4.2 放射性元素的衰变 学案(2020年粤教版高中物理选修3-5)
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.。
19.2 放射性元素的衰变 高中物理选修3-5优秀教案优秀教学设计【精品】 (5)
2 放射性元素的衰变
教学目标：
知识与技能：1.知道衰变的概念，知道原子核衰变时遵守的规律．
2．知道α、β衰变的实质，知道γ射线是怎样产生的．
3．知道什么是半衰期，知道半衰期的统计意义，会利用半衰期解决相关问题．
过程与方法：1、培养学生从阅读课本中获取知识的能力。
2、培养学生观察分析、归纳总结的能力。
3、经历科学探究的过程、认识探究的意义、尝试探究的方法、培养合作
探究能力。
情感态度与价值观：１、总结连续衰变的规律和计算方法，带给学生自我体验的快乐。
２、通过合作探究培养学生的团队精神。
教学重点：α、β衰变的实质及衰变规律
教学难点：参半衰期概念的理解和利用半衰期解决相关问题
教学手段：探究、自主推导、数学归纳
教学环节：
板书设计（学生填写，用于总结本节知识） 一、α、β衰变的实质
1、α衰变的实质核反应方程 H
e
n H 1
21
01122→+
2、β衰变的实质核反应方程 e H n 0
11
11
0-+→ 二、放射性元素的连续衰变规律
Y X D C B
A
→＋m 42He ＋n 0
－1e
列式：B=D+4m A=C +2m-n 三、元素半衰期的应用
元素原质量m ，剩余质量 T t
m m )21(0=
元素原子核个数N ，剩余原子核数 T t
N N )2
1
(0=。
2024-2025学年高中物理第4章第2节放射性元素的衰变教案粤教版选修3-5
- 医学：诊断、治疗
- 能源：核电站
- 地质：年代测定
作业布置与反馈
作业布置：
1. 复习本节课所学内容，包括放射性元素衰变的基本概念、衰变类型、半衰期及其应用等。
2. 完成课后练习题，加深对放射性元素衰变的理解和应用。
3. 查找并阅读一篇关于放射性元素衰变在医学或能源领域的最新研究论文，了解放射性元素衰变在实际应用中的最新进展。
3.重点难点解析：在讲授过程中，我会特别强调α衰变和β衰变这两个重点。对于衰变方程的书写和半衰期的概念，我会通过举例和比较来帮助大家理解。
三、实践活动（用时10分钟）
1.分组讨论：学生们将分成若干小组，每组讨论一个与放射性元素衰变相关的实际问题。
2.实验操作：为了加深理解，我们将进行一个简单的实验操作。这个操作将演示放射性元素衰变的基本原理。
二次备课
教学资源准备
1. 教材：确保每位学生都有本节课所需的教材或学习资料，包括2024-2025学年高中物理粤教版选修3-5第4章第2节的相关内容。
2. 辅助材料：准备与教学内容相关的图片、图表、视频等多媒体资源，以帮助学生更好地理解和掌握放射性元素的衰变原理和衰变过程。
3. 实验器材：如果涉及实验，确保实验器材的完整性和安全性。在本节课中，可以考虑进行一些简单的实验，如观察放射性元素的衰变现象，使用 Geiger-Müller 计数器进行放射性物质检测等。在准备实验器材时，要确保每组学生都有足够的实验材料，以及实验过程中的安全措施得到妥善处理。
4. 设计一个简单的放射性元素衰变实验，并撰写实验报告，包括实验目的、实验步骤、实验结果和实验结论等。
作业反馈：
1. 对学生的课后练习题进行批改，指出存在的问题并给出改进建议。例如，检查学生是否正确理解和掌握了放射性元素衰变的基本概念和原理，以及是否能够准确地写出衰变方程和计算半衰期。
物理粤教版选修3-5学案：第4章第一节走进原子核第二节放射性元素的衰变含解析
第一节 走进原子核 第二节 放射性元素的衰变一、放射性的发现二、原子核的组成 1．质子的发现2．中子的发现3．原子核的组成原子核由____和____组成,质子和中子统称为____． 4．原子核的符号预习交流1卢瑟福发现质子是原子核的组成部分和汤姆孙发现电子是原子的组成部分的科学思想有何共同点？ 三、放射线的本质预习交流2若在射线经过的空间施加电场（方向与射线的出射方向垂直），射线能分成三束吗？ 四、原子核的衰变1．原子核的衰变：原子核放出α粒子或β粒子，由于________变了，变成了另一种原子核． 2．预习交流3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？ 五、半衰期1．定义：放射性元素的原子核数目因衰变减少到原来的____所经过的时间． 2．公式:m ＝m 0(错误!）12t T m 0表示放射性元素衰变前的质量，m 为经过时间t 后剩余的放射性元素的质量．3．影响因素：放射性元素衰变的速率由核本身的因素决定,与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）____．预习交流4有10个镭226原子核，经过一个半衰期有5个发生衰变,这样理解对吗？答案：一、射线 原子核 物体 放射性 二、1．质子 原子核 2．中子 中子 原子核 3．质子 中子 核子4．质子数 中子数 质子数预习交流1：答案：汤姆生通过阴极射线，确定阴极射线的电性和电荷量，猜测电子来源于原子，通过换用不同的材料作阴极得到相同的阴极射线，证明了电子是原子的组成部分；卢瑟福通过α粒子轰击氮原子核得到质子,并确定了质子的电性和电荷量，猜测质子来源于原子核,通过用α粒子轰击不同原子的原子核都得到相同的质子，证明了质子是原子核的组成部分．卢瑟福和汤姆生都经历了“实验事实→猜想（预言）→实验验证”的过程．三、很弱很强氦核流很强很弱电子流较弱较强预习交流2：答案:能分成三束,三种射线的带电情况各不相同，它们在电场中的受力情况不同，故可分成三束．四、1．核电荷数2．α粒子电荷数质量数β粒子同时产生预习交流3：答案：根据β衰变方程错误!Th→错误!Pa＋错误!e知道，新核核电荷数增加1,原子序数增加1,故在元素周期表上向后移了1位．五、1．一半3．无关预习交流4:答案：不对．10个原子核，数目太少，它们何时衰变是不可预测的，因为衰变规律是大量原子核的统计规律．一、原子核的组成1．质子是怎么发现的?它具有怎样的电荷和质量性质?2．中子是怎么发现的？它有什么特点？3．原子核的组成是怎样的？已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226．试问:(1）镭核中有几个质子？几个中子?(2）镭核所带的电荷量是多少？(3)呈中性的镭原子,核外有几个电子？原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数称为原子核的质量数．因此,质量数就是核子的个数，是一个纯数字，它与质量是不同的．如质子和中子的质量数相同均为1，但它们的质量不同，中子的质量比质子的质量约大一千八百分之一．二、三种射线的比较1．射线电性是怎样确定的？2．三种射线的本质及特性是什么?（双选）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（)．（1）知道三种射线带电的性质,α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电．α、β是实物粒子，而γ射线是光子流,属电磁波的一种．（2）在电场或磁场中，通过其受力及运动轨迹半径的大小来判断α和β射线偏转方向，由于γ射线不带电,故运动轨迹仍为直线．(3）α粒子穿透能力较弱，β粒子穿透能力较强，γ射线穿透能力最强，而电离作用相反．三、衰变的实质及其次数计算1．在α衰变中，原子核的质量数、核电荷数有什么变化规律?2．在β衰变中，新核的质量数与原来核的质量数有什么关系？相对于原来的核在周期表中的位置,新核在元素周期表中的位置是前移了还是后退了，要移几位？错误!U核经一系列的衰变后变为错误!Pb核，问：(1）一共经过几次α衰变和几次β衰变？(2）错误!Pb与错误!U相比，质子数和中子数各少多少？（3）写出这一衰变过程的方程．（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、中子数圴减少2．（3)每发生一次β衰变中子数减少1,质子数增加1．四、理解放射性元素的半衰期1．某种元素的半衰期为T，则该元素的原子核经过一个半衰期后，有一半该元素的原子核发生了衰变，再经过一个半衰期另一半也发生了衰变,由此可以得出该元素的寿命是2T．试分析以上说法是否正确？半衰期的公式及其意义是什么？2．试用半衰期的规律判断经过一个半衰期后，一块质量为4 kg的铋210的质量是否变为原来的一半?影响半衰期的因素是什么？目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如，有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放射出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是（）．A．氡的半衰期为3。
