人教版高中物理选修3-5 19.2放射性元素的衰变-半衰期问题常见的几种题型(含解析)
19.2 放射性元素的衰变—人教版高中物理选修3-5课件(共41张PPT)
放射性元素的剩余数目 与原有数目的关系：
放射性元素的剩余质量 与原有质量的关系：
表示衰变前的放射性元素的原子数和质量
表示衰变时间 表示半衰期
表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量
注意： 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注意区分两个质量： 已发生衰变的质量
发生交换
而使其在海水中混合均匀，达到交换平衡；
植物经光合作用吸收
，动物食用植物，通过食物
链而使体内 水平与大气 水平保持平衡……
由此，整个自然界 水平达到均衡。而当动植物死亡 时，其生物体处于封闭状态，不再与外界发生交换
体内 水平通过本身自然衰变而呈负指数形式降低。将 死亡物质中的 水平与自然界总体水平相比较，即可推 算出该物质的死亡年代，这是 测年代的依据
适用条件：
但是对于大量氡核， 可以准确预言1s后，10min后，或 200万年后，各会剩下百分之几没有 衰变
半衰期是一个统计概念，只对大量的原子核才适用，对少数原子核
是不适用的．“单个的微观事件是不可预测的”
根据半衰期的定义，原子核的数目半数发生衰变所用的时间叫做该 元素的半衰期。可推测出如下公式：
根据电荷数守恒的质量数守恒可列方程
联立解得：
放射性同位素衰变的快慢有一定的规律
氡222经过α衰变成为钋218
每过3.8天就有一半的氡发生了衰变
经过第一个3.8天，剩有一半的氡
经过第二个3.8天，剩有 的氡
氡的衰变 纵坐标表示的是任意时刻氡的质量m
与t=0时的质量m0的比值
再经过3.8天，剩有 ……
未发生衰变的质量
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
最新人教版高中物理选修3-5：19.2 放射性元素的衰变 知识点总结及课时练习
2 放射性元素的衰变记一记放射性元素的衰变知识体系1个概念——半衰期2种衰变——α衰变，β衰变辨一辨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．γ射线经常是伴随α射线和β射线产生的．(√)4．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．(×)5．根据半衰期的计算，我们可以知道一个特定的原子核何时发生衰变．(×)6．半衰期与原子所处的化学状态和外部条件都无关．(√)想一想1.半衰期与哪些因素有关？适用条件是什么？半衰期公式是什么？提示：半衰期只与物质的种类有关，与物质的物理性质、化学性质无关．适用条件为统计规律下的大量原子核，不适用于单个原子核．半衰期公式为N 余＝N 原⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ，m 余＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ. 2．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？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？提示：当原子核发生α衰变时，原子核的质子数减小2，中子数减小2，因为α衰变的实质是2个质子和2个中子结合在一起从原子核中被抛射出来．β粒子为0－1e，发生β衰变时核电荷数增加1，所以原子序数增加1.思考感悟：练一练1.某放射性元素的原子核发生2次α衰变和6次β衰变，关于它的原子核的变化，下列说法中正确的是()A．中子数减少8 B．质子数减少2C．质子数增加2 D．核子数减少10解析：发生2次α衰变质量数减少8，电荷数减少4，发生6次β衰变质量数不变，电荷数增加6，最终质量数减少8，电荷数增加2，所以核子数减少8，质子数增加2，中子数减少10.选项C 正确．答案：C2．[2019·山东济南一模]下列观点正确的是()A．α射线、β射线、γ射线都是高速带电粒子流B．原子核发生衰变时要遵守电荷数守恒和质量守恒C．大量原子核发生衰变时一定同时放出α射线、β射线、γ射线D．原子核发生衰变时产生的α射线、β射线、γ射线都是从原子核内部释放出来的解析：α射线、β射线都是高速带电粒子流，γ射线不带电，是光子流，A错误；原子核发生衰变时遵守电荷数守恒和质量数守恒，但质量不守恒，B错误；α衰变的实质是原子核中的两个质子和两个中子结合成一个氦核从原子核中辐射出来，β衰变的实质是原子核中的一个中子变成一个质子和一个电子，γ射线伴随α衰变或β衰变的产生而产生，所以这三种射线都是从原子核内部释放出来的，大量原子核发生衰变时不一定同时放出α射线、β射线、γ射线，C错误，D正确．答案：D3．(多选)对天然放射现象，下列说法中正确的是()A．α粒子带正电，所以α射线一定是从原子核中射出的B．β粒子带负电，所以β射线有可能是核外电子C ．γ射线是光子流，所以γ射线有可能是原子发光产生的D ．α射线、β射线、γ射线都是从原子核内部释放出来的 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的，β衰变的实质是原子核内的一个中子变成一个质子和一个电子，然后释放出电子，γ射线伴随α衰变和β衰变的产生而产生．所以这三种射线都是从原子核内部释放出来的，答案：AD4．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)核速度为v 2，且与铀核速度方向相同，求产生的另一种新核的速度．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 ，钍核质量为234m ，由动量守恒定律得238m v ＝234m v 2＋4m v ′，得v ′＝1214v .答案：(1)238 92U →234 90Th ＋42He (2)1214v要点一 原子核的衰变规律与衰变方程1.[2019·广东茂名一模]放射性元素钋(210 84Po)发生衰变时，会产生42He 和一种未知粒子，并放出γ射线，其衰变方程为210 84Po → y 82X ＋42He.下列说法正确的是( )A.42He 组成的α射线的穿透能力比γ射线强B ．y ＝ 214C ．X 核的中子数为124D ．这种衰变是β衰变解析：42He 组成的α射线的穿透能力比γ射线弱，A 错误；根据衰变过程质量数守恒，得y ＝210－4＝206，B 错误；X 核的中子数为206－82＝124，C 正确；因为衰变过程中放出的是α粒子，所以该衰变是α衰变，D 错误．答案：C2．14C 的半衰期为5 730年，具有放射性．若考古工作者探测某古树中14C 的含量为原来的14，则该古树死亡时间距今大约为( )A ．22 920年B ．11 460年C ．5 730年D ．2 865年解析：由m m 0＝⎝ ⎛⎭⎪⎫12t T ＝14，得t ＝2T ＝11 460年． 答案：B3．[2019·广东佛山期中](多选)目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些材料都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性知识的说法中正确的是( )A ．氡的半衰期为3.8天，若有4 kg 氡原子核，经过7.6天后就只剩下1 kg 氡原子核B ．氡的半衰期为3.8天，若有4个氡原子核，经过7.6天后就只剩下1个氡原子核C ．放射性元素发生β衰变时释放的电子是原子核外电子电离产生的高速电子D ．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性解析：若有4 kg 氡原子核，经过7.6天即经过2个半衰期后，就只剩下4 kg ×⎝ ⎛⎭⎪⎫122＝1 kg 氡原子核，A 正确；半衰期是统计规律，对少数原子核不适用，B 错误；β衰变实质是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子从原子核中释放出来，C 错误；放射性由原子核本身决定，与所处的化学状态无关，D 正确．答案：AD4．某放射性元素的原子核内有N 个核子，其中有n 个质子，该原子核发生2次α衰变和1次β衰变，变成1个新核，则( )A ．衰变前原子核有(N －n )个中子B ．衰变后新核有(n －4)个质子C ．衰变后新核的核子数为(N －3)D ．衰变后新核的中子数为(N －n －3)解析：核子数等于质子数加中子数，所以衰变前原子核有中子数(N －n )个，A 正确；衰变后新核有n －(2×2－1)＝(n －3)个质子，B 错误；衰变后新核的核子数为N －2×4＝N －8，C 错误；衰变后新核的中子数为(N －n －5)，D 错误．答案：A5．钍232(232 90Th)经过________次α衰变和________次β衰变，最后成为铅208(208 82Pb)．解析：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＝232－2084＝6. 每经过1次α衰变，原子核电荷数减少2，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＝(90－2×6)－82 －1＝4. 答案：6 4要点二 半衰期6.[2019·四川攀枝花模拟]A 、B 两种放射性元素，A 的半衰期为10天，B 的半衰期为30天，经60天后两种放射性元素剩余的质量相等，那么它们原来的质量之比为( )A ．1:3B ．3:1C ．1:16D ．16:1解析：分析可知A 经过6次衰变，B 经过2次衰变，因此有m A ⎝ ⎛⎭⎪⎫126＝m B ⎝ ⎛⎭⎪⎫122，解得它们原来的质量之比为m A m B ＝161，D 正确．答案：D7．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 的衰变过程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解析：由于222 86Rn 的半衰期为3.8天，较短，故经过漫长的地质年代后，地壳中原有的222 86Rn 早已衰变完了，目前地壳中的222 86Rn主要来自其他放射性元素的衰变，选项A正确，B错误；放射性元素的半衰期由原子核本身的因素决定，与外界环境等因素无关，选项C、D错误．答案：A8．[2019·河南联考]一块含铀的矿石质量为M，其中铀元素的质量为m，铀发生一系列衰变，最终生成物为铅．已知铀的半衰期为T，那么下列说法中正确的是()A．经过2个半衰期后，这块矿石中基本不再含有铀B．经过2个半衰期后，原来所含的铀元素的原子核有m4发生了衰变C．经过3个半衰期后，其中铀元素的质量还剩m 8D．经过1个半衰期后该矿石的质量剩下M 2解析：经过2个半衰期后矿石中剩余的铀应该有m4，故选项A、B错误；经过3个半衰期后矿石中剩余的铀还有m8，故选项C正确；因为衰变产物大部分仍然留在该矿石中，所以矿石质量没有太大的改变，选项D错误．答案：C基础达标1.[2019·大庆检测]放射性元素在衰变过程中，有些放出α射线，有些放出β射线，有些在放出α射线或β射线的同时，还以γ射线的形式释放能量．例如234 90Th核的衰变过程可表示为234 90Th→234 91 Pa＋0－1e＋γ，这个衰变()A．是β衰变，产生的234 91Pa核从高能级向低能级跃迁B．是β衰变，产生的234 91Pa核从低能级向高能级跃迁C．是α衰变，产生的234 91Pa核从高能级向低能级跃迁D．