人教版选修(3-5)《放射性元素的衰变》学案1
2019-2020年高中物理 19.2放射性元素的衰变学案 新人教选修3-5
2019-2020年高中物理 19．2放射性元素的衰变学案 新人教选修3-5新课标要求 （一）知识与技能1、知道放射现象的实质是原子核的衰变2、知道两种衰变的基本性质，并掌握原子核的衰变规律3、理解半衰期的概念（二）过程与方法1、能够熟练运用核衰变的规律写出核的衰变方程式2、能够利用半衰期来进行简单计算（课后自学）（三）情感、态度与价值观 通过传说的引入，对学生进行科学精神与唯物史观的教育，不断的设疑培养学生对科学孜孜不倦的追求，从而引领学生进入一个美妙的微观世界。
教学重点原子核的衰变规律及半衰期 教学难点半衰期描述的对象 知识梳理一、原子核的衰变1．概念：原子核由于放出_____.α粒子___或_____β粒子___而转变为___新原子核_______的现象．2．衰变分类：放出α粒子的衰变叫_____α衰变___．放出β粒子的衰变叫__β衰变______，而______ γ射线__是伴随着α射线和β射线产生的．3．衰变方程举例(1)α衰变：238 92U ―→234 90Th ＋42He(2)β衰变：234 90Th ―→234 91Pa ＋ 0－1e 二、半衰期(τ)1．概念：放射性元素的原子核有__.半数 ____发生衰变所需要的时间．描述的是大量原子核的___统计___规律．2．特点：与放射性无素的物理、化学状态__无关____，只由核内部自身的因素决定．不同的元素有____不同__的半衰期．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． 天然放射现象说明原子核具有复杂的结构．原子核放出α粒子或β粒子，并不表明原子核内有α粒子或β粒子；原子核发生衰变后“就变成新的原子核”．1．衰变规律：原子核衰变时，前后的电荷数和质量数都守恒． 2．衰变方程示例：α衰变：A Z X ―→A －4Z －2Y ＋42He ；β衰变：A Z X ―→ A Z ＋1Y ＋ 0－1e. 3．α衰变和β衰变的实质(1)α衰变：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抛射出来，这就是放射性元素发生的α衰变现象．(2)β衰变：原子核中的中子转化成一个质子且放出一个电子即β粒子，使核电荷数增加1.但β衰变不改变原子核的质量数．4．衰变次数的确定设放射性元素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 ，则表示该过程的方程为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 .α、β衰变过程中系统的动量守恒，若静止的原子核发生衰变，它们在磁场中运动的典型例题剖析：例1、(xx·宁夏高考)天然放射性元素23994Pu 经过______次α衰变和______次β衰变，最后变成铅的同位素__________．(填入铅的三种同位素206 82Pb 、207 82Pb 、20882Pb 中的一种)[解题指导]根据衰变规律只有α衰变才能使质量数减少，且每次衰变减少质量数4，故Pu 与Pb的质量数之差是4的整数倍，经验证明生成物是20782Pb ；由于质量数减少了239－207＝32，故发生324＝8次α衰变，因每次α衰变核的电荷数减少2，故由于α衰变核的电荷数应减少8×2＝16，而Pb 的电荷数仅比Pu 核少了94－82＝12，说明发生了16－12＝4次β衰变．答案：8 4 20782Pb例2、为测定水库的存水量，将一瓶放射性溶液倒入水库中，已知这瓶溶液每分钟衰变8×107次，这种同位素半衰期为2天，10天以后从水库取出1 m 3的水，并测得每分种衰变10次，求水库的存水量为多少？[解题指导]设放射性同位素原有质量为m 0,10天后的剩余质量为m ，水库存水量为Q m 3，由每分钟衰变次数与其质量成正比可得10Q 8×107＝mm 0， 由半衰期公式得：m ＝m 0(12)t τ，由以上两式联立代入数据得 10Q 8×107＝(12)102， 解得水库存水量为Q ＝2.5×105 m 3.答案：2.5×105 m 3例3、静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它放出一个α粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得α粒子和反冲核轨道半径之比为44∶1，如图19－2－1所示，则( )A ．α粒子与反冲粒子的动量大小相等、方向相反B ．原来放射性元素原子的核电荷数为90C ．反冲核的核电荷数为88D ．α粒子和反冲粒子的速度之比为1∶88 [解题指导]微粒之间相互作用的过程中动量守恒，由于初始总动量为零，末动量也为零，则α粒子和反冲核的动量大小相等、方向相反．由于释放的α粒子和反冲核均在垂直于磁场的平面内且在洛伦兹力作用下做圆周运动，Bqv ＝mv 2R ，R ＝mvBq.若原来放射性元素的核电荷数为Q ，则 对α粒子：R 1＝p 1B ·2e对反冲核：R 2＝p 2B (Q －2)e由于p 1＝p 2，R 1∶R 2＝44∶1，得Q ＝90.它们的速度大小与质量成反比，故D 错误． 综上所述，选项A 、B 、C 正确． 自主练习：1．本题中用大写字母代表原子核，E 经α衰变变成F ，再经β衰变变成G ，再经α衰变变成H ，上述系列衰变可记为下式：E ――→α F ――→β G ――→αH ， 另一系列衰变如下：P ――→β Q ――→β R ――→αS ； 已知P 与F 是同位素，则( ) A ．Q 是G 的同位素，R 是H 的同位素 B ．R 是E 的同位素，S 是F 的同位素 C ．R 是G 的同位素，S 是H 的同位素 D ．Q 是E 的同位素，R 是F 的同位素 2.图19－2－4K －介子的衰变方程为K －―→π－＋π0，其中K －介子和π－介子是带负电的元电荷，π介子不带电．如图19－2－4所示，一个K －介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧AP ，衰变后产生的π－介子的轨迹为圆弧PB ，两轨迹在P 点相切，它们的半径为R K －与R π－之比为2∶1，π0介子的轨迹未画出，由此可知，π－、π0介子的动量大小之比为( )A ．1∶1 B．1∶2 C ．1∶3 D．1∶63．一小瓶含有放射性同位素的液体，它每分钟衰变6000次．若将它注射到一位病人的血管中，15 h 后从该病人身上抽取10 mL 血液，测得此血样每分钟衰变2次．已知这种同位素的半衰期为5 h ，则此病人全身血液总量为多少L?4．静止在匀强磁场中的铀238核，发生α衰变时，α粒子与新核的速度方向与磁场方向垂直，若α粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为 6.5×10－18s ，向心加速度为3.0×1015 m/s 2，求衰变后新核的周期、向心加速度各是多少？5钚的同位素离子23994Pu 发生衰变后生成铀(U)的一个同位素离子，同时放出能量为E ＝0.09 MeV 的光子．从静止的钚核中放出的α粒子在垂直通过正交的匀强电场和匀强磁场时做匀速直线运动．已知匀强电场的电场强度为E ＝2.22×104N/C ，匀强磁场的磁感应强度为B ＝2.00×10－4 T(普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s，真空中的光速为c ＝3×108 m/s ，电子的电荷量为e ＝1.6×10－19C)．(1)写出该衰变方程式： (2)求该光子的波长；(3)求放出的α粒子的速度大小；(4)若不计光子的动量，求α粒子和铀核的动能之比．自主学习答案：1．选B α衰变和β衰变的方程表达式分别为： A Z X ―→A －4Z －2Y ＋42He(α衰变)，A Z X ―→ A Z ＋1Y ＋ 0－1e(β衰变) P 和F 是同位素，设电荷数均为Z ，则衰变过程可记为：Z ＋2E ――→αZF ――→βZ ＋1G ――→αZ －1H ， Z P ――→βZ ＋1Q ――→βZ ＋2R ――→αZ S 显然，E 和R 的电荷数均为Z ＋2，G 和Q 的电荷数均为Z ＋1，F 、P 和S 的电荷数均为Z ，故B 正确．2．选C K －介子衰变过程中动量守恒，且π－介子在磁场中做匀速圆周运动．圆弧AP和PB 在P 处相切，说明衰变前K －介子的速度方向与衰变后π－介子的速度方向相反，设衰变前K －介子的动量大小为p 0，衰变后π－介子和π0介子的动量大小分别为p 1和p 2，根据动量守恒定律可得：p 0＝p 1＋p 2，K －介子和π－介子在磁场中分别做匀速圆周运动，其轨道半径为：R K －＝p 0Bq K －；R π－＝－p 1Bq π－，又由题意知R K －＝2R π－，q K －＝q π－， 解以上联立方程组可得：p 1∶p 2＝1∶3.3．解析：设衰变前原子核的个数为N 0,15 h 后剩余的原子核个数为N ，则：N ＝N 0×(12)t τ＝(12)3N 0＝18N 0①设人血液的总体积为V ，衰变的次数跟原子核的个数成正比，即NN 0＝2×V106000②由①②得V 30000＝18，所以V ＝3750 mL ＝3.75 L原子核的个数越多，衰变的次数越多，两者成正比关系． 答案：3.754．解析：其衰变方程为238 92U ―→234 90Th ＋42He因为T ＝2πmqB所以T Th ＝2342×90T α＝234180×6.5×10－18 s ＝8.45×10－18 s由动量守恒得：m Th v Th ＝m αv α所以v Th v α＝m αm Th又由r ＝mvqB ，mv 相等所以r Th r α＝q αq Th而a Th a α＝(v Th v α)2r αr Th ＝(m αm Th )2q Th q α＝(4234)2×902所以a Th ＝(4234)2×902×3×1015 m/s 2≈3.9×1013 m/s 2. 答案：8.45×10－18 s 3.9×1013 m/s 25 解析：(1)239 94Pu ―→235 92U ＋42He. (2)由E ＝h ν，λ＝c /ν得λ＝hc E ＝6.63×10－34×3×1080.09×106×1.6×10－19 m≈1.38×10－11m. (3)由qv αB ＝qE 得v α＝E B＝1.11×108m/s.(4)核反应中系统的动量守恒：m αv α－m U v U ＝0可知α粒子和铀核的动量大小相等，由E k ＝p 22m，知动能大小与质量成反比，所以α粒子和铀核的动能之比为E kαE kU ＝2354. 答案：(1)23994Pu ―→23592U ＋42He (2)1.38×10－11m(3)1.11×108m/s (4)2354。
人教版选修3-5 19.2放射性元素的衰变 学案