【金版学案】高中物理 4.2 放射性元素的衰变知能演练 粤教版选修3-5
第二节 放射性元素的衰变基础达标1．一放射源放射出某种或多种射线，当用一张薄纸放在放射源的前面时，强度减为原来的13，而当用1 cm 厚的铝片放在放射源前时，射线的强度减小到几乎为零．由此可知，该放射源所射出的( )A ．仅是α射线B ．仅是β射线C ．是α射线和β射线D ．是α射线和γ射线解析：三种射线中，γ射线贯穿本领最强，能穿透几厘米厚的铅板，题中用1 cm 厚的铝片即能挡住射线，说明射线中不含γ射线，用薄纸便可挡住部分射线，说明射线中含有贯穿本领较小的α射线，同时有大部分射线穿过薄纸，说明含有β射线． 答案：C2．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：α射线是原子核同时放出两个质子和两个中子产生的，选项A 错；β射线是原子核内中子转化为质子和电子而放出的，选项B 错；γ射线是衰变后的原子核从高能级向低能级跃迁产生的，选项C 错；放射性是原子核的固有属性，选项D 正确． 答案：D3．朝鲜的“核危机”引起了全球的瞩目，其焦点问题就是朝鲜的核电站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23994Pu可由铀239(239 92U)经过n次β衰变而产生，则n为( )A．2 B．239C．145 D．92解析：其衰变方程为239 92U→239 94Pu＋n0－1e，β衰变时质量数不变，由电荷数守恒可以判断出发生β衰变的次数为2次．答案：A4．关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的是( )A．半衰期是原子核质量减少一半所需的时间B．半衰期与外界压强和温度有关，与原子的化学状态无关C．氡的半衰期为3.8天，若有四个氡原子核，经过7.6天就只剩下一个氡原子核D．氡的半衰期为3.8天，4 g氡原子核，经过7.6天就只剩下1 g氡原子核解析：原子核的衰变有一定的速率，每隔一定的时间即半衰期，原子核就衰变掉总数的一半，而并非原子核质量减少一半，故A错．原子核的衰变快慢是由原子核内部因素决定的，与外界环境或化学状态无关，故B错．半衰期是一个统计规律，是对大量原子核而言的，对一个或几个原子核来说，半衰期是没有意义的，某一个或某几个具有放射性的原子核，经过多长时间发生衰变是偶然的，故C错．由半衰期公式可知D对．答案：D5．(双选)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，有些含有铀、钍的花岗岩会释放出α、β、γ射线，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是( )A．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，核内质量数减少2B．发生β衰变时，生成核与原来的原子核相比，核内中子数减少1C．β射线是原子的核外电子电离后形成的电子流D．在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱解析：根据衰变规律，发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，核内电荷数减少2，质量数减少4，故选项A错误；发生β衰变时，生成核与原来的原子核相比，核内电荷数增加1，中子数减少1，故选项B正确；β衰变的实质在于原子核内的一个中子转化成了一个质子和一个电子，β射线不是原子的核外电子电离后形成的电子流，故选项C错误；选项D说法正确．答案：BD能力提升6．(2012·全国理综) U 经过m 次α衰变和n 次β衰变，变成Pb ，则( )A ．m ＝7，n ＝3B ．m ＝7，n ＝4C ．m ＝14，n ＝9D ．m ＝14，n ＝18解析：质量数减少为：4m ＝235－207＝28，m ＝7.核电荷数减少为：2m －n ＝92－82＝10，n ＝4.答案：B7．钫23887Fr 的β衰变半衰期是21 min ，则原来16 g 钫经衰变后剩下1 g 所需要的时间是( )A ．315 minB ．336 minC ．84 minD ．5.25 min解析：半衰期T 12＝21 min ，根据衰变公式，经时间t 后剩下的质量数为 即m ＝m 0＝116 m 0. 所以t T 12＝4，t ＝4T 12＝84 min. 答案：C8．原子核与氘核反应生成一个α粒子和一个质子，由此可知( )A ．A ＝2，Z ＝1B ．A ＝2，Z ＝2C ．A ＝3，Z ＝3D ．A ＝3，Z ＝2解析：由核反应过程中质量数和电荷数守恒可得：A ＋2＝4＋1，Z ＋1＝2＋1，两式联立解得A ＝3、Z ＝2，故选项D 对．答案：D9．(双选)天然放射性元素经过一系列α衰变和β衰变之后，变成，下列论断中正确的是( )A．铅核比钍核少24个中子B．衰变过程中共有4次α衰变和8次β衰变C．铅核比钍核少8个质子D．衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变解析：铅核中子数208－82＝126，钍核中子数232－90＝142，故铅核比钍核少142－126＝16个中子，铅核比钍核少90－82＝8个质子，选项A错，C对．α衰变的次数为n＝232－208＝6次，α衰变后减少的电荷数为12，而现在只减少了90－82＝8个，故β衰变4的次数为4次，选项B错，D对．答案：CD10.238 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238 92U衰变为206 82Pb经过x次α衰变和y次β衰变．由质量数守恒和电荷数守恒可得238＝206＋4x①92＝82＋2x－y②联立①②解得x＝8，y＝6.即一共经过8次α衰变和6次β衰变．(2)因为原子核的电荷数等于质子数，因此质子数减少92－82＝10个．原子核的质量数为质子数与中子数的和．故中子数减少量为：(238－92)－(206－82)＝22个．(3)此核反应方程为238 92U→206 82Pb＋842He＋60－1e.答案：(1)8 6 (2)10 22(3)238 92U→206 82Pb＋842He＋60－1e核反应核反应是指入射粒子(或原子核)与原子核(称靶核)碰撞导致原子核状态发生变化或形成新核的过程．反应前后的能量、动量、角动量、质量、电荷都必须守恒．核反应是宇宙中早已普遍存在的极为重要的自然现象．现今存在的化学元素除氢以外都是通过天然核反应合成的，在恒星上发生的核反应是恒星辐射出巨大能量的源泉．在核反应中，用于轰击原子核的粒子称为入射粒子或轰击粒子，被轰击的原子核称为靶核，核反应发射的粒子称为出射粒子，反应生成的原子核称为剩余核或产物核．入射粒子a 轰击靶核A，发射出射粒子b并生成剩余核B的核反应可用以下方程式表示：A＋a→B＋b或简写为：A(a，b)B若a、b为同种粒子，则为散射，并根据剩余核处于基态还是激发态而分为弹性散射和非弹性散射，用A(a，a)A和A(a，a′)A*表示，给定的入射粒子和靶核能发生的核反应往往不止一种．每一种核反应称为一个反应道．反应道由入射道和出射道构成．入射粒子和靶核组成入射道，出射粒子和剩余核组成出射道．同一入射道可以有若干出射道，同一出射道也可以有若干入射道．发生某种核反应的几率用核反应截面来表征．只有满足质量数、电荷、能量、动量、角动量和宇称等守恒条件，核反应才能发生，相应的反应道称开道，反之为闭道．核反应过程总是伴随着能量的吸收或释放，前者称为吸能反应，反者称为放能反应．反应能常用Q表示，等于反应后与反应前体系动能之差，可标明在核反应方程式中，例如：3H＋2H→4He＋n＋Q Q＝17.6 MeV对于吸能反应，仅当入射粒子的动能高于阈能(Eth)时才能引起核反应．核反应按其本质来说是质的变化，但它和一般化学反应有所不同．化学反应只是原子或离子的重新排列组合，而原子核不变．因此，在化学反应里，一种原子不能变成另一种原子．核反应乃是原子核间质点的转移，致使一种原子转化为其他种原子，原子发生了质变．核反应的能量效应要比化学反应的大得多．核反应能常以兆电子伏计量，而化学反应能一般只有几个电子伏．例如：核反应不是通过一般化学方法所能实现的，而是用到很多近代物理学的实验技术和理论．首先要用人工方法产生高能量的核“炮弹”，如氦原子核、氢原子核、氘原子核等，利用这些“炮弹”猛烈撞击别的原子核，从而引起核反应．各种各样的加速器，都是为了人工产生带电的高能粒子用做核“炮弹”来进行核反应的．当1932年人们发现中子后，不但对原子核的结构有了正确的认识，而且发现中子是一种新型的核“炮弹”．由于中子不带电荷，它和原子核之间不存在电排斥力，因而用它来产生核反应时，比用带电的其他高能粒子效果好得多．一些工厂有核反应堆．核反应通常分为四类：衰变、粒子轰击、裂变和聚变．前者为自发发生的核转变，而后三种为人工核反应(即用人工方法进行的非自发核反应)．。
