2020-2021学年高二人教版物理选修3-5学案：第十九章 2 放射性元素的衰变 Word版含解析
2020-2021学年高二物理人教版选修3-5学案：第十九章 第2节 放射性元素的衰变
第2节放射性元素的衰变1．了解衰变的概念，知道放射现象的实质就是原子核的衰变。
2．了解半衰期的概念，知道半衰期的统计意义，能利用半衰期进行简单的计算。
3．知道两种衰变的实质，会利用衰变规律写出衰变方程。
一、原子核的衰变1．原子核放出□01α粒子或□02β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□03守恒。
2．α衰变原子核进行α衰变时，质量数减少□044，电荷数减少□052。
238 92U的α衰变方U→□06234 90Th＋42He。
程为238923．β衰变原子核进行β衰变时，质量数□07不变，电荷数增加□081。
234 90Th的β衰变方程为234Th→□09234 91Pa＋0－1e。
90二、半衰期1．定义：放射性元素的原子核有□01半数发生衰变需要的时间，叫做这种元素的半衰期。
2．特点(1)放射性元素衰变的快慢是由□02核内部自身的因素决定，跟原子所处的□03化学状态和□04外部条件没有关系。
不同元素有□05不同的半衰期。
(2)半衰期是□06大量原子核衰变的统计规律。
判一判(1)γ射线经常是伴随α衰变或β衰变产生的，是由于衰变后的新核具有较大能量，处于激发态，向低能级跃迁时辐射出来的一种光子。
()(2)原子核放出一个γ光子不会改变它的质量数和电荷数。
()(3)改变放射性元素的原子所处的化学状态或物理条件，半衰期会改变。
()(4)半衰期对单个原子核和少数原子核也有意义。
()提示：(1)√(2)√(3)×(4)×想一想(1)在α衰变中生成的新核相对于原来的核在周期表中的位置应当前移还是后移？提示：α衰变后生成的新核电荷数减少，在周期表中位置前移。
(2)β衰变过程原子核释放出电子，那么原子核内是否含有电子？提示：原子核内不存在电子。
β粒子是衰变过程核内的一个中子转变成一个质子和一个电子，电子被释放出来即为β粒子。
物理：新人教版选修3-5 19.2放射性元素的衰变(教案)
第十九章原子核新课标要求1．内容标准（1）知道原子核的组成，知道放射性和原子核的衰变，会用半衰期描述衰变速度,知道半衰期的统计意义，（2）了解放射性同位素的应用，知道射线的危害和防护，例1 了解放射性在医学和农业中的应用，例2 调查房屋装修材料和首饰材料中具有的放射性,了解相关的国家标准，（3）知道核力的性质，能简单解释轻核与重核内中子数、质子数具有不同比例的原因，会根据质量数守恒和电荷守恒写出核反应方程，（4）认识原子核的结合能，知道裂变反应和聚变反应，关注受控聚变反应研究的进展，（5）知道链式反应的发生条件，了解裂变反应堆的工作原理，了解常用裂变反应堆的类型，知道核电站的工作模式，（6）通过核能的利用,思考科学技术与社会的关系，例3 思考核能开发带来的社会问题，（7）初步了解恒星的演化，初步了解粒子物理学的基础知识，例4 了解加速器在核物理、粒子物理研究中的作用，2．活动建议：（1）通过查阅资料,了解常用的射线检测方法，（2）观看有关核能利用的录像片，（3）举办有关核能利用的科普讲座，新课程学习19．2 放射性元素的衰变★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★教学方法教师启发、引导,学生讨论、交流，★教学用具：投影片,多媒体辅助教学设备★课时安排1 课时★教学过程（一）引入新课教师：同学们有没有听说过点石成金的传说,或者将一种物质变成另一种物质，学生讨论非常活跃,孙悟空,八仙,神仙；魔术,街头骗局，点评：通过这样新颖的课题引入,给学生创设情景,能充分调动学生的积极性,挑起学生对未知知识的热情，教师：刚才同学们讲的都很好,但都是假的，孙悟空,八仙,神仙：人物不存在，魔术,街头骗局：就是假的，学生顿时安静,同时也心存疑惑：当然是假的,难道还有真的不成？点评：对于学生来讲要使其相信科学技术反对迷信,同时也要提高警惕小心上当受骗,提高学生自我保护意识，更加吊起了学生学习新知识的胃口,为新课教学的顺利进行奠定了基础，教师：那有没有真的（科学的）能将一种物质变成另一种物质呢？学生愕然，点评：进一步吊起了学生学习新知识的胃口，教师：有（大声,肯定地回答）学生惊讶,议论纷纷，点评：再一次吊起了学生学习新知识的胃口，通过这样四次吊胃口,新课的成功将是必然，教师：这就是我们今天要学习的放射性元素的衰变，点评：及时推出课题，（二）进行新课1．原子核的衰变教师：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，学生豁然开朗：科学、真实的将一种物质变成另一种物质,原来就是原子核的衰变，点评：及时给出问题的答案,学生并不会索然无味,相反会对原子核的衰变这一新知识产生浓厚的兴趣，教师：铀238核放出一个α粒子后,核的质量数减少4,核电荷数减少2,变成新核-----钍234核，那这种放出α粒子的衰变叫做α衰变，学生定有这样的想法：放出α粒子的衰变叫做α衰变，那放出β粒子的衰变叫做β衰变？点评：这里一下子会出现了“α衰变”,“衰变方程式”两个新名词,教师要耐心的讲解,学生有插嘴的,如果正确要及时肯定并表扬，教师：这个过程可以用衰变方程式来表示：23892U→23490Th+42He（一边说一边写,不要解释,要请学生来分析其中的奥秘）学生定有这样的想法：衰变方程式和化学反应方程式、离子反应方程式有何联系与区别？