2 放射性元素的衰变[学习目标] 1.知道放射现象的实质是原子核的衰变.2.知道两种衰变的基本性质，掌握原子核的衰变规律．(重点)3.会用半衰期描述衰变的快慢，知道半衰期的统计意义．会利用半衰期解决相关问题．(重点、难点)一、原子核的衰变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．衰变过程23892U→234 90Th＋42He23490Th→234 91Pa＋0－1e4．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．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．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．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(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．(√)(4)半衰期是放射性元素的大量原子核衰变的统计规律．(√)(5)对放射性元素加热时，其半衰期缩短．(×)2．(多选)原子核238 92U经放射性衰变①变为原子核234 90Th，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234 92U.下列选项正确的是() A．①是α衰变B．②是β衰变C．③是β衰变D．③是γ衰变[解析]238 92U ①—→23490Th，质量数少4，电荷数少2，说明①为α衰变.234 90Th 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—→23492 U，质子数加1，质量数不变，说明③为β衰变，中子转化成质子．[答案]ABC3．(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[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；14C的衰变方程为14 6C→14 7N＋0－1e，所以此衰变过程放出β射线，选项C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D错误．[答案]AC1．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＋0－1e2．衰变规律原子核发生衰变时，遵循三个守恒定律(1)衰变前后的电荷数守恒．(2)质量数守恒．(3)动量守恒．3．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＋0－1e4．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：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.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】23892U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＋4x①92＝82＋2x－y②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20682Pb较238 92U质子数少10，中子数少22.(3)衰变方程为238 92U→206 82Pb＋842He＋60－1e.[答案](1)8次α衰变和6次β衰变(2)1022(3)238 92U→206 82Pb＋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1.1．(多选)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() A．原子核每放出一个α粒子，原子序数减少2B．原子核每放出一个α粒子，原子序数增加4C ．原子核每放出一个β粒子，原子序数减少1D ．原子核每放出一个β粒子，原子序数增加1[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.[答案] AD12．半衰期公式：N 余＝N 原⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ，m 余＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12tτ式中N 原、m 0表示衰变前的原子数和质量，N 余、m 余表示衰变后的尚未发生衰变的原子数和质量，t 表示衰变时间，τ表示半衰期．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．【例2】 碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰期为8天．(1)碘131核的衰变方程：131 53I →______(衰变后的元素用X 表示)．(2)经过________天75%的碘131核发生了衰变．[解析] (1)131 53I →131 54X ＋ 0－1e(2)75%的碘发生了衰变，即25%的未衰变．即mm0＝25%＝14＝⎝⎛⎭⎪⎫122共经历了两个半衰期即16天．[答案](1)131 53I→131 54X＋ 0－1e(2)16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，剩余原子核N剩＝12n N总．2．新发现的一种放射性元素X，它的氧化物X2O的半衰期为8天，X2O与F发生化学反应2X2O＋2F2===4XF＋O2之后，XF的半衰期为() A．2天B．4天C．8天D．16天[解析]放射性元素的衰变快慢由原子核内部的自身因素决定，与原子的化学状态无关，故半衰期仍为8天，A、B、D错，C对．[答案] C课堂小结知识脉络1.原子核衰变时电荷数和质量数都守恒．2．α衰变：238 92U→234 90Th＋42He.3．β衰变：234 90Th→234 91Pb＋0－1e.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.1．一个放射性原子核，发生一次β衰变，则它的()A．质子数减少一个，中子数不变B．质子数增加一个，中子数不变C．质子数增加一个，中子数减少一个D．质子数减少一个，中子数增加一个[解析]β衰变的实质是一个中子变成一个质子和一个电子，故中子减少一个而质子增加一个．故A、B、D错，C对．[答案] C2．(多选)下列说法中正确的是()A．β衰变放出的电子来自组成原子核的电子B．β衰变实质是核内的中子转化成了一个质子和一个电子C．α衰变说明原子核中含有α粒子D．γ射线总是伴随其他衰变发生，它的本质是电磁波[解析]原子核发生β衰变中放出的电子是原子核内的中子转化为质子而释放的电子，故A错误；B正确；α射线是具有放射性的元素的原子核在发生衰变时两个中子和两个质子结合在一起而从原子核中释放出来；γ射线总是伴随其他衰变发生，它的本质是电磁波，故D正确．[答案]BD3．有一种新型镍铜长效电池，它是采用半衰期长达100年的放射性同位素镍63(6328Ni)和铜两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍63发生β衰变时释放电子给铜片，把镍63和铜片作电池两极，外接负载为负载提供电能．下面有关该电池的说法正确的是()A．镍63的衰变方程是6328Ni→6329Cu＋0－1eB．镍63的衰变方程是6328Ni→6327Cu＋01eC．外接负载时镍63的电势比铜片低D．该电池内电流方向是从镍片到铜片[解析]镍63的衰变方程为6328Ni→0－1e＋6329Cu，选项A对，B错；电流方向为正电荷定向移动方向，在电池内部电流从铜片到镍片，镍片电势高，选项C、D均错误．[答案] A4．一块氡222放在天平的左盘时，需要天平的右盘加444 g砝码，天平才能处于平衡，氡222发生α衰变，经过一个半衰期以后，欲使天平再次平衡，应从右盘中取出的砝码为()A．222 g B．8 gC．2 g D．4 g[解析]原有氡222共444 g，经过一个半衰期后有222 g氡发生衰变，其衰变方程为22286Rn→218 84Po＋42He，但是衰变后生成的钋218还在左盘，也就是说，经过一个半衰期只有4 g的α粒子从左盘放射出去，因此欲使天平再次平衡，右盘中只需取出4 g砝码．故A、B、C错误，D正确．[答案] D11。
人教版高中物理选修(3-5)-19.2《放射性元素的衰变》导学案
放射性元素的衰变导学案一、知识点扫描1、原子核的衰变（1）原子核的衰变原子核放出α或β粒子，由于核电荷数变了，它在周期表中的位置就变了，变成另一种原子核。
我们把这种变化称为。
一种物质变成另一种物质。
（2）α衰变铀238核放出一个α粒子后，核的质量数减少，核电荷数减少，变成新核--钍234核。
那这种放出α粒子的衰变叫做α衰变。
这个过程可以用衰变方程式来表示：（3）衰变方程式遵守的规律第一、质量数守恒第二、核电荷数守恒α衰变规律：A Z X→A-4Z-2Y+42He（4）β衰变钍234核也具有放射性，它能放出一个β粒子而变成23491Pa（镤），那它进行的是β衰变，请同学们写出钍234核的衰变方程式？β粒子用0-1e表示。
钍234核的衰变方程式：衰变前后核电荷数、质量数都守恒，新核的不会改变，但应加1。
β衰变规律：A Z X→A Z+1Y+0-1e问题：β衰变核电荷数为什么会增加？哪来的电子？（5）γ射线是由于原子核在发生α衰变和β衰变时受激发而产生的光（能量）辐射，通常是伴随α射线和β射线而产生。
γ射线的本质是。
理解γ射线的本质，不能单独发生。
2、半衰期问题：阅读教材半衰期部分放射性元素的衰变的快慢有什么规律？用什么物理量描述？这种描述的对象是谁？氡的衰变图的投影：m/m0＝(1/2)n（1）氡每隔3.8天质量就减少一半。
（2）用半衰期来表示。
（3）大量的氡核。
总结：半衰期表示放射性元素的衰变的快慢；放射性元素的原子核，有发生衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期；半衰期描述的对象是大量的原子核，不是个别原子核，这是一个统计规律。
例如：数学上的概率问题（抛硬币）将1万枚硬币抛在地上，那正反两面的个数大概为5000对5000，但就某个硬币来看要么是正面，要么是反面。
这个事实告诉我们统计规律的对象仅。
人教版选修3-5 19.2放射性元素的衰变导学案设计(无答案)
§19.2放射性元素的衰变导学案班级_____姓名_____学号_____小组_____ 【学习目标】1、知道放射现象的实质是原子核的衰变2、知道两种衰变的基本性质，并掌握原子核的衰变规律3、理解半衰期的概念 【重点、难点】1、原子核的衰变规律及半衰期2、半衰期描述的对象【合作探究】一、原子核的衰变1.定义：原子核自发地放出某种粒子而转变成 的变化称为原子核的衰变.可分为 、 ，并伴随着γ射线放出. 2.分类：（1）α衰变：铀238发生α衰变的方程为： ，每发生一次α衰变，核电荷数减小 ，质量数减少 .α衰变的实质是某元素的原子核同时放出由两个 和两个 组成的粒子（即氦核）.（2）β衰变：钍234发生β衰变的方程为： ，每发生一次β衰变，核电荷数增加 ，质量数 .β衰变的实质是元素的原子核内的一个 变成 时放射出一个 （核内110011n H e -→+）. （3）γ射线是伴随 衰变或 衰变同时产生的、γ射线不改变原子核的 数和 数.其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变时，产生的某些新核由于具有过多的能量（核处于激发态）而辐射出 .3.规律：原子核发生衰变时，衰变前后的 和 都守恒.请写出α衰变和β衰变的方程式（通式）： 注意：元素的放射性与元素存在的状态无关，放射性表明原子核是有内部结构的.（练一练：课本73页2、3题请写出衰变方程式）4.衰变的实质练习1： 经过一系列α衰变和β衰变后，可以变成稳定的元素铅206 ，问这一过程α衰变和β衰变次数？练习2：静止在垂直纸面向里匀强磁场中的放射性元素的原子核U238在衰变时向外放出一个α粒子产生了一个新的原子核钍Th234，若已知α粒子速方向与磁场方向垂直求：（1）α粒子和新核轨道半径之比？ （2）请画出α粒子和新核大致的运动轨迹?U 23892)(20682Pb练习3：静止在垂直纸面向里的匀强磁场中的放射性元素的原子核Th234在衰变时向外放出一个β粒子产生了一个新的原子核Pa234，若已知β粒子速度方向与磁场方向垂直求：（1）β粒子和新核轨道半径之比？（2）请画出β粒子和新核大致的运动轨迹?二、半衰期1.定义：放射性元素的原子核有发生衰变所需的时间叫做原子核的半衰期.2.意义：反映了核衰变过程的程度.3.半衰期的常用公式：4.特征：半衰期由的因素决定,跟原子所处的或状态无关. 【当堂检测】1、配平下列方程23492U→23090Th+( )23490U→23491Pa+( )2、钍232（23290Th）经过________次α衰变和________次β衰变，最后成为铅208（20882Pb）某原子核的中子数为138，经过5次α衰变和4次β衰变后，中子数变为_________。
