高中物理第十九章原子核2放射性元素的衰变课件新人教版选修3_5

• (2)技巧：为了确定衰变次数，一般先由质量 数的改变确定α衰变的次数(这是因为β衰变的次数 多少对质量数没有影响)，然后根据衰变规律确定 β衰变的次数．
第 3 步例证——典例印证，思维深化 (2014·广州高二检测)原子核23892U 经放射性衰变
①变为原子核23490Th，继而经放射性衰变②变为原子核 23491Pa，再经放射性衰变③变为原子核23492U.放射性衰变 ①②③依次为( )
[先填空]
• 1．定义 • 放射性元素的原子核有_半__数__发生衰变所需的时间． • 2．决定因素 • 放射性元素衰变的快慢是由____核_内_部__自_身__的因素决定的， 跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系．不同的放射性 元素，半衰期__不_同__．
• 3．应用 • 利用半衰期非常稳定这一特点，可以测量其 衰变程度、推断时间．
• 2．放射性元素的半衰期是否就是该种元素的 核子有半数发生变化的时间？
• 【提示】 不是．经过一个半衰期，该种元 素的原子核有半数发生变化，转变成其他元素， 但核内的核子(质子和中子)并没有这么明显的变 化.
[后判断]
• 1．半衰期就是放射性元素全部衰变所用时间 的一半．( × ) • 2．半衰期是放射性元素的大量原子核衰变的 统计规律．( √ ) • 3．半衰期可以通过人工进行控制．( × )
第 3 步例证——典例印证，思维深化 (2013·大纲全国卷)放射性元素氡(28262Rn)经α 衰变成
为钋(28148Po)，半衰期约为 3.8 天；但勘测表明，经过漫长 的地质年代后，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元 素28262Rn 的矿石，其原因是( )
A．目前地壳中的22826Rn 主要来自于其他放射性元素 的衰变
• 【答案】 A
• 学生分组探究二 对半衰期的理解 • 第1步探究——分层设问，破解疑难 • 1．当放射性元素的原子所处的化学状态或物 理条件发生变化时，其半衰期会改变吗？
• 【提示】 不会．一种放射性元素，不管它 是以单质的形式存在，还是与其他元素形成化合 物，或者对它施加压力、升高温度，都不能改变 它的半衰期．这是因为压力、温度或与其他元素 的化合等，都不会影响原子核的结构．
• 原子核发生衰变时，衰变前后的电荷数和质 量数都守恒．
4．衰变实质 α 衰变：原子核内两个质子和两个中子结合成一个 α 粒子 210n＋211H―→42He β 衰变：原子核内的一个中子变成质子，同时放出 一个电子10n―→11H＋0－1e
5．衰变方程通式 (1)α 衰变：AZX―→AZ－－24Y＋42He (2)β 衰变：AZX―→AZ＋1Y＋0－1e
• 2．某种放射性元素的半衰期对少数原子核发 生衰变有意义吗？
• 【提示】 没有．只对大量原子核有意义， 对少数原子核没有意义，某一个原子核何时发生 衰变，是未知的．
• 第2步结论——自我总结，素能培养 • 1．意义 • 半衰期是描述放射性元素衰变快慢的物理量， 它只与核本身的因素有关，与外部因素无关，不 同元素的半衰期是不同的．
【答案】 A
• 放射性元素衰变的三大规律 • 1．衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒． • 2．每发生一次α衰变，质子数、中子数均减 少2. • 3．每发生一次β衰变，中子数减少1，质子数 增加1.
• 第4步巧练——精选习题，落实强化 • 1．原子核发生β衰变时，此β粒子是( ) • A．原子核外的最外层电子 • B．原子核外的电子跃迁时放出的光子 • C．原子核内存在着的电子 • D．原子核内的一个中子变成一个质子时， 放射出的一个电子
• (多选)静止在匀强磁场中的某放射性元素的 原子核放出一个α粒子，其速度方向与磁场方向垂 直．测得α粒子与反冲核轨道半径之比为30∶1， 如图19-2-1所示，则( )
• A．α衰变、β衰变和β衰变 • B．β衰变、α衰变和β衰变 • C．β衰变、β衰变和α衰变 • D．α衰变、β衰变和α衰变 • 【思路点拨】 (1)放射性元素发生衰变时， 质量数和电荷数均守恒． • (2)先确定衰变时放出的粒子，再确定衰变的 种类．
【解析】 23892U―①―→23490Th，质量数少 4，电荷 数少 2，说明①为α衰变.23490Th―②―→23491Pa，质子数 加 1，质量数不变，说明②为β衰变，中子转化成质子.234 91Pa―③―→23492U，质子数加 1，质量数不变，说明③为 β衰变，中子转化成质子．故选 A.
m
m
m
m
A. 4
B. 8
C.16
D.32
【解析】 由原子核的衰变公式 m 余＝12nm，其中 n ＝Tt ＝382＝4，为衰变的次数，则 m 余＝1m6，故选 C.