物理粤教版选修3-5学案第4章第三节放射性同位素
1（1）定义：原子核在其他的________或人工加速的____的轰击下产生________的过程．（2）原子核的人工转变①1919年______用α粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素，同时产生了一个质子．②卢瑟福发现质子的核反应方程：14 7N ＋42He→17 8O ＋11H ．③用α粒子轰击铍从而发现了中子的核反应方程：94Be ＋42He→126C ＋________．（3）遵循规律：______守恒，______守恒．2．放射性同位素（1）同位素：具有相同的______而______不同的原子．（2）同位素的特点：核外电子数____，具有相同的____性质．（3）放射性同位素：具有______的同位素．（4）发现过程1934年，约里奥·居里和伊丽芙·居里夫妇在用α粒子轰击____时意外发现的．（5）发现放射性同位素的核反应方程：2713Al ＋42He→________＋________．（6）放射性同位素3015P 的衰变方程3015P→__________＋__________＋ν．预习交流1存在射线危险的地方，常能看到如图所示的标志．你在什么地方见过这个标志？为了保护人身安全，在有这样的标志的场所，应该注意什么？三、放射性同位素的应用预习交流2答案：1．（1）高速粒子 粒子 新原子核 （2）卢瑟福 10n （3）质量数 电荷数2．（1）质子数 中子数 （2）相同 化学 （3）放射性 （4）铝箔 （5）3015P 10n（6）3014Si 01e预习交流1：答案：在医院的放射室看到这个标志．一般情况要远离这些地方，特殊情况下要在医生指导下进出这些场所．3．射线示踪原子半衰期预习交流2：答案：半衰期短的．因为半衰期短的放射性废料容易处理．一、核反应及核反应方程1．核反应的条件和实质分别是什么？2．人工转变核反应与衰变的异同点是什么？3．书写原子核的核反应方程时应注意哪些问题？（2010·全国Ⅱ理综）原子核A Z X与氘核21H反应生成一个α粒子和一个质子．由此可知（）．A．A＝2，Z＝1 B．A＝2，Z＝2C．A＝3，Z＝3 D．A＝3，Z＝2核反应方程遵守质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中，一般会发生质量的变化．质量数守恒和电荷数守恒常是我们解题的关键．二、放射性同位素及其应用1．生产和生活中所用的射线为什么都是人造放射性同位素产生的？2．若静止在磁场中的放射性元素发生的是β衰变，得到的轨迹有什么特点？3．利用放射性同位素作为示踪原子时，选择半衰期较长的还是较短的？为什么？4．根据射线的特点试说出一些射线的应用．5．防止放射性危害的主要途径是什么？关于放射性同位素的一些应用，下列说法中不正确的是（）．A．利用放射性消除静电是利用射线的穿透作用B．利用射线探测机器部件内部的砂眼或裂纹是利用射线的穿透作用C．利用射线改良品种是因为射线可使DNA发生变异D．在研究农作物合理施肥中是以放射性同位素作为示踪原子1A．21H＋31H→42He＋10nB．2713Al＋42He→3015P＋10nC．94Be＋42He→12 6C＋10nD．14 7N＋42He→17 9F＋10n2．对放射性的应用和防护，下列说法不正确的是（）．A．放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，对人体的正常细胞不会有伤害作用B．核工业废料要放在厚厚的重金属箱内，沉于海底C．γ射线探伤仪中的放射源必须存放在特制的容器里，不能随意放置D．对可能有放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的3．放射性射线实际上都是微观粒子流，是肉眼看不见的射线，但是射线中的粒子与其他物质作用时产生的现象，会显示射线的存在，下列说法不正确的是（）．A．粒子不能使气体电离，所以不能用这种方法来显示粒子的存在B．粒子使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和气会产生雾滴，过热液体会产生气泡C．粒子使照相乳胶底片感光D．粒子使荧光物质产生荧光4．下列应用中没有把放射性同位素作为示踪原子的是（）．A．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况B．把含有放射性元素的肥料施给农作物，根据探测器的测量，找出合理的施肥规律C．利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹D．给怀疑患有甲状腺病的病人注射碘131，诊断甲状腺的疾病5．核能是一种高效的能源．（1）在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳，压力壳和安全壳．由图甲可知，安全壳应当选用的材料是________．（2）图乙是用来监测工作人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，可以判断工作人员受到何种辐射．当胸章上1 mm铝片和3 mm铝片下的照相底片被感光，而铅片下的照相底片未被感光时，结合图分析可知工作人员受到了________射线的辐射；当所答案：活动与探究1：1．答案：（1）放射性元素的自发衰变；利用天然放射性的高速粒子或利用人工加速的粒子去轰击原子核．（2）核反应的过程实质是新元素的生成过程．2．答案：（1）不同点：原子核的人工转变，是一种核反应，是其他粒子与原子核相碰撞的结果，需要一定的装置和条件才能发生，而衰变是原子核的自发变化，它不受物理化学条件的影响．（2）相同点：人工转变与衰变过程一样，在发生过程中质量数与电荷数都守恒，反应前后粒子总动量守恒．3．答案：（1）核反应过程一般都不是可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接．（2）核反应的生成一定要以实验事实为基础，不能依据两个守恒规律杜撰出生成物与核反应方程．（3）核反应遵循质量数守恒，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）且释放出核能．迁移与应用1：D 解析：核反应方程为A Z X＋21H→42He＋11H，根据质量数、电荷数守恒有A ＋2＝4＋1，Z＋1＝2＋1．解得A＝3，Z＝2，本题只有选项D正确．活动与探究2：1．答案：这是因为人造放射性同位素的放射强度容易控制，放射源形状可随意制成，更为重要的是，其半衰期比天然放射性物质短得多，放射性核废料容易处理．2．答案：得到两个半径不等的内切圆．半径小的圆是新核的轨迹，半径大的圆是β粒子的轨迹．3．答案：较短的．因为放射性同位素和非放射性同位素具有相同的化学性质，所以我们利用放射性同位素作为示踪原子．但由于放射线对人体有害，一旦研究完毕，就希望放射性同位素放出的射线大大减少，因此，我们选择半衰期较短的，这样便于观察，同时也不至于使放射性元素残留时间过长，对人体造成不必要的危害．4．答案：（1）工业部门使用射线测厚度——利用γ射线的穿透性．（2）烟雾报警器的使用——利用射线的电离作用，增加烟雾导电离子的浓度．（3）农业应用——γ射线使种子的遗传基因发生变异，杀死腐败细菌、抑制发芽等．（4）作示踪原子——利用放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质的特性．5．答案：为了防止有害的放射性对人类和自然的破坏，人们采取了有效的防范措施，如在核电站的核反应堆外用厚厚的水泥来防止射线外泄；用过的核废料要放在很厚的重金属箱内，并埋在深海里．在生活中对那些可能具有放射性的物质要有防范意识，尽可能远离放射源．即防止放射性危害的主要途径有：对放射源进行处理以减少对人的危害；远离放射源．迁移与应用2：A 解析：消除静电是利用射线的电离作用使空气导电，A错．探测机器部件内部的砂眼或裂纹和改良品种分别是利用它的穿透作用和射线可使DNA发生变异，B、C 正确．研究农作物对肥料的吸收是利用其作示踪原子，D正确．当堂检测1．C2．A 解析：射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，但也会对人体的正常细胞有伤害，选项A错．正因为射线具有伤害作用，选项B、C、D均是正确的．3．A 解析：粒子能使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和气会产生雾滴，过热液体会产生气泡；粒子能使照相乳胶底片感光，能使荧光物质发出荧光．故选项B、C、D 正确．4．C 解析：利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹是利用γ射线穿透能力强的特点，因此选项C不属于示踪原子的应用．5．答案：（1）混凝土（2）βγ解析：（1）反应堆最外层是厚厚的水泥防护层．防止射线外泄，所以安全壳应选用的材料是混凝土．（2）β射线可穿透几毫米厚的铝片，而γ射线可穿透几厘米厚的铅板，所以两个空分别是：β和γ．。
