原子核衰变及半衰期
核能的衰变与半衰期
核能的衰变与半衰期核能是一种重要的能源来源，但它的稳定性和半衰期是我们需要了解和考虑的重要因素。
在本文中，我们将探讨核能的衰变过程以及半衰期的概念。
一、核能的衰变核能是指原子核内部的能量。
核能的衰变是指原子核释放出能量而转变为另一个核或粒子的过程。
这种衰变过程是随机的，无法预测任何特定核的衰变时间。
但可以根据大量核样品的平均行为来进行研究。
核能的衰变可以发生三种类型的衰变，包括α衰变、β衰变和γ衰变。
α衰变是指放射性核素释放出α粒子（由两个质子和两个中子组成的核片段）。
这种衰变会导致原子核的质量减少，同时也会释放出高速的α粒子和能量。
β衰变是指放射性核素中的一个中子或一个质子转变为一个电子或一个正电子，同时释放出相应的反中微子或中微子。
这种衰变会导致原子核中的中子或质子数量的改变。
γ衰变是指放射性核素的能级之间发生跃迁，释放出高能光子（γ射线）。
这种衰变并不改变原子核的质量或电荷。
二、半衰期的定义半衰期是描述放射性衰变速率的参数，表示衰变物质衰变一半所需的时间。
具体来说，半衰期是指在给定核样品中，一半的原子核会发生衰变所需的时间。
半衰期的记号通常为T½。
当时间t等于T½时，原子核的数量会减少到初始数量的一半。
根据指数衰减的性质，每经过一个半衰期，剩余原子核的数量就会减少一半。
半衰期决定了放射性物质的衰变速率以及其稳定性。
三、半衰期的测量和应用科学家通过实验来确定不同核素的半衰期。
利用放射性示踪技术和核反应技术，可以测量不同放射性核素的衰变速率以及半衰期。
这些数据对于核能发电、医学诊断和治疗、碳14定年等方面都有重要的应用。
在核能发电中，半衰期的知识对于安全管理和废物处理至关重要。
核电厂所使用的核燃料经过一定时间后，会产生大量放射性废物。
了解这些废物的半衰期可以帮助我们制定合理的储存和处理方案，以确保人类和环境的安全。
此外，半衰期还被广泛用于医学诊断和放射治疗。
例如，放射性同位素碘-131常用于甲状腺扫描和治疗。
高中物理第3章原子核与放射性第2节原子核衰变及半衰期鲁科35鲁科高二35物理
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[解析] 21803Bi 经一次衰变变成210aX，由于质量数不变，所以只 发生了一次 β 衰变，核电荷数增加 1 即 a＝83＋1＝84，①是 β 衰变.21803Bi 经一次衰变变成81bTi，由于核电荷数减少 2，所以只 发生了一次 α 衰变，质量数减少 4，即 b＝210－4＝206，②是 α 衰变，故 A、C 项均错误，B 项正确；20861Ti 变成20862Pb，质 量数不变，核电荷数增加 1，所以只能经过一次 β 衰变，故 D 项错误． [答案] B
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将 α、β、γ 三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场， 如图表示射线偏转情况中正确的是( )
A．①③
B．①④
C．②③
D．②④
[思路点拨] 求解本题应把握以下两点：
(1)α 粒子、β 粒子在磁场中偏转，求半径再比较．
(2)α 粒子、β 粒子在电场中做平抛运动，求偏向位移再比较． 12/9/2021
12/9/2021
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对某一确定的 x 值，α、β 粒子沿电场线偏转距离之比为 yyαβ＝qqαβ·mmβα·vv22βα
1 ＝21×1 8440×（（00.9.19cc））22≈318. 由此可见③错误，④正确．
[答案] B
12/9/2021
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求解此类题目要熟知以下两点 (1)三种射线的带电性质． (2)正、负电荷在电场或磁场中的运动规律及解题方法．
速度
0.1c
0.9c
c
在电场或磁场
与 α 射线反向
偏转
不偏转
中
偏转
贯穿本领
最弱用纸能挡 较强穿透几毫 最强穿透几厘
高中物理新教材同步选择性必修第三册 第5章 原子和原子核2 第1课时 原子核的衰变 半衰期
2放射性元素的衰变第1课时原子核的衰变半衰期[学习目标] 1.知道什么是α衰变和β衰变，能运用衰变规律写出衰变方程.2.知道半衰期的概念和半衰期的统计意义，能利用半衰期公式进行简单计算．一、原子核的衰变1．定义：原子核自发地放出α粒子或β粒子，而变成另一种原子核的变化．2．衰变类型(1)α衰变：原子核放出α粒子的衰变．进行α衰变时，质量数减少4，电荷数减少2，238 92U的α衰变方程：238 92U→234 90Th＋42He.(2)β衰变：Th的β衰变方程：原子核放出β粒子的衰变．进行β 衰变时，质量数不变，电荷数加1，23490234Th→234 91Pa＋0－1e.903．衰变规律：电荷数守恒，质量数守恒．二、半衰期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．特点(1)不同的放射性元素，半衰期不同，甚至差别非常大．(2)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．3．适用条件：半衰期描述的是统计规律，不适用于少数原子核的衰变．判断下列说法的正误．(1)原子核在衰变时，它在元素周期表中的位置不变．(×)(2)β衰变是原子核外电子的电离．(×)(3)把放射性元素放在低温处，可以减缓放射性元素的衰变．(×)(4)某原子核衰变时，放出一个β粒子后，原子核的中子数少1，原子序数少1.(×)(5)氡的半衰期是3.8天，若有4个氡原子核，则经过7.6天后只剩下一个氡原子核．(×)一、原子核的衰变导学探究如图1为α衰变、β衰变示意图．图1(1)当原子核发生α衰变时，原子核的质子数和中子数如何变化？(2)当发生β衰变时，新核的核电荷数相对原来的原子核变化了多少？新核在元素周期表中的位置怎样变化？答案(1)α衰变时，质子数减少2，中子数减少2.(2)β衰变时，新核的核电荷数增加1.新核在元素周期表中的位置向后移动一位．知识深化原子核衰变的理解衰变类型α衰变β衰变衰变方程A Z X→A－4Z－2Y＋42He A Z X→ A Z+1Y＋0－1e衰变实质2个质子和2个中子结合成氦核211H＋210n→42He1个中子转化为1个质子和1个电子10n→11H＋0－1e典型方程238 92U→234 90Th＋42He234 90Th→234 91Pa＋0－1e衰变规律电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒命题角度1衰变规律的理解(多选)(2020·襄阳市第一中学高二月考)放射性元素238 92U衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成210 83Bi，而210 83Bi可以经一次衰变变成210a X(X代表某种元素)，也可以经一次衰变变成b 81Tl，210a X和b 81Tl最后都变成206 82Pb，衰变路径如图2所示．则()图2A．a＝82，b＝211B.210 83Bi→210a X是α衰变，210 83Bi→b 81Tl是β衰变C.210a X→206 82Pb是α衰变，b 81Tl→206 82Pb是β衰变D.b 81Tl经过一次β衰变变成206 82Pb答案CD解析21083Bi经过一次衰变变成210a X，质量数没有发生变化，为β衰变，即210 83Bi→210a X＋0－1e，解得a＝84；210 83Bi经过一次衰变变成b 81Ti，核电荷数少2，为α衰变，即210 83Bi→b81Tl＋42He，解得b＝206，故A、B错误．结合A、B可知21084X→20682Pb＋42He，是α衰变；206 81Tl→206 82Pb＋0－1e，是β衰变，故C、D正确．命题角度2衰变次数的计算(2021·新疆昌吉回族自治州高二期中)由于放射性元素237 93Np的半衰期很短，所以在自然界一直未被发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现．已知237 93Np经过一系列α衰变和β衰变后变成209 83Bi，下列判断中正确的是()A.209 83Bi的原子核比237 93Np的原子核少28个中子B.209 83Bi的原子核比237 93Np的原子核少8个中子C．衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变D．衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变答案 C解析209 83Bi的原子核有209－83＝126个中子；237 93Np的原子核有237－93＝144个中子，则209Bi的原子核比237 93Np的原子核少18个中子，选项A、B错误；由237－209＝4x,93－2x＋y 83＝83可得x＝7，y＝4，即衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变，选项C正确，D 错误．1．衰变方程的书写：衰变方程用“→”，而不用“＝”表示，因为衰变方程表示的是原子核的变化，而不是原子的变化．2．衰变次数的判断技巧(1)方法：设放射性元素A Z X经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素A′Z′Y，则衰变方程为：AZX→A′Z′Y＋n42He＋m0－1e根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m.(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．二、半衰期导学探究如图3为始祖鸟的化石，美国科学家维拉·黎比运用了半衰期的原理发明“碳－14计年法”，并因此荣获了1960年的诺贝尔奖．利用“碳－14计年法”可以估算出始祖鸟的年龄．图3(1)为什么能够运用半衰期来计算始祖鸟的年龄？