人教版高中物理选修三(学案)放射性元素的衰变
放射性元素的衰变【学习目标】1．知道放射现象的实质是原子核的衰变。
2．知道两种衰变的基本性质，并掌握原子核的衰变规律。
3．理解半衰期的概念。
4．了解放射性同位素及其应用。
5．了解核辐射与防护方法。
【学习重点】原子核的衰变规律及半衰期。
【学习难点】半衰期描述的对象。
【学习过程】一、原子核的衰变1．什么是衰变？什么叫α衰变？衰变时质量数和电荷数有什么特点？238的衰变方程式：写出U92什么叫β衰变？写出钍234核的衰变方程式：2．α衰变β衰变核反应方程的书写3．衰变规律：原子核发生衰变时，衰变前后的_______________________都守恒。
β衰变核电荷数要增加，为什么会增加？哪来的电子？原子核内虽然没有电子，但核内的质子和中子是可以相互转化的。
当核内的中子转化为质子时同时要产生一个电子：______________________________________这个电子从核内释放出来，就形成了β衰变。
可以看出新核少了一个中子，却增加了一个质子，并放出一个电子。
γ射线是由于原子核在发生α衰变和β衰变时原子核受激发而产生的光（能量）辐射，通常是伴随α射线和β射线而产生。
γ射线的本质是能量。
书写方程式时说明：中间用________________，不用等号；是____________守恒，不是质量守恒；方程及生成物要以实验为基础，不能杜撰。
4．本质：α衰变：原子核内少两个质子和两个中子。
β衰变：原子核内的一个中子变成质子，同时放出一个电子。
二、半衰期1．___________________________________________的时间，叫做这种元素的半衰期。
（1）半衰期的长短是由________________________的因素决定的，与原子所处的物理、化学状态无关。
（2）半衰期是一个______________，只对大量的原子核才适用，对少数原子核是不适用的。
三、核反应1．核反应：___________________________________________________叫核反应。
高中物理选修3-5 19.2放射性元素的衰变 导学案
19.2放射性元素的衰变【学习目标】1.知道放射性现象的实质是原子核的衰变.2知道两种衰变的规律，能熟练的运用衰变规律写出其核的衰变方程.3.了解半衰期的概念，知道半衰期的统计意义，能利用半衰期描述衰变的速度，并能进行简单的计算.【知识探究】一、原子核的衰变[导学探究](1)原子核辐射α射线和β射线后会发生什么变化？(2)原子核衰变过程中符合哪些规律？发生α衰变时，原子核的电荷数和质量数发生了怎样的变化？(3)发生β衰变的原子核的电荷数和质量数发生了怎样的变化？β衰变时的核电荷数为什么会增加？释放的电子从哪里来的？[知识梳理]三种衰变及衰变规律(1)α衰变：A Z X→A－4Y＋________(新核的质量数减少4，电荷数________.)Z－2实质：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被释放出来，这就是放射性元素发生的α衰变现象.(2)β衰变：A Z X→A Z＋1Y＋____________(新核的质量数不变，电荷数________.)实质：原子核中的中子转化成一个质子且放出一个电子即β粒子，使电荷数________，β衰变__________(填“改变”或“不改变”)原子核的质量数，其转化方程为：1n→11H＋__________.(3)衰变规律：衰变过程遵循__________守恒和__________守恒.(4)γ射线是在α衰变或β衰变过程中伴随而生的，且γ粒子是不带电的粒子，因此γ射线并不影响原子核的电荷数，故γ射线不会改变元素在周期表中的位置.[即学即用]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234Pa，再经放射性衰变③变为原子核23492U.放射性衰变①、②和③依次为()91A.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衰变二、对半衰期的理解[导学探究](1)什么是半衰期？对于某个或选定的几个原子核能根据该种元素的半衰期预测它的衰变时间吗？(2)某放射性元素的半衰期为4天，若有100个这样的原子核，经过4天后还剩50个，这种说法对吗？(3)放射性元素的半衰期由什么决定？能否通过增大压强或提高温度加快某种放射性元素衰变的速度？[知识梳理]对半衰期的理解：(1)半衰期：放射性元素的原子核有________发生衰变所需的时间.不同的放射性元素，半衰期________.(2)注意以下两点：①对于同一种元素，其半衰期是________的，无论是加温、加压，或是处于单质、化合物状态均不影响元素的半衰期，但不同元素的半衰期________，有的差别很大.②半衰期是一种________规律.对于________的原子核发生衰变才具有实际意义，而对于少量的原子核发生衰变，该统计规律不再适用.(3)半衰期公式N余＝________________，m余＝________________，其中τ为半衰期.[即学即用]下列关于放射性元素的半衰期的几种说法中正确的是()A.同种放射性元素，在化合物中的半衰期比在单质中长B.把放射性元素放在低温处，可以减缓放射性元素的衰变C.放射性元素的半衰期与元素所处的物理和化学状态无关，它是一个统计规律，只对大量的原子核才适用D.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【典例精析】一、衰变方程及衰变次数的计算例1238 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，质子数和中子数各少了多少？(3)综合写出这一衰变过程的方程.总结提升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.确定原子核衰变次数的方法与技巧：(1)方法1：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：AX―→A′Z′Y＋n42He＋m0-1eZ根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m.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)方法2：先由质量数的改变确定α衰变的次数(这是因为β衰变的次数是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.针对训练1(多选)天然放射性元素23290Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变之后，变成20882Pa(铅).下列说法中正确的是()A.衰变的过程共有6次α衰变和4次β衰变B.铅核比钍核少8个质子C.β衰变所放出的电子来自原子核核外轨道D.钍核比铅核多24个中子二、对半衰期的理解及有关计算例2氡222是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤，它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一.其衰变方程是222 86Rn→218 84Po＋________.已知222 86Rn的半衰期约为3.8天，则约经过________天，16 g的222 86Rn衰变后还剩1 g.针对训练2(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14N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【达标检测】1.(多选)关于原子核的衰变和半衰期，下列说法正确的是()A.半衰期是指原子核的质量减少一半所需要的时间B.半衰期是指原子核有半数发生衰变所需要的时间C.发生α衰变时产生的新原子核在周期表中的位置向右移动2位D.发生β衰变时产生的新原子核在周期表中的位置向右移动1位2.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3.碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为m 的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有( ) A.m 4 B.m 8 C.m 16D.m 324.碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰期为8天.(1)碘131核的衰变方程： 131 53I →______________(衰变后的元素用X 表示). (2)大量碘131原子经过________天75%的碘131核发生了衰变.答案精析知识探究 一、导学探究 (1)天然放射性元素的原子核辐射α射线或β射线，原子核的核电荷数就发生了变化，变成了另一种原子核，也就是原子核发生了衰变.(2)原子核的衰变符合质量数守恒和电荷数守恒.α粒子的质量数是4，电荷数是2，所以发生α衰变的原子核的质量数减少4，电荷数减少2，新核在元素周期表中的位置向前移动两位，核反应方程为：A Z X →A －4Z －2Y ＋42He.(3)β粒子的质量数是0，电荷数是－1，所以发生β衰变的原子核质量数不变，电荷数增加1，新核在元素周期表中的位置向后移动一位，核反应方程为：A Z X →A Z ＋1Y ＋0－1e.原子核内虽然没有电子，但核内的质子和中子是可以相互转化的，当核内的中子转化为质子时，同时要产生一个电子并从核内释放出来，就形成了β衰变，从而新核少了一个中子，但增加了一个质子，核电荷数增加，并辐射出来一个电子.知识梳理 (1)42He 减少2 (2)0－1e 增加1 增加1 不改变0－1e (3)电荷数 质量数即学即用 A [238 92U ――→①234 90Th ，质量数少4，电荷数少2，说明①为α衰变；234 90Th ――→②234 91Pa ，质子数加1，说明②为β衰变；234 91Pa ――→③234 92U ，质子数加1，说明③为β衰变.故选A.] 二、导学探究 (1)半衰期是一个时间，是某种放射性元素的大量原子核有半数发生衰变所用的时间的统计规律，故无法预测单个原子核或几个特定原子核的半衰期.(2)半衰期是大量放射性元素的原子核衰变时所遵循的统计规律，不能用于少量的原子核发生衰变的情况，因此，经过4天后，100个原子核有多少发生衰变是不能确定的，所以这种说法不对.(3)放射性元素衰变的快慢由原子核内部因素决定.跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关；不能通过增大压强或提高温度的方法加快某种放射性元素的衰变速度，也不能通过物理或化学的方法减缓放射性元素的衰变速度.知识梳理 (1)半数 不同 (2)①一定 不同 ②统计 大量 (3)N 原(12)t τ m 原(12)t τ即学即用 C [放射性元素的半衰期与其是单质还是化合物无关，与所处的物理、化学状态无关，只取决于原子核的内部因素，故A 、B 错；半衰期是一个统计规律，对于少量的原子核不适用，故C 对，D 错.]