2019_2020学年高中物理第4章第2节放射性元素的衰变教案粤教版选修3_5
第二节 放射性元素的衰变[学习目标] 1.知道三种射线的本质和特点.2.理解原子核的衰变及核反应规律．(重点、难点)3.知道半衰期的概念，会应用半衰期解决有关问题．(重点)一、原子核的衰变1．放射性物体放出的射线常见的有三种：α射线、β射线、γ射线，其实质分别是高速α粒子流、高速电子流、频率很高的电磁波．2．三种射线的特点(1)α射线：速度可达光速的110，电离作用强，贯穿本领很小．(2)β射线：速度可达光速的99%，电离作用较弱，贯穿本领较强．(3)γ射线：是频率很高的电磁波，波长很短，电离作用最小，贯穿本领最强． 3．原子核的衰变(1)衰变定义：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)衰变分类①α衰变：放出α粒子的衰变． ②β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．4．γ射线的产生：放射性的原子核在发生α衰变或者β衰变后，产生的新核往往处于高能级，它要向低能级跃迁，并辐射γ光子，故γ射线是伴随α射线或β射线产生的．二、半衰期1．定义：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T 1/2. 2．衰变规律m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12tT 1/2 (其中m 0为衰变前的质量，m 为t 时间后剩余的放射性元素的质量)．3．放射性元素的平均存活时间称为平均寿命．1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)三种射线都是从原子外层电子激发出来的．(×) (2)原子核发生α衰变时，核的质子数减少2，而质量数减少4. (√) (3)原子核发生衰变时，质量数和电荷数都守恒． (√) (4)半衰期的大小反映了放射性元素衰变的快慢．(√)(5)放射性元素衰变的速率，与原子所处的物理状态和化学状态有关．(×) 2．如图所示为研究某未知元素放射性的实验装置，实验开始时在薄铝片和荧光屏之间有图示方向的匀强电场E，通过显微镜可以观察到，在荧光屏的某一位置上每分钟闪烁的亮点数．若撤去电场后继续观察，发现每分钟闪烁的亮点数没有变化；如果再将薄铝片移开，观察到每分钟闪烁的亮点数大大增加，由此可以判断，放射源发出的射线可能为( )A ．β射线和γ射线B ．α射线和β射线C ．β射线和X 射线D ．α射线和γ射线D [α射线本质是高速氦核流，β射线是高速电子流，γ射线是电磁波，三者通过电场时，发生偏转的是α射线和β射线，不偏转的是γ射线，撤去电场后，发现每分钟闪烁的亮点数没有变化，则射线中含有γ射线；γ射线的穿透能力最强，α射线穿透能力最弱，薄铝片可以挡住α射线，不能挡住β射线和γ射线，由此判断，放射源发出的射线可能为α射线和γ射线，D 选项正确．]3．(多选)已知钚的一种同位素的半衰期为24 100年，其衰变方程为23994Pu→X＋42He ＋γ，下列有关说法正确的是( )A ．X 原子核中含有92个质子B ．100个23994Pu 经过24 100年后一定还剩余50个 C ．由于衰变时释放巨大能量，衰变过程质量数不再守恒D ．衰变发出的γ放射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力AD [根据电荷数守恒和质量数守恒可知，质量数等于质子数和中子数之和，X 的电荷数为92，质量数为235，质子数是92，中子数为143，A 选项正确；半衰期是统计规律，对大量的原子核适用，对个别的原子核没有意义，B 选项错误；由于衰变时释放巨大能量，衰变过程总质量减小，但质量数仍旧守恒，C 选项错误；衰变发出的γ放射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力，D 选项正确．](1)不论在电场还是磁场中，γ射线总是做匀速直线运动，不发生偏转．(2)在匀强电场中，α和β粒子沿相反方向做类平抛运动，且在同样的条件下，β粒子的偏移较大．如图所示．(3)在匀强磁场中，在同样的条件下，α和β粒子沿相反方向做匀速圆周运动，且在同样条件下，β粒子的轨道半径较小，偏转较大．如图所示．【例1】 如图所示，R 是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场，LL ′是厚纸板，MN 是荧光屏，实验时，发现在荧光屏的O 、P 两点处有亮斑，由此可知磁场的方向、到达O点的射线种类、到达P点的射线种类应属于下表中的( )(1)能够穿过厚纸板的只有β和γ射线，α射线无法穿过．(2)γ射线不偏转，β射线在磁场中的偏转情况符合左手定则．C [R放射出来的射线共有α、β、γ三种，其中α、β射线垂直于磁场方向进入磁场区域时将受到洛伦兹力作用，γ射线不偏转，故打在O点的应为γ射线；由于α射线贯穿本领弱，不能射穿厚纸板，故到达P点的应是β射线；依据β射线的偏转方向及左手定则可知磁场方向垂直纸面向里．]三种射线的比较方法(1)知道三种射线带电的性质，α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电．α、β是实物粒子，而γ射线是光子流，属于电磁波的一种．(2)在电场或磁场中，通过其受力及运动轨迹半径的大小来判断α和β射线，由于γ射线不带电，故运动轨迹仍为直线．(3)α射线穿透能力较弱，β射线穿透能力较强，γ射线穿透能力最强．训练角度1：三种射线特性比较1．如图所示，x为未知的放射源，L为薄铝片，若在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则x可能是( )A．α和β的混合放射源B．纯α放射源C．α和γ的混合放射源D．纯γ放射源C [在放射源和计数器之间加上铝片后，计数器的计数率大幅度减小，说明射线中有穿透力很弱的粒子，即α粒子；在铝片和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，说明穿过铝片的粒子中无带电粒子，故只有γ射线．因此放射源可能是α和γ的混合放射源．]训练角度2：三种射线在电、磁场中的偏转2．(多选)如图所示，铅盒A 中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔中水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，则下列说法正确的有( )A ．打在图中a 、b 、c 三点的依次是α射线、γ射线和β射线B ．α射线和β射线的轨迹是抛物线C ．α射线和β射线的轨迹是圆弧D ．如果在铅盒和荧光屏间再加一个竖直向下的场强适当的匀强电场，可能使屏上的亮斑只剩下bAC [由左手定则可知粒子向右射出后，在匀强磁场中α粒子受的洛伦兹力向上，β粒子受的洛伦兹力向下，轨迹都是圆弧．由于α粒子速度约是光速的110，而β粒子速度接近光速，所以在同样的混合场中不可能都做直线运动．]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 －4Z －2Y ＋42He (2)β衰变：AZ X→ AZ ＋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 .以上两式联立解得：n ＝A －A ′4，m ＝A －A ′2＋Z ′－Z .由此可见，确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组．