(2)若有10个具有放射性的原子核，经过一个半衰期，则一定有5个原子核发生了衰变，这种说法是否正确，为什么？答案(1)半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．能够运用它来计算始祖鸟的年龄是因为半衰期与原子所处的化学状态和外部条件无关．(2)这种说法是错误的，因为半衰期描述的是大量放射性元素衰变的统计规律，不适用于少量原子核的衰变．知识深化对半衰期规律的理解半衰期定义放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间衰变规律N余＝N原12tτ⎛⎫⎪⎝⎭，m余＝m原12tτ⎛⎫⎪⎝⎭式中N原、m原分别表示衰变前的原子核数和质量，N余、m余分别表示衰变后的尚未发生衰变的原子核数和质量，t表示衰变时间，τ表示半衰期．影响因素由原子核内部因素决定，跟原子所处的外部条件、化学状态无关半衰期规律是对大量原子核衰变行为作出的统计结果，可以对大量原子核衰变行为进行预测，而单个特定原子核的衰变行为不可预测(2020·扬州市江都区大桥高级中学高二期中)下列有关半衰期的说法中正确的是( )A ．所有放射性元素都有半衰期，其半衰期的长短与元素的质量有关B ．半衰期是放射性元素有半数核子发生衰变所需要的时间C ．一块纯净的放射性元素矿石，经过一个半衰期后，它的总质量仅剩下一半D ．放射性元素在高温和高压下，半衰期变短，在与其他物质组成化合物时半衰期要变长 答案 B解析 放射性元素的半衰期由原子核内部因素决定，与所处的化学状态和外部条件无关，故A 、D 错误；半衰期是放射性元素有半数核子发生衰变所需要的时间，故B 正确；一块纯净的放射性元素矿石，经过一个半衰期后，其中该放射性元素的原子的个数剩下一半，但衰变后的产物仍然存在于矿山中，所以它的总质量要大于原来的一半，故C 错误．(2021·太原市山西大学附中高二模拟)一块铀矿石中含238 92U 的质量为m ，铀衰变后生成铅206 82Pb ，23892U 的半衰期为T .则下列说法中正确的是( )A ．一个238 92U 原子核中含有92个中子B ．加热该铀矿石能使铀核衰变速度变快C ．经过2T 时间后该矿石中238 92U 的质量还剩m 4D ．400个238 92U 原子核经半衰期T 后还剩余200个 答案 C解析 一个238 92U 原子核中含有92个质子，中子个数为238－92＝146个，故A 错误；半衰期是由放射性元素本身决定的，与环境的温度无关，故B 错误；总质量m 、衰变后238 92U 的质量m 1、衰变时间、半衰期之间关系为m 1＝m (12)n ，n 为半衰期次数，经过2T 剩余238 92U 为m 1＝m (12)2＝14m ，故C 正确；半衰期是对大量原子核的统计规律，对少数的原子核不适用，故D 错误．1．(衰变规律)放射性同位素钍232 90Th 经一系列α、β衰变后生成氡220 86Rn ，以下说法正确的是( )A ．每经过一次α衰变原子核的质量数会减少2B ．每经过一次β衰变原子核的质子数会增加1个C ．放射性元素钍232 90Th 的原子核比氡22086Rn 原子核的中子数少4个 D ．钍232 90Th 衰变成氡220 86Rn 一共经过2次α衰变和3次β衰变 答案 B解析 每经过一次α衰变，原子的核电荷数减少2，质量数减少4，故A 错误；每经过一次β衰变，原子的核电荷数增加1，质量数不变，质子数等于核电荷数，则质子数增加1个，故B 正确；元素钍232 90Th 的原子核的质量数为232，质子数为90，则中子数为142，氡22086Rn 原子核的质量数为220，质子数为86，则中子数为134，可知放射性元素钍232 90Th 的原子核比氡220 86Rn原子核的中子数多8个，故C 错误；钍232 90Th 衰变成氡22086Rn ，可知质量数减少12个，电荷数减少4个，因为经过一次α衰变，电荷数减少2个，质量数减少4个，经过一次β衰变，电荷数增加1个，质量数不变，可知经过3次α衰变，2次β衰变，故D 错误．2．(衰变次数)(2021·河北邯郸市高二期中)原子核238 92U 在天然衰变为20682Pb 的过程中，所经过的α衰变次数、质子数减少的个数、中子数减少的个数依次为( ) A ．8、10、22 B ．10、22、8 C ．22、8、10 D ．8、22、10答案 A解析 α衰变的次数x α＝238－2064＝8，β衰变的次数x β＝2x α－(Z 1－Z 2)＝6，质子数减少了y H ＝2x α－x β＝2×8－6＝10，中子数减少了y n ＝2x α＋x β＝22，故选A. 3．(半衰期的理解)下列有关半衰期的说法正确的是( )A ．放射性元素的半衰期越短，表明有半数原子核发生衰变所需的时间越短，衰变速度越快B ．放射性元素的样品不断衰变，随着剩下未衰变的原子核的减少，元素半衰期也变长C ．把放射性元素放在密封的容器中，可以减慢放射性元素的衰变速度D ．降低温度或增大压强，让该元素与其他物质形成化合物，均可减小衰变速度 答案 A解析 放射性元素的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，它反映了放射性元素衰变速度的快慢，半衰期越短，则衰变越快；某种元素的半衰期长短由其本身因素决定，与它所处的物理、化学状态无关，故A 正确，B 、C 、D 错误．4．(半衰期公式的应用)(2020·平顶山市第一中学高二开学考试)一质量为M 的矿石中含有放射性元素钚，其中钚238的质量为m ，已知钚的半衰期为88年，那么下列说法中正确的是( ) A ．经过176年后，这块矿石中基本不再含有钚 B ．经过176年后，有14m 钚元素发生了衰变C ．经过88年后该矿石的质量为M －12mD ．经过264年后，钚元素的质量还剩18m答案 D解析 半衰期的公式为m 余＝m 原112.τ⎛⎫⎪⎝⎭半衰期表示有一半原子核发生衰变的时间，经过176年后，也就是2个半衰期，则还剩14m 的原子核没有发生衰变，故A 、B 错误；经过88年后，12m 的钚衰变为另一种元素，但衰变后变成另一种元素的物质仍然留在矿石中，故C 错误；经过264年后，也就是3个半衰期，钚元素的质量还剩18m ，故D 正确.考点一 原子核的衰变1．一个放射性原子核发生一次β衰变，则它的( ) A ．质子数减少1，中子数不变 B ．质子数增加1，中子数不变 C ．质子数增加1，中子数减少1 D ．质子数减少1，中子数增加1 答案 C解析 β衰变的实质是一个中子转化成一个质子和一个电子，故中子数减少1，而质子数增加1，A 、B 、D 错误，C 正确． 2．(多选)下列说法中正确的是( )A ．α粒子带正电，α射线是从原子核中射出的B ．β粒子带负电，所以β粒子有可能是核外电子C ．γ射线是光子，所以γ射线有可能是原子核发光产生的D ．α射线、β射线、γ射线都是从原子核内部释放出来的 答案 AD解析 α衰变的实质是原子核中的两个质子和两个中子结合在一起形成一个氦核发射出来，β衰变的实质是原子核内的一个中子转化成一个质子和一个电子，然后释放出电子，γ射线是伴随α衰变和β衰变产生的，所以这三种射线都是从原子核内部释放出来的，A 、D 正确． 3．(多选)有些建材中的放射性物质会释放出α、β、γ射线，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是( )A ．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，核内质量数减少2B ．发生β衰变时，生成核与原来的原子核相比，核内中子数减少1C ．β射线是原子的核外电子电离后形成的电子流D．在这三种射线中γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱答案BD解析α衰变是两个质子与两个中子作为一个整体从原子核中辐射出来，所以发生α衰变时，核内质量数减少4，选项A错误；β衰变是原子核内一个中子转化成一个质子和一个电子，所以发生β衰变时，核内中子数减少1，核子数不变，β射线是原子核内发射的电子流，选项B正确，选项C错误；由三种射线性质可得，选项D正确．4．下列表示放射性元素碘131(131 53I)β衰变的方程是()A.131 53I→127 51Sb＋42HeB.131 53I→131 54Xe＋0－1eC.131 53I→130 53I＋10nD.131 53I→130 52Te＋11H答案 B解析β衰变是原子核自发地释放一个β粒子(即电子)产生新核的过程，原子核衰变时质量数与电荷数都守恒，结合选项分析可知，选项B正确．5．(2020·临沂市第一中学高二月考)放射性同位素钍232经多次α、β衰变，其衰变方程为232Th→220 86Rn＋xα＋yβ，其中()90A．x＝1，y＝3 B．x＝2，y＝3C．x＝3，y＝1 D．x＝3，y＝2答案 D解析由质量数和电荷数守恒可得：4x＋220＝232,2x－y＋86＝90，解得x＝3，y＝2，选D. 考点二半衰期6．(多选)关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的是()A．原子核全部衰变所需要的时间的一半B．原子核有半数发生衰变所需要的时间C．相对原子质量减少一半所需要的时间D．该元素原子核的总质量减半所需要的时间答案BD解析放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间叫作这种元素的半衰期，它与原子核全部衰变所需要的时间的一半不同；放射性元素发生衰变后成为一种新的原子核，原来的放射性元素原子核的个数不断减少，当原来的放射性元素的原子核的个数减半时，该放射性元素的原子核的总质量也减半，故选项B、D正确．7．(2021·浙江绍兴市高二期末)某原子研究实验室发生放射性同位素泄漏事故．已知该元素的半衰期为3天，总放射量为人体最大允许量的8倍，则研究人员至少需等待几天后才能进入该实验室()A．3天B．6天C．9天D．12天答案 C解析 设放射性同位素的总量为N ，则人体最大允许量为N8，半衰期为T ＝3天，由半衰期公式可知 N 余＝12tTN ⎛⎫⎪⎝⎭故当N 余＝N 8时，可得tT ＝3故有t ＝3T ＝9天即研究人员至少需等待9天后才能进入该实验室． 