是α衰变，产生的234 91Pa核从低能级向高能级跃迁解析：由核反应方程可知，该核反应生成0－1e，并且释放能量，正确选项为A.答案：A2．[上海高考题]232 90Th 经过一系列α衰变和β衰变后变成208 82Pb ，则208 82Pb 比232 90Th 少( )A ．16个中子，8个质子B ．8个中子，16个质子C ．24个中子，8个质子D ．8个中子，24个质子解析：比较两种原子核的核电荷数可知，208 82Pb 比232 90Th 少8个质子，B 、D 项错误；208 82Pb 的质量数比232 90Th 的质量数少24，其中质子少8个，则中子少16个，A 项正确，C 项错误．答案：A3．如图所示，图中曲线a 、b 、c 、d 为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里．以下判断可能正确的是( )A ．a 、b 为β粒子的径迹B ．a 、b 为γ粒子的径迹C ．c 、d 为α粒子的径迹D ．c 、d 为β粒子的径迹解析：由左手定则可知，a 、b 为带正电的粒子的径迹，c 、d 为带负电的粒子的径迹，又α粒子带正电，β粒子带负电，γ粒子不带电，所以D 项正确．答案：D4．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，剩余的A 和B 质量之比为( )A ．1:4B ．1:2C ．2:1D ．4:1解析：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．答案：B5．[2019·河北唐山期末]关于碳14的衰变方程14 6C →A Z X ＋0－1e ，下面说法正确的是( )A ．A 等于13，Z 等于5B ．A 等于14，Z 等于7C ．A 等于14，Z 等于5D ．A 等于13，Z 等于6解析：由电荷数守恒得6＝Z －1，解得Z ＝7，由质量数守恒得14＝A ＋0，解得A ＝14.选项B 正确．答案：B6．放射性元素发生衰变时放出的γ光子，是由( )A ．核外电子从外层轨道跃迁到内层轨道时放出的B ．核外电子从内层轨道跃迁到外层轨道时放出的C ．核外电子受激发后产生的D ．它是处于激发状态的原子核放射出来的解析：γ光子是原子核衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时辐射出的．故D 正确．答案：D7．[2019·石家庄辛集一中月考]将半衰期为5天的64 g 铋均分成四份，其中三份分别投入开口容器中、100 atm 的密封容器中、100 ℃的沸水中，第四份则与别的元素形成化合物，经10天后，四种情况剩下的铋的质量分别为m 1、m 2、m 3、m 4，则( )A ．m 1＝m 2＝m 3＝m 4＝4 gB ．m 1＝m 2＝m 3＝4 g ，m 4<4 gC ．m 1>m 2>m 3>m 4，m 1＝4 gD ．m 1＝4 g ，其余无法知道解析：半衰期是由放射性元素原子核内部本身的因素决定的，与原子核所处的物理、化学状态无关，所以m 1＝m 2＝m 3＝m 4.经过10天即2个半衰期，则剩余的铋的质量为m 0·⎝ ⎛⎭⎪⎫122＝14m 0＝14×644 g ＝4 g ，A 正确．答案：A8．[2019·宿迁检测](多选)某原子核的衰变过程A ――→βB ――→αC ，下列说法正确的是( ) A ．核C 比核A 的质子数少1B ．核C 比核A 的质量数少5C ．原子核为A 的中性原子的电子数比原子核为B 的中性原子的电子数多2D ．核C 比核B 的中子数少2解析：由衰变方程可写出关系式x y A ――→β x y ＋1B ――→αx －4y －1C 可得A 、D 项正确．答案：AD能力达标9.[2019·贵阳联考](多选)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知识，说法正确的是() A．人类无法通过改变外部环境来改变碘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天后就一定剩下一个原子核C．β射线与γ射线都是电磁波，但γ射线穿透本领比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解析：衰变的快慢由放射性元素本身决定，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．答案：AD10．[2019·湖南衡阳模拟](多选)原子核的衰变过程遵守一系列的守恒定律，在匀强磁场中有一个原来速度几乎为0的放射性原子核W衰变为两个粒子P和S，衰变后粒子P和S的运动速度和磁场垂直．粒子P和S分别做匀速圆周运动．已知粒子P和S做圆周运动的半径和周期之比分别为R P:R S＝45:1，T P:T S＝90:117，则()A．放射性原子核W的质量数为238B．P和S两核的质量数之比为117:2C．P和S两核的电荷数之比为45:1D．P和S两核的动能之比为117：2解析：根据动量守恒定律可知，衰变瞬间P和S两核的动量大小相等，方向相反，由带电粒子在磁场中运动的半径表达式R＝m vBq，可知q Pq S＝R SR P＝145，C错误．带电粒子在磁场中运动的周期的表达式为T＝2πmBq，故m Pm S＝q P T Pq S T S＝145×90117＝2117，由于电子的质量与质子、中子相比是很小的，所以该衰变不可能是β衰变，该衰变应为α衰变，由于α粒子的电荷数为2，所以衰变后的P的电荷数为90；α粒子的质量数为4，则衰变后的新核具有234个核子，原子核W的质量数为238，A正确，B错误．衰变瞬间P和S两核的动量大小相等，它们的动能E k＝p22m，可知P与S的动能大小与它们的质量成反比，所以P和S两核的动能之比为1172，D正确．答案：AD11．(多选)下列说法正确的是()A．放射性元素的半衰期随温度的升高而减小B．放射性元素放射出的α射线、β射线和γ射线，电离能力最强的是α射线C.232 92Th衰变成208 82Pb要经过6次α衰变和4次β衰变D．原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程，是吸收能量的过程E．光电效应的实验结论是：对于某种金属，超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大解析：半衰期与温度无关，故选项A错误；三种射线中电离能力最强的是α射线，故选项B正确；据232 90Th→208 82Pb＋642He＋40－1 e可知选项C正确；原子从较高激发态向较低激发态跃迁，向外辐射能量，故选项D错误；当照射光频率大于金属极限频率时，增加照射光频率，光电子最大初动能变大，故选项E正确．答案：BCE12．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(如图所示)，今测得两个相切圆半径之比r1：r2＝1：44，求：(1)图中哪一个圆是α粒子的径迹？(说明理由)(2)这个原子核原来所含的质子数是多少？解析：(1)因为动量相等，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．(2)设衰变后新生核的电荷量为q1，α粒子的电荷量为q2＝2e，它们的质量分别为m1和m2，衰变后的速度分别是v1和v2，所以原来原子核的电荷量q＝q1＋q2.根据轨道半径公式有r1r2＝m1v1Bq1m2v2Bq2＝m1v1q2m2v2q1又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，则m1v1＝m2v2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.答案：(1)见解析(2)9013．一静止的238 92U核经α衰变成为234 90Th核，释放出的总动能为4.27 MeV.问此衰变后234 90Th核的动能为多少MeV？(保留1位有效数字)解析：据题意知，此α衰变的衰变方程为：238 92U―→234 90Th＋42He，根据动量守恒定律得mαvα＝m Th v Th①式中，mα和m Th分别为α粒子和Th核的质量，vα和v Th分别为α粒子和Th核的速度，由题设条件知：12mαv2α＋12m Th v2Th＝E k②mαm Th＝4234③式中E k＝4.27 MeV是α粒子与Th核的总动能．由①②③式得12m Th v 2Th＝mαmα＋m ThE k④代入数据得，衰变后234 90Th核的动能12m Th v2Th＝0.07 MeV答案：0.07 MeV。
高中物理第十九章原子核第2节放射性元素的衰变解析版新人教版选修3_5
放射性元素的衰变1．衰变定义原子核放出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．衰变方程α衰变：238 92U→234 90Th＋42He；β衰变：234 90Th→234 91Pa＋0－1e。
4．衰变规律电荷数守恒，质量数守恒。
[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)1．原子核发生β衰变时放出一个电子，说明原子核内有电子。
(×)2．原子核发生α衰变时，新核的质量数减少4。
(√)[释疑难·对点练]1．α衰变和β衰变的实质及规律(1)α衰变的实质：在放射性元素的原子核中，2个质子和2个中子结合得比较紧密，在一定条件下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→42He 。
(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 10n→11H ＋ 0－1e 。
(3)γ射线是伴随α衰变或β衰变产生的，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γ光子。
(4)原子核衰变时质量数守恒，但并非质量守恒，核反应过程前、后质量发生变化(质量亏损)而释放出核能，质量与能量相联系。
(5)在发生β衰变时，释放的电子具有很大的能量，一定来自于原子核，它是由中子和质子的转化产生的，这表明质子(或中子)也是变化的。
2．衰变次数的计算方法设放射性元素AZ 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 ZX→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 。
精品――高中物理 人教版选修35 192放射性元素的衰变PPT课件
氡222衰变为钋218的半衰期为3.8天 镭226衰变为氡222的半衰期为1620年 铀238衰变为钍234的半衰期长达4.5×109年
规律1：不同的放射性元素，半衰期不同
规律2：半衰期由核自身的因素决定，跟所处的化 学状态和外部条件都无关。半衰期不会改变。
规律3：半衰期满足统计规律,研究个别原子的半 衰期毫无意义。
第十九章 原子核
19.2 放射性元素的衰变
A z
X
方法一：利用磁场
方法二：利用电场
α× 射× 线×
+×
γ射线
×××× ×××× ×××× ××××
β射线 -
问题：三种射线来自哪里？
2
思考:根据质量守恒和电荷守恒，原子核在放出射 线后,自身会产生什么变化? 1.原子核的衰变：我们把原子核由于放出某种粒子
X
Y A4
Z2
24He
二、 β衰变
β衰变:原子核放出β粒子的衰变叫做β衰变．
293T 04 h2931 P 4 a1 0e
244 83
BiΒιβλιοθήκη ?210 84Po
?