(2)技巧：为了确定衰变次数，一般先由质量数的改变确定α衰变的次数(这是因为β衰变的次数多少对质量数没有影响)，然后根据衰变规律确定β衰变的次数．【例2】23892U 经一系列的衰变后变为20682Pb.(1)求一共经过几次α衰变和几次β衰变？ (2) 20682Pb 与23892U 相比，求质子数和中子数各少多少？(3)写出这一衰变过程的方程．思路点拨：可依据衰变过程中质量数和电荷数守恒求解衰变次数，再根据α衰变、β衰变的实质推算质子数、中子数的变化．[解析] (1)设23892U衰变为20682Pb经过x次α衰变和y次β衰变．由质量数和电荷数守恒可得238＝206＋4x①92＝82＋2x－y②联立①②解得x＝8，y＝6，即一共经过8次α衰变和6次β衰变．(2)由于每发生一次α衰变，质子数和中子数均减少2，每发生一次β衰变，中子数减少1，而质子数增加1，故20682Pb较23892U质子数少10，中子数少22.(3)核反应方程为23892U→20682Pb＋842He＋60－1e.[答案] (1)8 6 (2)10 22(3) 23892U→20682Pb＋842He＋60－1e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衰变使原子核中质子数、中子数均减少2个，即核子数减少4个．3．一次β衰变使原子核中中子数减少1，质子数增加1，核子数(质量数)不变．训练角度1：衰变的实质3．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D [ α、β射线是放射性的原子核衰变时产生的．放射性的原子核发生α衰变和β衰变时蕴藏在核内的能量会释放出来，使产生的新核处于高能级，这时它要向低能级跃迁，能量以γ光子的形式辐射出来，形成γ射线，故A、B、C三项错误．放射性是核本身的一种性质，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，故D项正确．]训练角度2：衰变次数的计算4．由于放射性元素23793Np的半衰期很短，所以在自然界一直未被发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现．已知23793Np经过一系列α衰变和β衰变后变成20983Bi，下列说法中正确的是( )A. 20983Bi 的原子核比23793Np 的原子核少28个中子 B ．衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变 C ．衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变 D ．衰变前比衰变后所有物质的质量数少B [23793Np 与20983Bi 的中子数分别为237－93＝144,209－83＝126，故中子数之差为144－126＝18，即20983Bi 的原子核比23793Np 的原子核少18个中子，A 错误. 23793Np 衰变成20983Bi 的衰变方程为23793Np→20983Bi ＋x 42He ＋y 0－1e ，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得4x ＋209＝237,2x －y ＋83＝93，解得x ＝7，y ＝4.即衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变，选项B 正确，C 错误．根据衰变规律可知，反应前后质量数守恒，D 错误．]2．决定因素：半衰期的长短由原子核自身因素决定，与原子核所处的物理、化学状态以及周围环境、温度无关．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，无法确定其何时发生衰变，半衰期只适用于大量的原子核．【例3】 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14C 的衰变方程．(2)若测得一古生物遗骸中的146C 含量只有活体中的25%，则此遗骸距今约有多少年？ [解析] (1)146C 的β衰变方程为：146C→0－1e ＋147N.(2) 146C 的半衰期τ＝5 730年．生物死亡后，遗骸中的146C 按其半衰期变化，设活体中146C 的含量为N 0，遗骸中的146C 含量为N ，则N ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫12tτN 0， 即0.25N 0＝⎝ ⎛⎭⎪⎫12t5730N 0，故t 5 730＝2，t ＝11 460年．[答案] (1) 146C→0－1e ＋147N (2)11 460年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 原．5．(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，下列有关放射性元素的说法正确的是( )A ．β射线与γ射线一样都是电磁波，但穿透本领远比γ射线弱B ．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后就一定只剩下1个氡原子核 C. 23892U 衰变成20682Pb 要经过8次α衰变和6次β衰变D ．放射性元素发生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 CD [β射线的实质是电子流，γ射线的实质是电磁波，γ射线的穿透本领比较强，故A 错误；半衰期对大量的原子核适用，对少量的原子核不适用，故B 错误；因为β衰变的质量数不变，所以α衰变的次数n ＝238－2064＝8，在α衰变的过程中电荷数总共少16，则β衰变的次数m ＝16－101＝6，所以选项C 正确；β衰变时，原子核中的一个中子，转变为一个质子和一个电子，电子以β射线的形式释放出来，所以选项D 正确．]1．天然放射性物质的放射线包括三种成分，下列说法不正确的是 ( ) A ．一张厚的黑纸能挡住α射线，但不能挡住β射线和γ射线 B ．某原子核在放出γ射线后会变成另一种元素的原子核 C ．三种射线中对气体电离作用最强的是α射线D ．β粒子是电子，但不是原来绕核旋转的核外电子B [由三种射线的本质和特点可知，α射线穿透本领最弱，一张黑纸都能挡住，而挡不住β射线和γ射线，故A 正确；γ射线是一种波长很短的光子，不会使原核变成新核，选项B 错误；三种射线中α射线电离作用最强，故C 正确；β粒子是电子，来源于原子核，故D 正确．]2．新发现的一种放射性元素X ，它的氧化物X 2O 半衰期为8天，X 2O 与F 2能发生如下反应：2X 2O ＋2F 2===4XF ＋O 2，XF 的半衰期为( )A ．2天B ．4天C ．8天D ．16天C [根据半衰期由原子核内部因素决定，而跟其所处的物理状态和化学状态无关，所以X 2O 、XF 、X 的半衰期相同，均为8天．正确选项为C.]3．如图所示，天然放射性元素，放出的α、β、γ三种射线同时射入互相垂直的匀强电场和匀强磁场中，射入时速度方向和电场、磁场方向都垂直，进入场区后发现β射线和γ射线都沿直线前进，则α射线( )A ．向右偏B ．向左偏C ．直线前进D ．无法判定A [γ射线在电场、磁场中不受力，所以沿直线前进，β射线在电场、磁场中受到一对平衡力而沿直线运动，即向左的电场力和向右的洛伦兹力大小相等、方向相反．即Bqv ＝Eq ，所以v ＝EB.而α粒子的速度远小于β射线中电子的速度，所以向右的电场力远大于向左的洛伦兹力，α粒子向右偏，A 正确．]4．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A [根据核反应过程中的质量数守恒和电荷数守恒分析，23892U 核与23490Th 核比较可知，核反应的另一产物为42He ，所以衰变①为α衰变，可排除B 、C 项. 23491Pa 核与23492U 核比较可知，核反应的另一产物为0－1e ，所以衰变③为β衰变，可排除D 项，则A 项正确．]5．完成下列衰变方程．(1)β衰变：24483Bi→______＋0－1e ，21084Po→21085Al ＋______________，23490Ph→23491Pa ＋________.(2)α衰变：23490Th→______＋42He ，23892U→23490Th ＋______________，6629Cu→6227Co ＋________.(3)其中23490Th 衰变成23491Pa 的半衰期为1.2 min ，则64 g 23490Th 经过6 min 还有________g 未衰变．[解析] (1)24483Bi→24484Po ＋0－1e ，21084Po→21085Al ＋0－1e ， 23490Ph→23491Pa ＋0－1e.(2) 23490Th→23088Ra ＋42He ，238 92U→23490Th ＋42He ，6629Cu→6227Co ＋42He.(3)由半衰期公式得m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12t T得m ＝64×⎝ ⎛⎭⎪⎫1261.2g ＝2 g.[答案] (1)见解析 (2)见解析 (3)2。