故选C.8．(多选)活体生物由于需要呼吸，其体内的14C含量大致不变，死后停止呼吸，体内的14C含量开始减少．由于碳元素在自然界的各个同位素的比例一直都很稳定，人们可通过测定古木的14C 含量，来估计它的大概年龄，这种方法称之为碳定年法.14C 衰变为14N的半衰期约为5 730年，某古木样品中14C 的比例约为现代植物所制样品的二分之一．下列说法正确的是( )A ．该古木的死亡时间约为5 730年B ．14C 与14N 具有相同的中子数 C ．14C 衰变为14N 的过程中放出β射线D ．升高古木样品所处环境的温度将加速14C 的衰变 答案 AC解析 设原来14C 的质量为M 0，衰变后剩余质量为M ，则有M ＝M 0(12)n ，其中n 为发生半衰期的次数，由题意可知剩余质量为原来的12，故n ＝1，所以死亡时间为5 730年，故A 正确；14C的中子数是8个，14N 的中子数是7个，故B 错误；14C 衰变为14N 的过程中质量数没有变化，而核电荷数增加1，是14C 中的一个中子变成了一个质子和一个电子，放出β射线，故C 正确；放射元素的半衰期与物理环境以及化学环境无关，故D 错误．9．(多选)钍23490Th 具有放射性，它能放出一个新的粒子而变为镤234 91Pa ，同时伴随有γ射线产生，其方程为234 90Th →234 91Pa ＋X ，钍的半衰期为24天，则下列说法中正确的是( ) A ．X 为质子 B ．X 为电子C ．X 是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的D ．1 g 钍234 90Th 经过120天后还剩0.312 5 g 答案 BC解析 根据电荷数和质量数守恒知，钍核衰变过程中放出了一个电子，即X 为电子，故A 错误，B 正确；发生β衰变时释放的电子是由钍核内一个中子转化成一个质子时产生的，故C 正确；钍的半衰期为24天，经过120天即经过5个半衰期，故1 g 钍234 90Th 经过120天后还剩0.031 25 g ，故D 错误．10．放射性同位素的衰变能转换为电能，将某种放射性元素制成“放射性同位素电池”(简称同位素电池)，带到火星上去工作，已知火星上的温度、压强等环境因素与地球有很大差别．该放射性元素到火星上之后，半衰期________(选填“变大”“变小”或“不变”)．若该放射性元素的半衰期为T 年，经过2T 年，质量为m 的该放射性元素还剩余的质量为________． 答案 不变 0.25m解析 放射性元素的半衰期与外界条件无关，则放射性元素到火星上之后，半衰期不变．经过2T 年，质量为m 的该放射性元素还剩余的质量为m 余＝m (12)2＝14m ＝0.25m .11．(2021·辽宁高二期中)核电池又叫“放射性同位素电池”，它是通过半导体换能器将同位素在衰变过程中不断地放出具有热能的射线，把热能转变为电能而制造成的．核电池已成功地用作航天器的电源、心脏起搏器电源和一些特殊军事用途．已知“嫦娥四号”上有一块备用的核燃料电池，核燃料为238 94Pu ，其半衰期为88年，238 94Pu 的衰变方程为238 94Pu →234 m X ＋n 2Y ，下列说法正确的是( )A.238 94Pu 核比X 核多4个中子 B ．该元素衰变的速度随所处环境的压强和温度的变化而发生变化 C ．任意一个238 94Pu 原子核发生衰变的时间都是88年D ．该衰变的类型为α衰变，其实质是原子核内部两个质子和两个中子结合成一个α粒子从原子核中放射出来 答案 D解析 由衰变方程质量数和电荷数守恒，可知m ＝92，n ＝4，故238 94Pu 中子数为238－94＝144，X 中子数为234－92＝142，238 94Pu 核比X 核多2个中子，A 错误；由衰变的快慢性质知，它由核本身的因素决定，而与原子所处的物理状态、温度、压强、速度、受力和化学状态无关，B 错误；衰变规律是统计规律，只适用于大量原子核，对少数的原子核不适用，不能由半衰期推算任意一个238 94Pu 的衰变时间，C 错误；是发生了α衰变，即42Y 为42He ，α粒子从原子核中射出，D 正确．12．(多选)(2021·山东滨州市高二期中)如图1所示，P 为匀强磁场中一点，某放射性元素的原子核静止在P 点，该原子核发生衰变后，放出一个氦核(42He)和一个新核，它们速度方向与磁场垂直，其轨迹均为圆弧，半径之比为45∶1，重力、阻力和氦核与新核间的库仑力均不计．下列说法正确的是( )图1A ．放射性元素原子核的电荷数是90B ．可能的衰变方程为238 92U →234 90Th ＋42HeC ．氦核和新核动量比是1∶45D ．衰变前核的质量数等于衰变后氦核和新核的总质量数答案 BD解析 放出氦核(42He)和新核的过程，系统的动量守恒，则有m 氦v 氦＝m 新v 新，所以氦核和新核动量比是1∶1，则C 错误；由于放出的氦核(42He)和新核在磁场中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力有Bq v ＝m v 2R ，解得R ＝m v Bq，则它们的轨道半径与它们所带的电荷量成反比，所以q 氦∶q 新＝1∶45，则新核所带的电荷数为90，由于核反应过程电荷数、质量数守恒，则放射性元素原子核的电荷数是92，所以可能的衰变方程为238 92U →234 90Th ＋42He ，所以A错误，B 、D 正确．13．(多选)(2020·修水县第五中学高二月考)如图2甲所示，国际原子能机构2007年2月15日公布了核辐射警示新标志，新标志为黑框红底三角，内有一个辐射波标记：一个骷髅头标记和一个逃跑的人形．核辐射会向外释放3种射线：α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电，现有甲、乙两个原子核，原来都静止在同一匀强磁场中，其中一个核放出一个α粒子，另一个核放出一个β粒子，得出图乙所示的4条径迹，则( )图2A ．磁场的方向一定垂直于纸面向里B ．甲核放出的是α粒子，乙核放出的是β粒子C ．a 为α粒子的径迹，d 为β粒子的径迹D ．b 为α粒子的径迹，c 为β粒子的径迹答案 BD解析 根据左手定则分析，磁场的方向无论是垂直纸面向里还是垂直纸面向外，在匀强磁场中的轨迹形状一样，A 错误；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，若轨迹为外切圆，则为α衰变，所以甲核放出的是α粒子，乙核放出的是β粒子，B 正确；由于衰变过程动量守恒，初状态总动量为零，所以末状态两粒子动量大小相等，又由R ＝m v qB知半径与电荷量成反比，所以b 为α粒子的径迹，c 为β粒子的径迹，C 错误，D 正确．14．天然放射性铀(238 92U)发生衰变后产生钍(234 90Th)和另一个原子核．(1)请写出衰变方程；(2)若衰变前铀(238 92U)核的速度为v ，衰变产生的钍(234 90Th)核的速度为v 2，且与铀核速度方向相同，试估算产生的另一种新核的速度．答案 (1)238 92U →234 90Th ＋42He (2)1214v ，方向与铀核速度方向相同 解析 (1)由原子核衰变时电荷数和质量数都守恒可得其衰变方程为：238 92U →234 90Th ＋42He.(2)由(1)知新核为氦核，设氦核的速度为v ′，一个核子的质量为m ，则氦核的质量为4m 、铀核的质量为238m 、钍核的质量为234m ，由动量守恒定律，得238m v ＝234m ·v 2＋4m v ′， 解得v ′＝1214v ，方向与铀核速度方向相同．。
原子核衰变及半衰期PPT教学课件
第六章 从杂交育种到基因工程
第1节：杂交育种与诱变育种
课题：育种
28
想一想：植物杂交育种的方法
小麦高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗锈病（T） 对不抗锈病（t）为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小 麦（DDTT）和矮秆不抗锈病的小麦（ddtt），如果你是 袁隆平，怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（ddTT）？
高中物理·选修3-5·鲁科版
第3章 原子核与放射性
第2节 原子核衰变及半衰期
• [目标定位] 1.知道什么是放射性、放射性元 素、天然放射现象，能记住三种射线的特性.2. 知道什么是原子核的衰变，知道α衰变和β衰 变的规律和实质.3.理解半衰期的概念，学会 利用半衰期解决相关问题．
预习导学
• 一、天然放射现象
• 答案 C
• 解析 由三种射线的带电性质可以判断出 ①⑥表示β射线，②⑤表示γ射线，③④表示α
课堂讲义
二、原子核的衰变 1．α衰变：AZX―→AZ－－24Y＋42He
原子核进行α衰变时，质量数减少4，电荷数减少2. α衰变的实质：在放射性元素的原子核中，2个中子和2个质 子结合得比较牢固，有时会作为一个整体从较大的原子核中 释放出来，这就是放射性元素发生的α衰变现象．
锈病
以下是杂交育种的参考方案：
杂交 Ｐ 自交 Ｆ１
高抗
矮不抗 思考：要培育出
DDTT
ddtt 一个能稳定遗传
的植物品种至少
高抗 DdTt 要几年？
选优 Ｆ２ 高抗
高不抗 矮抗 矮不抗 ddTT
自交 矮抗 ddTT
ddTt 矮抗 ddTt
选优 F3矮抗 ddTT
矮抗 矮不抗 ddTT
ddTt
第一代 p 第二代 F1 第三代 F2
原子核的衰变与半衰期计算
原子核的衰变与半衰期计算在物理学中，原子核衰变是指原子核内的粒子发生变化的过程。
原子核衰变是放射性衰变的一种形式，常见的衰变方式有α衰变、β衰变和γ衰变。
衰变过程中，原子核会释放出放射性粒子或能量，从而转变成另一种原子核。
首先，来看α衰变。
α衰变是指原子核中释放出α粒子（即氦离子），转变成质量数为4、电荷数为2的另一个原子核的过程。
在α衰变中，原子核的质量数减少4，电荷数减少2。
α衰变的过程可以用以下方程式表示：A → A-4 + 4He其中A表示质量数，4He表示氦离子。
例如，铀-238的α衰变过程如下：238U → 234Th + 4He接下来，我们来看β衰变。
