高中物理第4章 第2节 放射性元素的衰变

图 4-2-1
(3)在匀强磁场中，在同样的条件下，α 和 β 粒子沿相反方向做匀速圆周运动， 且在同样条件下，β 粒子的轨道半径最小，偏转最大．
如图 4-2-2 所示．
图 4-2-2
3．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 4．衰变方程通式 (1)α 衰变：AZX→ZA－－24Y＋42He (2)β 衰变：AZX→Z＋A1Y＋0－1e
[再判断] 1．三种射线都是从原子外层电子激发出来的．(×) 2．放射性物质不可能同时放出 α、β 和 γ 三种射线．(×) 3．原子核发生 α 衰变时，核的质子数减少 2，而质量数减少 4.(√) 4．原子核发生 β 衰变时，原子核的质量不变．(×) 5．原子核发生衰变时，质量数和电荷数都守恒．(√)
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and
in
many
parts
of
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(3)衰变方程为29328U→28026Pb＋842He＋60－1e
【答案】 (1)8 次 α 衰变和 6 次 β 衰变 (2)10 22 (3)29328U→28026Pb＋842He＋60－1e
衰变次数的判断方法 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.
(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．
1．天然放射性物质的放射线包括三种成分，下列说法正确的是 ( ) A．一张厚的黑纸能挡住 α 射线，但不能挡住 β 射线和 γ 射线 B．某原子核在放出 γ 射线后会变成另一种元素的原子核 C．三种射线中对气体电离作用最强的是 α 射线 D．β 粒子是电子，但不是原来绕核旋转的核外电子 E．γ 射线是波长很长的光子
一
二
三
四
五
一、下面的图片都跟圣诞节有关,你知道它们用英文怎么说吗?除了这些东西,你还 知道哪些与圣诞节有关的物品
答案:balls;stockings;tinsel;Father Christmas(Santa Claus);Christmas trees(更多物 品请参见第二题)
Z 自主预习 I ZHU YU XI
【答案】 ACD
6．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________．
【解析】 元素 A 的半衰期为 4 天，经过 20 天后剩余原来的125，元素 B 的半衰期为 5 天，经过 20 天后剩余原来的124，剩下的质量之比 mA∶mB＝1∶2.
5．确定原子核衰变次数的方法与技巧 (1)方法：设放射性元素AZX 经过 n 次 α 衰变和 m 次 β 衰变后，变成稳定的新 元素AZ′′Y，则衰变方程为： AZX→AZ′′Y＋n42He＋m－01e 根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程： A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m. 以上两式联立解得：n＝A－4A′，m＝A－2A′＋Z′－Z. 由此可见，确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组．
【答案】 1∶2
有关半衰期的两点提醒 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．
Lesson 4 Christmas
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Z 自主预习 I ZHU YU XI
H 合作学习 E ZUO XUE XI
238＝206＋4x
①
92＝82＋2x－y
②
联立①②解得 x＝8，y＝6
即一共经过 8 次 α 衰变和 6 次 β 衰变．
(2)由于每发生一次 α 衰变质子数和中子数均减少 2，每发生一次 β 衰变中子 数减少 1，而质子数增加 1，故28026Pb 较29328U 质子数少 10，中子数少 22.