2019-2020学年粤教版物理选修3-5新素养学案：第四章第一节走进原子核第二节放射性元素的衰变 Word版含答案
第一节走进原子核第二节放射性元素的衰变1.知道天然放射现象，了解放射性及放射性元素的概念．2.了解质子、中子的发现过程，知道原子核的组成．3.知道三种射线的本质和特点．4.理解原子核的衰变及核反应规律．5.知道半衰期的概念，会应用半衰期解决有关问题．一、放射性的发现1．放射性：物质放射出射线的性质叫做放射性．具有放射性的元素叫放射性元素．研究发现，原子序数大于83的所有元素，都有放射性．原子序数小于等于83的元素，有的也具有放射性．这些能自发地放出射线的元素叫做天然放射性元素．2．意义：放射性的发现揭示了原子核结构的复杂性，促进了人类对微观结构更为深入的认识．二、原子核的组成原子核是由中子和质子组成的，中子和质子统称为核子，它们的质量几乎相等．中子不带电，质子带一个单位的正电荷．由于原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数叫做原子核的质量数，原子核的质量数就是核内的核子数．质子用符号p表示，其质量为m p＝1.672 6×10－27kg，中子用符号n表示，其质量为m n＝1.674 9×10－27kg.1．(1)质子和中子都不带电，是原子核的组成成分，统称为核子．()(2)原子核的电荷数就是核内的质子数，也就是这种元素的原子序数．()提示：(1)×(2)√三、原子核的衰变1．三种射线的本质特征α射线：它是α粒子流，速度约为光速的110，贯穿本领很弱，电离作用比较强．β射线：它是电子流，速度接近光速的99%，贯穿本领很强，电离作用较弱．γ射线：它是频率极高的电磁波，贯穿本领最强，电离作用最小．2．衰变：原子核由于放出α粒子或β粒子而转变为新的原子核，把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．3．衰变形式：常见的衰变有两种，放出α粒子的衰变为α衰变，放出β粒子的衰变叫β衰变，而γ射线是伴随α射线或β射线产生的．4．衰变规律：原子核衰变时，电荷数和质量数总是守恒的．2．(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．()提示：(1)√(2)×(3)×四、半衰期1．概念：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T1/2，半衰期越大，表明放射性元素衰变得越慢．2．衰变规律表达式：m＝m0⎝⎛⎭⎫12tT1/2m0表示放射性元素衰变前的质量，m是经时间t后剩余的质量，T1/2表示半衰期．3．半衰期与平均寿命之间的关系：T1/2＝0.693τ.4．特点：放射性元素衰变的速率由核本身的因素决定，与原子所处的物理状态或化学状态无关．3．(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．()提示：(1)√(2)√(3)×原子核的组成1．原子核(符号A Z X)原子核⎩⎪⎨⎪⎧大小：很小，半径为10－15～10－14 m组成⎩⎪⎨⎪⎧质子：电量e＝＋1.6×10－19 C质量m p＝1.672 623 1×10－27 kg中子：电量e＝0质量m n＝1.674 928 6×10－27 kg2．基本关系：核电荷数＝质子数(Z)＝元素的原子序数＝核外电子数．质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数．3．对核子数、电荷数、质量数的理解(1)核子数：质子和中子质量差别非常微小，二者统称为核子，质子数和中子数之和叫核子数．(2)电荷数(Z)：原子核所带的电荷总是质子电荷的整数倍，通常用这个倍数表示原子核的电荷量，叫做原子核的电荷数．(3)质量数(A)：原子核的质量等于核内质子和中子的质量的总和，而质子与中子质量几乎相等，所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数叫做原子核的质量数．原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数称为原子核的质量数．因此，质量数就是核子的个数，是一个纯数字，它与质量是不同的．如质子和中子的质量数相同均为1，但它们的质量不同，中子的质量比质子的质量约大一千八百分之一．已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226.试问：(1)镭核中有几个质子？几个中子？(2)镭核所带的电荷量是多少？(3)呈中性的镭原子，核外有几个电子？[解题探究] (1)原子核的核电荷数、质子数、核外电子数具有什么关系？(2)质量数和核子数具有什么关系？[解析](1)镭核中的质子数等于其原子序数，故质子数为88，中子数N等于原子核的质量数A与质子数Z之差，即N＝A－Z＝226－88＝138.(2)镭核所带电荷量：Q＝Z e＝88×1.6×10－19 C≈1.41×10－17 C.(3)核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88.[答案](1)88138(2)1.41×10－17C(3)88明确核子数、质子数、核外电子数及中子数的相互关系，是正确解答此类问题的关键．(多选)铀235的原子核符号常写成235 92U，由此可知()A．铀235的原子核中有质子92个B．铀235的原子核中有电子92个C．铀235的原子核中有中子235个D．铀235的原子核中有中子143个解析：选AD.原子核符号A Z X中X为元素符号，A为原子核的质量数，Z为核电荷数．核电荷数等于质子数，中子数等于质量数减去质子数，质子数等于核外电子数．因而，A、D 正确．三种射线的比较1．α、β、γ三种射线的性质、特征比较α射线β射线γ射线组成高速氦核流高速电子流光子流(高频电磁波)带电荷量2e －e 0质量4m p(m p＝1.67×10－27 kg)m p1 836静止质量为零速率0.1c 0.99c c贯穿本领最弱，用一张纸就能挡住较强，能穿透几毫米厚的铅板最强，能穿透几厘米厚的铅板电离作用很强较弱很弱(1)在匀强电场中，α射线偏转较小，β射线偏转较大，γ射线不偏转，如图甲．甲乙(2)在匀强磁场中，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径较小，γ射线不偏转，如图乙．3．研究放射性的意义：如果一种元素具有放射性，那么不论它是以单质的形式存在，还是以某种化合物的形式存在，放射性都不受影响．也就是说，放射性与元素存在的状态无关，放射性仅与原子核有关．因此，原子核不是组成物质的最小微粒，原子核也存在着一定结构．α、β、γ射线中的电子是从原子核中放出的，并不是从原子核外面的电子放出的．(多选)将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，下图表示射线偏转情况中正确的是()[解析] 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，其半径为r ＝m vBq ，将其数据代入，则α粒子与β粒子的半径之比为rαr β＝m αm β·v αv β·q βq α＝411 836×0.1c 0.99c ×12≈370.91由此可见，A 项正确，B 项错误．带电粒子垂直进入匀强电场，设初速度为v 0，垂直电场线方向位移为x ，沿电场线方向位移为y ，则有x ＝v 0t ，y ＝12·qE m t 2，消去t 可得y ＝qEx 22m v 20对某一确定的x 值，α、β粒子沿电场线偏转距离之比为y αy β＝q αq β·m βm α·v 2βv 2α＝21×11 8364×（0.99c ）2（0.1c ）2≈137.5 由此可见，C 项错误，D 项正确． [答案] AD三种射线的比较方法(1)知道三种射线带电的性质，α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电．