β衰变有两种形式，β-衰变和β+衰变。
β-衰变是指原子核中的一个中子转变成质子，同时释放出一个电子和一个反中微子。
β+衰变则是指原子核中的一个质子转变成中子，同时释放出一个正电子和一个中微子。
β衰变的过程可以用以下方程式表示（以β-衰变为例）：n → p + e- + v其中n表示中子，p表示质子，e-表示电子，v表示反中微子。
例如，碳-14的β-衰变过程如下：14C → 14N + e- + v最后，我们来看γ衰变。
γ衰变是指原子核处于激发态时，通过释放出高能光子（即γ射线）来回到基态的过程。
γ衰变不会导致原子核的质量和电荷数发生改变。
γ衰变的过程可以用以下方程式表示：A* → A + γ其中A*表示激发态的原子核，A表示基态的原子核。
例如，铯-137的γ衰变过程如下：137Cs* → 137Cs + γ在研究和应用中，半衰期是一个重要的概念。
半衰期是指在某种衰变方式下，一组核素中一半的原子核衰变所需的时间。
半衰期可以通过衰变速率常数来计算。
对于α衰变、β衰变和γ衰变，其衰变速率常数分别用λα、λβ和λγ表示。
半衰期T可以通过以下公式计算：T = ln(2) / λ其中ln(2)约等于0.693。
需要注意的是，不同的核素在不同的衰变方式下拥有不同的半衰期。
放射性元素的衰变与半衰期
放射性元素的衰变与半衰期放射性元素是指具有放射性衰变性质的元素，它们的原子核不稳定，会自发地发生衰变，释放出射线或粒子。
这种衰变过程是一个随机的过程，无法被外界干扰或控制。
而放射性元素的衰变速率则可以用半衰期来描述。
半衰期是指一个放射性元素的原子核数量减少到其初始数量的一半所需要的时间。
在衰变过程中，放射性元素的原子核会以一定的速率发生衰变，随着时间的推移，原子核的数量会逐渐减少。
而半衰期则是衡量这种减少速率的重要指标。
不同放射性元素的半衰期可以有很大的差异，从微秒到数十亿年不等。
例如，铀-238的半衰期为44.5亿年，钚-239的半衰期为24,100年。
而一些短寿命的放射性元素，如锕-227的半衰期仅为21.8年，锕-228的半衰期为6.13小时。
放射性元素的衰变方式也有多种多样。
最常见的是α衰变、β衰变和γ衰变。
α衰变是指放射性元素的原子核释放出一个α粒子，即两个质子和两个中子的组合。
α粒子的质量较大，带有正电荷，因此具有较强的穿透能力。
β衰变则是指放射性元素的原子核释放出一个β粒子，即一个电子或一个正电子。
β粒子的质量较小，带有电荷，因此具有较弱的穿透能力。
而γ衰变则是指放射性元素的原子核释放出一个γ射线，即高能量的电磁波。
γ射线没有质量和电荷，具有很强的穿透能力。
放射性元素的衰变过程在许多方面都具有重要的应用价值。
首先，它们在核能领域有广泛的应用。
放射性元素的衰变过程可以释放出大量的能量，这种能量可以被用来产生电力。
核电站就是利用铀等放射性元素的衰变来产生蒸汽，驱动涡轮发电机发电的。
其次，放射性元素的衰变还可以用于放射治疗和放射诊断。
放射性同位素可以被用来杀灭癌细胞或观察人体内部的器官结构。
此外，放射性元素的衰变还可以用于研究地质年代和考古学。
通过测量放射性元素的衰变产物与原始元素的比例，可以推断出地球或文物的年龄。
然而，放射性元素的衰变也带来了一定的风险。
放射性射线对人体组织和细胞具有一定的破坏作用，长时间暴露在放射性物质附近可能导致辐射病变和癌症。
原子核衰变和半衰期
贝塔衰变
定义：原子核中的一个中子转变为质子，同时释放一个电子和反中微子 类型：核衰变的一种方式，包括三种类型：β+衰变、β-衰变和轨道电子俘 获 特点：释放的能量较高，通常伴随着放射性元素的衰变
应用：在核能、核医学、核物理等领域有广泛应用
伽马衰变
定义：原子核发射 出伽马射线而发生 的衰变
类型：α衰变、β 衰变、γ衰变等
释放出能量以射线形式释放
添加标题
添加标题
放射性元素分解为更稳定的元素
添加标题
添加标题
最终形成稳定的核素
原子核衰变的能量释放
衰变过程中释放的能量以伽 马射线的形式释放
原子核衰变时释放出大量的 能量
衰变产生的能量与质量亏损 成正比，遵循爱因斯坦的质
能方程
衰变产生的能量可用于核能 发电等领域
03 半衰期的定义和计算
半衰期的定义
半衰期是放射性原 子核数减少到原来 数目的一半所需的 时间
半衰期是描述放射 性原子核衰变速度 的物理量
半衰期的大小由原 子核的类型决定， 不受外界环境的影 响
半衰期可以通过实 验测量得到
半衰期的计算方法
定义：半衰期是指一个放射性原子核发生衰变的平均时间间隔
计算公式：M(t) = M(0) * (1/2)^(t/T)，其中M(t)表示经过时间t后 的剩余质量，M(0)表示初始质量，T表示半衰期 影响因素：半衰期与原子核内部结构和外部环境因素有关，如温度、压 力等
02 原子核衰变的过程
原子核的稳定性
原子核衰变的原因：原子核内部的不稳定性 半衰期的定义：原子核衰变一半所需的时间 不同元素的半衰期：不同元素的原子核衰变速度不同 衰变产物的性质：衰变后产生的元素性质与原元素不同
第5章 第2节 原子核衰变及半衰期—2020-2021学年新教材鲁科版(2019)高中物理选择性必修
第2节原子核衰变及半衰期学习目标：1.[物理观念]知道原子核的衰变和衰变规律． 2.[物理观念]知道什么是半衰期． 3.[科学态度与责任]了解放射性在生产和科学领域的应用． 4.[科学态度与责任]知道放射性污染及其对人类和自然产生的严重危害，了解防护放射性的措施，建立防范意识．一、原子核的衰变、半衰期1．衰变：原子核由于放出α射线或β射线而转变为新核的变化．2．衰变形式：常见的衰变有两种，放出α粒子的衰变为α衰变，放出β粒子的衰变为β衰变，而γ射线是伴随α射线或β射线产生的．3．衰变规律Y．(1)α衰变：A Z X→42He＋A－4Z－2(2)β衰变：A Z X→0－1e＋A Z＋1Y．在衰变过程中，电荷数和质量数都守恒．4．衰变的快慢——半衰期(1)放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间叫作半衰期．(2)元素半衰期的长短由原子核自身因素决定，与原子所处的物理、化学状态以及周围压强、温度无关．二、放射性的应用1．放射性同位素的应用主要分为两类：一是利用射线的电离作用、穿透能力等性质；二是作为示踪原子．2．射线特性的利用(1)辐射育种、食品辐射保存、放射性治疗等．(2)放射性同位素电池：把放射性同位素衰变时释放的能量转换成电能的装置．(3)γ射线探伤：利用了γ射线穿透能力强的特点．3．作为示踪原子：用仪器探测放射性同位素放出的射线，可以查明放射性元素的行踪，好像带有“标记”一样．人们把具有这种用途的放射性同位素叫作示踪原子．三、放射性污染和防护1．放射性污染的主要来源(1)核爆炸．(2)核泄漏．(3)医疗照射．2．为了防止放射线的破坏，人们主要采取以下措施(1)密封防护．(2)距离防护．(3)时间防护．(4)屏蔽防护．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)利用放射性同位素放出的γ射线可以给金属探伤．(√)(2)利用放射性同位素放出的射线消除有害的静电积累．(√)(3)利用放射性同位素放出的射线保存食物．(√)(4)医疗照射是利用放射性，对人和环境没有影响．(×)(5)原子所处的周围环境温度越高，衰变越快．(×)2．(多选)下列关于放射性同位素的一些应用的说法正确的是()A．利用放射性消除静电是利用射线的穿透作用B．利用射线探测机器部件内部的砂眼或裂纹是利用射线的穿透作用C．利用射线改良品种是因为射线可使DNA发生变异D．放射性同位素的半衰期是相同的BC[消除静电是利用射线的电离作用使空气导电，A错误；探测机器部件内部的砂眼或裂纹和改良品种分别是利用它的穿透作用和射线可使DNA发生变异，B、C正确；不同的放射性同位素的半衰期是不同的，D错误．] 3．(多选)关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的是()A．是放射源质量减少一半所需的时间B．是原子核半数发生衰变所需的时间C．与外界压强和温度有关D．可以用于测定地质年代、生物年代等BD [原子核的衰变是由原子核的内部因素决定的，与外界环境无关．原子核的衰变有一定的速率，每隔一定的时间即半衰期，原子核就衰变掉总数的一半．不同种类的原子核，其半衰期也不同，若开始时原子核数目为N 0，经时间t 剩下的原子核数目为N ，半衰期为T ，则N ＝N 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12t T ．若能测出N 与N 0的比值，就可求出t ，依此公式可测定地质年代、生物年代等．故正确答案为B 、D ．]你知道考古学家靠什么推断古化石的年代吗？提示：只要测出古化石中14C 的含量，就可以根据14C 的半衰期推断古化石α衰变：原子核内两个质子和两个中子结合成一个α粒子，并在一定条件下作为一个整体从较大的原子核中抛射出来，产生α衰变．210n ＋211H→42He ． β衰变：原子核内的一个中子变成一个质子留在原子核内，同时放出一个电子，即β粒子放射出来．10n→11H ＋ 0－1e ． 2．衰变方程通式(1)α衰变：A Z X→A －4Z －2Y ＋42He ．(2)β衰变：A Z X→ A Z ＋1Y ＋ 0－1e ． 3．确定原子核衰变次数的方法与技巧(1)方法：设放射性元素A Z X 经过n 次α衰变和m 次β衰变后，变成稳定的新元素A ′Z ′Y ，则衰变方程为：A Z X→A ′Z ′Y ＋n 42He ＋m 0－1e ． 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 －A ′4，m ＝A －A ′2＋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．(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．【例1】 238 92U 核经一系列的衰变后变为206 82Pb 核，问：(1)一共经过几次α衰变和几次β衰变？(2)206 82Pb 与238 92U 相比，质子和中子数各少多少？