典例精析例1 (1)8 6 (2)10个 22个(3)238 92U →206 82Pb ＋842He ＋60－1e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 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衰变中子数少1，而质子数增加1，故206 82Pb 较238 92U 质子数少10，中子数少22. (3)衰变方程为238 92U →206 82Pb ＋842He ＋60－1e.针对训练1 AB [由于β衰变不会引起质量数的减少，故可先根据质量数的减少确定α衰变的次数为：x ＝232－2084＝6，再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定β衰变的次数应满足：2x －y ＝90－82＝8，y ＝2x －8＝4.钍232核中的中子数为232－90＝142，铅208核中的中子数为208－82＝126，所以钍核比铅核多16个中子，铅核比钍核少8个质子.由于物质的衰变与元素的化学状态无关，所以β衰变所放出的电子来自原子核内，所以选项A 、B 正确.]例2 42He 15.2解析 根据核反应过程中电荷数守恒和质量数守恒可推得该反应的另一种生成物为42He.根据m 余＝m 原⎝⎛⎭⎫12t τ得t τ＝4，代入τ＝3.8天，解得t ＝3.84天＝15.2天.针对训练2 AC [剩余的14C 占12，表明经过了一个半衰期，A 正确；12C 、13C 、14C 的质子数相同，质量数不同，中子数不同，B 错误；14C 变为14N ，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.] 达标检测 1.BD2.A [放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核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自身因素决定，与它所处的物理、化学状态无关，故A 正确，B 、C 、D 错误.]3.C [根据半衰期公式m 余＝m 原⎝⎛⎭⎫12tτ，将题目中的数据代入可得C 正确，A 、B 、D 错误.] 4.(1)131 54X ＋0－1e (2)16解析 (1)根据衰变过程电荷数守恒与质量数守恒可得衰变方程：131 53I →131 54X ＋0－1e ；(3)每经1个半衰期，有半数原子核发生衰变，经2个半衰期将剩余14，即有75%核的原子发生衰变，故经过的时间为16天.。
2021-2022学年高二物理人教版选修3-5学案：19.2 放射性元素的衰变
2放射性元素的衰变[目标定位] 1.知道什么是原子核的衰变.2.知道α衰变和β衰变的规律及实质，并能娴熟写出衰变方程.3.理解半衰期的概念，学会利用半衰期解决相关问题．一、原子核的衰变原子核放出α粒子或β粒子，由于核电荷数变了，它在周期表中的位置就变了，变成另一种原子核，我们把这种变化称为原子核的衰变．原子核衰变时电荷数和质量数都守恒．二、α衰变：原子核进行α衰变时，质量数削减4，电荷数削减2.238 92U的α衰变方程为238 92U→234 90Th＋42He．三、β衰变：原子核进行β衰变时，质量数不变，电荷数增加1，234 90Th的β衰变方程为23490Th→23491Pa＋0－1e．四、半衰期1．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．2．放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素打算的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系．一、原子核的衰变1．原子核放出α粒子或β粒子后，变成另一种原子核，这种现象称为原子核的衰变．2．α衰变：A Z X―→A－4Z－2Y＋42He原子核进行α衰变时，质量数削减4，电荷数削减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．3．β衰变：A Z X―→AZ＋1Y＋0－1e原子核进行β衰变时，质量数不变，电荷数增加1.β衰变的实质：原子核中的中子转化成一个质子且放出一个电子即β粒子，使核电荷数增加1，但β衰变不转变原子核的质量数，其转化方程为：10n―→11H＋0－1e.4．衰变规律：衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒．5．γ射线是在发生α或β衰变过程中伴随而生，且γ粒子是不带电的粒子，因此γ射线并不影响原子核的核电荷数，故γ射线不会转变元素在周期表中的位置．6．确定衰变次数的方法设放射性元素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.依据电荷数守恒和质量数守恒可列方程A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m.例1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①、②和③依次为()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衰变答案 A解析依据衰变反应前后的质量数守恒和电荷数守恒特点，23892U核与23490Th核比较可知，衰变①的另一产物为42He，所以衰变①为α衰变，选项B、C错误；23491Pa核与23492U核比较可知，衰变③的另一产物为0－1e，所以衰变③为β衰变，选项A正确、D错误．例223892U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，质子数和中子数各少了多少？(3)综合写出这一衰变过程的方程．答案(1)8次α衰变，6次β衰变(2)10个；22个(3)见解析解析(1)设23892U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＋4x①92＝82＋2x－y②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削减2，每发生一次β衰变中子数少1，而质子数增加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. 借题发挥 衰变次数的推断方法(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、中子数均削减2. (3)每发生一次β衰变中子数削减1，质子数增加1. 针对训练123592U经过m 次α衰变和n 次β衰变，变成207 82Pb ，则( ) A ．m ＝7，n ＝3 B ．m ＝7，n ＝4 C ．m ＝14，n ＝9 D ．m ＝14，n ＝18 答案 B解析 依据题意有：235－4m ＝207，92－2m ＋n ＝82，解两式得m ＝7，n ＝4，选项B 正确． 二、对半衰期的理解1．对半衰期的理解：半衰期是表示放射性元素衰变快慢的物理量，同一放射性元素具有的衰变速率确定，不同元素的半衰期不同，有的差别很大． 2．半衰期公式N 余＝N 原⎝⎛⎭⎫12tτ，m 余＝m 0⎝⎛⎭⎫12tτ 式中N 原、m 0表示衰变前的原子数和质量，N 余、m 余表示衰变后的尚未发生衰变的原子数和质量，t 表示衰变时间，τ表示半衰期．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，但可以确定各个时刻发生衰变的概率，即某时衰变的可能性，因此，半衰期只适用于大量的原子核．例3 碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰期为8天．(1)碘131核的衰变方程：131 53I ―→________(衰变后的元素用X 表示)．(2)经过________天75 %的碘131核发生了衰变．答案 (1)131 54X ＋－1e (2)16解析 (1)依据衰变过程电荷数守恒与质量数守恒可得衰变方程：131 53I ―→131 54X ＋ 0－1e.(2)每经1个半衰期，有半数原子核发生衰变，经2个半衰期将剩余14，即有75 %发生衰变，即经过的时间为16天．针对训练2 放射性元素(222 86Rn)经α衰变成为钋(21884Po)，半衰期约为3.8天；但勘测表明，经过漫长的地质年月后，目前地壳中仍存在自然 的含有放射性元素222 86Rn 的矿石，其缘由是( ) A ．目前地壳中的222 86Rn 主要来自于其他放射性元素的衰变B ．在地球形成的初期，地壳中元素222 86Rn 的含量足够高C ．当衰变产物218 84Po 积累到确定量以后，218 84Po 的增加会减慢222 86Rn 的衰变进程 D.222 86Rn 主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力转变了它的半衰期 答案 A解析 元素半衰期的长短由原子核自身因素打算，一般与原子所处的物理、化学状态以及四周环境、温度无关，C 、D 错；即使元素氡的含量足够高，经过漫长的地质年月，地壳中也几乎没有氡了，确定是来自于其他放射性元素的衰变，故A 对、B 错．原子核的衰变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 ．原子核内存在着电子D ．原子核内的一个中子变成一个质子时，放射出一个电子 答案 D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，但在确定条件下，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个正电子，其转化可用下式表示：10n ―→11H ＋ 0－1e ，11H ―→10n ＋0＋1e.由上式可看出β粒子(负电子)是由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．2．“朝核危机”引起全球瞩目，其焦点就是朝鲜核电站接受轻水堆还是重水堆．重水堆核电站在发电的同时还可以生产出可供研制核武器的钚239(239 94Pu)，这种钚239可由铀239(23992U)经过n 次β衰变而产生，则n为( )A ．2B ．239C ．145D ．92 答案 A解析 β衰变规律是质量数不变，质子数增加1.239 94Pu 比23992U 质子数增加2，所以发生2次β衰变，A 对．对半衰期的理解及计算3．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削减，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打算，与它所处的物理、化学状态无关，故A 正确，B 、C 、D 错误．4．(2022·江苏卷)氡222是一种自然 放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤．它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一．其衰变方程是222 86Rn →218 84Po ＋________．已知222 86Rn 的半衰期约为3.8天，则约经过________天，16 g 的222 86Rn 衰变后还剩1 g. 答案 42He(或α粒子) 15.2解析 ①依据核反应过程中电荷数守恒和质量数守恒可推得该反应的另一种生成物为42He.