α、β是实物粒子，而γ射线是光子流，属电磁波的一种．(2)在电场或磁场中，通过其受力及运动轨迹半径的大小来判断α和β射线偏转方向，由于γ射线不带电，故运动轨迹仍为直线．(3)α粒子穿透能力较弱，β粒子穿透能力较强，γ射线穿透能力最强，而电离作用相反．原子核的衰变1．衰变过程(1)α衰变：A Z X ―→A －4Z －2Y ＋42He(2)β衰变：A Z X ―→ A Z ＋1Y ＋ 0－1e 2．α衰变和β衰变的实质(1)α衰变：210n ＋211H ―→42He(2)β衰变：10n ―→11H ＋ 0－1e 3．衰变次数的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.(1)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．(2)再根据衰变规律确定β衰变的次数． 命题视角1 原子核衰变的应用235 92U 经过m 次α衰变和n 次β衰变，变成20782Pb ，则( ) A ．m ＝7，n ＝3 B ．m ＝7，n ＝4 C ．m ＝14，n ＝9 D ．m ＝14，n ＝18[思路点拨] 设初核A Z X 经p 次α衰变和q 次β衰变形成新核 A ′ Z ′Y ，其衰变方程为A Z X →A ′Z ′Y ＋p 42He ＋q0－1e ，根据质量数和电荷数守恒有A ＝A ′＋4p 、Z ＝Z ′＋2p －q ，由此可得p 、q . [解析] 衰变过程满足质量数守恒和电荷数守恒．写出核反应方程：235 92U →207 82Pb ＋m 42He ＋n 0－1e根据质量数守恒和电荷数守恒列出方程 235＝207＋4m 92＝82＋2m －n解得m ＝7，n ＝4，故选项B 正确，选项A 、C 、D 错误． [答案] B命题视角2 原子核在磁场中衰变的运动分析(多选)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( )A ．α粒子与反冲粒子的动量大小相等，方向相反B ．原来放射性元素的原子核电荷数为90C ．反冲核的核电荷数为90D ．α粒子和反冲粒子的速度之比为1∶88[解析] 微粒之间相互作用的过程中遵守动量守恒，由于初始总动量为零，则末动量也为零，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Bq v ＝m v 2R 得R ＝m vBq.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，又R 1∶R 2＝44∶1，得Q ＝90.它们的速度大小与质量成反比，故D 错误，上述选项正确的为A 、B. [答案] AB原来静止的放射性同位素的原子核发生衰变而发射出粒子后，由于发生反冲运动，新生成的核也要运动．衰变过程中满足动量守恒，它们的动量大小相等，方向相反；当它们在匀强磁场中速度垂直磁场时，产生的粒子和反冲核都要做匀速圆周运动；由公式q v B ＝m v 2r ，得到r ＝m vqB ，由于它们动量大小相等，故电荷量小的粒子半径大，电荷量大的新核半径小，且半径之比等于电荷量的反比；又由于它们在同向的磁场中，速度方向相反，当轨迹内切时，受洛伦兹力同向，应带异种电荷，为β衰变；当轨迹外切时，受洛伦兹力反向，应带同种电荷，为α衰变．其轨迹如图甲和乙．在一个23892U 原子核衰变为一个206 82Pb 原子核的过程中，发生β衰变的次数为( )A ．6次B ．10次C ．22次D ．32次解析：选A.设原子核衰变过程中发生了n 次α衰变，m 次β衰变，由核衰变规律及衰变前后质量数守恒与电荷数守恒得4n ＝238－206，2n －m ＝92－82，解得n ＝8，m ＝6，故A 正确．对半衰期的理解和计算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一定，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⎝⎛⎭⎫12t T1/2，m 余＝m 0⎝⎛⎭⎫12tT 1/2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，T 1/2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．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．一种元素的半衰期与这种元素是以单质形式存在还是以化合物形式存在无关，对它加压或增温也不会改变该元素的半衰期．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 ．m4B ．m 8C ．m 16D ．m 32[解析] 经过n 个半衰期剩余碘131的含量m ′＝m ⎝⎛⎭⎫12n.因32天为碘131的4个半衰期，故剩余碘131含量：m ′＝m ⎝⎛⎭⎫124＝m 16，选项C 正确．[答案] C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．放射性元素氡(22286Rn)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218 84Po积累到一定量以后，218 84Po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解析：选A.从衰变及半衰期角度分析，各种不同元素的衰变不断发生，而22286Rn的半衰期较短，衰变速度较快，因此目前地壳中的22286Rn不是因为原来含量高而是由其他元素衰变生成的，选项A正确，选项B错误；放射性元素的半衰期只由原子核本身决定，与其他因素无关，选项C、D错误．[随堂检测]1．天然放射现象的发现揭示了()A．原子不可再分B．原子的核式结构C．原子核还可以再分D．原子核由质子和中子组成解析：选C.汤姆孙发现了电子说明原子也可再分；卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构；贝克勒尔发现了天然放射现象，说明了原子核也是有着复杂的结构的．天然放射现象的发现揭示了原子核还可再分．卢瑟福用α粒子轰击氮核，发现了质子，查德威克用α粒子轰击铍核打出了中子，使人们认识到原子核是由质子和中子组成的．所以选项C 正确．2．一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方程为238 92U→234 90Th＋42He.下列说法正确的是()A．衰变后钍核的动能等于α粒子的动能B．衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小C．铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间D．衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量解析：选B.静止的铀核在衰变过程中遵循动量守恒，由于系统的总动量为零，因此衰变后产生的钍核和α粒子的动量等大反向，即p Th ＝p α，B 项正确；因此有2m Th E kTh ＝2m αE k α，由于钍核和α粒子的质量不等，因此衰变后钍核和α粒子的动能不等，A 项错误；半衰期是有半数铀核衰变所用的时间，并不是一个铀核衰变所用的时间，C 项错误；由于衰变过程释放能量，根据爱因斯坦质能方程可知，衰变过程有质量亏损，因此D 项错误． 3．如图，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是( )A ．①表示γ射线，③表示α射线B ．②表示β射线，③表示α射线C ．④表示α射线，⑤表示γ射线D ．⑤表示β射线，⑥表示α射线解析：选C.γ射线为电磁波，在电场、磁场中均不偏转，故②和⑤表示γ射线，A 、B 、D 项错；α射线中的α粒子为氦的原子核，带正电，在匀强电场中，沿电场方向偏转，故③表示α射线，由左手定则可知在匀强磁场中α射线向左偏，故④表示α射线，C 项对．4．表示放射性元素碘131(131 53I)α衰变的方程是( )A ．131 53I →127 51Sb ＋42HeB ．131 53I →13154Xe ＋ 0－1eC ．131 53I →130 53I ＋10nD ．131 53I →130 52Te ＋11H解析：选A.α衰变是由原子核自发地释放一个α粒子(即氦核)产生新核的过程，衰变过程遵守质量数与电荷数守恒，A 项正确．