《人教版高中物理总复习[知识点整理及重点题型梳理] 天然放射性现象、原子核的人工转变.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教版高中物理总复习[知识点整理及重点题型梳理] 天然放射性现象、原子核的人工转变.docx（10页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、精品文档用心整理人教版高中物理总复习知识点梳理重点题型（常考知识点）巩固练习物理总复习：天然放射性现象、原子核的人工转变【考纲要求】1、知道原子核的组成、放射性、原子核的衰变2、理解半衰期的含义3、知道放射性同位素的利用和防护4、知道原子核的人工转变【考点梳理】考点一、天然放射现象要点诠释：1、1896年，法国物理学家贝克勒耳发现天然放射现象。物质发射射线的性质叫做放射性，具有放射性的元素叫做放射性元素。能自发地放出射线的现象叫做天然放射现象。例：铀或含铀的矿物质，钋、镭等都是天然放射性物质。天然放射性并不是少数元素才具有的，原子序数大于或等于83的天然元素都具有放射性，原子序数小于83的天然
2、元素，也有一些具有放射性。例：24Na、30P等。1115天然放射性现象的发现，打开了人们认识原子核内部世界的窗口，它不仅使人类认识到原子核也是具有结构的，而且告诉人们原子核可以自发地转变为另一种原子核。2、三种射线的本质和特性：名称组成速度穿透本领电离作用射线42He粒子流0.1c很弱很强射线射线0-1e电子流光子0.99cc较强最强较弱很弱当放射性物质连续发生衰变时，各种原子核中有的放射射线，有的放射射线，同时伴随射线，这时在放射性中就会同时有、三种射线。、粒子都是从原子核里放射出来的，但不能认为这三种粒子就是原子核的组成部分。3、放射性元素的衰变衰变：原子核由于放出某种粒子而转变为新核的
3、变化叫原子核的衰变。三个守恒：衰变过程遵守质量数守恒、电荷数守恒和能量守恒的规律。衰变：MZXM-4Y+4He例：238UZ-2292234Th+4He902衰变：MZXMY+0e例：234ThZ+1-19023491Pa+0e-1资料来源于网络仅供免费交流使用精品文档用心整理4、半衰期：是放射性元素的原子核有半数发生衰变的时间。22nT计算公式：m=m(1)2=01tm，式中n=0m为放射性元素的初始原子质量，n为半衰期的倍数，t为时间，T为半衰期。0放射性元素衰变的快慢是由核内部本身的因素决定的，而跟原子所处的物理状态（温度、压强、速度、受力等）和化学状态（单质、化合物等）无关。放射性元素
4、的衰变规律是统计规律，只适用于含有大量原子的样品（对有限数核不适用，不能由半衰期推算放射性样品完全衰变的时间）。考点二、原子核的人工转变要点诠释：1、质子的发现：早在1915年，卢瑟福的学生马斯登就观察到了用粒子轰击氮气时会产生长射程粒子，一种可能的解释是这种粒子是氢核，因为这里是用粒子轰击氮时常常出现的现象。卢瑟福没有轻易作出结论，而是耐心地进行实验研究，以便弄清那些粒子到底是氮核、氦核还是氢核，实验要在荧光屏前观察和设计微弱的闪烁，条件是相当艰苦的，经过了三年多的时间，在1919年夏，他才总结了粒子与氮原子的碰撞现象，对氮原子核的人工转变作了无可置疑的结论。其核反应方程是：14N+4He1
5、7O+1H72812、中子的发现：1920年，卢瑟福预言：可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把这种粒子叫中子。在中子发现之前，摆在物理学家们面前的问题是：要么粒子轰击铍发出的是光子，它在跟质子的碰撞中能量和动量不再守恒；要么粒子轰击铍发出的射线不是光子而是一种新粒子。在约里奥居里夫妇的实验中，中子已经出现了，但他们不能识别它。查德威克运用了能量和动量守恒定律，科学地分析了实验结果，终于发现了中子。发现中子的核反应方程是：9Be+4He12C+1n4260中子不带电荷，它与各种物质粒子不发生静电作用，很容易接近甚至打进原子核。3、原子核的组成：原子核由质子和中子组成，质子和中子统
6、称核子，质子带一个单位的正电荷，中子不带电，质子和中子的质量几乎相等，都等于一个质量单位，所以原子核的电荷数就等于它的质子数，原子核的质量数就等于它的质子数和中子数之和。具有相同质子数的原子，它们核外的电子数也相同，因而有相同的化学性质，属于同一种元素，但它们的中子数可以是不同的，这些具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称为同位素。质子数相同而中子数不同的原子互称同位素；，同种元素的不同的同位素在元素周期表上具有相同的位置（原子序数相同）他们的核电荷数相同，具有相同的化学性质；同一种元素的多种同位素中，有稳定的，也有不稳定的，不稳定的同位素会自发地放出粒子、粒子而衰变为别种元素，这种不稳定的