(3)综合写出这一衰变过程的方程．[解析] (1)设238 92U 衰变为206 82Pb 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238＝206＋4x,92＝82＋2x －y ，联立解得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，中子数少1，而质子数增1，故206 82Pb 较238 92U 质子数少10，中子数少22．(3)核反应方程为238 92U→206 82Pb ＋842He ＋6 0－1e ．[答案] (1)8次α衰变，6次β衰变 (2)10 22 (3)见解析分析衰变次数的解题步骤(1)先根据已知条件，表示出初、末原子核的符号．如A Z X 、A ′Z ′Y 等．(2)根据衰变规律，写出核反应方程，衰变次数用未知数表示．如：A Z X→A ′Z ′Y ＋m 42He ＋n 0－1e ．(3)根据核反应方程遵循的规律列方程求解未知数．根据反应式得：⎩⎨⎧A ＝A ′＋4m Z ＝Z ′＋2m －n[跟进训练]1．某放射性元素的原子核M Z X 连续经过三次α衰变和两次β衰变，若最后变成另外一种元素的原子核Y ，则该新核的正确写法是( )A ．M －14 Z －2Y B ．M －14 Z －6Y C ．M －12 Z －6Y D ．M －12 Z －4YD [新核的质量数为M ′＝M －12，故A 、B 错误；电荷数Z ′＝Z －6＋2＝Z －4，故C 错误，D 正确．]晋朝初年，南昌人许逊被朝廷任命为旌阳县令，他看到很多老百姓的租税交提示：不能，衰变需要时间．1．常用公式：n ＝N ⎝ ⎛⎭⎪⎫12t T ，m ＝M ⎝ ⎛⎭⎪⎫12tT ． 式中N 、M 表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，n 、m 表示尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，t 表示衰变时间，T 表示半衰期．2．意义：表示放射性元素衰变的快慢．3．规律的特征：放射性元素的半衰期是稳定的，由元素的原子核内部因素决定，跟原子所处的物理状态(如压强、温度)或化学状态(如单质、化合物)无关．4．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．5．规律的用途：利用天然放射性元素的半衰期可以估测岩石、化石和文物的年代．【例2】 恒星向外辐射的能量来自其内部发生的各种热核反应，当温度达到108 K 时，可以发生“氦燃烧”．(1)完成“氦燃烧”的核反应方程：42He ＋________→84Be ＋γ．(2)84Be 是一种不稳定的粒子，其半衰期为2.6×10－16 s ．一定质量的84Be ，经7.8×10－16s 后所剩84Be 占开始时的________．[解析] (1)根据核反应方程和电荷守恒定律可知，42He ＋42He→84Be ＋γ．(2)84Be 的半衰期为2.6×10－16s ，经过7.8×10－16s 后，也就是经过3个半衰期后剩余的质量为m ′＝⎝ ⎛⎭⎪⎫12n m ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫123m ，所剩84Be 占开始时的18． [答案] (1)42He (2)18或12.5%应用半衰期公式m ＝M ⎝ ⎛⎭⎪⎫12t T ，n ＝N ⎝ ⎛⎭⎪⎫12t T 的三点注意 (1)半衰期公式只对大量原子核才适用，对少数原子核是不适用的．(2)明确半衰期公式中m 、M 的含义及二者的关系；n 、N 的含义及二者的关系．(3)明确发生衰变的原子核与新产生的原子核质量之间的比例关系，每衰变一个原子核，就会产生一个新核，它们之间的质量之比等于各自原子核的质量之比．[跟进训练]2．已知A 和B 两种放射性元素的半衰期分别为T 和2T ，则相同质量的A 和B 经过2T 后，剩有的A 和B 质量之比为( )A ．1∶4B ．1∶2C ．2∶1D ．4∶1B [由半衰期含义可知，A 经过两个半衰期剩余的质量为原来的14，B 经过一个半衰期，剩余的质量为原来的12，所以剩余的A 、B 质量之比为1∶2，B 项正确．]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，(1)能用α射线来测量金属板的厚度吗？(1)放射强度容易控制．(2)可以制成各种所需的形状．(3)半衰期比天然放射性物质短得多，放射性废料容易处理．因此，凡是用到射线时，用的都是人工放射性同位素．2．放射性同位素的主要应用(1)利用它的射线①工业部门使用射线测厚度——利用γ射线的穿透特性．②农业应用——γ射线使种子的遗传基因发生变异，杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期等．③医疗上——利用γ射线的高能量治疗癌症．(2)作为示踪原子：放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质，通过探测放射性同位素的射线确定其位置．【例3】(多选)下列说法正确的是()A．给农作物施肥时，在肥料里放一些放射性同位素，是因为农作物吸收放射性同位素后生长更好B．输油管道漏油时，可以在输的油中放一些放射性同位素探测其射线，确定漏油位置C．天然放射元素也可以作为示踪原子加以利用，只是含量较少，经济上不划算D．放射性元素被植物吸收，其放射性不会发生改变BD[放射性元素与它的同位素的化学性质相同，但是利用放射性元素可以确定农作物在各季节吸收含有哪种元素的肥料．无论植物吸收含放射性元素的肥料，还是无放射性肥料，植物生长是相同的，A错误；人工放射性同位素，含量易控制，衰变周期短，不会对环境造成永久污染，而天然放射性元素，剂量不易控制、衰变周期长、会污染环境，所以不用天然放射元素，C错误；放射性是原子核的本身性质，与元素的状态、组成等无关，D正确；放射性同位素可作为示踪原子，是因为它不改变元素的化学性质，B正确．]放射性同位素的应用技巧(1)用射线来测量厚度，一般不选取α射线是因为其穿透能力太差，更多的是选取γ射线，也有部分选取β射线的．(2)给病人治疗癌症、培育优良品种、延长食物保质期一般选取γ射线．(3)使用放射线时安全是第一位的．[跟进训练]3．关于放射性同位素的应用，下列说法正确的是()A．利用射线可以改变布料的性质，使其不再因摩擦而生电，从而达到消除有害静电的目的B．利用γ射线的贯穿能力可以为金属探伤，也可以进行人体的透视C．利用射线照射作物种子可使其DNA发生变异，其结果一定是更优秀的品种D．利用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D[利用射线消除有害静电是利用射线的电离性，使空气分子电离，将静电中和，选项A错误；γ射线对人体细胞伤害太大，不能用来进行人体透视，选项B错误；作物种子发生的DNA突变不一定都是有益的，还要经过筛选才能培育出优良品种，选项C错误；利用γ射线治疗肿瘤对人体肯定有副作用，因此要科学地控制剂量，选项D正确．]射线在人们心里是一个恶魔，许多人谈“核”色变，怎样对射线进行有效的放射性物质危险警告标志后的废料，其主要成分为铀238．贫铀炸弹有很强的穿甲能力，而且铀238具有放射性，残留物可长期对环境起破坏作用而造成污染．人长期生活在该环境中会受到核辐射而易患上皮肤癌和白血病．下列结论正确的是()A．铀238的衰变方程式为23892U→42He＋23490ThB．23892U和23592U互为同位素C．人患皮肤癌和白血病可能是因为核辐射导致了基因突变D．贫铀炸弹的穿甲能力很强，也是因为它的放射性ABC[铀238具有放射性，放出一个α粒子，变成钍234，选项A正确；铀238和铀235质子数相同，故互为同位素，选项B正确；核辐射能导致基因突变，是皮肤癌和白血病的诱因之一，选项C正确；贫铀炸弹的穿甲能力很强，是因为它的弹芯是由高密度、高强度、高韧性的铀合金组成，袭击目标时产生高温化学反应，所以其爆炸力、穿透力远远超过一般炸弹，选项D错．] [跟进训练]4．(1)一病人突然昏厥，医生用碘123进行诊断，通过体外跟踪，迅速查出病因这是利用碘123所放出的()A．热量B．α射线C．β射线D．γ射线(2)医生用碘123对病人进行诊断，使其很快恢复健康，碘123的特性是()A．半衰期长，并能迅速从体内清除B．半衰期长，并能缓慢从体内清除C．半衰期短，并能迅速从体内清除D．半衰期短，并能缓慢从体内清除[解析](1)原子核衰变可同时放出α、β、γ射线，α射线是氦核流，β射线是电子流，γ射线是电磁波，α射线与β射线的穿透本领都较弱，这是利用碘123所放出的γ射线．故A、B、C错误，D正确．(2)半衰期由原子核自身因素决定，与所处的状态无关，而医生用碘123进行诊断，原因是其半衰期较短，在较短的时间内可以测量到一定量的放射性，并可迅速从体内消除，避免过度放射对人体造成危害．故C符合题意．[答案](1)D(2)C1．(多选)以下说法正确的是()A．通过原子核的人工转变可以发现和制造新元素B．在人工核反应过程中，质量守恒C．利用示踪原子可以研究生物大分子的结构D．人类一直生活在放射性的环境中ACD[通过原子核的人工转变可以发现和制造新元素，A项正确；在人工核反应过程中，质量数守恒，B项错误；利用示踪原子可以研究生物大分子的结构，C项正确；人类一直生活在放射性的环境中，地球上的每个角落都有射线，D项正确．]2．由原子核的衰变规律可知()A．放射性元素一次衰变可同时产生α射线和β射线B．放射性元素发生β衰变时，新核的化学性质不变C．放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制D．放射性元素发生正电子衰变时，新核质量数不变，核电荷数增加1C[一次衰变不可能同时产生α射线和β射线，只可能同时产生α射线和γ射线或β射线和γ射线；原子核发生衰变后，核电荷数发生了变化，故新核(新的物质)的化学性质也发生改变；发生正电子衰变，新核质量数不变，核电荷数减小1．]3．某放射性原子核A，经一次α衰变成为B，再经一次β衰变成为C，则() A．