A Z
X
YA
Z 1
10e
思考与讨论：原子核里没有电子，β衰变中的电子
来自哪里？
1 0
n
1 1
H
0 1
e
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．
【例1】已知钍234的半衰期是24天，1g钍经过 120天后还剩多少？
【例2】铋210的半衰期是5天，经过多少天后， 20g铋还剩1.25g?
写在最后
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【高中物理】高中物理人教版选修3-5教师用书：第19章+2-放射性元素的衰变+
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．(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)原子核的衰变[先填空]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．[再判断]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？Th→234 91Pa＋0－1e知道，新核核电荷数增加了1【提示】根据β衰变方程23490个，原子序数增加1个，故在元素周期表上向后移了1位．[合作探讨]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210n＋211H→42He β衰变：原子核内的一个中子变成质子，同时放出一个电子10n→11H＋ 0－1e 2．衰变方程通式(1)α衰变：A Z X→A－4Y＋42HeZ－2(2)β衰变：A Z X→A Z＋1Y＋ 0－1e3．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．1．(多选)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.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】23892U①,23490Th，质量数少4，电荷数少2，说明①为α衰变.234 90Th②,23491Pa，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 91Pa③,23492U，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】ABC2．(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】AD3.238 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238U衰变为206 82Pb经过x次α衰变和y次β衰变．由质量数92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Pb较238 92U质子数少10，中子数少22.数减少1，而质子数增加1，故20682(3)衰变方程为238 92U→206 82Pb＋842He＋6 0－1e.【答案】(1)8次α衰变和6次β衰变(2)1022(3)238 92U→206 82Pb＋842He＋6 0－1e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.半衰期[先填空]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．[再判断]1．半衰期可以表示放射性元素衰变的快慢．(√)2．半衰期是放射性元素的大量原子核衰变的统计规律．(√)3．对放射性元素加热时，其半衰期缩短．(×)[后思考]放射性元素衰变有一定的速率．镭226衰变为氡222的半衰期为1 620年，有人说：10 g 镭226经过1 620年有一半发生衰变，镭226还有5 g ，再经过1 620年另一半镭226也发生了衰变，镭226就没有了．这种说法对吗？为什么？【提示】 不对．放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫作这种元素的半衰期．经过第二个1 620年后镭226还剩2.5 g.[合作探讨]探讨1：当放射性元素的原子所处的化学状态或物理条件发生变化时，其半衰期会改变吗？【提示】 不会．一种放射性元素，不管它是以单质的形式存在，还是与其他元素形成化合物，或者对它施加压力、升高温度，都不能改变它的半衰期．这是因为压力、温度或与其他元素的化合等，都不会影响原子核的结构．探讨2：某种放射性元素的半衰期对少数原子核发生衰变有意义吗？【提示】 没有．只对大量原子核有意义，对少数原子核没有意义，某一个原子核何时发生衰变，是未知的．[核心点击]1．对半衰期的理解：半衰期表示放射性元素衰变的快慢．2．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．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【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】AC5．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()【导学号：54472075】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】 C6．碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰变期为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．I→131 54X＋ 0－1e【解析】(1)13153(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)13153I→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，剩余核N剩＝12n N总．高中物理考试答题技巧及注意事项在考场上，时间就是我们致胜的法宝，与其犹犹豫豫不知如何落笔，倒不如多学习答题技巧。
人教版高中物理选修35课件：19.2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．
知识探究 典例精析 达标检测
一、原子核的衰变
知识探究
联立①②解得x＝8，y＝6.
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 针对训练1 (多选)天然放射性元素 (钍)经过一系列α衰变和β衰变之后，变成 (铅).
(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 解析
质量数少4，电荷数少2，说明①为α衰变；
(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？
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．
质子数加1，说明③为β衰变.
．α粒子的质量数是4，
同种放射性元素，在化合物中的半衰期比在单质中长
衰下变列过 说电程法遵正循确荷的是数( 是)守恒2和，所守以恒．发生α衰变的原子核的质量数减少4，电荷数减少2，新
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
核在元素周期表中的位置向前移动两位，核反应方程为：AZX→ZA－－24Y＋42He.
解析 剩9余0的14C占 ，表明经过了一个半9衰1期，A正确；
234
234
91
92
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
增加样质品测子量环境数的压加强将1加速，14C说的衰明变 ③为β衰变.故选A.
人教版高中物理选修3-5测试：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.知道放射现象的实质是原子核的衰变．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．知道两种衰变的性质，能运用衰变规律写出衰变方程．一、原子核的衰变1.衰变：原子核由于放出α粒子或β粒子而转变为新核的变化．2.衰变类型：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.衰变方程(1)α衰变：23892U→23490Th＋42He．(2)β衰变：23490Th→23491Pa＋0－1e．4.衰变规律：原子核衰变时，遵循两个守恒定律，其一是电荷数守恒，其二是质量数守恒．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．应用：利用半衰期非常稳定这一特点，可以通过测量其衰变程度来推断时间．判一判(1)原子核发生衰变，变成了一种新的原子核．()(2)原子核衰变时质量是守恒的．()(3)β衰变时放出的电子就是核外电子．()(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．()提示：(1)√(2)×(3)×(4)√(5)×做一做关于天然放射现象，下列说法正确的是()A．放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就是半衰期B．放射性物质放出的射线中，α粒子动能很大，因此贯穿物质的本领很强C．当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发生β衰变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射线提示：选D．半衰期的概念是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，而不是原子核内的核子半数发生衰变所需的时间，选项A错误；放射性物质放出的射线中，α粒子的动能很大，但由于它与外界物质的原子核碰撞时很容易损失能量，因此它贯穿物质的本领很小，选项B错误；放射性元素发生衰变是因为原子核不稳定所引起的，与核外电子的能量高低无关，选项C错误；放射性元素发生衰变后的新核从高能级向低能级跃迁时会以光子的形式放出能量，γ射线即为高能的光子流，选项D正确．想一想如图为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？提示：(1)α衰变时，原子核内两个质子和两个中子结合成一个α粒子抛射出来，则核内的中子数和质子数都减少2个．(2)β衰变时，核内的一个中子变成一个质子留在核内，同时放出一个电子，则核电荷数增加1.新核在元素周期表中的位置后移一位．对原子核衰变的理解和应用1．衰变规律：原子核发生衰变时，衰变前后的电荷数和质量数都守恒．2．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，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―→42Heβ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．