点评：理论基础：建构主义认为学习过程是学生在一定条件下,对客观事物反映的过程，是一个主动建构过程,作为认识对象的知识并不像实物一样可以由教师简单地传递给学生,须由学生自己来建构,并纳入他自己原有的知识结构中,别人是无法替代的，在此要充分利用学生原有的知识基础即：化学反应方程式、离子反应方程式,来帮助学生自己来建构衰变方程式,并把它纳入自己原有的知识结构中去，学生充分讨论：衰变方程式和化学反应方程式、离子反应方程式有何联系与区别,并由学生自己表述，点评：可以让学生自己归纳总结,有不到之处教师再帮助总结，教师：衰变方程式遵守的规律：（1）质量数守恒（2）核电荷数守恒（进一步解释：守恒就是反应前后相等）α衰变规律：A Z X→A-4Z-2Y+42He学生进一步理解两个守恒：（1）质量数守恒（2）核电荷数守恒教师：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？学生探究、练习写出钍234核的衰变方程式，点评：写钍234核的衰变方程式是要求学生可以查阅化学书后面的元素周期表,但不可以看物理教材，在此培养学生查阅质料的能力，学生在此会碰到β粒子的表示,教师要及时直接给出结论：β粒子用0-1e表示，教师：钍234核的衰变方程式：234Th→23491Pa+0-1e90衰变前后核电荷数、质量数都守恒,新核的质量数不会改变但核电荷数应加1β衰变规律：A Z X→A Z+1Y+0-1e学生再一次理解两个守恒：（1）质量数守恒（2）核电荷数守恒点评：β衰变如果按衰变方程式的规律来写的话应该没有问题,但并不象α衰变那样容易理解,因为核电荷数要增加,学生会问为什么会增加？哪来的电子？这里就顺理成章的来解释中子转化的过程，教师：原子核内虽然没有电子,但核内的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1n→11H＋0-1e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，学生更进一步理解两个守恒：（1）质量数守恒（2）核电荷数守恒教师：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，学生理解γ射线的本质,不能单独发生，2．半衰期教师：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？学生带着问题看书，点评：培养学生自学能力、阅读能力、提炼有用信息的能力，教师提供教材上的氡的衰变图的投影：m/m0＝(1/2)n学生交流阅读体会：（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，点评：第三个问题：描述的对象是谁？这个问题学生比较难理解,需要教师做引导和类比，培养学生阅读图象的方法和能力，教师：同学们的回答都很精彩（鼓励）教师总结：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，学生进一步整理自己的阅读体会并形成自己的知识，点评：教师做引导和类比可以从统计规律的角度出发，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仅对大量事实适用,对个别不适用，教师：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，简单介绍：镭226→氡222的半衰期为1620年铀238→钍234的半衰期为4.5亿年学生对原子所处的化学状态和外部条件进行理解，点评：一种元素的半衰期与这种元素是以单质形式还是以化合物形式存在,或者加压,增温均不会改变，教师给出课堂巩固练习题例1：配平下列衰变方程23492U→23090Th+( 42He )23490U→23491Pa+( 0-1e )例2：钍232（23290Th）经过________次α衰变和________次β衰变,最后成为铅208（20882Pb）学生独立分析：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：α衰变次数=u4u208-u232=6.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：β衰变次数=(-1)e82e -6)2e-e90(=4点评：这些课堂练习都很基本完全可以由学生自己讨论解决，（三）课堂小结教师引导学生自己进行总结，学生总结,讨论，本堂课研究了放射性元素的衰变,其实质是原子核发生衰变，衰变有二种：α衰变、β衰变，γ辐射伴随α衰变和β衰变而产生，原子核衰变的快慢用半衰期表示,它是放射性元素的原子核有半数发生衰变所用的时间,完全由原子核自身的性质决定,与原子所处的化学状态和外部条件无关，（四）作业：布置学生课后看科学漫步探究：如何利用放射性元素的衰变来测定古物的年代，点评：留给学生课后思考和学习的空间，★教学体会本堂课探究原子核内部的美妙世界,在教学过程中合理的设置疑问来吊学生的胃口是行之有效的方法，要充分运用建构主义的教育理论来指导本课的教学工作,在此基础上把大部分时间留给学生去思考,去讨论、去实践、去练习,从而培养学生的主体意识和创新能力,它的优势主要在以下三个方面：①主体意识：学生在学习中能够自启入境、自学探究、自研交流、自评完善；②独立意识：学生能够根据自身的特点,选择适合自己的方法,独立的解决问题；③创新意识：学生在继承传统,掌握原有知识的基础上学会迁移,能运用原来的知识体系去开拓新的领域,敢于提出新问题、新思想，。
高中物理选修3-5教学设计4：19.2 放射性元素的衰变教案