7、同位素就叫放射性同位素，四十多种元素具有天然放射性同位素，各种元素都有人工放射性同位素。原子核在其他粒子作用下变成另一种原子核的变化称为人工转变。利用原子核的人工转变，人们发现了质子、中子，认清了原子核的结构，并且制造了上千种放射性同位素，在工业、农业、医疗和科研等许多方面得到广泛的应用。著名的方程式如：卢瑟福，发现质子：147N+4He17O+1H281查德威克，发现中子：94Be+4He12C+1n260资料来源于网络仅供免费交流使用精品文档用心整理约里奥居里和伊丽芙居里（“小居里夫妇”）发现、人工制造放射性同位素：2713Al+4He23015P+1n030P15Si30+14+0e1考
8、点三、放射性同位素及其应用要点诠释：1、用中子、质子、氚核、粒子或光子轰击原子核都可制取放射性同位素，氚核裂变的产物也有放射性同位素。例：用粒子轰击铝27：P得到的磷30具有放射性7l2A+1342eH3015003P150e3S+i放出正电子14+12、应用利用放射性同位素的射线A、射线探伤仪B、电离空气消除机器中的有害静电C、治虫育种、医疗把放射性同位素做为示踪原子进行监测3、放射性污染和防护污染：原子弹爆炸、核电站泄露、放疗剂量过大防护：厚水泥层、很厚的重金属箱、远离放射源【典型例题】类型一、天然放射现象例1、（2015重庆卷）如图，图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物质发生衰变放出
9、的部分粒子的经迹，气泡室中磁感应强度方向垂直纸面向里。以下判断可能正确的是A.a、b为粒子的经迹B.a、b为粒子的经迹C.c、d为粒子的经迹D.c、d为粒子的经迹【答案】D【解析】射线是不带电的光子流，在磁场中不偏转，故选项B错误；粒子为氦核带正电，由左手定则知受到向上的洛伦兹力向上偏转，故选项A、C错误；粒子是带负电的电子流，应向下偏转，选项D正确。故选D。【考点】本题考查放射线的性质、带电粒子在磁场中的运动。举一反三【变式1】一置于铅盒中的放射源发射的a、b和g射线，由铅资料来源于网络仅供免费交流使用精品文档用心整理盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔后，铝箔后的空间有一匀强电场。进入电场后，射
10、线变为a、b两束，射线a沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图所示，则图中的射线a为_射线，射线b为_射线。【答案】g射线、b射线【解析】因粒子无法穿透铝箔，故打在底片上的只有和两种射线，因光子不带电，故在电场中不会偏转，故a为射线；射线带负电，故在电场中会向正极偏转（下极板带正电），故b为射线。【变式2】如图所示，铅盒内装有能释放、和射线的放射性物质，在靠近铅盒的顶部加上电场E或磁场B，在图（a）、（b）中分别画出射线运动轨迹的示意图。（在所画的轨迹上须标明是、和中的哪种射线）【答案】如答图所示。（曲率半径不作要求，每种射线可只画出一条轨迹.）【解析】图（a）：射线带正电在电场中向右偏转，射
11、线带负电，在电场中向左偏转，射线不带电，不偏转；图（b）：根据左手定则，射线向左偏转，射线向右偏转，射线不带电，不偏转。如图。【变式3】如图所示，x为未知的放射源，L为薄铝片，若在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则x可能是（）A、和的混合放射源B纯放射源C和的混合放射源D因射线能穿过薄铝片，故为纯放射源【答案】C【解析】在放射源和计数器之间加薄铝片l后，发现计数器的计数率大幅度减小，说明射线中含有穿透能力弱的粒子，在l和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场B，计数器的计数率资料来源于网络仅供免费交流使用精品文档用心整
12、理不变，说明剩下的粒子不带电，即为射线，因此放射源x可能是和的混合放射源，故ABD错误，C正确，故选C。类型二、原子核的衰变【原子核物理例1】例2、目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素。如有些含有铀、钍的花岗岩会释放出放射性气体氡，氡会发生放射性衰变，放出、射线。已知氡的半衰期为3.8天，则下列说法正确的是（）A.发生衰变时，生成的核与原来的核相比，中子数少2B.发生衰变时，释放出电子，说明原子核内有电子存在C.射线一般伴随着或射线产生，其中射线穿透能力最强，电离能力也最强D.若只有4个氡核，经7.6天一定只剩下1个氡核【思路点拨】根据质量数和电荷