②依据m 余＝m 原⎝⎛⎭⎫12tT 和t T＝4，解得t ＝3.8×4＝15.2天．(时间：60分钟)题组一 对原子核的衰变的理解1．由原子核的衰变可知( )A ．放射性元素一次衰变就同时产生α射线和β射线B ．放射性元素发生β衰变，产生的新核的化学性质不变C ．α衰变说明原子核内部存在氦核D ．放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出γ射线 答案 D解析 原子核发生衰变时，一次衰变只能是α衰变或β衰变，而不能同时发生α衰变和β衰变，发生衰变后产生的新核往往处于高能级，要向外以γ射线的形式辐射能量，故一次衰变只可能同时产生α射线和γ射线，或β射线和γ射线，A 错，D 对；原子核发生衰变后，核电荷数发生了变化，变成了新核，故化学性质发生了变化，B 错；原子核内的2个中子和2个质子能格外紧密地结合在一起，因此在确定条件下它们会作为一个整体从较大的原子核中被抛射出来，于是放射性元素发生了α衰变，C 错． 2．一个放射性原子核发生一次β衰变，则它的( ) A ．质子数削减一个，中子数不变 B ．质子数增加一个，中子数不变C ．质子数增加一个，中子数削减一个D ．质子数削减一个，中子数增加一个 答案 C解析 β衰变的实质是一个中子变成一个质子和一个电子，故中子削减一个而质子增加一个．故A 、B 、D 错，C 对．3．原子核X 经过一次α衰变成原子核Y ，原子核Y 再经一次β衰变变成原子核Z ，则下列说法中正确的是( )A ．核X 的中子数比核Z 的中子数多2B ．核X 的质子数比核Z 的质子数多5C ．核Z 的质子数比核X 的质子数少1D ．原子核X 的中性原子的电子数比原子核Y 的中性原子的电子数少1 答案 C解析依据衰变规律，发生一次α衰变削减两个质子和两个中子，发生一次β衰变削减一个中子而增加一个质子．中性原子的电子数等于质子数．4．有一种新型镍铜长效电池，它是接受半衰期长达100年的放射性同位素镍63(6328Ni)和铜两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍63发生β衰变时释放电子给铜片，把镍63和铜片作电池两极，外接负载为负载供应电能．下面有关该电池的说法正确的是( )A ．镍63的衰变方程是6328Ni ―→6329Cu ＋0－1e B ．镍63的衰变方程是6328Ni ―→6327Cu ＋01eC ．外接负载时镍63的电势比铜片高D ．该电池内电流方向是从镍片到铜片 答案 AC解析 镍63的衰变方程为6328Ni ―→ 0－1e ＋6329Cu ，选项A 对、B 错．电流方向为正电荷定向移动方向，在电池内部电流从铜片到镍片，镍片电势高，选项C 对、D 错．5．铀裂变的产物之一氪90(9036Kr)是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90(9040Zr)，这些衰变是( ) A ．1次α衰变，6次β衰变 B ．4次β衰变 C ．2次α衰变 D ．2次α衰变，2次β衰变 答案 B解析 原子核每经过一次α衰变，质量数削减4，电荷数削减2；每经过一次β衰变，电荷数增加1，质量数不变．方法一 α衰变的次数为n ＝90－904＝0(次)， β衰变的次数为m ＝90－902＋40－36＝4(次)．方法二 设氪90(9036Kr)经过x 次α衰变，y 次β衰变后变成锆90(9040Zr)，由衰变前后的质量数、电荷数守恒得4x＋90＝90，2x －y ＋40＝36，解得x ＝0，y ＝4. 6．在横线上填上粒子符号和衰变类型．(1)238 92U ―→234 90Th ＋________，属于________衰变 (2)234 90Th ―→234 91Pa ＋________，属于________衰变 (3)210 84Po ―→210 85At ＋________，属于________衰变 (4)6629Cu ―→6227Co ＋________，属于________衰变答案 (1)42He α (2)－1e β(3)0－1e β (4)42He α解析 依据质量数和电荷数守恒可以推断，(1)中生成的粒子为42He ，属于α衰变；(2)中生成的粒子为 0－1e ，属于β衰变；(3)中生成的粒子为 0－1e ，属于β衰变；(4)中生成的粒子为42He ，属于α衰变． 题组二 对半衰期的理解和计算7．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 ．相对原子质量削减一半所需要的时间 D ．元素养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做这种元素的半衰期，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了一种新的原子核，原来的放射性元素原子核的个数不断削减；当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．8．(2022·重庆卷)碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为m 的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有( )A.m 4B.m 8C.m 16D.m 32 答案 C解析 本题考查元素的半衰期．依据半衰期公式m ＝m 0⎝⎛⎭⎫12tT ，将题目中的数据代入可得C 正确，A 、B 、D 错误．9．(2021·南京高二检测)日本福岛核电站泄漏事故中释放出大量的碘131，碘131是放射性同位素，衰变时会发出β射线与γ射线，碘131被人摄入后，会危害身体健康，由此引起了全世界的关注．下面关于核辐射的相关学问，说法正确的是( )A ．人类无法通过转变外部环境来转变碘131衰变的快慢B ．碘131的半衰期为8.3天，则4个碘原子核经16.6天后就确定剩下一个原子核C ．β射线与γ射线都是电磁波，但γ射线穿透本事比β射线强D ．碘131发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的 答案 AD解析 衰变的快慢由放射性元素本身打算，与外部环境无关，A 正确；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数几个原子核无意义，B 错误；β射线是高速电子流，γ射线是电磁波，故C 错误；β衰变的实质是10n →11H＋0－1e ，D 正确．10．某放射性元素原为8 g ，经6天时间已有6 g 发生了衰变，此后它再衰变1 g ，还需几天？ 答案 3天解析 8 g 放射性元素已衰变了6 g ，还有2 g 没有衰变，现在要求在2 g 的基础上再衰变1 g ，即再衰变一半，故找出元素衰变的半衰期就可得出结论．由半衰期公式m ＝m 0⎝⎛⎭⎫12tτ，得8－6＝8×⎝⎛⎭⎫12tτ t τ＝2.即放射性元素从8 g 衰变了6 g 余下2 g 时需要2个半衰期．由tτ＝2知τ＝3天，故再衰变1 g 还需3天．题组三 综合应用11．(2022·朝阳区高二检测)自然 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)核速度为v2，且与铀核速度方向相同，求产生的另一种新核的速度．答案 (1)见解析 (2)1214v解析 (1)238 92U ―→234 90Th ＋42He (2)设另一新核的速度为v ′，铀核质量为238m ，由动量守恒定律得：238m v ＝234m v 2＋4m v ′得：v ′＝1214v12.图19－2－1在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个α粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图19－2－1所示)，今测得两个相切圆半径之比r 1∶r 2＝1∶44.求： (1)这个原子核原来所含的质子数是多少？ (2)图中哪一个圆是α粒子的径迹？(说明理由)答案 (1)90 (2)见解析解析 (1)设衰变后新生核的电荷量为q 1，α粒子的电荷量为q 2＝2e ，它们的质量分别为m 1和m 2，衰变后的速度分别为v 1和v 2，所以原来原子核的电荷量q ＝q 1＋q 2. 依据轨道半径公式有r 1r 2＝m 1v 1Bq 1m 2v 2Bq 2＝m 1v 1q 2m 2v 2q 1，又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，则m 1v 1＝m 2v 2， 以上三式联立解得q ＝90e .即这个原子核原来所含的质子数为90.(2)由于动量相等，所以轨道半径与粒子的电荷量成反比．所以圆轨道2是α粒子的径迹，圆轨道1是新生核的径迹．。
人教版高中物理选修3-5教学案：第十九章 第2节 放射性元素的衰变含答案
第2节放射性元素的衰变1．原子核衰变时电荷数和质量数都守恒。
2．α衰变：23892U →23490Th ＋42He 3．β衰变：23490Th →23491Pa ＋0－1e4．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。
一、原子核的衰变 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238 92U →234 90Th ＋42He 234 90Th →23491Pa ＋0－1e 。
4．衰变规律(1)原子核衰变时电荷数和质量数都守恒。
(2)当放射性物质连续衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随着γ辐射。
这时，放射性物质发出的射线中就会同时具有α、β和γ三种射线。
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．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。
1．自主思考——判一判(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。
(√)(4)半衰期就是放射性元素全部衰变所用时间的一半。
(×)(5)半衰期是放射性元素的大量原子核衰变的统计规律。
(√)(6)半衰期可以通过人工进行控制。
(×)2．合作探究——议一议(1)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234 90Th→234 91Pa＋0－1e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。
(2)放射性元素衰变有一定的速率。
人教版高中物理选修3-5学案：第十九章 学案2 放射性元素的衰变