1n―→11H＋0－1e3．衰变方程通式(1)α衰变：A Z X―→A－4Y＋42HeZ－2(2)β衰变：A Z X―→A Z＋1Y＋0－1e4．衰变方程的书写(1)核反应过程一般是不可逆的，所以核反应只能用箭头，不能用等号．(2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒而杜撰出不符合实际的生成物来书写核反应方程．(3)核反应中遵循质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)而释放出核能．(4)当放射性物质发生连续衰变时，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．命题视角1 对衰变实质的理解(多选)对天然放射现象，下列说法中正确的是( )A ．α粒子带正电，所以α射线一定是从原子核中射出的B ．β粒子带负电，所以β射线有可能是核外电子C ．γ粒子是光子，所以γ射线有可能是由原子发光产生的D ．α射线、β射线、γ射线都是从原子核内部释放出来的[思路点拨] γ射线是在发生α或β衰变的过程中伴随产生的，其实质就是放射性原子核在发生α衰变或β衰变的过程中，产生的新核由于具有过多的能量(处于激发态)而辐射出来的光子．[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成一个氦核放出的，β衰变的实质是一个中子变成一个质子和一个电子，然后释放出电子，γ射线伴随α衰变或β衰变的产生而产生．所以这三种射线都是从原子核内部释放出来的．[答案] AD命题视角2 对衰变规律的应用本题中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E ――→αF ――→βG ――→αH ，另一系列衰变为P ――→βQ ――→βR ――→αS ，已知P 是F 的同位素，则( )A ．Q 是E 的同位素，R 是F 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G 的同位素，R 是H 的同位素[思路点拨] 本题考查的是α衰变与β衰变的规律，关键是弄清楚各核的质子数与中子数，再由电荷数(或质子数)相等确定同位素．[解析] 以P 、F 的质量数与电荷数为基数，每次α衰变核的质量数减少4，电荷数减少2，每次β衰变核的质量数不变，电荷数增加1，由此可确定各原子核的情况：A Z F ，A ＋4Z ＋2E ， A Z ＋1G ，A －4Z －1H ；A ′Z P ， A ′Z ＋1Q ， A ′Z ＋2R ，A ′－4 Z S.故选项B 正确． [答案] B命题视角3 对衰变次数的计算放射性元素232 90Th 经过________次α衰变和________次β衰变成了稳定元素208 82Pb.[解析] 法一：由于β衰变不会引起质量数的变化，故可先根据质量数的变化确定α衰变的次数．因为每进行一次α衰变，质量数减少4，所以α衰变的次数为x ＝232－2084次＝6次 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.6次α衰变，电荷数应减少2×6＝12，而每进行一次β衰变，电荷数增加1，所以β衰变的次数为y ＝[12－(90－82)]次＝4次．法二：设经过x 次α衰变、y 次β衰变，根据质量数和电荷数守恒得：232＝208＋4x90＝82＋2x －y两式联立得：x ＝6，y ＝4.[答案] 6 4如何求解粒子的α、β衰变次数设放射性元素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 【通关练习】1．关于天然放射现象，下列说法正确的是( )A ．α射线是由氦原子核衰变产生B ．β射线是由原子核外电子电离产生C ．γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生D ．通过化学反应不能改变物质的放射性解析：选D ．α、β射线是天然放射性元素原子核衰变时产生的．γ射线是核反应过程中发生质量亏损时释放出来的，故A 、B 、C 三项错误；放射性是核本身的一种性质，故D 项正确．2．(2017·广州高二检测)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衰变解析：选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，质量数不变，说明②为β衰变，中子转化成质子.234 91Pa ――→③23492U ，质子数加1，质量数不变，说明③为β衰变，中子转化成质子．故选A ．3.238 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＋4x92＝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 ＋60－1e. 答案：(1)8次α衰变，6次β衰变 (2)10个 22个(3)238 92U →206 82Pb ＋842He ＋60－1e对半衰期的理解和应用1．半衰期公式N 余＝N 原⎝⎛⎭⎫12t /τ，m 余＝m 原⎝⎛⎭⎫12t /τ式中N 原、m 原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N 余、m 余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，t 表示衰变时间，τ表示半衰期．2．对半衰期的理解(1)不同元素的半衰期不同，半衰期越大衰变越慢；半衰期越小，衰变越快．(2)半衰期是一个具有统计意义的物理量，一定量的放射性物质中的某一个具有放射性的原子核，经过多长时间发生衰变是偶然的，但数目巨大的放射性物质中，有一半原子核发生衰变的时间是稳定不变的，这就是半衰期的统计意义．因此半衰期是指放射性元素的大量原子核半数发生衰变所需要的时间，表示大量原子核衰变的快慢程度，因此半衰期的统计规律只适用于含有大量原子的样品．(3)半衰期是放射性元素的性质，只与原子核本身的性质有关，与物理和化学状态无关，即一种放射性元素，不管它以单质存在还是以化合物的形式存在，或者对它加压、或者提高它的温度，都不能改变其半衰期．命题视角1 对半衰期的理解(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 ．元素原子核总质量减半所需要的时间[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减少；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．[答案] BD命题视角2 对半衰期公式的应用放射性同位素14C 被考古学家称为“碳钟”，它可以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14C 的衰变方程．(2)若测得一古生物遗骸中的14 6C 含量只有活体中的25%，则此遗骸距今约有多少年？[思路点拨] (1)根据质量数守恒和电荷数守恒写出衰变方程．(2)由古生物14C 的含量与活体14C 的含量对比可确定其半衰期数，即可计算出古生物的年代．[解析] (1)14 6C 的β衰变方程为：14 6C ―→0－1e ＋14 7N. (2)14 6C 的半衰期τ＝5 730年．生物死亡后，遗骸中的14 6C 按其半衰期变化，设活体中14 6C 的含量为N 0，遗骸中的14 6C 含量为N ，则N ＝⎝⎛⎭⎫12t τN 0≠N 0，即0.25N 0＝⎝⎛⎭⎫12t 5 730N 0，故t 5 730＝2，t ＝11 460年． [答案] (1)14 6C ―→0－1e ＋14 7N (2)11 460年 【通关练习】1．下列关于半衰期的说法中正确的是( )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要的时间越短，衰变速度越快B ．放射性元素的样品不断衰变，随着剩下的未衰变的原子核的减少，元素的半衰期也变短C ．把放射性元素放在密封的容器中，可以减慢放射性元素衰变的速度D ．降低温度或增大压强，让放射性元素与其他物质形成化合物，均可以减小该元素的衰变速度解析：选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要的时间，它反映了放射性元素衰变的快慢，衰变越快，半衰期越短；某种元素的半衰期长短由其本身因素决定，与它所处的物理状态或化学状态无关，故上述选项只有A 正确．2．测得某矿石中铀、铅比例为1.15∶1，若开始时此矿石中只含有铀238，发生衰变的铀238都变成了铅206，且铀衰变成铅的半衰期是4.5×109年，求此矿石的年龄．解析：设开始时矿石中有m 0千克铀238，经过n 个半衰期后，剩余的铀238为m ，则由半衰期公式，m ＝m 0⎝⎛⎭⎫12n ，而已经衰变掉的铀238质量为Δm ＝m 0－m ＝m 0⎣⎡⎦⎤1－⎝⎛⎭⎫12n ，设这些铀衰变成铅的质量为x ，则有Δm x ＝238206， 即m 0⎣⎡⎦⎤1－⎝⎛⎭⎫12n x ＝238206，得x ＝206238m 0⎣⎡⎦⎤1－⎝⎛⎭⎫12n ， 根据题意，有m x ＝1.151，即m 0⎝⎛⎭⎫12n 206238m 0⎣⎡⎦⎤1－⎝⎛⎭⎫12n ＝1.151 解此方程得n ＝1，即t ＝T 1/2＝4.5×109年，所以矿石的年龄为4.5×109年．答案：4.5×109年α衰变、β衰变在磁场中的轨迹分析设有一个质量为M 0的原子核，原来处于静止状态．当发生一次α(或β)衰变后，释放的粒子的质量为m ，速度为v ，产生的反冲核的质量为M ，速度为V .1．动量守恒关系：0＝mv ＋MV 或mv ＝－MV .2．在磁场中径迹的特点：当粒子和反冲核垂直进入磁感应强度为B 的匀强磁场时，将在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，且轨迹如图所示．(1)轨道半径的大小：因为粒子与反冲核的动量大小相等，所以轨道半径与电荷量成反比，即R ＝mv Bq ∝1q .当发生α衰变时：R αR M ＝Z －22.当发生β衰变时：R βR M ＝Z ＋11.如果测出轨道的半径比，可以求出Z ，从而判定是什么原子核发生了衰变．(2)运行周期的长短：在同样的条件下，运行周期与粒子和反冲核的比荷成反比，即T ＝2πm Bq ∝m q. (3)径迹的特点：粒子的轨道半径大，反冲核的轨道半径小．α粒子与反冲核带同种电荷，两轨道外切；β粒子与反冲核带异种电荷，两轨道内切；γ射线的径迹为与反冲核的径迹相切的直线．(多选)如图所示，两个相切的圆表示一个静止原子核发生某种核变化后，产生的两种运动粒子在匀强磁场中的运动轨迹，可能的是( )A ．原子核发生了α衰变B ．原子核发生了β衰变C ．原子核放出了一个正电子D ．原子核放出了一个中子[思路点拨] 两个相切的圆表示在相切点处是静止的原子核发生了衰变，由于无外力作用，动量守恒，说明原子核发生衰变后，新核与放出的粒子速度方向相反，若它们带相同性质的电荷，则它们所受的洛伦兹力方向相反，则轨道应是外切圆，若它们所带电荷的性质不同，则它们的轨道应是内切圆．[解析] 本题所给图示的轨迹说明是放出了正电荷，所以可能是α衰变或放出了一个正电子，故A 、C 两项正确．[答案] AC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，如图所示，则下列说法错误的是( )A ．