第2节原子核衰变及半衰期

第三章 第2节 原子核衰变及半衰期

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◆学习目标、重点、难点

1．认识天然放射现象及其规律，认识放射线的本质。 2．理解α衰变和β衰变的规律，掌握半衰期的概念。

3、根据衰变规律书写核反应方程，利用半衰期的公式解决相关的问题。 ◆知识梳理

一、天然放射现象的发现

___________发现天然放射现象，通过对天然放射现象的研究，人们发现原子序数大于或等于83的所有天然存在的元素都有放射性，原子序数小于83的元素，有的也具有放射性．现在用人工的方法也可以制造___________元素．

1．物质能自发地放出射线的现象．说明原子核具有___________． 2．放射性：物质放出___________的性质． 3．放射性元素：具有___________的元素． 二、放射线的本质和特点

三种射线在电场磁场中偏转情况的比较：

(1)在匀强电场中，α射线偏离较______，β射线偏离较______，γ射线不偏离，如图所示．

(2)在匀强磁场中，α射线偏转半径较______，β射线偏转半径较______，γ射线不偏转，如图所示．

三、原子核的衰变

1．衰变：原子核由于释放出像α、β这样的射线而转变为新核的现象．

2．衰变形式：常见的衰变有两种，放出α粒子的衰变为_________，放出β粒子的衰变叫_________，而γ射线是伴随α射线或β射线产生的．

3．衰变规律：

在衰变过程中，_________数和_________数守恒．

(1)α衰变：___________________________

(2)β衰变：___________________________

对α衰变和β衰变的理解：

(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．

(3)原子核放出一个α粒子就说明它发生了一次α衰变，同理放出一个β粒子就说明它发生了一次β衰变．

4．衰变次数的计算：

(1)对象：一个放射性元素的原子核发生α衰变(或β衰变)变成新的原子核，而新原子核仍有放射性，可能又会发生某种衰变．经过若干次变化，最终变为某一稳定的原子核．在此过程中共发生了多少次α衰变和β衰变，是经常面临的问题．

(2)依据：_________数和_________数守恒．

(3)方法：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．其中每发生一次α衰变，质量数减少4，电荷数减少2，每发生一次β衰变，电荷数增加1，质量数不变．

四、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．

2．公式：N余＝N原(1

2

)t/τm余＝M(

1

2

)t/τ

式中N原、M表示衰变前的放射性元素的原子核数和质量，N余、m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子核数和质量，t表示衰变时间，τ表示半衰期．

3．影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核_________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．

4．适用条件：半衰期是一个统计概念，是对_________原子核衰变规律的总结．

合作探究

主题一、天然放射现象的发现与放射线的本质

1．关于α、β、γ三种射线，下列说法中正确的是（）

A．α射线是原子核自发发射出的氦核，它的穿透能力最强

B．β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透力

C．γ射线一般伴随着α或β射线产生，它的穿透力最强

D．γ射线是电磁波，它的穿透力最弱

2．如图甲是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图，图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部的伤痕的示意图，则图乙中的检查利用的射线是（ ）

A ．α射线

B ．射线

C ．γ射线

D ．三种射线都可以

3．将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，图中表示射线偏转情况正确的是( )

主题二、原子核的衰变与衰变次数的分析计算

4．放射性元素232

90Th 经过________次α衰变和________次β衰变变成了稳定元素208

82Pb.

5．某放射性元素的原子核X 经α衰变得到原子核Y ，原子核Y 经β 衰变变成原于核Z ，则 ( ) A.原子核Z 的中子数比 X 少2 B. 原子核Z 的质子数比 X 少1 C 原子核Z 的中子数比 Y 多1 D. 原子核Z 的质子数比 Y 少1

6．2011年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站严重的核泄漏事故．在泄漏的污染物中含有

131

I 和

137

Cs 两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射．在下列四个式子中，有两个

能分别反映131

I 和

137

Cs 的衰变过程，它们分别是________和________(填入正确选项前的字母).131I 和

137

Cs

原子核中的中子数分别是______和________．

A ．X 1→137

56Ba ＋1

0n B ．X 2→13154Xe ＋0－1e C ．X 3→137

56Ba ＋0

－1e D ．X 4→131

54Xe ＋1

1H

7．放射性原子核发生衰变时，下列叙述中不．

正确的是( ) A ．γ射线是伴随α射线或β射线而产生的

B ．半衰期的大小不随外界的压强、温度及化学状态而变化

C ．某核放出一个粒子后，就变成了新的元素

D ．若某放射性原子核有10个，经过一个半衰期，该放射性原子核只剩下 5个

8．用大写字母代表原子核，E 经α衰变成为F ，再经β衰变成为G ，再经α衰变成为H ，上述系列衰变可记为下式：E ――→αF ――→βG ――→αH ，另一系列衰变如下：P ――→βQ ――→βR ――→αS ，已知P 和F 是同位素，则( )

A ．Q 和G 是同位素，R 和H 是同位素

B ．R 和E 是同位素，S 和F 是同位素

C ．R 和G 是同位素，S 和H 是同位素

D ．Q 和

E 是同位素，R 和

F 是同位素