2放射性元素的衰变[学习目标] 1.知道放射性现象的实质是原子核的衰变.2知道两种衰变的规律，能熟练的运用衰变规律写出其核的衰变方程.3.了解半衰期的概念，知道半衰期的统计意义，能利用半衰期描述衰变的速度，并能进行简单的计算．一、原子核的衰变[导学探究](1)原子核辐射α射线和β射线后会发生什么变化？答案天然放射性元素的原子核辐射α射线或β射线，原子核的核电荷数就发生了变化，变成了另一种原子核，也就是原子核发生了衰变．(2)原子核衰变过程中符合哪些规律？发生α衰变时，原子核的电荷数和质量数发生了怎样的变化？答案原子核的衰变符合质量数守恒和电荷数守恒．α粒子的质量数是4，电荷数是2，所以发生α衰变的原子核的质量数减少4，电荷数减少2，新核在元素周期表中的位置向前移Y＋42He.动两位，核反应方程为：A Z X→A－4Z－2(3)发生β衰变的原子核的电荷数和质量数发生了怎样的变化？β衰变时的核电荷数为什么会增加？释放的电子从哪里来的？答案β粒子的质量数是0，电荷数是－1，所以发生β衰变的原子核质量数不变，电荷数增加1，新核在元素周期表中的位置向后移动一位，核反应方程为：A Z X→A Z＋1Y＋0-1e.原子核内虽然没有电子，但核内的质子和中子是可以相互转化的，当核内的中子转化为质子时，同时要产生一个电子并从核内释放出来，就形成了β衰变，从而新核少了一个中子，但增加了一个质子，核电荷数增加，并辐射出来一个电子．[知识梳理]三种衰变及衰变规律(1)α衰变：A Z X→A－4Y＋42He(新核的质量数减少4，电荷数减少2.)Z－2实质：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被释放出来，这就是放射性元素发生的α衰变现象．(2)β衰变：A Z X →A Z ＋1Y ＋0-1e(新核的质量数不变，电荷数增加1.) 实质：原子核中的中子转化成一个质子且放出一个电子即β粒子，使电荷数增加1，β衰变不改变(填“改变”或“不改变”)原子核的质量数，其转化方程为：10n →11H ＋0-1e.(3)衰变规律：衰变过程遵循电荷数守恒和质量数守恒．(4)γ射线是在α衰变或β衰变过程中伴随而生的，且γ粒子是不带电的粒子，因此γ射线并不影响原子核的电荷数，故γ射线不会改变元素在周期表中的位置．[即学即用] 原子核238 92U 经放射性衰变①变为原子核234 90Th ，继而经放射性衰变②变为原子核234 91Pa ，再经放射性衰变③变为原子核234 92U.放射性衰变①、②和③依次为( )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衰变答案 A解析 238 92U ――→①234 90Th ，质量数少4，电荷数少2，说明①为α衰变；234 90Th ――→②234 91Pa ，质子数加1，说明②为β衰变；234 91Pa ――→③234 92U ，质子数加1，说明③为β衰变．故选A.二、对半衰期的理解[导学探究] (1)什么是半衰期？对于某个或选定的几个原子核能根据该种元素的半衰期预测它的衰变时间吗？答案 半衰期是一个时间，是某种放射性元素的大量原子核有半数发生衰变所用的时间的统计规律，故无法预测单个原子核或几个特定原子核的半衰期．(2)某放射性元素的半衰期为4天，若有100个这样的原子核，经过4天后还剩50个，这种答案 半衰期是大量放射性元素的原子核衰变时所遵循的统计规律，不能用于少量的原子核发生衰变的情况，因此，经过4天后，100个原子核有多少发生衰变是不能确定的，所以这种说法不对．(3)放射性元素的半衰期由什么决定？能否通过增大压强或提高温度加快某种放射性元素衰变的速度？答案 放射性元素衰变的快慢由原子核内部因素决定．跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关；不能通过增大压强或提高温度的方法加快某种放射性元素的衰变速度，也不能通过物理或化学的方法减缓放射性元素的衰变速度．[知识梳理] 对半衰期的理解：(1)半衰期：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，半衰期不同．(2)注意以下两点： ①对于同一种元素，其半衰期是一定的，无论是加温、加压，或是处于单质、化合物状态均不影响元素的半衰期，但不同元素的半衰期不同，有的差别很大． ②半衰期是一种统计规律．对于大量的原子核发生衰变才具有实际意义，而对于少量的原子核发生衰变，该统计规律不再适用．(3)半衰期公式N 余＝N 原(12)t τ，m 余＝m 原(12)t τ，其中τ为半衰期． [即学即用] 下列关于放射性元素的半衰期的几种说法中正确的是( )A ．同种放射性元素，在化合物中的半衰期比在单质中长B ．把放射性元素放在低温处，可以减缓放射性元素的衰变C ．放射性元素的半衰期与元素所处的物理和化学状态无关，它是一个统计规律，只对大量的原子核才适用D ．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解析放射性元素的半衰期与其是单质还是化合物无关，与所处的物理、化学状态无关，只取决于原子核的内部因素，故A、B错；半衰期是一个统计规律，对于少量的原子核不适用，故C对，D错．一、衰变方程及衰变次数的计算例123892U核经一系列的衰变后变为20682Pb核，问：(1)一共经过几次α衰变和几次β衰变？(2)20682Pb与23892U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23892U衰变为20682Pb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 ①92＝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衰变中子数少1，而质子数增加1，故20682Pb较23892U质子数少10，中子数少22.(3)衰变方程为23892U→20682Pb＋842He＋60－1e.答案(1)86(2)10个22个(3)23892U→20682Pb＋842He＋60－1e总结提升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．确定原子核衰变次数的方法与技巧：(1)方法1：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 .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)方法2：先由质量数的改变确定α衰变的次数(这是因为β衰变的次数是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．针对训练1 (多选)天然放射性元素232 90Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变之后，变成 208 82Pa(铅)．下列说法中正确的是( )A ．衰变的过程共有6次α衰变和4次β衰变B ．铅核比钍核少8个质子C ．β衰变所放出的电子来自原子核核外轨道D ．钍核比铅核多24个中子答案 AB解析 由于β衰变不会引起质量数的减少，故可先根据质量数的减少确定α衰变的次数为：x ＝232－2084＝6，再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定β衰变的次数应满足：2x －y ＝90－82＝8，y ＝2x －8＝4.钍232核中的中子数为232－90＝142，铅208核中的中子数为208－82＝126，所以钍核比铅核多16个中子，铅核比钍核少8个质子．由于物质的衰变与元素的化学状态无关，所以β衰变所放出的电子来自原子核内，所以选项A 、B 正确．二、对半衰期的理解及有关计算例2 氡222是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤，它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一．其衰变方程是222 86Rn →218 84Po ＋________.已知222 86Rn的半衰期约为3.8天，则约经过________天，16 g 的222 86Rn 衰变后还剩1 g.解析 根据核反应过程中电荷数守恒和质量数守恒可推得该反应的另一种生成物为42He.根据m 余＝m 原⎝⎛⎭⎫12t τ得t τ＝4，代入τ＝3.8天，解得t ＝3.8×4天＝15.2天． 答案 42He 15.2针对训练2 (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14N 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 的衰变答案 AC解析 剩余的14C 占12，表明经过了一个半衰期，A 正确；12C 、13C 、14C 的质子数相同，质量数不同，中子数不同，B 错误；14C 变为14N ，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．1．(多选)关于原子核的衰变和半衰期，下列说法正确的是()A ．半衰期是指原子核的质量减少一半所需要的时间B ．半衰期是指原子核有半数发生衰变所需要的时间C ．发生α衰变时产生的新原子核在周期表中的位置向右移动2位D ．发生β衰变时产生的新原子核在周期表中的位置向右移动1位答案 BD2．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自身因素决定，与它所处的物理、化学状态无关，故A 正确，B 、C 、D 错误．3．碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为m 的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有( )A.m 4B.m 8C.m 16D.m 32答案 C解析 根据半衰期公式m 余＝m 原⎝⎛⎭⎫12t τ，将题目中的数据代入可得C 正确，A 、B 、D 错误．4．碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰期为8天．(1)碘131核的衰变方程：131 53I →______________(衰变后的元素用X 表示)．(2)大量碘131原子经过________天75%的碘131核发生了衰变．解析 (1)根据衰变过程电荷数守恒与质量数守恒可得衰变方程：131 53I →131 54X ＋0 -1e ；(3)每经1个半衰期，有半数原子核发生衰变，经2个半衰期将剩余14，即有75%核的原子发生衰变，故经过的时间为16天．答案 (1) 131 54X ＋ 0 -1e (2)16一、选择题(1～8为单选题，9～10为多选题)1．关于放射性元素的α衰变和β衰变，下列说法中正确的是( )A ．原子核每放出一个α粒子，原子序数减少4B ．原子核每放出一个α粒子，原子序数增加4C ．原子核每放出一个β粒子，原子序数减少1D ．原子核每放出一个β粒子，原子序数增加1答案 D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，核电荷数增加1，原子序数增加1.2．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 ．元素质量减少一半所需要的时间答案 B解析原子核有半数发生衰变所需的时间叫半衰期，它与原子核全部衰变所需时间的一半不同，放射性元素发生衰变后成了一种新的原子核．发生不同的衰变，其质量数减少规律不同，原子核衰变时，原来的放射性元素原子核的个数不断减少，那么放射性元素的原子核的质量也不断减少，故上述选项只有B正确．3．放射性元素氡(22286Rn)经α衰变成为钋(21884Po)，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22286Rn的矿石，其原因是()A．目前地壳中的22286Rn主要来自于其他放射性元素的衰变B．在地球形成的初期，地壳中元素22286Rn的含量足够高C．当衰变产物21884Po积累到一定量以后，21884Po的增加会减慢22286Rn的衰变进程D.22286Rn主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力改变了它的半衰期答案 A解析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．4．人们在海水中发现了放射性元素钚(23994Pu). 23994Pu可由铀239(23992U)经过n次β衰变而产生，则n为()A．2 B．239 C．