α粒子与反冲核的动量大小相等，方向相反B ．原来放射性元素的原子核电荷数为90C ．反冲核的电荷数为88D ．α粒子和反冲粒子的速度之比为1∶88解析：选D ．微粒之间相互作用的过程中遵循动量守恒，由于初始总动量为0，则末动量也为0，即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，由Bqv ＝m v 2R 得：R ＝mv qB. 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，故选项D 错误．[随堂检测]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解析：选D ．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1.2.23592U 经过m 次α衰变和n 次β衰变，变成20782Pb ，则( ) A ．m ＝7，n ＝3B ．m ＝7，n ＝4C ．m ＝14，n ＝9D ．m ＝14，n ＝18解析：选B ．原子核经过一次α衰变，放出一个42He ，其质子数减小2，质量数减小4，经过一次β衰变，放出一个电子，质子数增加1，质量数不变．由23592U 变为20782Pb ，质子数减小了10，质量数减少了28，故可列方程－2m ＋n ＝－10，－4m ＝－28，解得m ＝7，n ＝4.3．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解析：选A ．由于222 86Rn 的半衰期为3.8天，较短，故经过漫长的地质年代后，地壳中原有的222 86Rn 早已衰变完了，目前地壳中的222 86Rn 主要来自其他放射性元素的衰变，选项A正确，B 错误；放射性元素的半衰期由原子核本身的因素决定，与外界环境等因素无关，选项C 、D 错误．4. (2015·高考北京卷)实验观察到，静止在匀强磁场中A 点的原子核发生β衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意图如图，则( )A ．轨迹1是电子的，磁场方向垂直纸面向外B ．轨迹2是电子的，磁场方向垂直纸面向外C ．轨迹1是新核的，磁场方向垂直纸面向里D ．轨迹2是新核的，磁场方向垂直纸面向里解析：选D ．根据动量守恒定律，原子核发生β衰变后产生的新核与电子的动量大小相等，设为p .根据qvB ＝mv 2r ，得轨道半径r ＝mv qB ＝p qB，故电子的轨迹半径较大，即轨迹1是电子的， 轨迹2是新核的．根据左手定则，可知磁场方向垂直纸面向里．选项D 正确．[课时作业]一、单项选择题1．(2014·高考重庆卷)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解析：选C ．经过32天即4个半衰期，碘131的含量变为m ′＝m 24＝m 16，C 项正确． 2．下列表示放射性元素碘131(131 53I )β衰变的方程是( )A ．13153I →127 51Sb ＋42HeB ．13153I →13154Xe ＋0－1eC ．13153I →13053I ＋10nD ．13153I →13052Te ＋11H解析：选B ．本题考查了核反应方程的两个守恒特点．A 选项不是β衰变过程，故A 错误；β衰变的特点是放出电子，而B 选项既满足质量数守恒又满足电荷数守恒，故B 正确；C 、D 中放出的是中子和质子，不符合β衰变的特点．3．某放射性元素经过11.4天有78的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为( ) A ．11.4天B ．7.6天C ．5.7天D ．3.8天解析：选D ．由于经过了11.4天，还有18没有衰变，由半衰期计算公式m ＝⎝⎛⎭⎫12t τm 0可说明该放射性元素经过了3个半衰期，即可算出半衰期是3.8天，故D 项正确．4．最近几年，原子核科学家在超重元素的探测方面取得重大进展，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、259B ．124、265C ．112、265D ．112、277解析：选D ．由电荷数守恒得Z ＝100＋12＝112，由质量数守恒得A ＝253＋24＝277，故选D ．5．铀239(239 92U)经过衰变可产生钚239(239 94Pu)．关于铀239的衰变，下列说法正确的是( )A ．239 94Pu 与239 92U 的核内具有相同的中子数和不同的核子数B ．放射性物质239 92U 发生β衰变时所释放的电子来源于核外电子C ．239 92U 经过2次β衰变产生239 94PuD ．温度升高，239 92U 的半衰期减小解析：选C ．239 92U 的质量数A ′＝239，核电荷数Z ′＝92，则中子数n ′＝239－92＝147，239 94Pu 的质量数A ＝239，核电荷数Z ＝94，则中子数n ＝A －Z ＝239－94＝145，故核子数相同，但中子数不同，故A 错误；β衰变是原子核的衰变，与核外电子无关，β衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子同时释放出来的，故B 错误；239 92U ―→20－1e ＋239 94Pu ，显然反应物的质量数为239，而生成物的质量数为239，故质量数守恒；而反应物的核电荷数为92，故核电荷数守恒，反应能够发生，故C 正确；半衰期与物体的温度、状态均无关，而是由核内部自身因素决定的，故D 错误．二、多项选择题6．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 82Pb(铅)．下列论断中正确的是( )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外轨道D ．钍核比铅核多24个中子解析：选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10n →11H ＋0－1e ，所以选项A、B正确．7．关于天然放射性，下列说法正确的是()A．所有元素都有可能发生衰变B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线解析：选BC．自然界中绝大部分元素没有放射现象，选项A错误；放射性元素的半衰期只与原子核结构有关，与其他因素无关，选项B、C正确；原子核发生衰变时，不能同时发生α和β衰变，γ射线伴随这两种衰变产生，故选项D错误．8．(2015·高考山东卷)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的比例持续减小．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：选AC．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146C→147N＋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．9.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．不计放出光子的能量，则下列说法正确的是()A．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里解析：选AD．放射性元素放出β粒子时，β粒子与反冲核的速度相反，而电性相反，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相同，两个粒子的轨迹应为内切圆，故放出的是β粒子，放射性元素放出粒子时，两带电粒子的动量守恒，由半径公式可得轨迹半径与动量成正比，与电荷量成反比，而β粒子的电荷量比反冲核的电荷量小，则β粒子的半径比反冲核的半径大，故b 为β粒子的运动轨迹，故选项A 正确，由左手定则知磁场方向垂直纸面向里，选项D 正确．三、非选择题10．(2014·高考江苏卷)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：根据质量数守恒和电荷数守恒可知，衰变方程为222 86Rn →218 84Po ＋42He.根据衰变公式m 余＝m 原⎝⎛⎭⎫12t τ，得1＝16×⎝⎛⎭⎫12t 3.8，解得t ＝15.2天． 答案：42He(或α) 15.211．恒星向外辐射的能量来自于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7.8×10－16 s后所剩84Be 占开始时的多少？ 解析：(1)根据核反应方程的电荷数守恒，质量数守恒可知核反应方程应为42He ＋42He ―→84Be ＋γ.(2)m m 0＝⎝⎛⎭⎫12t τ＝⎝⎛⎭⎫123＝18. 答案：(1)42He (2)18(或12.5%) 12．(1)原子核232 90Th 具有天然放射性，它经过若干次α衰变和β衰变后会变成新的原子核．下列原子核中，有三种是232 90Th 衰变过程中可以产生的，它们是________．A ．208 82PbB ．211 82PbC ．216 84PoD ．228 88Ra E.226 88Ra (2)一静止的238 92U 核经α衰变成为234 90Th 核，释放出的总动能为4.27 MeV .问此衰变后234 90Th核的动能为多少MeV(保留1位有效数字)?解析：(1)选ACD ．发生1次α衰变时核子的质量数减4，电荷数减2；发生1次β衰变时，质量数不变，电荷数加1.先从质量数的变化分析，易得A 、C 、D 正确．(2)据题意知，此α衰变的衰变方程为：238 92U ―→234 90Th ＋42He ，根据动量守恒定律得m αv α＝m Th v Th ①式中，m α和m Th 分别为α粒子和Th 核的质量，v α和v Th 分别为α粒子和Th 核的速度，。
高中物理人教版选修3-5课件第十九章2放射性元素的衰变
答案:×
(3)对于不同的放射性元素,尽管其半衰期不同,但对于同一种元
素的每一个原子来说其半衰期是固定的,非常稳定。(
)
解析:半衰期是一个统计概念,是对大量的原子核衰变规律的总
结,对于一个特定的原子核,无法确定其何时发生衰变,半衰期只适
用于大量的原子核。
答案:×
(4)原子核发生α衰变时,核的质子数减少2,而质量数减少4。
D.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,核电荷数增加1,原子序数增加1。
答案:D
探究一
探究二
半衰期
问题探究
1.放射性元素衰变有一定的速率,镭226变为氧222的半衰期为1
620年。有人说:10克经过1 620年有一半镭226发生衰变,镭226还有
规律总结分析有关放射性元素的衰变数量和时间问题时,正确理
解半衰期的概念,灵活运用有关公式进行分析和计算是解决问题的
关键。
探究一
探究二
变式训练 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
(衰变后的元素
53 I→
用 X 表示)。
(2)大量碘 131 原子经过
(
)
解析:原子核发生α衰变放出He原子核。
答案:√
(5)原子核发生β衰变时,原子核的质量不变。 (
)
解析:原子核发生β衰变时,原子核内部的中子放出一个电子变成
质子,原子核的质量数不变,质量减小。
答案:×
2.探究讨论。
(1)元素的半衰期有哪些方面的应用?