【解析】 古木样品中 14C 的比例是现代植物所制样品的二分之一，根据半 衰期的定义知该古木的年代距今约 5 700 年，选项 A 正确．同位素具有相同的质 子数，不同的中子数，选项 B 错误，C 正确.14C 的衰变方程为164C→174N＋－01e，所 以此衰变过程放出 β 射线，选项 D 正确．放射性元素的半衰期与核内部自身因 素有关，与原子所处的化学状态和外部条件无关，选项 E 错误．
(3)衰变方程 29328U→29304Th＋42He 29304Th→29314Pa＋－01e (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．
4．γ 射线的产生：放射性的原子核在发生 α 衰变或者 β 衰变后，产生的新 核往往处于高能级，它要向低能级 跃迁，并辐射 γ光子 ，故 γ 射线是伴随α射线 或 β射线 产生的．
5．14C 发生放射性衰变成为 14N，半衰期约 5 700 年．已知植物存活期间， 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( )
A．该古木的年代距今约 5700 年 B. 12C、13C、14C 具有相同的中子数 C．12C、13C、14C 具有相同的质子数 D. 14C 衰变为 14N 的过程中放出 β 射线 E．增加样品测量环境的压强将加速 14C 的衰变
[后思考] 有 10 个镭 226 原子核，经过一个半衰期有 5 个发生衰变，这样理解对吗？
【提示】 不对.10 个原子核，数目太少，它们何时衰变是不可预测的，因 为衰变规律是大量原子核的统计规律．
1．意义：半衰期表示放射性元素衰变的快慢． 2．决定因素：半衰期的长短由原子核自身因素决定，与原子核所处的物理、 化学状态以及周围环境、温度无关． 3．适用条件：半衰期是一个统计概念，是对大量的原子核衰变规律的总结， 对于一个特定的原子核，无法确定其何时发生衰变，半衰期只适用于大量的原 子核．
【答案】 ADE
3．如图 4-2-3 所示，放射性元素镭释放出 α、β、γ 三种射线，分别进入匀 强电场和匀强磁场中，其中________是 α 射线，________是 β 射线，________ 是 γ 射线．
图 4-2-3
【解析】 由放射现象中 α 射线带正电，β 射线带负电，γ 射线不带电，结 合在电场与磁场中的偏转可知②⑤是 γ 射线，③④是 α 射线．
【答案】 ③④ ①⑥ ②⑤
4.29328U 核经一系列的衰变后变为28026Pb 核，问： (1)一共经过几次 α 衰变和几次 β 衰变？ (2)28026Pb 与29328U 相比，质子数和中子数各少了多少？ (3)综合写出这一衰变过程的方程．
【解析】 (1)设29328U 衰变为28026Pb 经过 x 次 α 衰变和 y 次 β 衰变．由质量数 守恒和电荷数守恒可得
A．原子核每放出一个 α 粒子，原子序数减少 2 B．原子核每放出一个 α 粒子，原子序数增加 4 C．原子核每放出一个 β 粒子，原子序数减少 1 D．原子核每放出一个 β 粒子，原子序数增加 1 E．原子核放出 γ 射线时，原子序数不变
【解析】 发生一次 α 衰变，核电荷数减少 2，质量数减少 4，原子序数减 少 2；发生一次 β 衰变，核电荷数、原子序数增加 1，γ 射线是光子．
2．三种射线的特点
(1)α 射线：速度可达光速的110，电离作用强 ，贯穿本领很小． (2)β 射线：速度可达光速的 99% ，电离作用较弱，贯穿本领较强． (3)γ 射线：是频率很高的电磁波，波长很短，电离作用最小，贯穿本领最强．
3．原子核的衰变 (1)衰变定义：一种元素经放射 过程，变成另一种 元素的现象，称为原子核 的衰变． (2)衰变分类 ①α 衰变：放出 α 粒子的衰变． ②β 衰变：放出 β 粒子的衰变．
知 识 点 一
学
第二节 放射性元素的衰变
业 分
层
测
评
知 识 点 二
学习目标 1.知道三种射线的本质和特点．(重 点) 2.理解原子核的衰变及核反应规 律．(难点) 3.知道半衰期的概念，会应用半衰期 解决有关问题．(重点)
知识脉络
原子核的衰变
[先填空] 1．放射性物体放出的射线常见的有三种：α 射线、β 射线、γ 射线，其实质 分别是高速α粒子 流、高速电子流、频率很高的电磁波 ．
【解析】 由三种射线的本质和特点可知，α 射线穿透本领最弱，一张黑纸 都能挡住，而挡不住 β 射线和 γ 射线，故 A 正确；γ 射线是一种波长很短的光子， 不会使原核变成新核．三种射线中 α 射线电离作用最强，故 C 正确，E 错误；β 粒子是电子，来源于原子核，故 D 正确．
【答案】 ACD
2．原子序数大于或等于 83 的所有元素，都能自发地放出射线．这些射线 共有三种：α 射线、β 射线和 γ 射线．下列说法中正确的是( )
H 合作学习 E ZUO XUE XI
一
二
三Байду номын сангаас
四
五
二、阅读下面的文章,用所给的词语填空,了解与圣诞节相关的词汇
church Christmas trees stockings Christmas songs carols Santa Claus