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，并掌握原子核的衰变规律.3.理解半衰期的概念,并能进行简单的计算.●重点和难点重点：原子核的衰变规律及半衰期难点：半衰期描述的对象课前导学一、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2，质量数减少4.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1，质量数不变.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电荷数和质量数.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.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.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统计快慢程度.3.特征：半衰期由的因素决定,跟原子所处的或状态无关.新知探究一、原子核的衰变〈情景1〉一个人特别贫穷，一生虔诚地供奉道教吕祖（吕洞宾），吕洞宾被他的诚意所感动，一天忽然从天上降到他家，看见他家十分贫穷，不禁怜悯他，于是伸出一根手指，指向他庭院中一块厚重的石头，立刻，变化成了金光闪闪的黄金.〈情景2〉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不了，非常同情他们，用点石成金的法术，免去百姓的租税.〔思考与讨论1〕以上情景都是“点石成金”的传说，那么在我们生活、生产中有没有真的（科学的）能将一种物质变成另一种物质呢？答：.【教师说明】1.衰变：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.科学、真实的将一种物质变成另一种物质，原来就是原子核的衰变.3.铀238核放出一个α粒子后，核的质量数减少4，核电荷数减少2，变成新核---钍234核，这种放出α粒子的衰变叫做α衰变.〔思考与讨论2〕铀238核α衰变方程如何表示？答：.【教师说明】1.衰变方程式遵守的规律：（1）质量数守恒（2）核电荷数守恒2.α衰变的一般方程：He Y x 424-A 2A z +→-z3.核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向.4.核反应的生成物要以实验为基础，不能凭空杜撰出生成物来写核反应方程.〔思考与讨论3〕钍234核（Th 23490）也具有放射性，它能放出一个β粒子（e 01-）而变成Pa 23491（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？答：.【教师说明】1.β衰变前后核电荷数、质量数都守恒，新核的质量数不变但核电荷数应加1.2.β衰变的一般方程：e Y x 01A 1A z -++→z〔思考与讨论4〕原子核里没有电子，那么β衰变中的电子来自哪里？答：.【教师说明】1.这个电子从核内释放出来，就形成了β衰变，其转化方程：e H n 011110-+→ .2.γ射线是由于原子核在发生α衰变或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.3.一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. ▲典题精析1. 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20882Pb(铅).下列论断中正确的是( )A.铅核比钍核少24个中子B.铅核比钍核少8个质子C.衰变过程中共有4次α衰变和8次β衰变D.衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变[解析]铅核核子数比钍核核子数少24个，而不是中子数少24个，A 项错；铅核质子数为82，钍核质子数为90，故铅核比钍核少8个质子，B 项对；钍核的衰变方程为：23290Th→20882Pb ＋x 42He ＋y －10e ，式中x 、y 分别为α和β的衰变次数.由质量数守恒和电荷数守恒有 4x+208=232，2x-y+82=90，联立两式得x=6，y=4，即衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变，C 项错而D 项对.[答案]BD点评：根据β衰变不改变质量数的特点，可依据反应原子核与最终原子核的质量数改变确定α衰变的次数，然后计算出电荷数的改变,由其差值可确定β衰变的次数.二、半衰期〈情景3〉放射性同位素衰变的快慢有一定的规律，即元素的原子核有半数发生衰变有一定的时间.我们有病时服用的不同药物在体内半数发生衰变也有一定的时间，这个时间是决定医生给药剂量、次数的主要依据.〔思考与讨论5〕阅读课本第71页 “半衰期”部分的内容，并思考下列问题：1.放射性元素的衰变有什么规律？2.用什么物理量描述？3.这种描述的对象是什么？（学生可参考课本71页上的氡的衰变图，教师引导）答：.【教师说明】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.半衰期表示放射性元素的衰变的快慢，不同的放射性元素其半衰期不同.3.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.〔思考与讨论4〕放射性元素的半衰期是由什么决定的？不同的放射性元素其半衰期相同吗？ 答：.▲典题精析2.关于放射性元素的半衰期,下列说法正确的有( )A.是原子核质量减少一半所需的时间B.是原子核有半数发生衰变所需的时间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半衰期D.