13、数守恒判断产生衰变和衰变次数；明确衰变的实质；半衰期的物理意义；、三种射线的特点以及应用。【答案】A【解析】A、根据质量数和电荷数守恒可知：发生衰变放出4He，导致质子数减小2个，2质量数减小4，则中子数减小2，故A正确；B、发生衰变的过程是：一个中子变为质子同时放出一个电子，并非原子核内有电子存在，B错误；C、根据、三种射线特点可知，射线穿透能力最强，电离能力最弱，射线电离能量最强，穿透能力最弱，故C错误；D、半衰期的对大量原子核的衰变的统计规律，对于单个是不成立的，D错误。故选A。【总结升华】正确理解、衰变特点，根据质量数和电荷数守恒书写衰变方程是该部分的重点，要加强重点知识的理解和应用。
14、举一反三【变式1】（2015山东卷）14C发生放射性衰变为14N，半衰期约为5700年。已知植物存活其间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减少。现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是_。（双选，填正确答案标号）A.该古木的年代距今约为5700年来源:ZXXKB.C.1214C、13C、14C具有相同的中子数C衰变为14N的过程中放出射线B.增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变【答案】AC【解析】因古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，则可知经过的时间为一个半衰期，即该古木的年代距今约为57
15、00年，选项A正确；12C、13C、14C具资料来源于网络仅供免费交流使用精品文档用心整理有相同的质子数，由于质量数不同，故中子数不同，选项B错误；根据核反应方程可知，14C衰变为14N的过程中放出电子，即发出射线，选项C正确；外界环境不影响放射性元素的半衰期，选项D错误；故选AC.【考点】半衰期；核反应方程.【变式2】235U经过m次衰变和n次衰变208Pb，则（）9282A.m=7，n=3B.m=7，n=4C.m=14，n=9Dm=14，n=18【答案】B【解析】原子核每发生一次衰变，质量数减少4，电荷数减少2；每发生一次衰变，质量数不变，电荷数增加1。比较两种原子核，质量数减少28，即发
16、生了7次衰变；电荷数应减少14，而电荷数减少10，说明发生了4次衰变，B项正确。【变式3】放射性元素226Ra衰变成206Pb，要经过_次衰变和_衰变，其核反应方8882程为_。【答案】5422688Ra20682Pb+5He+40e-1【解析】设经过n次衰变、m次衰变。根据质量数守恒可得2264n206，得n5根据电荷数守恒可得882nm82，得m4所以核反应方程为226Ra8820682Pb+5He+40e-1类型三、半衰期的理解和计算例3、约里奥居里夫妇因发现人工放射性而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素30P衰变成30Si的同时放出另一种粒子，这种粒子是_32P是30
17、P的15141515同位素，被广泛应用于生物示踪技术1mg的32P经多少天的衰变后还剩0.25mg?153215P随时间衰变的关系如图所示，请估算4mg【思路点拨】第一个空：根据质量数守恒和电荷数守恒写出另一种粒子；第二个空：根据半2衰期公式m=m(1)2=012nm求解。0【答案】正电子；t=56天（5458天都算对）资料来源于网络仅供免费交流使用精品文档用心整理【解析】根据质量数守恒和电荷数守恒写出粒子方程3015P30Si+0e，显然这种粒子是14+121正电子。根据半衰期公式m=m()2=012nm0有0.25=11114，=nn221624，解得n=4，即4个半衰期。2n根据图读出从
18、1mg到0.5mg的时间15天，即半衰期为14天，所以经过的天数为144=56天。【总结升华】理解半衰期的意义，m=1m，m是总质量，m是经过衰变以后剩下的质00。量（没有发生衰变的质量）经过一个半衰期，没有衰变的只剩二分之一，经过两个半衰期，没有衰变的只剩四分之一，经过三个半衰期，没有衰变的只剩八分之一，依次类推。举一反三【变式1】碘131核不稳定，会发生衰变，其半衰变期为8天。碘131核的衰变方程：131I_（衰变后的元素用X表示）。53经过_天75%的碘131核发生了衰变。【答案】131I5313154X+0e16天。-1【解析】发生衰变，写出衰变方程：131I5313154X+0e-1
19、根据m=124275%的碘131核发生了衰变，没有发生衰变的为25%即四分之一11mm=m=m2n=4解得n=2，n00n0经过两个半衰期，8天2=16天。【变式2】放射性同位素14C可用来推算文物的“年龄”.14C的含量每减少一半要经过约5730年。某考古小组挖掘到一块动物骨骼，经测定14C还剩余1/8，推测该动物生存年代距今约为（）A57303年B57304年C57306年D57308年【答案】A【解析】m=128211mm=m=mn00n02n=8解得n=3，故选A。【变式3】关于放射性元素的半衰期，以下说法正确的是（）A.半衰期是原子核全部发生衰变所需的时间的一半B.温度越高、质量越大