145 D．92答案 A解析β衰变规律是质量数不变，质子数增加1，23994Pu比23992U质子数增加2，所以发生2次β衰变，A正确．5．最近几年，科学家在超重元素的探测方面取得了重大进展.1996年，科学家们在研究某两个重离子结合成超重元素的反应时，发现生成的超重元素的核A Z X经过6次α衰变后的产物是253100Fm.由此可以判定生成的超重元素的原子序数和质量数分别是()A．124、259 B．124、265C ．112、265D ．112、277答案 D 解析 题中的核A Z X 经过6次α衰变后成为253100Fm ，注意到253100Fm 的电荷数为100，质量数为253，每发生一次α衰变质量数减少4，电荷数减少2.由质量数和电荷数守恒有A ＝4×6＋253＝277，Z ＝2×6＋100＝112，所以选项D 正确．6．放射性同位素钍232经α、β衰变会生成氡，其衰变方程为232 90Th →22086Rn ＋x α＋y β，其中( )A ．x ＝1，y ＝3B ．x ＝2，y ＝3C ．x ＝3，y ＝1D ．x ＝3，y ＝2答案 D 解析 根据衰变方程左右两边的质量数和电荷数守恒可列方程⎩⎪⎨⎪⎧ 232＝220＋4x ，90＝86＋2x －y ，解得x ＝3，y ＝2.故答案为D.7．放射性同位素2411Na 的样品经过6小时还剩下18没有衰变，它的半衰期是( ) A ．2小时B ．1.5小时C ．1.17小时D ．0.75小时 答案 A解析 放射性元素衰变一半所用的时间是一个半衰期，剩下的元素再经一个半衰期只剩下14，再经一个半衰期这14又会衰变一半，只剩18，所以题中所给的6小时为三个半衰期的时间，因而该放射性同位素的半衰期应是2小时．8．美国科研人员正在研制一种新型镍铜长效电池，它是采用半衰期长达100年的放射性同位素镍63(6328Ni)和铜两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍63发生β衰变时释放电子给铜片，把镍63和铜片作电池两极，外接负载为负载提供电能．下面有关该电池的说法正确的是( )A．镍63的衰变方程是6328Ni―→6327Cu＋0－1eB．镍63的衰变方程是6328Ni―→6429Cu＋0－1eC．外接负载时镍63的电势比铜片高D．该电池内电流方向是从镍片到铜片答案 C解析镍63的衰变方程为6328Ni―→6329Cu＋0－1e，选项A、B错误．电流方向为正电荷定向移动方向，在电池内部电流从铜片到镍片，镍片电势高，选项C对，D错．9．由原子核的衰变规律可知()A．放射性元素一次衰变就同时产生α射线和β射线B．放射性元素发生β衰变，产生的新核的化学性质与原来的核的化学性质相同C．放射性元素衰变的快慢跟它所处的物理、化学状态无关D．放射性元素发生正电子衰变时，产生的新核质量数不变，电荷数减少1答案CD解析由放射性元素的衰变实质可知，不可能同时发生α衰变和β衰变，故A错；衰变后变为新元素，化学性质不同，故B错；衰变快慢与物理，化学状态无关，C对；正电子质量数为0，故D对．10．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核发生了衰变，得到两条如图1所示的径迹，图中箭头表示衰变后粒子的运动方向．不计放出的光子的能量，则下列说法正确的是()图1A．发生的是β衰变，b为β粒子的径迹B．发生的是α衰变，b为α粒子的径迹C．磁场方向垂直于纸面向外D．磁场方向垂直于纸面向内答案AD解析从轨迹可以看出两粒子的运动方向不同，但开始运动的瞬间受力方向相同，说明电流方向相同，即发生了β衰变，在磁场中受力向上，由左手定则可以判断出磁场方向垂直纸面向内，A、D选项正确．二、非选择题11．某放射性元素原为8 g，经6天时间已有6 g发生了衰变，此后它再衰变1 g，还需几天？答案3天解析8 g放射性元素已衰变了6 g，还有2 g没有衰变，现在要求在2 g的基础上再衰变1 g，即再衰变一半，故找出元素衰变的半衰期就可得出结论．由半衰期公式m余＝m原⎝⎛⎭⎫12t τ得8－6＝8×⎝⎛⎭⎫12t τtτ＝2即放射性元素从8 g衰变了6 g余下2 g时需要2个半衰期．因为t＝6天，所以τ＝t2＝3天，即半衰期是3天．而余下的2 g衰变1 g需1个半衰期τ＝3天．12．放射性同位素146C被考古学家称为“碳钟”，它可用来判定古生物体的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖．(1)宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后，会形成很不稳定的146C，它很容易发生衰变，放出β射线变成一个新核，其半衰期为5 730年．试写出此核反应方程．(2)若测得一古生物遗骸中的14 6C 含量只有活体中的12.5%，则此遗骸的年代约有多少年？答案 (1)14 7N ＋10n →14 6C ＋11H14 6C →14 7N ＋0 -1e (2)17 190年解析 (1)核反应方程为14 7N ＋10n →14 6C ＋11H ，14 6C →14 7N ＋0－1e ；(2)活体中的14 6C 含量不变，生物死亡后，遗骸中的14 6C 按衰变规律变化，设活体中14 6C 的含量为N 原，遗骸中的14 6C 含量为N 余，由半衰期的定义得：N 余＝N 原(12)t τ，即0.125＝(12)tτ， 所以t τ＝3，τ＝5 730年，则t ＝17 190年．。
高中物理人教版选修3-519.2放射性元素的衰变学案
19.2 放射性元素的衰变编写：陈海燕审核：孙俊【知识要点】一、原子核的衰变1．衰变：放射性元素原子核放出某种粒子后变成新的原子核。
2．衰变：放射性元素放出___________，叫衰变。
衰变：放射性元素放出___________，叫衰变。
3．衰变规律：原子核衰变时，衰变前后的________和________都守恒。
衰变方程：衰变_________________________。
衰变____________________________。
二、半衰期：1．放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫做半衰期。
2．半衰期由核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关。
【典型例题】例1．铀核经过______次衰变和_______次衰变变成稳定的铅核例2．核经一系列的衰变后变为核，问：（1）一共经过几次变和几次衰变？（2）与相比，质子和中子数各少多少？（3）综合写出这一衰变过程的方程。
例3．静止在匀强磁场中的某种放射性元素的原子核，当它放出一个粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得粒子和反冲核轨道半径之比为44：1，如图所示，则A．粒子与反冲粒子的动量大小相等，方向相反B．原来放射性元素的原子核电荷数为90C．反冲核的核电荷数为88D．粒子和反冲粒子的速度之比为1：88例4．地球的年龄到底有多大？科学家利用天然放射性元素的衰变规律，通过对目前发现的最古老的岩石中铀和铅含量的测定，推算出该岩石中含有的铀的岩石形成初期的一半，铀238的相对含量随时间的变化关系如图所示，由此可以判断出A．铀238的半衰期为90亿年B．地球的年龄大致为45亿年C．被测定的古老岩石样品在90亿年后的铀、铅比例为1：4D．被测定的古老岩石样品在90亿年后的铀、铅比例大于1：3【课堂检测】1．关于放射性元素原子核的衰变，下列叙述中正确的是（）A．射线是伴随射线或射线而发射出来的B．某种放射性元素的半衰期不随化学状态、温度等的变化而变化C．某核放出一个粒子或粒子后，都会变成一种新元素的原子核D．若有10个某种放射性元素的原子核，则经一个半衰期后一定还剩5个原子核2．一放射性元素的原子核放出一个粒子和一个粒子后，其核内质子数和中子数的变化是（）A．质子数减少3个，中子数减少1个B．质子数减少2个，中子数减少1个C．质子数减少1个，中子数减少3个D．质子数减少1个，中子数减少2个3．衰变为要经过次衰变和次衰变，则分别为（）A．2、4 B．4、2 C．4、6 D．16、64．天然放射现象中，放射性元素放出的射线可分为射线、射线和射线，关于放射性元素的原子核衰变，下列说法中正确的是（）A．可能同时放出射线B．可能同时放出射线C．可能同时放出射线D．可能只放出射线5．在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹分别如图中所示，由图可以判定（）A．该核发生的是衰变B．该核发生的是衰变C．磁场方向一定垂直纸面向里D．磁场方向向里还是向外不能判定6．放射性同位素的样品经过6h还剩下没有衰变，它的半衰期是（）A．2h B．1.5h C．1.17h D．0.75h7．下列说法正确的是（）A．氡的半衰期为3.8天，若有4个氡原子核，经7.6天后就剩下一个原子核了B．对放射性元素升温、加压，其半衰期不变C．放射性元素与其他物质进行化学反应，生成一种新的化合物，其半衰期不变D．放射性元素放出射线后，得到新的放射性元素，其半衰期不变8．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，剩下的元素A、B的质量之比为（）A．30：31 B．3：30 C．1：2 D．2：1。
人教版高二物理选修3-5第十九章 19.2放射性元素的衰变导学案设计
19．2 放射性元素的衰变【教学目标】1、知道放射现象的实质是原子核的衰变2、知道两种衰变的基本性质，并掌握原子核的衰变规律3、理解半衰期的概念【教学重点】原子核的衰变规律及半衰期【教学过程】自主探究一：什么是衰变，衰变方程应遵循什么规律？质量数守恒是质量守恒吗？ 写衰变方程应该有哪些注意事项？1、原子核放出α或β粒子，由于核电荷数变了，它在周期表中的位置就变了，变成另一种原子核。
我们把这种变化称为原子核的衰变。
2、衰变方程式遵守的规律：（1）质量数守恒 （2）核电荷数守恒3、质量数守恒是指核反应前后质子数与中子数的总数是不变的，质量是反应前后物质的总质量。
反应后会出现质量的亏损。
4、注意事项：核反应是不可逆的，用箭头不能用等号；核反应生成物一定要以实验为基础不能凭空杜撰出生成物；核反应是质量数守恒而不是质量守恒；放射物可以发生连续衰变。
探究二：α、β、r 是如何产生的？写出α、β的衰变方程。
1、α衰变是2个质子与2个中子结合在一起被原子核抛射出来。
He n H 42101122=+Β衰变是1个中子转化为一个质子与一个电子。
10n →11H ＋0-1eγ射线是由于原子核在发生α衰变和β衰变时原子核受激发而产生的光（能量）辐射，通常是伴随α射线和β射线而产生。
γ射线的本质是能量。
2、A Z X →A -4Z -2Y+42He A Z X →A Z +1Y+0-1e探究三：什么是半衰期？半衰期与那些因素有关？如何计算经过一段时间后元素剩余的质量。
1、半衰期表示放射性元素的衰变的快慢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半衰期描述的对象是大量的原子核，不是个别原子核，这是一个统计规律。
2、元素的半衰期反映的是原子核内部的性质，与原子所处的化学状态和外部条件无关。
3、τtm m )21(0=剩余合作探究一：衰变方程及衰变次数的计算。
1：配平下列衰变方程()2342304 92 902U Th He →+()2342340 90 911U Pa e -→+2：钍232（232 90Th ）经过________次α衰变和________次β衰变，最后成为铅208（20882Pb ）。
高中物理选修3-5人教版 19.2《放射性元素的衰变》教案设计