可以用于测定地质年代、生物年代等[解析]原子核衰变后变成新核,新核与未衰变的核在一起,故半衰期并不是原子核的数量、质量减少一半,故A 错B 正确；衰变快慢由原子核内部因素决定,与原子所处的物理状态或化学状态无关,常用其测定地质年代、生物年代等,故C 错D 正确.[答案]BD点评：一种元素的半衰期与这种元素是以单质形式还是以化合物形式存在，或者加压，增温均不会改变.三、有关半衰期的计算〔思考与讨论6〕用N 0、m 0分别表示衰变前的原子数目和质量，N 、m 分别表示衰变后剩余的原子核的数目和质量，T 为半衰期，t 表示衰变过程所经历的时间，那么这些物理量之间的关系怎样？答：.▲典题精析3.设镭226的半衰期为1.6×103年，质量为100 g 的镭226经过4.8×103年后，有多少克镭发生衰变？若衰变后的镭变为铅206，则此时镭铅质量之比为多少？[解析]经过三个半衰期，剩余镭的质量为g m m Tt 5.12g 81100210=⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛= 已衰变的镭的质量为(100－12.5) g ＝87.5 g设生成铅的质量为m ，则226∶206＝87.5∶m得m ＝79.8 g所以镭铅质量之比为125∶798[答案] : 125∶798点评：要理解半衰期表达式中各物理量的含义，在表达式021m m T t⎪⎭⎫ ⎝⎛=中，m 是指剩余的原子核的量，而不是衰变的量.。
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23490Th ，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238 92U ――→①23490Th ，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，这种说法对吗？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)tτ，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 答案 C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．U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解析(1)设23892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.答案(1)86(2)10个22个(3)238 92U→206 82Pb＋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 ＋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 .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 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22286Rn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⎝⎛⎭⎫12tτ得tτ＝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 4 B.m8 C.m 16 D.m 32答案 C解析 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．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(222 86Rn)经α衰变成为钋(218 84Po)，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222 86Rn的矿石，其原因是()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积累到一定量以后，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(239 94Pu). 239 94Pu 可由铀239(239 92U)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239 92U 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、265 C ．112、265 D ．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 ＋0－1e B ．镍63的衰变方程是6328Ni ―→6429Cu ＋0－1e C ．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⎝⎛⎭⎫12tτ得8－6＝8×⎝⎛⎭⎫12t τt 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．因为t ＝6天，所以τ＝t 2＝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14 6C 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14 6C ，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 →147N ＋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 第十九章 原子核 2 放射性元素的衰变学案 新人教版选修3-5(2021年最新整理)