【答案】 C
• 原子核衰变的综合问题
• 静止于匀强磁场中的原子核在衰变时放出的 粒子与形成的新核组成的系统满足动量守恒定律， 因衰变放出的粒子的电性、电量和质量的不同， 其运动轨道也具有不同的特点，通过对粒子运动 轨迹的分析可以得出有关衰变的一系列结论．
[再思考]
• 发生β衰变时，新核的电荷数变化多少？新核 在元素周期表中的位置怎样变化？
【提示】 根据β衰变方程29304Th→29314Pa＋－01e 知道， 新核核电荷数增加了 1 个，原子序数增加 1 个，故在元素 周期表上向后移了 1 位．
[后判断]
• 1．原子核发生α衰变时，核的质子数减少2， 而质量数减少4.( √ ) • 2．原子核发生β衰变时，原子核的质量不 变．( × ) • 3．原子核发生衰变时，质量数和电荷数都守 恒．( √ )
• 【解析】 因原子核是由带正电荷的质子和 不带电的中子组成的，原子核内并不含电子，但 在一定条件下，一个中子可以转化成一个质子和 一个负电子，一个质子可以转化成一个中子和一
10n→11H＋－01e(β)，11H→10n＋01e.
个正电子，其转化可用下式表示：
• 由上式可看出β粒子(负电子)是原子核内的中 子转化而来，正电子是由原子核内的质子转化而 来．
[再思考]
• 1．放射性元素衰变有一定的速率．镭226衰 变为氡222的半衰期为1620年，有人说：10 g镭 226经过1620年有一半发生衰变，镭226还有5 g， 再经过1620年另一半镭226也发生了衰变，镭226 就没有了．这种说法对吗？为什么？
• 【提示】 不对．放射性元素的原子核有半 数发生衰变所需的时间叫作这种元素的半衰 期．经过第二个1620年后镭226还剩2.5 g.
• 第2步结论——自我总结，素能培养
• 1．定义
• 原子核放出α粒子或β粒子转变为新核的变化 叫作原子核的衰变．
2．衰变种类 (1)α 衰变：放出α 粒子的衰变，如23982U―→29304Th＋42He (2)β 衰变：放出β 粒子的衰变，如23940Th―→23941Pa＋0－1 e
• 3．衰变规律
• 预习完成后，请把你认为难以解决的问题记 录在下面的表格中
问题1 问题2 问题3 问题4
• 学生分组探究一 原子核的衰变规律与衰变 方程
• 第1步探究——分层设问，破解疑难 • 1．衰变方程与化学反应方程有哪些主要区别？ • 【提示】 ①衰变方程中的符号表示该种元 素的原子核，化学反应方程中的符号表示该种元 素的原子．
• 【答案】 A
1．半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变 所需的时间而不是样本质量减少一半的时间． 2．经过 n 个半衰期，剩余核 N 剩＝21nN 总．
• 第4步巧练——精选习题，落实强化
• 1．若元素A的半衰期为4天，元素B的半衰期
为5天，则相同质量的A和B，经过20天后，剩下
的质量之比mA∶mB为( )
• 2．计算
• 根据半衰期的定义，原子核的数目半数发生 衰变所用的时间叫做该元素的一个半衰期．所以 可推测出如下公式：剩余的数目是原来数目的几 分之几或剩余的这种元素的质量是原来的几分之 几．
N 余＝12nN0，m 余＝12nm0，其中 n 是半衰期的个数． 若从开始研究该元素的衰变开始计时，经历的时间 为 t，半衰期用 τ 来表示，则 n＝τt .
• ②衰变方程中间用单箭头，化学反应方程用 等号．
• 2．从一块放射性物质中只能放出一种射线吗？
• 【提示】 一种元素一般只能发生一种衰变， 但在一块放射性物质中，该种元素发生一种衰变 (假设为α衰变)后产生的新元素如果仍具有放射性， 则可能继续发生衰变，而衰变类型可能与第一次 衰变不同(β衰变)，并且每种衰变都会伴有γ射线 放出，从这块放射性物质中发出的射线可以同时 包含α、β和γ三种射线．
(2)22826Rn 的半衰期为 3.8 天，故每经过 3.8 天，衰变 剩余22826Rn 的一半．
• 【解析】 元素半衰期的长短由原子核自身 因素决定，一般与原子所处的物理、化学状态以 及周围环境、温度无关，C、D错；即使元素氡的 含量足够高，经过漫长的地质年代，地壳中也几 乎没有氡了，一定是来自于其他放射性元素的衰 变，故A对，B错．
• 2．(2013·上海高考)在一个U原子核衰变为一 个Pb原子核的过程中，发生β衰变的次数为( )
• A．6次
B．10次
• C．22次
D．32次
• 【解析】 设原子核衰变过程中发生了n次α 衰变，m次β衰变，由核衰变规律及衰变前后质量 数守恒与电荷数守恒得4n＝238－206，2n－m＝ 92－82，解得n＝8，m＝6，故A正确．
作
疑
业
点
[先填空]
• 1．定义 • 原子核放出__α__粒_子__或___β_粒_子__，则核电荷数变了， 变成另一种__原_子__核__，这种变化称为原子核的衰变． • 2．衰变分类 • (1)α衰变：放出α粒子的衰变． • (2)β衰变：放出β粒子的衰变．
• 3．衰变方程
• 4．衰变规律 • (1)原子核衰变时__电_荷_数___和__质__量_数__都守恒． • (2)任何一种放射性元素只有一种放射性，不 能同时既有α放射性又有β放射性，而γ射线伴随α 衰变或β衰变产生．