人教版(选修3-5)第2节 放射性元素的衰变(基本概念、课堂例题、课后作业)
19.2 反射性元素的衰变【重点知识】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 ＋42He3．β衰变：234 90Th→234 91Pa ＋ 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。
【基本知识】一、原子核的衰变1．定义原子核放出 或 ，则核电荷数变了，变成另一种 ，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23892U→23490Th ＋ 23490Th→234 91Pa ＋ 。
4．衰变规律(1)原子核衰变时 和 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 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 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 。
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。
【课堂例题】例1、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①②③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衰变例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14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减小。
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的衰变例3、 (多选)静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核放出一个α粒子，其速度方向与磁场方向垂直。
人教版高中物理选修3-5 19.2放射性元素的衰变-半衰期问题常见的几种题型(含解析)
人教版高中物理选修3-5解半衰期问题常见的几种题型1.考查放射性元素半衰期的有关特性的题型例1.关于半衰期，以下说法正确的是 （ ）A ．同种放射性元素在化合物中的半衰期比单质中长。
B ．升高温度可以使半衰期缩短C ．氡的半衰期为3.8天，若有四个氡原子核，经过7.6天就只剩下一个D ．氡的半衰期为3.8天，4克氡原子核，经过7.6天就只剩下1克解析：考虑到放射性元素衰变的快慢是跟原子所处的物理状态或化学状态无关，又考虑到半衰期是一种统计规律，即给定的四个氡核是否马上衰变会受到各种偶然因素的支配。
根据公式01()2t T m m =可知正确选项为D 。
这类问题主要是运用半衰期的公式01()2t T m m =及01()2t T N N =进行简单计算以及检查学生对半衰期特性是否做到真正的理解2.两种放射性元素，半衰期不同，经过相同的时间，计算其开始时两种核的质量之比及个数之比例2.两种放射性元素的原子A a c 和B b d ，其半衰期分别为T 和T 21。
若经过2T 后两种元素的核的质量相等，则开始时两种核的个数之比为________________；若经过2T 后两种核的个数相等，则开始时两种核的质量之比为_________________。
解析：若开始时两种核的个数分别为1N 和2N ，则经时间2T 后剩下的核的个数就分别为141N 和2161N ，而此时两种核的质量相等，于是有 1211416N a N b = 由此可得 N 1:N 2=b:4a 。
若开始时两种核的质量分别为1m 和2m ，则经时间2T 后剩下的核的质量就分别为141m 和2161m ，而此时两种核的个数相等，于是有 bm a m 16421= 由此可得 b a m m 4::21=。
这种类型的问题有时是要求计算其剩余的或者已衰变的质量之比．其解题思路基本相同.3.用半衰期衰变规律求液体体积例3.一瓶无害放射性同位素溶液，其半衰期为2天，测得每分钟衰变6×107次.今将这瓶溶液倒入一水库中，8天后认为溶液已均匀分布在水库中，取31m 测得每分钟衰变20次，则该水库蓄水量为______3m . 解析：842n == 8天后每分钟放射次数为4770113()610102168N N ==⨯⨯=⨯ 由每分钟衰变次数与其体积成正比可得则水库蓄水量为 735313108 1.8751020N V m m N ⨯===⨯ 答案：1.875×105 象水库、人体血液的体积等一类无法用刻度尺来度量的则往往可借助于放射性的半衰期特点来求得。
【人教版】物理选修3-5：19.2《放射性元素的衰变》(附答案)
(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。 (√ )
2．衰变方程通式 (1)α 衰变：AZX→ZA－－24Y＋42He (2)β 衰变：AZX→Z＋A1Y＋－01e 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AZX 经过 n 次 α 衰变和 m 次 β 衰变后， 变成稳定的新元素AZ′′Y，则衰变方程为： ZAX→AZ′′Y＋n42He＋m－01e 根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：
(2)放射性元素衰变有一定的速率。镭 226 衰变为氡 222 的半衰 期为 1 620 年，有人说：10 g 镭 226 经过 1 620 年有一半发 生衰变，镭 226 还有 5 g，再经过 1 620 年另一半镭 226 也发 生了衰变，镭 226 就没有了。这种说法对吗？为什么？ 提示：不对。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。经过第二个 1 620 年后镭 226 还剩 2.5 g。
3．衰变方程
29328U→29304Th＋ 42He 29304Th→29314Pa＋ －01e 。 4．衰变规律 (1)原子核衰变时 电荷数 和 质量数 都守恒。 (2)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。
C．原子核内存在着的电子
D．原子核内的一个中子变成一个质子时，放射出的一个电子
物理选修3-5课后训练：第十九章第2节放射性元素的衰变
课后训练1．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．元素质量减半所需要的时间2．一个放射性原子核，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3．某放射性同位素样品，在21天里衰减掉78，它的半衰期是()A．3天B．5.25天C．7天D．10.5天4．表示放射性元素碘13153131(I)β衰变的方程是()A．13153I―→12751Sb＋42HeB．13153I―→13154Xe＋01e-C．13153I―→13053I＋1nD．131533I―→13052Te＋11H5．在存放放射性元素时，若把放射性元素①置于大量水中；②密封于铅盒中；③与轻核元素结合成化合物。
则()A．措施①可减缓放射性元素衰变B．措施②可减缓放射性元素衰变C．措施③可减缓放射性元素衰变D．上述措施均无法减缓放射性元素衰变6．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632863(Ni)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→01e-＋6327CuB．镍63的衰变方程是6328Ni→01e-＋6329CuC．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到铜片7．本题中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 F G H另一系列衰变如下：P Q R S已知P是F的同位素，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8．某些建筑材料可产生放射性气体——氡，氡可以发生α衰变。
最新人教版高中物理选修3-5第十九章《放射性元素的衰变》教材梳理
疱丁巧解牛知识·巧学一、原子核的衰变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，原子核内不可能有α粒子和电子存在)后变成新的原子核，这种变化称为原子核的衰变.1.衰变(1)定义：一种元素经放射过程变成另一种元素的现象，称为原子核的衰变.(2)衰变规律：原子核衰变时，电荷数和质量数都守恒.2.衰变方程(1)原子核放出一个α粒子就说它发生了一次α衰变，新核的质量数比原来的核减少了4，而核电荷数减少了2，用通式表示为：α衰变：X A Z →Y A Z 42--+He 42.(2)原子核放出一个β粒子就说它发生了一次β衰变，新核的质量数不变，而电荷数增加了1，用通式表示为：β衰变：X A Z →Y A Z 1++e 01-.(3)γ射线经常是伴随α衰变和β衰变而产生，往往是衰变后的新核向低能级跃迁时辐射出来的一份能量，原子核放出一个γ光子不会改变它的质量数和电荷数.3.两个重要的衰变(1)α衰变：原子核放出一个α粒子就说它发生了一次α衰变，新核的质量数比原来核的质量数减少了4，而电荷数减少了2，新核在元素周期表中的位置前移两位.X AZ →Y A Z 42--+He 42(α衰变方程的通式)深化升华 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，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出的α衰变现象.(2)β衰变：原子核放出一个β粒子就说它发生了一次β衰变.新核的质量数不变，而电荷数增加了1，新核在元素周期表中的位置后移一位.X AZ →Y A Z 1++e 01-(β衰变方程的通式)深化升华 原子核内虽然没有电子，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.(3)γ射线经常是伴随α衰变和β衰变而产生，往往是由于衰变后的新核向低能级跃迁时辐射出来的一份能量，原子核释放出一个γ光子不会改变它的质量数和电荷数.误区警示 三种射线都是从原子核放射出来的，但不能认为这三种粒子都是原子核的组成部分.二、半衰期1.半衰期：放射性元素的衰变有一定的速率.原子核数目因衰变减少到原来的一半所经过的时间，叫做半衰期，记为21T .深化升华 半衰期由放射性元素的原子核内部本身的因素决定，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.2.意义:半衰期越大，表明放射性元素衰变得越慢.3.公式：m=m 0211)21(T ，或N=N 0211)21(T .式中m 0、 N 0表示衰变前的放射性元素的质量或原子数；m 、N 表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的质量或原子数，t 表示衰变时间，21T 表示半衰期.误区警示 半衰期是大量原子核衰变的统计规律，个别原子核经过多长时间衰变无法预测，对个别或极少数原子核，无半衰期可言.4.确定衰变次数的方法设放射元素X A Z 经过n 次α衰变和m 次β衰变后，变成稳定的新元素Y A Z ''，则表示该核反应的方程为：X AZ →Y A Z ''+n He 42+m e 01-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=4'A A -，m=2'A A -+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.学法一得 确定衰变次数，往往由质量数的改变先确定α衰变的次数，因为β衰变对质量数无影响，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数，这样做法比较简捷.典题·热题知识点一 原子核衰变例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，放射出一个电子解析：因原子核是由带正电荷的质子和不带电的中子组成，原子核内并不含有电子，但在一定条件下，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：n 10→H 11+e 01-,H 11→n 10+.由上式可以看出β粒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.答案：D方法归纳 解答本题的关键是：明确不论是α衰变还是β衰变，它们都是原子核发生转变，当然α粒子和β粒子的来源一定是跟原子核内部结构有关，而与原子核外的电子无关. 例2 U 23892核经一系列的衰变后变为Pb 20682核，问：(1)一共经过几次α衰变和几次β衰变？(2)Pb 20682与U 23892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.解析：(1)可根据衰变过程中质量数守恒和电荷数守恒求解；(2)根据每发生一次α衰变原子核的质子数和中子数均少2，每发生一次β衰变原子核的中子数少1，质子数多1来推算；(3)根据(1)的解答结果写方程.答案：(1)设U 23892衰变为Pb 20682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1，故Pb 20682较U 23892质子数少10，中子数少22.(3)核反应方程为U 23892→Pb 20682+8He 42+6e 01-.方法归纳 写核反应方程的基本原则是质量数守恒和电荷数守恒，依据这两个原则列方程就可确定α衰变和β衰变的次数.根据每发生一次α衰变新核的质子数和中子数均比原来的核少2，每发生一次β衰变中子数少1，质子数多1，就可计算多次衰变后的核与原来核的质子数和中子数的差值，也可根据其核电荷数和核质量数进行推算.巧解提示 由上分析可以看出：确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组.仔细研究衰变规律可以发现：由于β衰变不会引起质量数的减少，所以可以先根据质量数的减少确定α衰变的次数为x=(238-206)/4=8，再根据电荷数守恒确定β衰变的次数.知识点二 半衰期例3 关于半衰期，以下说法正确的是( )A.同种放射性元素在化合物中的半衰期比单质中长B.升高温度可以使半衰期缩短C.氡的半衰期为3.8天，若有四个氡原子核，经过7.6天就只剩下一个D.氡的半衰期为3.8天，4克氡原子核，经过7.6天就只剩下1克解析：考虑到放射性元素衰变的快慢跟原子所处的物理状态或化学状态无关，又考虑到半衰期是一种统计规律，即给定的四个氡核是否马上衰变会受到各种偶然因素的支配.因此，答案为D 项.答案：D误区警示 放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间是一种统计规律，半衰期对某一个或某几个原子核来说，是无意义的.解题时若忽视了这一事实，会错选C 项.例4 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天以后从水库取出1 m 3的水，并测得每分钟衰变10次，求水库的存水量为多少？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.设放射性同位素原有质量为m 0，10天后其质量剩余为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710810⨯Q =0m m ，由半衰期公式得：m=m 0T t )21(.由以上两式联立代入数据得：710810⨯Q =210)21(=(21)5，解得水库存水量为2.5×105m 3. 巧解提示 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. 知识点三 衰变与力学电磁学知识的综合例5 在匀强磁场中，一个静止的原子核衰变时放出α粒子，α粒子和反冲核在磁场中的运动轨迹是两个半径之比为44∶1的相切的圆，则( )A.它们的半径与其质量成反比B.它们的半径与电荷量成反比C.衰变前原子核内的质子数是88D.衰变前原子核内的质子数是90解析：离子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，由牛顿定律知 Bqv=m rv 2得轨道半径r=qBm v 衰变中动量守恒，有mv-Mv′=0可见mv=Mv′因此r ∝q1，r 与m 无关，即选项B 正确，选项A 是错误的. 由于α粒子的电荷量q=2e ，反冲核带电荷量Q=r r αq=44×2e=88e ，可见衰变前原子核的电荷量：Z=Q+q=88e+2e=90e即原来原子核的质子数为90，可见选项D 正确，选项C 是错误的.总之，选项B 、D 正确.答案：BD问题·探究思想方法探究问题1 为什么放射性元素的衰变速率与物质所处的物理和化学状态无关探究过程：各种观测及试验都表明，当我们在可能的范围内改变压强、温度、电场、磁场等物理条件时物质的放射性都不发生什么影响，不论放射性元素是以单质形式存在，还是以化合物形式存在，或者让它参与各种化学变化，都不影响该物质的放射.因为放射性是由原子核内部的状态决定的，上述这些外界条件的变化或作用不足以改变它的内部状态和结构，因而也不能影响物质的放射性.只有各种核反应，才能使一种原子核转变成为另一种原子核，或者改变原子核的状态，从而改变物质的放射性.探究结论:因为放射性元素的衰变速率是由原子的内部因素决定的，而通常放射性物质所处的物理和化学状态并不能改变其核的内部状态及结构，所以衰变速率与其所处的物理和化学状态无关.问题2 如何配平核反应方程及确定α、β衰变次数？探究过程：核反应方程中有两个守恒规律：质量数守恒，核电荷数守恒.确定衰变次数的原理是两个守恒规律.具体方法是：设放射性元素X A Z 经过n 次α衰变和m 次β衰变后，变成稳定的新元素Y A Z ''，则表示该核反应的方程为：X AZ →Y A Z ''+n He 42+m e 01-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=4'A A -,m=2'A A -+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.技巧上，为了确定衰变次数，一般是由质量数的改变先确定α衰变的次数，这是因为β衰变的次数的多少对质量数没有影响，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数.探究结论:α衰变的次数 n=4'A A -， β衰变的次数 m=2'A A -+Z′-Z.。
人教版高中物理选修3-5课件19.2放射性元素的衰变
【判一判】 (1)半衰期可以表示放射性元素衰变的快慢.() (2)半衰期是放射性元素的大量原子核衰变的统计规律.() (3)半衰期可以通过人工进行控制.() 提示：(1)半衰期表示放射性元素衰变的快慢.(1)正确. (2)半衰期描述的是大量原子核衰变时的统计规律.(2)正确. (3)半衰期由放射性元素的原子核内部自身的因素决定,不能用 人工控制.(3)错误.