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2 放射性元素的衰变学习目标知识脉络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。
原子核的衰变错误!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．衰变过程错误!U→错误!Th＋错误!He错误!Th→错误!Pa＋错误!e4．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．错误!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．（√）[后思考]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234， 90Th→错误!Pa＋错误!e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．错误!探讨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．②衰变方程中间用单箭头,化学反应方程用等号．③衰变方程中质量数守恒,化学反应方程质量守恒．探讨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．［核心点击]1．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21，0n＋2错误!H→错误!He β衰变：原子核内的一个中子变成质子，同时放出一个电子错误!n→错误!H＋错误!e2．衰变方程通式(1）α衰变：错误!X→错误!Y＋错误!He(2）β衰变：错误!X→错误!Y＋错误!e3．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,变成稳定的新元素错误!Y，则衰变方程为：错误!X→错误!Y＋n错误!He＋m错误!e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＝错误!，m＝错误!＋Z′－Z。
人教版高中物理选修(3-5)-19.2《放射性元素的衰变》参考教案
19.2 放射性元素的衰变三维教学目标1、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。
2、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）。
3、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。
教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。
教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备。
教学过程：第二节放射性元素的衰变（一）引入新课同学们有没有听说过点石成金的传说，或者将一种物质变成另一种物质。
那有没有真的（科学的）能将一种物质变成另一种物质呢？有（大声，肯定地回答）这就是我们今天要学习的放射性元素的衰变。
（二）进行新课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原子核的衰变。
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4，核电荷数减少2，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：23892U→234Th+42He90（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：23490Th→23491Pa+0-1e衰变前后核电荷数、质量数都守恒，新核的质量数不会改变但核电荷数应加1β衰变规律：A Z X→A Z+1Y+0-1e提问：β衰变如果按衰变方程式的规律来写的话应该没有问题，但并不象α衰变那样容易理解，因为核电荷数要增加，学生会问为什么会增加？哪来的电子？原子核内虽然没有电子，但核内的的质子和中子是可以相互转化的。
2020-2021高中物理3-5配套学案：第十九章 第二节放射性元素的衰变含解析
2020-2021学年高中物理人教版选修3-5配套学案：第十九章第二节放射性元素的衰变含解析第二节放射性元素的衰变【素养目标定位】※知道α和β衰变的规律及实质※理解半衰期的概念※会利用半衰期进行简单的运算【素养思维脉络】课前预习反馈教材梳理·夯基固本·落实新知知识点1原子核的衰变1．定义原子核放出__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。
2．衰变的类型一种是__α衰变__,另一种是__β衰变__，而γ射线是伴随α衰变或β衰变产生的。
3．衰变过程α衰变：错误!U―→错误!Th＋__错误!He__β衰变:错误!Th―→错误!Pa＋__错误!e__4．衰变规律（1）遵守三个守恒：原子核衰变时遵守__电荷数__守恒，__质量数__守恒，动量守恒.(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（伴随的γ射线除外)。
