自动化系统作出相应的反应映出这种变化，使自动化系统作出相应的反应答案答案见解析见解析2021/8/11 星期三31题题后后反反思思：解解答答该该题题时时要要认认真真读读懂懂题题意意，还还要要很很好好地地理理解解实实验验装装置置及及其其作作用用，更更要要对对、三三种种射射线线的的贯贯穿穿本本领、带电情况有清晰的了解领、带电情况有清晰的了解2021/8/11 星期三32如如图图3所所示示，a为为未未知知天天然然放
24、放射射源源，b为为薄薄铝铝片片，c为为两两平平行行板板之之间间存存在在着着较较大大电电场场强强度度的的匀匀强强电电场场，d为为荧荧光光屏屏，e为为固固定定不不动动的的显显微微镜镜筒筒实实验验时时，如如果果将将强强电电场场c撤撤去去，从从显显微微镜镜内内观观察察到到荧荧光光屏屏上上每每分分钟钟闪闪烁烁亮亮点点数数没没有有变变化化；如如果果再再将将薄薄铝铝片片b移移开开，则则从从显显微微镜镜筒筒内内观观察察到到的的每每分分钟钟闪闪烁烁亮亮点点数数大大为为增增加加由由此此可可判判定定放放射射源源所所发发出出的的射射线线可可能能为为()2021/8/11 星期三33A射射线线和和x射射线线 B射射线线
25、和和射射线线C射射线线和和射射线线 D射射线线和和射射线线图图32021/8/11 星期三34解解析析粒粒子子的的贯贯穿穿本本领领很很小小，一一张张薄薄铝铝片片就就可可把把它它挡挡住住，射射线线能能穿穿透透几几毫毫米米厚厚的的铝铝板板，射射线线能能贯贯穿穿几几厘厘米米厚厚的的铝铝板板撤撤去去电电场场后后，荧荧光光屏屏上上闪闪烁烁亮亮点点数数没没有有变变化化，说说明明原原先先能能到到达达荧荧光光屏屏的的射射线线不不带带电电，放放射射源源放放出出的的射射线线中中有有射射线线，撤撤去去薄薄铝铝片片，闪闪烁烁亮亮点点数数大大为为增增加加，说说明明放放射射源发出的射线中有源发出的射线中有射线，故选射线，
26、故选D正确正确答案答案D2021/8/11 星期三351下列下列说说法正确的是法正确的是 ()A质质子和中子的子和中子的质质量不等，但量不等，但质质量数相等量数相等B质质子子和和中中子子构构成成原原子子核核，原原子子核核的的质质量量数数等等于于质质子和中子的子和中子的质质量量总总和和C同同一一种种元元素素的的原原子子核核有有相相同同的的质质量量数数，但但中中子子数数可以不同可以不同D中中子子不不带带电电，所所以以原原子子核核的的总总电电量量等等于于质质子子和和电电子的子的总电总电量之和量之和2021/8/11 星期三36解解析析：质质子子和和中中子子的的质质量量不不同同，但但质质量量数数相相同
27、同，A对对质质子子和和中中子子构构成成原原子子核核，原原子子核核的的质质量量数数等等于于质质子子和和中中子子的的质质量量数数总总和和，B错错同同一一种种元元素素的的原原子子核核有有相相同同的的质质子子数数，但但中中子子数数可可以以不不同同，C错错中中子子不不带带电电，所所以以原原子子核核的的总电量等于质子总电量之和，总电量等于质子总电量之和，D错选错选A.答案：答案：A2021/8/11 星期三372(2008上上海海高高考考)放放射射性性元元素素的的原原子子核核在在衰衰变变或或衰衰变变生生成成新新原原子子核核时时，往往往往会会同同时时伴伴随随_辐辐射射已已知知A、B两两种种放放射射性性元元素
28、素的的半半衰衰期期分分别别为为T1和和T2，经经过过tT1T2时时间间后后测测得得这这两两种种放放射射性性元元素素的的质质量量相相等等，那那么么它它们们原来的原来的质质量之比量之比mA mB_.2021/8/11 星期三382021/8/11 星期三392021/8/11 星期三402021/8/11 星期三412021/8/11 星期三42图图42021/8/11 星期三43答案：答案：正电子正电子t56天天(5458天都算对天都算对)2021/8/11 星期三44答案：答案：1.1104(11460或或1.01041.2104均可均可)2021/8/11 星期三452021/8/11 星期三46