20、的原子核其半衰期越短C.50个放射性原子核，经过一个半衰期还余下25个未发生衰变D.某放射性元素的原子核，在9天内衰变了34，其半衰期是4.5天资料来源于网络仅供免费交流使用精品文档用心整理【答案】DB【解析】半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变的时间，A错；半衰期原子所处的物理状态（温度、压强、速度、受力等）和化学状态（单质、化合物等）无关，错；衰变规律是统计规律，只适用于含有大量原子的样品，C错；m=142nm=01m，2n=4解得02eBn=2，则半衰期是4.5天，D对。故选D。类型四、衰变知识与磁场知识的综合应用【原子核物理例2】例4、静止在磁场中的某种放射性原子核放出一个粒子，粒
21、子的运动方向与磁场垂直。粒子和反冲核的轨道半径之比是301，则反冲核的原子序数为_。【思路点拨】放射性元素放出粒子时，两带电粒子的动量守恒，由半径公式可得轨迹半径与电量成反比。【答案】60【解析】放射性元素的原子核，放出粒子的过程动量守恒，由于初始动量为零，所以末态动量也为零，即粒子和反冲核的动量大小相等、方向相反，即p1=p2=p.因为它们在磁v2mv场中均做匀速圆周运动，故：qvB=m，R=，可知轨道半径之比与电量成反比。RqB所以粒子的半径：R=P1设反冲核的电荷量为Q，则反冲核的半径：R=2PQB所以：R1=R2Q30=Q=60e2e1【总结升华】首先要抓住放射性元素放出粒子时，两带电
22、粒子的动量守恒，再根据带电粒子在磁场中做匀速圆周运动分析轨道半径与所求物理量的关系。举一反三【变式1】静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，沿垂直于磁场方向放射出一个粒子后得到两个圆形轨迹，经测量轨迹半径之比为42：1，则（）A反冲核的核电荷数与粒子电荷数的比为42：1B反冲核的速率与粒子速率的比为1：42C反冲核的质量与粒子的质量比为42：1D反冲核运动的周期与粒子的运动周期比为1：42【答案】A【解析】放射性元素放出粒子时，两带电粒子的动量守恒，由半径公式可得轨迹半径与电量成反比，而它们的速率与质量成反比，它们的周期与它们的比荷成反比，由于这里没有告知放射后两带电粒子的质量关系，所以无法
23、得出它们的速率、周期间的关系。故选A。资料来源于网络仅供免费交流使用精品文档用心整理RqB【变式2】原来静止的铀238和钍234同时在同一匀强磁场中，由于衰变开始做匀速圆周运动。铀238发生了一次衰变，钍234发生了一次衰变。（1）试画出铀238发生了一次衰变时所产生的新核及粒子在磁场中的运动轨迹示意图。（2）试画出钍234发生了一次衰变时所产生的新核及粒子在磁场中的运动轨迹示意图。【答案】（1）如图1；（2）如图2。（【解析】1）铀238发生了一次衰变时，由于放出粒子而产生了新核，根据动量守恒定律，它们的总动量为零，即mv+mv=0，因为它们都带正电，衰变时的速度正好相反，1122所以，受到
24、的洛伦兹力方向也相反，因而决定了它们做圆周运动的轨迹圆是外切的。它们做v2mv圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，即qvB=m，所以R=，又因为mv=mv，1122q所以R1=R2q2，由于q=2，q112R45=92-2=90，因而1=，如图1所示，a为粒子R12的径迹，轨道半径为R，轨道b为新核的径迹，其轨道半径为R。（RR）1212（2）同理，粒子带负电，新核带正电，它们的两个轨迹圆是内切的，粒子的轨道半径大于新核的，c为粒子的径迹，d为新核的径迹，如图2所示。【变式3】如图甲所示，国际原子能机构2007年2月15日公布核辐射警示新标志，新标志为黑框红底三角，内有一个辐射波标记、一个骷髅头标
25、记和一个逃跑的人形。核辐射会向外辐射三种射线；射线带正电，射线带负电，g射线不带电。现有甲、乙两个原子核都静止在同一匀强磁场中，其中一个核放出一个粒子，另一个核放出一个粒子，得到如图乙所示的四条径迹，则（）A.磁场的方向一定垂直纸面向里B.甲核放出的是粒子，乙核放出的是粒子C.a为粒子的径迹，d为粒子的径迹D.b为粒子的径迹，c为粒子的径迹【答案】BD【解析】根据左手定则分析，磁场的方向垂直纸面向里、向外图形一样；衰变过程满足动量守恒，粒子与新核的动量大小相等，方向相反，根据带电粒子在磁场中运动不难分析：若轨资料来源于网络仅供免费交流使用精品文档用心整理迹为外切圆，则为衰变。又由RmvqB知半径与电量成反比，所以答案为BD。资料来源于网络仅供免费交流使用