知识点2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，叫作半衰期。
2．决定因素放射性元素衰变的快慢是由原子核__内部__因素决定的,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.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__.思考辨析『判一判』（1）原子核在衰变时，它在元素周期表中的位置不变.（×）（2）发生β衰变是原子核中的电子发射到核外.(×）（3)半衰期是原子核有半数发生衰变需要的时间，经过两个半衰期原子核就全部发生衰变.（×)(4)通过化学反应也不能改变物质的放射性。
(√）（5)原子核衰变过程中，电荷数、质量数、能量和动量都守恒。
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．。
【2020】最新高中物理第十九章原子核第二节放射性元素的衰变学案新人教版选修3-5
典例2 为测定水库的存水量，将一瓶放射性溶液倒入水库中，已知这杯溶液每分钟衰变8×107次，这种同位素半衰期为2天，10天以后从水库中取出1m3的水，并测得每分钟衰变10次，求水库的存水量为多少？
解题指导：找出每分钟衰变次数与其质量成正比这一隐含条件是解决本题的关键。
解析：由每分钟衰变次数与其质量成正比出发，运用半衰期知识可求出存水量。
(2)经过两个半衰期未衰变的原子核还有 。
G
1．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，同一放射元素具有的衰变速率一定，不同元素半衰期不同，有的差别很大。
2．公式
N余＝N原( ) m余＝m原( )
式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子数或质量，N余、m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数或质量，t表示衰变时间，T表示半衰期。
『想一想』
你知道考古学家靠什么推断古化石的年代吗？
答案：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的年龄。
探究一 原子核的衰变
S 1
如图为α衰变、β衰变示意图。
(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？为什么？
(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？
(3)半衰期是原子核有半数发生衰变需要的时间，经过两个半衰期原子核就全部发生衰变。(×)
(4)通过化学反应也不能改变物质的放射性。(√)
(5)原子核衰变过程中，电荷数、质量数、能量和动量都守恒。(√)
『选一选』
(山东省武城二中20xx～20xx学年高二下学期期中)下列说法正确的是( D )
A． U衰变为 Pa要经过2次α衰变和1次β衰变
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。
【小初高学习】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23490Th ，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23892U ――→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；23491Pa ――→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)tτ，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 ＋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 .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 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22286Rn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 4 B.m 8 C.m 16 D.m 32答案 C解析 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．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 ＋-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4 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 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．。
2020-2021学年高中物理选修3-5人教版课件：19.2 放射性元素的衰变
2.(多选)元素X是放射性元素Y的同位素，X与Y分别进行了这样的衰变过程： X P Q，Y R S，则下列叙述中，正确的是 ( ) A.Q和S是同位素 B.X和R的原子序数相同 C.X和R的质量数相同 D.R的质子数多于上述任一元素的质子数 【解析】选A、D。X和Y是同位素，Q和S是它们发生了一次α衰变和一次β衰变 的产物，质子数相同，故为同位素，A项正确；R是Y发生一次β衰变的产物， 它的原子序数比Y多1，质量数与Y相同，D正确；X与Y的原子序数相同，质量数 不同，故X与R原子序数不同，质量数也不同，B、C错误。