原子核C的中子数比A少2B ．原子核C 的质子数比A 少1C ．原子核C 的中子数比B 少2D ．原子核C 的质子数比B 少1B [写出核反应方程如下：X Y A→42He ＋X －4Y －2B ，X －4Y －2B→ 0－1e ＋X －4Y －1C ．A 的中子数为X －Y ，B 的中子数为(X －4)－(Y －2)＝X －Y －2，C 的中子数为(X －4)－(Y －1)＝X －Y －3．故C 比A 中子数少3，C 比B 中子数少1，A 、C 均错．A 、B 、C 的质子数分别为Y 、Y －2、Y －1，故C 比A 质子数少1，C 比B 质子数多1，B 对，D 错．]4．(多选)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5 700年B ．12C 、13C 、14C 具有相同的中子数C ．14C 衰变为14N 的过程中放出β射线D ．增加样品测量环境的压强将加速14C 的衰变AC [剩余的碳14占12，表明经过了一个半衰期，A 正确；碳14、13、12的质子数相同，质量数不同，中子数不同，碳14比碳12多两个中子，故B 错误；碳14变为氮14，质量数未变，放出的是电子流，即β射线，C 正确；半衰期不受外界环境影响，D 错误．]5．约里奥—居里夫妇因发现人工放射性同位素而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素3015P 衰变成3014Si 的同时放出另一种粒子，这种粒子是________．3215P 是3015P 的同位素，被广泛应用于生物示踪技术．1 mg 3215P 随时间衰变的关系如图所示，请估算4 mg 的3215P 经多少天的衰变后还剩0.25 mg ．[解析]由核反应过程中电荷数和质量数守恒可写出核反应方程：3015P→3014Si ＋01e，可知这种粒子是正电子．由图像可知3215P的半衰期为14天，4 mg的3215P衰变后还剩0.25 mg，经历了4个半衰期，所以为56天．[答案]正电子56天。
3.2-3.3 原子核衰变及半衰期,放射性的应用危害与防护
决定的，与该元素的物理、
化学状态无关.
C.元素的放射性与温度无关
D.放射性就是该元素的化学性质
2.镭有一种同位素，原子核质量数
228 是228，若让 226 和 以相同 Ra 88 Ra 88
由洛伦兹力充当向心力可得：
的速度垂直射入磁感应强度为B的
匀强磁场中，它们运动的轨道半径 之比是多少？
各种射线的性质和特性。
射线
成分
氦原子核 高速 电子流 高能量 电磁波
速度
1/10光速
贯穿能力
弱纸能档住
电离能力
很强
带电量
2e -e 0
射线
接近光速 光速
较强，几 毫米铝板
很强几厘米铅板 几十厘米混凝土
较弱 更小
射线
问题情景：
放射性有哪些应用？
为了使水果、蔬菜或其它的食物能存放的时间长一些，能 在长时间保持新鲜，你有什么办法？ 辐 射 方 法 处 理 粮 食
一.放射性的应用
①应用射线的特性：
γ 射线探伤
当强度均匀的射线束透照射物体 （物体与的底部放底片，让底片 与工件紧贴）时，如果物体局部 区域存在缺陷或结构存在差异， 它将改变物体对射线的衰减，使 得不同部位透射射线强度不同， 这样，采用一定的检测器（例如， 射线照相中采用胶片）检测透射 射线强度，就可以判断物体内部 的缺陷和物质分布等。
v2 qvB m r
mv r qB
两种同位素具有相同的核电荷 数，但质量数不同，所以：
r226 m226 226 113 r228 m228 228 114
例1．如图所示，一天然放射源 射出三种射线，经过一个匀强电场 和匀强磁场共存的区域(方向如图所 示)，调整电场强度E和磁感应强度B 的大小，使得在MN上只有两个点受 到射线照射。下面的哪种判断是正 确的 ( C ) 不带电 （带电吗？），只 γ射线______ A．射到b点的一定是α射线 能射到___ a 点 B．射到b点的一定是β射线 C．射到b点的一定是α射线或β射线 调整E和B的大小，使α粒子沿直线 前进时（qE=qvαB），β粒子向右 D．射到b点的一定是γ射线 偏转（Vα__Vβ ＜ ），有可能射到b点； β使粒子沿直线前进时，α粒子也将 会向右偏，也有可能射到b点。
第2节原子核衰变及半衰期
α射线 偏转 最弱，用纸能挡住 很强 粗、短、直 感光
β射线 与α射线反向
偏转 较强，穿透几
毫米的铝板
较弱
细、较长、曲 折
感光
γ射线 不偏转 最强，穿透几 厘米的铅板 很弱
最长 感光
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2.三种射线的比较方法 (1)知道三种射线带电的性质，α 射线带正电、β 射线带负电、 γ 射线不带电。α、β 是实物粒子，而 γ 射线是光子流，属电磁波 的一种。 (2)在电场或磁场中，通过其受力及运动轨迹半径的大小来判 断 α 射线和 β 射线偏转方向，由于 γ 射线不带电，故运动轨迹仍 为直线。(如图甲、乙所示)
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1．天然放射现象的发现 (1)发现：1896 年， 贝可勒尔 发现铀盐能自发地放出某种 看不见的射线，这种射线能穿透黑纸，使照相底片感光。 (2)天然放射现象：物质能 自发地 放出射线的现象。 (3)放射性：物质放出 射线 的性质。 (4)放射性元素：具有 放射性 的元素。
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(√ )
(6)原子所处的周围环境温度越高，衰变越快。
(× )
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2．合作探究——议一议 (1)天然放射现象说明了什么？ 提示：天然放射现象说明了原子核具有复杂的内部结构。 (2)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。
第2节
原子核衰变及半衰期
1.物质能自发地放出射线的现象，叫做天然放射现象。物质 放出射线的性质称为放射性。具有放射性的元素叫做放射 性元素。 2．放射线有三种，分别为 α 射线、β 射线和 γ 射线。其中 α 射线是氦原子核粒子流，β 射线是高速运动的电子流，γ 射线是波长很短的电磁波。 3．原子核衰变时电荷数和质量数守恒。 α 衰变：AZX―→42He＋AZ－－24Y。 β 衰变：AZX―→－01e＋ZA＋1Y。 4．放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫做这 种元素的半衰期。有公式 m＝M12τt，m 为该元素剩余质量， M 为该元素原来的质量，t 为经过的时间，τ 为半衰期。
23.2 原子核衰变及半衰期
23.2 原子核衰变及半衰期课标要求（1）了解天然放射现象及其规律；（2）知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们；（3）知道放射现象的实质是原子核的衰变；（4）知道两种衰变的基本性质，并掌握原子核的衰变规律；（5）理解半衰期的概念。
引入新课本节课我们来学习新的一章：原子核。
本章主要介绍了核物理的一些初步知识，核物理研究的是原子核的组成及其变化规律，是微观世界的现象。
让我们走进微观世界，一起探索其中的奥秘！我们已经知道原子由原子核与核外电子组成。
那原子核内部又是什么结构呢？原子核是否可以再分呢？它是由什么微粒组成？用什么方法来研究原子核呢？人类认识原子核的复杂结构和它的变化规律，是从发现天然放射现象开始的，1896年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光。
居里和居里夫人在贝克勒尔的建议下，对铀和铀的各种矿石进行了深入研究，又发现了发射性更强的新元素。
其中一种，为了纪念她的祖国波兰而命名为钋（Po），另一种命名为镭（Ra）。
一、天然放射现象1、天然放射现象物质放射出α射线、β射线、γ射线的性质，叫做放射性，具有放射性的元素叫放射性元素。
1896年法贝克勒耳首先发现天然放射现象，后居里·夫妇发现钋PO 和镭Ra。
物质发射射线的性质称为放射性(radioactivity)。
元素这种自发的放出射线的现象叫做天然放射现象，具有放射性的元素称为放射性元素。
2、放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，原子序数大于82的所有元素，都能自发的放出射线，原子序数小于83的元素，有的也具有放射性。
3、射线种类与性质那这些射线到底是什么呢？把放射源放入由铅做成的容器中，射线只能从容器的小孔射出，成为细细的一束。
在射线经过的空间施加磁场，发现射线①射线分成三束，射线在磁场中发生偏转，是受到力的作用。
这个力是洛伦兹力，说明其中的两束射线是带电粒子。
②根据左手定则，可以判断α射线都是正电荷，β射线是负电荷。
3-2-原子核衰变及半衰期1
成分
速度
氦原子核
射线
4 2
He
1/10光速
射线
高速电子流
0 1
e
接近光速
高能量
射线 电磁波
光速
贯穿能力
弱 较强 很强
电离能力
很容易 较弱 更小
三.原子核衰变
原子核由于放出某种粒子而转变为新核的 变化叫做原子核的衰变。
原子核衰变时电荷数和质量数都守恒
U238在 衰变时产生的钍234也具有放射性，
钡铀云母
翠砷铜铀矿
斜水钼铀矿
铀钙石矿
天然放射性元素的原子核发出的 射线可使照相底片感光
照相底片
铅盒
射 线
放 射 源
放射性元素
居里和居里夫人在贝可勒耳的建议下，对 铀和铀的各种矿石进行了深入研究，又发现了 发射性更强的新元素。其中一种，为了纪念她 的祖国波兰而命名为钋（Po)，另一种命名为 镭（Ra）。
有的发生 衰变，有的发生 衰变，同时 伴随着 辐射。这时射线中就会同时具有 、 和 三种射线。
3.原子核衰变的分类:
（1）衰变:原子核放出粒子的衰变叫做衰变．
A Z
X
Y A 4
Z 2
24He
（2）β衰变:原子核放出β粒子的衰变叫做β衰变．
A Z
X
Z A1Y 10e
（3）γ衰变: 伴随射线或射线产生.