放射性元素的衰变教案教学设计：复习：1.原子核由什么组成？什么是核子？什么是核力？2.原子核的表示方法什么？质量数、质子数、中子数之间有什么关系？核电荷数、质子数、原子序数、核外电子数之间有什么关系？引入：通过上节课的学习我们知道原子核有复杂的结构，原子核能发生变化吗？如果能发生变化，变化的规律有哪些？本节课我们就来学习天然放射现象。
新课教学：一、天然放射现象1．天然放射现象1896年法国物物理学家贝克勒尔，在实验室无意把磷光物质放在包有黑纸的照相底片上，后来在使用这包照相底片时，发现照相底片已经感光，这一定是某种穿透能力很强的射线穿透黑纸式照相底片感光——思维敏捷的贝克勒尔抓住这一意外“事件”进一步探讨，发现了放射现象。
揭开了探索原子核结构的序幕。
皮埃尔·居里和玛丽·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，发现了放射性极强的新元素：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）。
物质发射射线的性质称为放射性；具有放射性的元素称为放射性元素；物质自发地放射出射线的现象，叫做天然放射现象；研究发现，原子序数大于83的所有元素都能自发的放出射线；原子序数小于83的有些元素，也具有放射性。
2．放射线的研究阅读课文P64、P67，并回答：研究三种射线的方法、三种射线的组成、性质。
小结：（1）研究三种射线的方法：利用电场和磁场、乳胶照相、威尔逊云室、气泡室、盖革—弥勒计数器等。
（2）三种射线的组成、性质3．说明（1）原子放出α射线或β射线后，就变成另一种元素的原子核——发生了核反应，说明原子核还有其内部结构；通常γ射线是伴随着α射线或β射线放出的。
α射线或β射线不一定同时放出。
（2）放射性与元素存在的状态无关。
如果一种元素具有放射性，那么不论它是以单质形式存在，还是以某种化合物的形式存在，放射性都不受影响。
放射性反映的是元素原子核的特性。
《放射性元素的衰变》 学历案
《放射性元素的衰变》学历案一、学习目标1、理解放射性元素衰变的概念和规律。
2、掌握α衰变、β衰变的实质和衰变方程的书写。
3、了解半衰期的概念，能够运用半衰期解决相关问题。
二、知识准备在学习放射性元素的衰变之前，我们需要先了解一些相关的基础知识。
1、原子的结构原子由原子核和核外电子组成，原子核由质子和中子组成。
质子带正电荷，中子不带电。
2、放射性现象某些元素的原子核能够自发地放出射线，这种现象称为放射性现象。
具有放射性的元素称为放射性元素。
三、新课学习（一）放射性元素衰变的概念放射性元素的原子核在放出某种粒子或射线的过程中，会转变成新的原子核，这个过程称为放射性元素的衰变。
（二）α衰变1、实质α衰变是指原子核放出一个α粒子（氦核），从而转变为新原子核的过程。
2、衰变方程例如，铀 238 发生α衰变的方程为：＼（＿{92}＾｛238}U ＼longrightarrow ＿{90}＾｛234}Th ＋＿{2}＾｛4}He\）（三）β衰变1、实质β衰变是指原子核放出一个β粒子（电子），从而转变为新原子核的过程。
2、衰变方程例如，钍 234 发生β衰变的方程为：＼（＿{90}＾｛234}Th ＼longrightarrow ＿{91}＾｛234}Pa ＋＿{－1}＾｛0}e\）（四）γ衰变γ衰变通常是伴随着α衰变或β衰变产生的，原子核在发生α衰变或β衰变后，往往处于高能级状态，会通过放出γ光子的形式向低能级跃迁。
γ射线是一种电磁波，不改变原子核的电荷数和质量数。
（五）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，叫做这种元素的半衰期。
2、特点（1）不同的放射性元素，半衰期不同，半衰期的长短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。
（2）半衰期是一个统计规律，只对大量原子核才有意义，对少数原子核是不适用的。
四、例题解析例 1：经过一次α衰变，原子核的（）A 质子数减少 2 个，中子数减少 2 个B 质子数减少 2 个，中子数减少 4 个C 质子数增加 2 个，中子数减少 2 个D 质子数增加 2 个，中子数减少 4 个解析：α衰变的实质是原子核放出一个α粒子（氦核），即\（＿{2}＾｛4}He\），其中含有 2 个质子和 2 个中子。
人教版高中物理选择性第5章5.2放射性元素的衰变学案(1)
第五章原子核第2节放射性元素的衰变1.知道放射现象的实质是原子核的衰变．2．知道两种衰变的基本性质，掌握原子核的衰变规律3．会用半衰期描述衰变的快慢，知道半衰期的统计意义．会利用半衰期解决相关问题．知识点一、原子核的衰变1．定义原子核自发地放出α粒子或β粒子，由于核电荷数变了，它在元素周期表中的位置变了，变成另一种原子核，我们把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．衰变过程238U→234 90Th＋42He92234Th→234 91Pa＋0－1e904．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．知识点二、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，叫这种元素的半衰期。
2．特点①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．②半衰期描述的是统计规律，半衰期只对大量放射性元素的原子核有意义，对少量或个别原子核没有意义。
3．公式半衰期公式：N 余＝N 原⎝⎛⎭⎫12t τ，m 余＝m0⎝⎛⎭⎫12tτ式中N 原、m0表示衰变前的原子数和质量，N 余、m 余表示衰变后的尚未发生衰变的原子数和质量，t 表示衰变时间，τ表示半衰期．知识点三、核反应(1)定义：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应。
(2)规律：在核反应过程中质量数守恒，电荷数守恒．(3)原子核的人工转变1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素，同时产生一个质子．卢瑟福发现质子的核反应方程：147N ＋42He ―→178O ＋11H.知识点四、放射性同位素及其应用(1)定义：很多元素都存在一些具有放射性的同位素，它们被称为放射性同位素．(2)天然放射性同位素不过40多种，而通过核反应生成的人工放射性同位素已达1000多种，每种元素都有了自己的放射性同位素。
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人教版选修(3-5)《放射性元素的衰变》学案1《放射性元素的衰变》导学案
【知识要点】
一、原子核的衰变
1.衰变定义：原子核放出 _________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____________ 都守恒．
如：23892U→23490Th+42He 又如：23490Th→23491Pa+0-1e
α衰变规律：A Z X→A-4Z-2Y+42He
β衰变规律： A Z X→A Z +1Y+0-1e
4. 本质：α衰变：原子核内少两个质子和两个中子 ,转换方程:
211H ＋210n →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,转换方程 : 10n→11H ＋0-1e
γ射线的产生：γ射线经常是伴随着α射线和β射线产生的，没有γ衰变。
说明：元素的放射性与元素存在的状态无关，放射性表明原子核是有内部结构的。
5．注意:一种元素只能发生一种衰变，但在一块放射性物质中可以同时放出α、β和γ三种射线。
二、半衰期(T)
1.意义： 表示放射性元素衰变快慢的物理量
2.定义：放射性元素的原子核有_______发生衰变所需的时间。
不同的放射性元素其半衰期不同．
3.公式：T t
T t m m N N )2
1(;)21(00== 注意：(1) 元素的半衰期反映的是原子核内部的性质，与原子所处的化学状态和外部条件无关。
比如加热、变成化合物、放到一定环境中等，半衰期不变。
（2） 半衰期描述的对象是大量的原子核，不是个别原子核，这是一个统计规
律。
【典型例题】
例1：配平下列衰变方程例1：配平下列衰变方程
234
U→23090Th+( )
92
234
U→23491Pa+( )
92
例2：钍232（23290Th）经过________次α衰变和________次β衰变，最后成为铅208（20882Pb）
【巩固练习】
1．β衰变中所放出的电子，来自（
A．原子核外内层电子B．原子核内所含电子
C．原子核内中子衰变为质子放出的电子D．原子核内质子衰变为中子放出的电子
2．A、B两种放射性元素，原来都静止在同一匀强磁场，磁场方向如图1所示，其中一个放出α粒子，另一个放出β粒子，α与β粒子的运动方向跟磁
场方向垂直，图中a、b、c、d分别表示α粒子，β
轨迹（ C ）
A．a为α粒子轨迹，c为β粒子轨迹B．b为α粒子轨迹，d为β粒子轨迹
C．b为α粒子轨迹，c为β粒子轨迹D．a为α粒子轨迹，d为β粒子轨迹
3．下列关于放射性元素衰变的描述，哪些是错误的（
A
B．核衰变时放出的射线都是由带电粒子所组成的
C．半衰期表示放射性元素衰变的快慢，它和外界的温度、压强无关。
D．γ衰变不改变元素在周期表上的位置
4．A、B两种放射性元素，它们的半衰期分别为t A=10天，t B＝30天，经60天后，测得两种放射性元素的质量相等，那么它们原来的质量之比为
（ D ）
A．3∶1B．48∶63C．1∶16D．16∶1
5．关于放射性元素原子核的衰变，下列叙述中哪些是正确的（
A．γ射线是伴随α射线或β射线而发射出来的
B．半衰期的大小不随化学状态、温度等变化而变。
C．某核放出一个β粒子或α粒子后，都变成一种新元素的原子核。
D．若原来有某种放射性元素的原子核10个，则经一个半衰期后，一定有5个原子核发生了衰变。
6
A．质量较小B．质量较大C．能量较大
7．放射性同位素可做示踪原子，在医学上可以确定肿瘤位置等用途，今有四种不同的放射性同位素R、P、Q、S，它们的半衰期分别为半年、38天、15
天和2 A ）
A．S B．Q C．P D．R
8
A．γ射线探伤仪
B．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况
C．利用钴60治疗肿瘤等疾病
D．把含有放射性元素的肥料施给农作物，用检测放射性的办法确定放射性元素在农作物内转移和分布情况，找出合理施肥的规律。
二、填空题
15．在匀强磁场中，一个静止的原子核由于放出一个粒子而得到一张“8”字径迹的照片，经测定，“8”字形的两个半径之比是44∶1，则由此可知，放出的
是______粒子（填“α”或“β”），原来这个原子核的核电荷数为______。
16.如图2所示，放射性元素A
X，在云雾室进而进行衰变，放射线受到垂直
Z
纸面出来的匀强磁场的作用，径迹如图，设射线由下向上射入磁场，则生成的新核原子序数为______，质子数为______。
17．完成下列核反应方程式
18．完成下列核反应方程
19．某原子核的中子数为138，经过5次α衰变和4次β衰变后，中子数变为_________。
20．某放射性元素在两个半衰期的时间内有6克发生了衰变，再经过两个半衰期又会有____克发生了衰变。
三、计算题
21．某放射性元素质量为M，测得每分钟放出1.2×104个β粒子，21天后再测，发现每分钟放出1.5×103个β粒子，该放射性元素的半衰期是多少？
参考答案一、选择题
1．B 2．C 3．D 4．ABD 5．BC 6．C 7．AB 8．D 9．ABC 10．D 11．A 12．BCD 13．BD
二、填空题
15．α，90
16．Z+1，M
19．124
20．1.5
三、计算题
21．7天。