紧密，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，其反应式为 211H 210n
→
4 2
He
。
2.β衰变的实质：原子核里虽然没有电子，但是核内的中子可以转化成质子
和电子，产生的电子从核内发射出来，这就是β衰变，其反应式
为
1 0
n
→
1 1
H
0 1
e
。
3.衰变次数的分析思路与计算方法：
(1)分析思路：在分析或计算衰变次数的问题时，首先要写出衰变方程的通
式，然后根据电荷数和质量数守恒列式计算。
(2)计算方法：如放射性元素
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
，则表示该核反应的方程为
A Z
X
A Z
Y
n
4 2
He
m01e
根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程
A=A′+4n，Z=Z′+2n-m
3.(多选)关于放射性元素的半衰期，下列说法中正确的是
()
2020-2021学年高二物理人教版选修3-5(第19.2 放射性元素的衰变)
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人教版选修 3-5 第十九章 课时 2 放射性元素的衰变
第Ⅰ部分 选择题 一、选择题：本题共 8 小题。将正确答案填写在题干后面的括号里。 1．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 1
【解析】根据衰变反应前后的质量数守恒和电荷数守恒特点，
238 92
U
核与
23940Th
核比较
可知，衰变①的另一产物为
4 2
He
，所以衰变①为α衰变，选项
B、C
错误；23941
Pa
核与
234 92
U
核比较可知，衰变③的另一产物为
0 -1
e
，所以衰变③为β衰变，选项
A
正确、D
错误．
5．
物理 第 5页 共 8页
…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○………… 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
mA＝m
1 2
4
＝m(
1 2
)5
20
mB＝m
1 2
5
＝m(
1 2
)4
则 mA:mB＝ 1 . 2
第Ⅱ部分 非选择题
二、非选择题：本题 4 个小题。将符合题意的内容填写在题目中的横线上，或按题目
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2放射性元素的衰变
一、原子核的衰变
1．衰变
原子核放出α粒子或β粒子，变成了一种新的原子核，这种变化叫做原子核的衰变．
2．衰变的类型
原子核的自发衰变有两种，一种是α衰变，一种是β衰变．而γ射线是伴随着α衰变或β衰变产生的．3．衰变方程
α衰变：238 92U→234 90Th＋42He
β衰变：234 90Th→234 91Pa＋0－1e
4．衰变的规律
(1)遵守三个守恒：原子核衰变时遵守电荷数守恒，质量数守恒，动量守恒．
(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(伴随的γ射线除外)．
有人说：“γ射线是电磁波，对人类有害，手机、微波炉等用电器都能产生电磁波，因而不能使用！”这种说法对吗？
提示：不对，手机和微波炉等确实能产生电磁波，γ射线也是电磁波，但两者在能量上有较大的区别，手机等放出的电磁波属于微波范围，波长与γ射线相比较大，频率较小，因而穿透本领及电离本领都很弱，对人体危害很小．但γ射线频率很大，能量很高，因而使用不当时，对人体危害较大．
二、半衰期
1．定义
放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间，叫做这种元素的半衰期．
2．公式
用希腊字母τ表示半衰期，剩余原子核数目：N余＝N原(
1
2)
t
τ
，剩余元素质量m余＝m原(
1
2)
t
τ
.
3．说明
统计规律，对大量原子核成立．
4．有关因素
半衰期由放射性元素的核内部自身的因素决定，跟原子所处的物理状态(如压强、温度等)或化学状态(如单质或化合物)无关．
5．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．
半衰期就是原子核衰变了一半的时间，所以两个原子核经过一个半衰期后就会有一个核发生了衰变，而另一个核完好并不发生衰变，对不对，为什么？
提示：不对，半衰期是一个统计规律，只对大量原子核适用，对于少数个别的原子核，其衰变毫无规律，何时衰变、何时衰变一半，都是不可预知的．
考点一原子核衰变及其规律
1．α衰变和β衰变的实质
(1)α衰变的实质：在放射性元素的原子核中，2个中子和2个质子结合得比较紧密，在一定条件下作为一个整体从较大的原子核中抛射出来，这就是α衰变现象．即210n＋211H→42He
(2)β衰变的实质：β衰变是原子核中的中子放出一个电子，即β粒子放射出来，同时还生成一个质子留在核内，使核电荷数增加1，即10n→11H＋0－1e
2．衰变次数的计算方法
(1)计算依据：确定衰变次数的依据是两个守恒规律，即质量数守恒和核电荷数守恒．
(2)计算方法：
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，则表示该核反应的方程为
A
Z
X→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，。