具有放射性的元素不论它是以单质的形式 存在，还是以某种化合物的形式存在，放射性 都不受影响。
放射性与元素存在的状态无关。
元素的化学性质 决定 原子核外的电子
射线 来源 原子核
人们认识原子核的结构是从 天然放射现象 开始的。
四.衰变快慢----半衰期
原子核稳定性核衰变和半衰期
原子核稳定性核衰变和半衰期原子核稳定性、核衰变和半衰期原子核稳定性、核衰变和半衰期是核物理学中重要的概念。
了解这些概念有助于我们理解放射性物质的特性以及核能的应用。
本文将对原子核稳定性、核衰变以及半衰期进行详细介绍。
一、原子核稳定性原子核由质子和中子组成，稳定的原子核通常具有适当的质子-中子比例。
在原子核中，质子间的电荷排斥力相互作用力大于吸引力，因此质子间的排斥力趋向于不稳定。
中子通过强相互作用力中和了质子间的排斥力，使得原子核保持相对稳定。
原子核稳定性受到质子数和中子数的影响。
通常情况下，质子数和中子数相近的原子核更稳定。
例如，氢-1核只有一个质子和零个中子，属于最稳定的核。
而质子数和中子数相差很大的核则相对不稳定。
当原子核的质子数较大时，需要更多的中子来中和质子间的排斥力，以保持相对稳定。
二、核衰变核衰变是指原子核自发地释放能量或粒子，以达到更稳定的状态。
核衰变可以通过以下三种方式发生：α衰变、β衰变和γ衰变。
1. α衰变：在α衰变中，原子核释放一个α粒子，即两个质子和两个中子的组合。
α粒子相当于一个氦离子，带有两个正电荷。
α衰变会使原子核的质子数和中子数减少，因此原子核的质量数会减少4个单位。
2. β衰变：在β衰变中，中子转变为质子或质子转变为中子。
这一过程会伴随着释放一个带有电荷的β粒子。
电子形式的β粒子表示为β-衰变，而正电子形式的β粒子表示为β+衰变。
β衰变会改变原子核的质子数或中子数，从而改变元素的化学特性。
3. γ衰变：在α或β衰变之后，原子核可能处于激发态。
为了回到基态，原子核释放出一个光子，即γ射线。
γ衰变并不改变原子核的质子数和中子数，只是释放能量。
三、半衰期半衰期是用来描述特定核衰变过程中原子核数量减少一半所需的时间。
半衰期是一个固定的时间间隔，与某种放射性物质的特性相关。
半衰期是放射性物质的重要特征之一，它决定了放射性衰变的速率。
不同的放射性物质具有不同的半衰期，从几微秒到数亿年不等。
原子核衰变速率与半衰期的计算模型建立
原子核衰变速率与半衰期的计算模型建立在物理学中，原子核的衰变是一种常见的现象。
原子核中的粒子，如质子和中子，在特定条件下会发生衰变，从而转变成其他类型的粒子。
衰变速率和半衰期是两个重要的参数，用来描述原子核衰变的性质和特征。
本文将探讨原子核衰变速率与半衰期的计算模型建立的相关问题。
首先，我们来介绍一下原子核的衰变速率。
原子核的衰变速率是指在单位时间内发生衰变的原子核数。
它与原子核的半衰期有关。
半衰期是指在一定条件下，一半的原子核会发生衰变所需要的时间。
在现实世界中，我们很难直接观测到大量原子核同时发生衰变的情况，因此需要建立数学模型来计算衰变速率和半衰期。
要建立原子核衰变速率的计算模型，首先需要了解原子核的特性。
原子核包含了质子和中子，它们之间通过强相互作用力相互吸引。
但原子核也受到其他力的影响，如库仑相互作用力和弱相互作用力。
这些相互作用力会影响原子核内部的稳定性，从而导致衰变的发生。
在建立计算模型时，我们需要考虑原子核中不同粒子物理量的变化。
首先，我们需要考虑原子核中的粒子数目。
当原子核发生衰变时，粒子数目会发生改变。
其次，我们需要考虑原子核中粒子的能量。
原子核衰变需要克服一定的能量阻隔，才能实现转变为其他类型的粒子。
最后，我们还需要考虑原子核衰变的概率。
衰变的概率受到不同相互作用力的影响，以及原子核内部的动力学特性。
通过综合考虑以上因素，我们可以建立原子核衰变速率的计算模型。
这个模型可以用一组微分方程来描述原子核中不同粒子物理量随时间的变化。
通过求解这组微分方程，我们可以得到原子核衰变速率的解析表达式。
这个表达式可以用来计算不同条件下的衰变速率和半衰期。
当然，建立原子核衰变速率的计算模型也需要一定的实验数据支持。
通过实验观测，我们可以确定不同条件下的衰变速率和半衰期，从而验证和改进计算模型。
同时，还需要将这些计算模型应用于实际问题的解决中。
例如，核能的利用、辐射治疗等领域都需要对原子核的衰变速率和半衰期进行计算和分析。
3.2 原子核衰变及半衰期
238 92 4 U 234 Th+ 90 2 He
β 衰变：放出β 粒子的衰变，如 3.规律： 发生衰变时，衰变前后的电荷数和质量数都守恒． 4.衰变方程： α 衰变： β 衰变：
A z A z 4 X Az42Y+ 2 He A 0 X z Y+ 1 1 e 234 90 0 Th 234 Pa+ 91 1 e
一、天然放射现象
放射性元素：
具有发射性的元素称为放射性元素．
钡 铀 云 母
翠 砷 铜 铀 矿
斜 水 钼 铀 矿
铀 钙 石 矿
二、射线
1.研究方法：
让射线通过电场和磁场来研究其性质。
三种射线在磁场中 的运动轨迹不同
三种射线在电场中 的运动轨迹不同
α 带正电，β 带负电，γ 不带电。
2、各种射线的性质和特性。
例3.如图所示，两个相切的圆表示一个静止原子核发生 某种衰变后，产生的两种运动粒子在匀强磁场中的运动 轨迹，可能的是（AD ） A.原子核发生了α 衰变； B.原子核发生了β 衰变 C.大圆为新核轨迹； D.小圆为新核轨迹； 动量守恒：新核与粒子动量大小相等，速度反向。 洛伦兹力充当向心力：α 衰变外切圆，β 衰变内切圆。
53
131 53
I Xe e
131 54 0 1
β衰变是原子核内一个中子放出一个电子，变成一个质子，
质量数没有发生变化，核电荷数增加1，所以生成54号元素
131 54Xe，放出一个电子
2
v qvB m rm来自 r qB小圆为新核轨迹
随堂练习
1.原子核238 经放射性衰变①变为 92 U 原子核234 Th,继而经放射性衰变②
高三物理原子核衰变及半衰期
β
3、原子核的衰变
放射线从原子核释放出，表明原子核不稳定，能自发放 出某些粒子，然后变为其他元素的原子核，这个过程叫 原子核的衰变。在衰变过程中电荷数和质量数都守恒。
（1）α 衰变：原子核 92 U 放出α粒子，变成新的原子核 衰变方程
238 92
238
234 90
Th
U He Th
4 2 234 90
2、放射线的本质 从原子核放射出三种射线：α 、β、 γ α γ
(1)α射线： 4 高速运动的氦原子核（ 2 He ）， 射出的速率达0.1C,具有很强的电离 作用,但穿透能力很弱. (2)β射线： 0 高速运动的电子( 1 e )流 射出的速率达0.9C,具有较弱的电离作用,但穿透 能力较强.能穿透几毫米的铝板. (3) γ射线：波长很短的电磁波 射出的速率达C,具有很弱的电离作用,但穿透 能力很强,能穿透几厘米的铅板
14 14