α衰变 β衰变
23892U→23490Th+42He 23490Th→23491Pa+0-1e
γ 射线是伴随α 衰 变和β 衰变产生的
3.衰变规律：_电__荷__数__守恒、_质__量__数__守恒.
【想一想】发生β 衰变时，新核的核电荷数变化多少？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23490Th→23491Pa+0-1e知道，新核核电荷 数增加了1个，原子序数增加1，故在元素周期表上向后移了1 位.
【思路点拨】根据质量数不变，电荷数守恒书写碘131的衰变 方程，根据剩余的碘131核的比例确定经历半衰期的个数. 【规范解答】(1)根据衰变过程电荷数守恒与质量数守恒可得 衰变方程：13153I→13154X+0-1e.(2)每经1个半衰期，有半数原子 核发生衰变，经2个半衰期将剩余即1，有75%发生衰变，即经过的
【易错分析】本题易错选项及错误原因分析如下：
易错选项 B C D
错误原因 将衰变次数误认为质量数 将衰变次数误认为质量数和电荷数之差 将衰变次数误认为放射性元素的核电荷数
3.衰变次数的计算方法
设放射性元素AZX经过n次α 衰变和m次β 衰变后,变成稳定的新 元素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:
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高中物理学习材料桑水制作第2节 放射性元素的衰变1．衰变：原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种新的________，这种变化叫做原子 核的衰变．衰变的类型：原子核的自发衰变有两种，一种是______衰变，一种是______衰变．而γ射线是伴随着α衰变或β衰变时产生的．2．衰变方程：在衰变过程中遵守________守恒和________守恒．3．半衰期：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．根据半衰期的概念可得：剩余原子核数目：N 余＝N 原(12)t τ，剩余元素质量m 余＝m 原(12)t τ. 半衰期由放射性元素的______________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．不同的放射性元素，半衰期______．4．对天然放射现象，下列说法中正确的是( )A ．α粒子带正电，所以α射线一定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5．一个放射性原子核，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6．下列关于放射性元素的半衰期的几种说法，正确的是( )A．同种放射性元素，在化合物中的半衰期比单质中长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天后就只剩下一个【概念规律练】知识点一原子核的衰变1．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是( )A．原子最外层电子B．原子的最内层电子C．原子核内的中子变化为质子时产生的电子D．原子核内的质子变化为中子时产生的电子2．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衰变知识点二半衰期3．关于半衰期，下面各种说法中正确的是( )A．所有放射性元素都有一定的半衰期，半衰期的长短与元素的质量有关B．半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间C．一块纯净的放射性元素的矿石，经过一个半衰期以后，它的总质量仅剩下一半D．放射性元素在高温和高压的情况下，半衰期要变短，但它与其他物质化合后，半衰期要变长4．若放射性元素A的半衰期为4天，放射性元素B的半衰期为5天，则相同质量的放射性元素A和B经过20天，剩下的两元素质量的比m A∶m B为( )A．30∶31 B．31∶30C．1∶2 D．2∶1【方法技巧练】一、α、β衰变次数的确定方法5．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→220 86Rn＋xα＋yβ，其( )A．x＝1，y＝3 B．x＝2，y＝3C．x＝3，y＝1 D．x＝3，y＝26．天然放射性元素20890Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变之后，变成22086Rn(铅)．下列论断中正确的是( )A．衰变过程共有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外轨道D．钍核比铅核多24个中子二、半衰期在考古学中的应用方法7．某考古队发现一古生物骸骨．考古专家根据骸骨中14 6C的含量推断出了该生物死亡的年代，已知此骸骨中14 6C的含量为活着的生物体中14 6C的1/4，14 6C的半衰期为5 730年，该生物死亡时距今约________年．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速率跟它所处的物理、化学状态无关D．放射性元素发生正电子衰变时，新核质量数不变，核电荷数增加12．下列关于放射性元素半衰期的几种说法中，正确的是( )A．利用半衰期，我们能预言某个原子核何时发生衰变B．我们不能预计为数很少的原子核(如几个或几十个)衰变掉一半需要多少时间C．同种放射性元素在化合物中的半衰期比在单质中长D．升高温度可以使半衰期缩短3．某放射性元素的原子核A经α衰变得到新核B，B经β衰变得到新核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 多1D ．原子核C 的质子数比B 少14．下列说法中正确的是( )A ．把放射性元素放在低温处，可以减缓放射性元素的衰变B ．把放射性元素同其他稳定元素结合变成化合物，放射性元素的半衰期不变C ．半衰期是放射性元素的原子核全部衰变所需时间的一半D ．某一铅的矿石中发现有20个氡原子核，经过3.8天(氡的半衰期)，此矿石中只剩下 10个氡原子核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6．放射性原子核23892U 经3次α衰变和2次β衰变后，新原子核中含有的中子数是( )A ．226B ．138C ．92D ．88 7．朝鲜“核危机”的焦点问题是朝鲜核电站采用轻水堆还是重水堆，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239 94Pu 可由铀239(23992U )经过 n 次β衰变而产生，则n 为( )A ．2B ．239C ．145D ．928．一个氡核222 86Rn 衰变成钋核218 84Po 并放出一个粒子，其半衰期为3.8天.1 g 氡经过7.6天衰变掉氡的质量，以及222 86Rn 衰变成218 84Po 的过程放出的粒子是( )A ．0.25 g ，α粒子B ．0.75 g ，α粒子C ．0.25 g ，β粒子D ．0.75 g ，β粒子9．本题中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 是F 的同位素，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 的同位素图110．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1中a、b所示，由图可以判定( )A．该核发生的是α衰变B．该核发生的是β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无法判定题号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案11.完成下列核衰变方程，并在横线上注明属于哪类衰变．(1)23490Th→23491Pa＋( )____________；(2)23892U→23490Th＋( )____________．12．静止状态的镭原子核22888Ra经一次α衰变后变成一个新核22686Rn(1)写出衰变方程式；(2)若测得放出的α粒子的动能为E1，求反冲核的动能E2及镭核衰变时放出的总能量E.第2节放射性元素的衰变课前预习练1．原子核αβ2.42He0－1e质量数电荷数3．半数原子核内部自身不同4．AD[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的，β衰变的实质是原子核内的一个中子变成一个质子和电子，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．]5．C [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．]6．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．]课堂探究练1．C [β衰变的实质是核内的中子转化为一个质子和一个电子，其转化方程是10n →11H＋ 0－1e ，转化出的电子射到核外，就是β粒子，所以答案为C .]2．A [原子核238 92U 依次经①、②、③放射性衰变的衰变方程为238 92U ―→234 90Th ＋42He ① 234 90Th ―→234 91Pa ＋ 0－1e ② 234 91Pa ―→234 92U ＋ 0－1e ③ 所以A 选项正确．]3．B [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，是表明放射性元素原子核衰变快慢的物理量，与元素的质量无关，故B 项正确．]4．C [设开始时元素A 、B 的质量都为m ，经过20天，对元素A 来说有5个半衰期，A剩下的质量为m A ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫125m ，对元素B 来说有4个半衰期，B 剩下的质量为m B ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫124m ，所以剩下的质量之比为1∶2.