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名字与你们知道的不同，所以我把它画下来吧。”说完，就走到桌前，提起毛笔就开始在纸上画起来了。梦瑶走到司无言身旁看着画纸 上的一个个草药的样子，司无言画的很逼真，所以梦瑶看了一眼就知道是什么草药了。司无言一口气画出了五十多种草药，将画纸吹干 再卷起来交给梦瑶，严肃的说道：“就是这些草药了，越早找到越好，找不到你再跟我说。”梦瑶接过画纸笑呵呵的说道：“无言大哥 你画的非常的栩栩如生啊，我看一眼就知道是什么草药了，放心吧这些药我都能找到，三天后我全部都找到带回来给你。”司无言笑着 点了点头，梦瑶就跟夜北冥说了声就自己走了。看着房间中就剩下自己跟夜北冥两个人，司无言紧张又害羞的不知道手脚往哪里放了。 精神力‘看到’司无言害羞的小动作，夜北冥无声的笑了笑，许是被夜北冥嘴角的笑容惊艳到了，司无言看的心脏都快要跳出来了，那 粉色的嫩唇，还有洁白的牙齿，往深处看还能看到粉-嫩的软舌。司无言悄悄的吞了吞口水，轻声叫到：“冥？”“嗯？”“你相信我 吗？”“为什么不信？”第020章 混沌丹田“你想修炼吗？”夜北冥看着低头沉思中的司无言瞬间的开口问道。“什么？”司无言疑惑 的抬头看着夜北冥问。“你的废脉并不是没有办法个治，如果你想修炼，我可以现在就帮你打通。”司无言一听，想到夜北冥被毒素侵 略而导致失明的眼睛，还有夜北冥心脏处的那只充满了吞噬性的蛊虫，忽然想到，这些危险的东西，是不是别人放进夜北冥身体里的呢？ 夜北冥是不是有非常强大的敌人？那这么软弱的自己留在冥的身边岂不是会成为她的拖累？想到有一天夜北冥与敌人战斗，而自己却因 为不能修炼而帮不上夜北冥的忙，而夜北冥身边应该是不会允许一个不能修炼的废物的。废物？我堂堂佣兵之王，岂会成为一个废物？ 为了长久的留在夜北冥身边，所以司无言对着夜北冥重重的点了地下头，忽而想到这样夜北冥看不见，于是郑重的说道：“我想修炼！” 夜北冥欣慰的点了点头，走到司无言身前，说道：“我带你去个地方！”说完，一只手搂着司无言的腰，体内神力一转，就已经在房间 中消失了。落叶森林深处的一处山洞内，夜北冥搂着司无言的身影出现在山洞里的一处泉水边缘，刚从急速稳定下来，司无言就发现了 眼前的一汪冒着热气的泉水，因为夜北冥在行进过程中开启了气罩，所以司无言没有受到流的影响，现在他觉得很热。泉水一直在冒 着气泡，可知这泉水的温度有多高，泉水的周围都是红色的石头，石头表面遍布小孔和裂痕，看起来感觉很干燥。司无言对着身旁站立 的夜北冥疑惑的问道：“冥？我们来这里做什么？”“脱衣服！”夜北冥冷静的开口。“咳咳，什么？脱衣服？这、这、这不太好
第二节原子核衰变及半衰期
天然放射现象说明了原子核具有复杂的结构。研究发现，原子序 数大于82的所有元素，都能自发的放出射线，
射线到底是什么？
• 在放射性现象中放出的射线是什么东西呢？ • 它们除了能穿透黑纸使照相底片感光的性
质以外，还有些什么性质呢？
• 这些射线带不带电呢？
人们同通过把这些射线加入电场或磁场， 根据其偏转情况知道，这些射线有三种：
答案：D
例 2:23982U 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多少？ (3)综合写出这一衰变过程的方程。
二、衰变的快慢—半衰期(T)
1.定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时 间。不同的放射性元素其半衰期不同．
当原子核发生以上三种射线时，即称为原子核的衰变。
二、原子核的衰变
1、定义：原子核放出 α粒子或 β粒子转变为新核的变 化叫做原子核的衰变 2.种类： α衰变：放出α粒子的衰变，如
β衰变：放出β粒子的衰变，如
3．规律： 原子核发生衰变时，衰变前后的电荷数和质量 数都守恒．
说明： 1. 中间用单箭头，不用等号； 2. 是质量数守恒，不是质量守恒; 3. 方程及生成物要以实验为基础，不能杜撰。
带正电：α射线（氦原子核）
带负电：β射线（电子） 不带电：γ射线（光子）
α射 线
β射 线
Байду номын сангаасγ射 线
成分 速度
氦原子核 1/10光速
高速 电子流 高能量 电磁波
接近光速 光速
贯穿能力
弱 较强 很强
电离能力
很容易 较弱 更小
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3.2 原子核衰变及半衰期教案
一、三维目标
1. 在物理知识方面的要求.
（1）理解什么是“天然放射现象”，掌握天然放射线的性质；
（2）掌握原子核衰变规律，理解半衰期概念；
（3）结合天然放射线的探测问题，提高学生综合运用物理知识的能力.
2. 在复习过程中，适当介绍天然放射性的发现过程，以及有关科学家的事绩，对学生进行科学道德与唯物史观的教育.
二、教学重点、难点
1. 重点.
（1）衰变规律；
（2）用电场和磁场探测天然射线的基本方法.
2. 难点：用力学和电学知识如何分析天然射线的性质.
三、主要教学过程
（一）引入新课
回顾法国物理学家贝可勒尔发现天然放射现象的经历，以及贝可勒尔为了试验放射线的性质，用试管装入含铀矿物插在上衣口袋中被射线灼伤、早期核物理学家多死于白血病（放射病）的故事.
（二）教学过程设计
天然放射性.
1. 天然放射现象：某种物质自发地放射出看不见的射线的现象.
2. 原子核的衰变：某种元素原子核自发地放出射线粒子后，转变成新的元素原子核的现象.
3. 天然放射线的性质. （见下页表）
说明电离本领和贯穿本领之间的关系：α粒子是氦原子核，所以有很强的夺取其它原子的核外电子的能力，但以损失动能为代价换得原子电离，所以电离能力最强的α粒子，贯穿本领
最弱；而Y光子不带电，只有激发核外电子跃迁时才会将原子电离，所以电离能力最弱而贯穿本领最强.
4. 衰变规律.
(1)遵从规律：
质量数守恒(说明与“质量守恒定律”之区别)；
电荷数守恒；
动量守恒；
能量守恒.
〔2)α衰麥fX→jH c Y
B衰变；器已卄器Y 牛衰
变；+? X
说明：Y衰变是原子核受激发产生的，一般是伴随α衰变或β衰变进行的，即衰变模式是: α + γ, β + γ,没有α+β + Y这种模式！
(3)半衰期：放射性原子核衰变掉一半所用时间.
说明：某种原子核的半衰期与物理环境和化学环境无关，是核素自身性质的反映
【例1】平衡下列衰变方程：
YUf評吐+ O .
^Th→≡l p a+ O .
答案* JHeP !1u
WJ2J ⅛232〔算Di)经过_________ 次a衰变和______
次卩衰变，最后成为铅2宾C^Pb).
分析：因为α衰变改变原子核的质量数而 β衰变不能，所以应先从判断 α衰变次数入手:
a 衰变次数二竺二汪
4μ
每经过1次α衰变，原子核失去2个基本电荷，那么，钍核经过 6次α衰变后剩余的电荷 数与铅核实际的电荷数之差，决定了 β衰变次数：
C-Ie) 答案：6, 4.
【例3】静止的镭226 （診RG 发生a 衰变生成氧222
J 如杲衰变中放出的能量都转化为a 粒子和氯核 的动能一
（1） α粒子与氡核的动能之比；
（2） 若α粒子与氡核的运动方向与匀强磁场的磁感线垂直，画出轨迹示意图，并计算轨道 半径之比.
解：（1）衰变时动量守恒:
0=m α V α +MRnvR ，
（2）若它们在匀强磁场中，运动方向与磁感线垂直，轨道半径
但衰变时射出的α粒子与反冲核（Rn ）都带正电荷，且动量大小相等，则它们在匀强磁场做 圆
周运动的轨迹是一对外切圆（图 1），轨道半径和粒子电量成反比：
(90e+ 2e × 6) - 82e
=4
mv
qE
得
因为
所以
【例4】一束天然放射线沿垂直电场线的方向从中间进入到两块平行带电金属板
M N 之间 的匀强电场中，试问：
（1） 射线I 、U 、川各是哪种射线？
（2） M N 各带何种电荷？
提示：参考天然放射线的性质•
解：Y 射线不带电，所以是U （直线）.
设带电粒子打到金属板上的位置为 X ,偏转的距离都是d /2,根据公式
20°° q α =2e , q β =e ,代入上式，得比值
O lc l^4μ—Ie Ξ00√10 F
0⅛ ⅛ 不=9~
\ 2000
所以I 为α射线，川为β射线，M 带负电.
43
所以
0.1c, VP = 0.9cj III U — 4u , R 1
≡ 3。