所以正确选项是C .]5．D [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 .]方法总结 为了确定衰变次数，一般是由质量数的改变先确定α衰变的次数，这是因为β衰变次数的多少对质量数没有影响，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数．6．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，故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10n →11H ＋ 0－1e .所以选项A 、B 正确．]方法总结 对于α、β衰变要会写出相应核反应方程式的通式，并要知道α、β衰变的本质．核反应方程式应遵循质量数守恒和电荷数守恒，并非质量守恒和质子数或核电荷数守恒．7．11 460解析 由题意知，所求时间为14 6C 的两个半衰期．即t ＝2×5 730＝11 460(年)课后巩固练1．C [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，新核的核电荷数发生了变化，故新核(新的物质)的化学性质应发生改变；发生正电子衰变，新核质量数不变，核电荷数减少1.]2．B [半衰期是大量放射性原子核衰变的统计规律，对某个原子核或少数原子核不成立，其半衰期与其存在形式、环境、温度无关．]3．B [每发生一次α衰变则原子核少2个中子2个质子，每发生一次β衰变，原子核少1个中子多1个质子，因此C 比A 的中子数少3，质子数少1，故A 错，B 对．C 比B 质子数多1，中子数少1，故C 、D 错．]4．B [放射性元素的半衰期与其化学、物理状态无关，仅由原子核的内部结构决定，故A 错，B 正确．半衰期遵循统计规律，对大量的原子核才适用，故D 错．半衰期是指大量原子核有半数发生衰变所需的时间，故C 错．]5．B [发生一次α衰变质量数减4，质子数减2，发生一次β衰变质量数不变，质子数加1，由于衰变后质量数不变，质子数加4，故发生了4次β衰变，答案选B .]6．B [由衰变方程23892U →342He ＋2 01e -＋22688Ra 知，原子核22688Ra 中含有226－88＝138(个)中子，B 项正确．]7．A [23992U 经β衰变而成23994Pu 时质量数不变，核电荷数增加，则n ＝94－92＝2，故选A 项．]8．B [由半衰期公式得m 余＝m 原7.63.812骣琪琪桫＝14m 原，所以衰变掉的氡的质量为34m 原＝0.75 g ，衰变方程为：22286Rn →218 84Po ＋42X ，所以衰变出的粒子是α粒子．]9．B10．BD [核衰变放出的带电粒子和反冲核速度方向相反，根据左手定则，若是正粒子，受洛伦兹力方向相反．在磁场中做匀速圆周运动，两圆轨道外切，因图中两圆内切，粒子应带负电，即该核发生的是β衰变．匀强磁场的方向可能向里也可能向外．]11．(1) 0－1e β衰变 (2)42He α衰变12．(1)22888Ra →22488Rn ＋42He (2)156E 1 5756E 1 解析 (1)22888Ra →22488Rn ＋42He . (2)由动量守恒定律得m 1v 1－m 2v 2＝0，式中m 1、m 2，v 1、v 2分别为α粒子及新核的质量和速度，则反冲核的动能为：E 2＝12m 2v 22＝12m 2(m 1v 1m 2)2＝E 1·m 1m 2＝156E 1，则衰变时放出的总能量为E ＝E 1＋E 2＝5756E 1.。
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。
高中物理19.2放射性元素的衰变课件新人教版选修3-5
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。
课堂合作探究
放射性元素衰变的三条规律 1．遵循质量数守恒和电荷数守恒。 2．一次α衰变使原子核质子数、中子数均减少2个，核子数 减少4个。 3．一次β衰变使原子核中子数减少1，质子数增加1，核子 数(质量数)不变。
第十九章 原子核
第2节 放射性元素的衰变
课前自主学习
一、原子核的衰变 1．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___。
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？
半衰期公式 m 余＝m012Tt 的灵活应用 1. 借助公式计算剩余质量。 2. 借助公式计算已衰变质量 m′＝m0－m 余。 3. 借助公式计算半衰期。 4. 借助公式计算物体存在时间。
易错警示培优
课堂对点练习
2．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 a、b所示，由图可以判定( )
A．该核发生的是α衰变 B．该核发生的是β衰变
人教版高中物理选修(3-5)-19.2典型例题：天然放射现象衰变
天然放射现象衰变·典型例题
有关衰变和核反应方程式
例题1：U衰变成Pb的过程中
A、经过8次衰变，6次衰变
B、中子数减少22个
C、质子数减少16个
D、有6个中子失去电子转化为质子
答案：ABD
例题2：完成核反应方程式
N + He O +
习题精选
1、下面的事实揭示出原子核具有复杂结构的是（）
A、粒子散射实验
B、氢光谱实验
C、X光的发现
D、天然放射现象
2、完成下面的核反应方程式
Ra Rn +
Pb Bi +
3、天然放射性元素Ra衰变成不具有放射性的元素Pb时，要经过次
衰变，次衰变．
4、10g某放射性元素经过20天后还剩下0.625g，则该元素的半衰期是天，如果再经过30天，还剩g该元素．（结果保留三位有效数字）
答案：1、 D 2、He 3、5 4 4、5 0.00977。
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人教版高中物理选修3-5解半衰期问题常见的几种题型
1.考查放射性元素半衰期的有关特性的题型
例1.关于半衰期，以下说法正确的是 （ ）
A ．同种放射性元素在化合物中的半衰期比单质中长。
B ．升高温度可以使半衰期缩短
C ．氡的半衰期为3.8天，若有四个氡原子核，经过7.6天就只剩下一个
D ．氡的半衰期为3.8天，4克氡原子核，经过7.6天就只剩下1克
解析：考虑到放射性元素衰变的快慢是跟原子所处的物理状态或化学状态无关，又考虑到半衰期是一种统计规律，即给定的四个氡核是否马上衰变会受到各种偶然因素的支配。
根据公式01()2
t T m m =可知正确选项为D 。
这类问题主要是运用半衰期的公式01()2t T m m =及01()2
t T N N =进行简单计算以及检查学生对半衰期特性是否做到真正的理解
2.两种放射性元素，半衰期不同，经过相同的时间，计算其开始时两种核的质量之比及个数之比
例2.两种放射性元素的原子A a c 和B b d ，其半衰期分别为T 和T 2
1。
若经过2T 后两种元素的核的质量相等，则开始时两种核的个数之比为________________；若经过2T 后两种核的个数相等，则开始时两种核的质量之比为_________________。
解析：若开始时两种核的个数分别为1N 和2N ，则经时间2T 后剩下的核的个数就分别为141N 和216
1N ，而此时两种核的质量相等，于是有 1211416
N a N b = 由此可得 N 1:N 2=b:4a 。
若开始时两种核的质量分别为1m 和2m ，则经时间2T 后剩下的核的质量就分别为141m 和216
1m ，而此时两种核的个数相等，于是有 b
m a m 16421= 由此可得 b a m m 4::21=。
这种类型的问题有时是要求计算其剩余的或者已衰变的质量之比．其解题思路基本相同.
3.用半衰期衰变规律求液体体积
例3.一瓶无害放射性同位素溶液，其半衰期为2天，测得每分钟衰变6×107次.今将这瓶溶
液倒入一水库中，8天后认为溶液已均匀分布在水库中，取31m 测得每分钟衰变20次，则该水库蓄水量为______3m . 解析：842
n == 8天后每分钟放射次数为4770113()610102168
N N ==⨯⨯
=⨯ 由每分钟衰变次数与其体积成正比可得
则水库蓄水量为 735313108 1.8751020
N V m m N ⨯===⨯ 答案：1.875×10
5 象水库、人体血液的体积等一类无法用刻度尺来度量的则往往可借助于放射性的半衰期
特点来求得。
4.对于含有放射性元素的岩石，根据放射性元素的半衰期的衰变规律，来推断岩石形成的年代．
例4．某岩石中含有放射性铀238，其衰变方程如下：
e 6He 8Pb U 0142206
82238
92-++→．
设某块岩石形成时所含铀的半衰期为T ．现在岩石中测得的铀和铅的质量比为K ，求从岩石形成至今所经历的时间t 。
解析：我们虽然不可能知道该种岩石形成时铀的含量，但是每衰变一个铀核就少了一个铀核，同时多了一个铅核，所以随着时间的推移，铀核变成铅核的比例和时间的长短有着密切的联系，时间越长，岩石中的铀和铅的质量比就会越小．
设某块岩石形成时所含铀的质量为0M ，其半衰期为T ．从岩石形成至今经历了时间t ，现在岩石中测得的铀和铅的质量比为K ，假设有质量为M ∆的铀衰变为质量为m 的铅，则有如下关系： 001()2382206
t T M M M m m -∆== ① 01()2t
T
M K m
= ② 由①②消去0M m 可得11()23822061()2
t T t T K -=
上式经整理得1206()2206238
t T K K =+ 两边取对数得2238206log ()206K t T K
+= 这就是时间t 和岩石中铀铅质量比K 的关系，知道了半衰期T ，再测出岩石中的铀铅质量比K ，即可算出岩石形成时距今有多长时间了．
当动、植物死后，新陈代谢停止，其体内的碳14开始衰变递减．因此只要测出古生物样品（如木炭、骨头、毛发、贝壳和碳酸盐等）中的碳14相对于当代活体的含量，即可计算出该古生物死亡或沉积的年代．所以这种方法常用于考古学中.。