5．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________天有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 ＋－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．答案：(1)131 54X ＋－1e (2)16[课时作业]一、单项选择题1．在天然放射性物质附近放置一带电体，带电体所带的电荷很快消失的根本原因是()A．γ射线的贯穿作用B．α射线的电离作用C．β射线的贯穿作用D．β射线的中和作用解析：选B.由于α粒子电离作用较强，能使空气分子电离，电离产生的电荷与带电体的电荷中和．故正确选项为B.2．关于原子核，下列说法正确的是()A．原子核是组成原子的最小微粒B．原子核的质量数并不是原子核的质量C．中子的质量与质子的质量严格相等D．质子与中子分别带等量异种电荷，整体呈中性解析：选B.原子核由质子和中子组成，并不是组成原子的最小微粒；原子核的质量数等于质子个数与中子个数之和，并不是原子核的质量；中子质量几乎与质子质量相等，但并不是严格相等；中子不带电，质子带正电．3．如图中曲线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：选D.由于α粒子带正电，β粒子带负电，γ粒子不带电，据左手定则可判断a、b 可能为α粒子的径迹，c、d可能为β粒子的径迹，选项D正确．4．如图为查德威克实验示意图，由天然放射性元素钋(Po)放射的α射线轰击铍时会产生粒子流A，用粒子流A轰击石蜡时，会打出粒子流B，经研究知道()A．A为中子，B为质子B．A为质子，B为中子C．A为γ射线，B为中子D．A为中子，B为γ射线解析：选A.不可见射线A轰击石蜡时打出的应该是质子，因为质子就是氢核，而石蜡中含有大量氢原子，轰击石蜡的不可见射线应该是中子．5．原子序数大于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1.6．朝鲜的“核危机”曾引起全球的瞩目，其焦点问题就是朝鲜的核电站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(239 92U)经过n次β衰变而产生，则n为()A．2 B．239C．145 D．92解析：选A.其衰变方程为：239 92U―→239 94Pu＋n0－1e，β衰变时质量数不变，由电荷数守恒可以判断出发生β衰变的次数为2次．二、多项选择题7．天然放射物质的射线包含三种成分，下列说法中正确的是()A．α射线的本质是高速氦核流B．β射线是不带电的光子流C．三种射线中电离作用最强的是γ射线D．一张厚的黑纸可以挡住α射线，但挡不住β射线和γ射线解析：选AD.α射线的本质是高速氦核流；A正确；β射线是高速电子流，B错误；三种射线中电离作用最强的是α射线，C错误；一张厚的黑纸可以挡住α射线，但挡不住β射线和γ射线，D正确．8．关于放射性元素的半衰期，下列说法中正确的是()A．半衰期是原子核质量减少一半所需的时间B．半衰期是原子核有半数发生衰变所需的时间C．半衰期与外界压强和温度无关，与原子的化学状态无关D．半衰期可以用于测定地质年代、生物年代等解析：选BCD.原子核的衰变是由原子核内部因素决定的，与外界环境无关，C正确；原子核的衰变有一定的速率，每隔一定的时间(即半衰期)，原子核就衰变掉总数的一半，A 错误，B正确；利用铀238可测定地质年代，利用碳14可测定生物年代，D正确．9．如图所示，铅盒A 中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔中水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，则以下说法中正确的有( )A ．打在图中a 、b 、c 三点的依次是α射线、γ射线和β射线B ．α射线和β射线的轨迹是抛物线C ．α射线和β射线的轨迹是圆弧D ．如果在铅盒和荧光屏间再加一个竖直向下的场强适当的匀强电场，可能使屏上的亮斑只剩下b解析：选AC.由左手定则可知粒子向右射出后，在匀强磁场中α粒子受的洛伦兹力向上，β粒子受的洛伦兹力向下，轨迹都是圆弧．由于α粒子速度约是光速的110，而β粒子速度接近光速，所以在同样的混合场中不可能都做直线运动．本题应选A 、C.10．一个原子核a b X 进行一次α衰变后成为原子核c d Y ，然后又进行一次β衰变，成为原子核f g Z ，即a b X ――→α c d Y ――→βf g Z ，它们的质量数a 、c 、f 及电荷数b 、d 、g 之间应有的关系是( )A ．a ＝f ＋4B ．c ＝fC ．d ＝g ＋1D ．b ＝g －1解析：选AB.经一次α衰变质量数减4，经β衰变，质量数不变，A 、B 正确；经一次α衰变电荷数减2，经一次β衰变，电荷数增加1，C 、D 不正确．三、非选择题11．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、电荷数守恒得衰变方程为222 86Rn →218 84Po ＋42He.根据衰变规律及半衰期公式可得m ＝m 0⎝⎛⎭⎫12tT 1/2，代入数值解得t ＝15.2 天． 答案：42He 15.212.238 92U 核经一系列的衰变后变为206 82Pb 核，问： (1)206 82Pb 与238 92U 相比，质子数和中子数各少了多少？ (2)综合写出这一衰变过程的方程．解析：(1)因为原子核的电荷数等于质子数，因此质子数减少92－82＝10个．原子核的质量数为质子数与中子数的和，故中子数减少量为(238－92)－(206－82)＝22个．(2)设238 92U衰变为206 82Pb经过x次α衰变和y次β衰变．由质量数守恒和电荷数守恒可得238＝206＋4x①92＝82＋2x－y②联立①②解得x＝8，y＝6.即一共经过8次α衰变和6次β衰变．此核反应方程为238 92U→206 82Pb＋842He＋60－1e.答案：(1)1022(2)238 92U→206 82Pb＋842He＋60－1e。
粤教版高中物理选修3-5课件第四章第二节放射性元素的衰变
知识点 3 三种射线的比较
种类 组成 带电荷量 质量 速度 在电场或 磁场中
α射线 高速氦核流
2e 4mp 0.1c
偏转
β射线 高速电子流
－e mp/1840
0.99c 与α射线 反向量为 0
c
不偏转
种类
贯穿本领
对空气的 电离作用 在空气中
的径迹 通过胶片
α射线 最弱，用纸
解析：α射线放出的是氦原子核，相比之下 粒子的速度较 小，约为光速的十分之一，因而贯穿本领很小，一薄纸就可以 把它挡住，故 A 错；β射线是高速电子流，它是从原子核内放 射出来的，而不是原子核外电子电离形成的，故 B 错；γ射线是 电磁波，一般伴随α射线或β射线产生，其速度等于光速，因而 穿透能力很强，C 对 D 错．
变方程为23920Th―→22806Rn＋xα＋yβ，其中( D )
A．x＝1，y＝3
B．x＝2，y＝3
C．x＝3，y＝1
D．x＝3，y＝2
解析：由质量数和电荷数守恒可知：4x＋220＝232 且 2x －y＋86＝90
解得：x＝3，y＝2.
规律总结：对于衰变方程中的系数或元素的判断，依照的
是反映前后电荷数和质量数的守恒.
的原子核，则上述过程中的粒子 x 是( A )
A．中子 B．质子
C．电子
D．粒子
解析：由核反应方程4280Ca＋29489Cf→310x＋342He＋211822y，可知 A 正确．
1．放射性同位素 Na 的样品经过 8 小时后还剩下 1/16 没有
衰变，求它的半衰期．
t
8
解：由
m＝
m0
1 2
T1/
2
，代入数据得116m0＝
4.2 放射性元素的衰变 高二物理同步备课系列(粤教版选修3-5)
照相底片
放
射
铅盒
源
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。
1.原子核的衰变：我们把原子核由于放出某 种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰 变． 2.衰变遵循的原则：
质量数守恒，电荷数守恒。
3.原子核衰变的分类:
（1）衰变:原子核放出粒子的衰变叫做衰变．
三束，以下判断正确的是
BC
A．a为α射线、b为β射线
B．a为β射线、b为γ射线
C．b为γ射线、C为α射线
D．b为α射线、C为γ射线
3、如图所示，天然放射性元素放出α、β、γ三
种射线，同时射入互相垂直的匀强电场和匀强
磁场中，射入时速度方向和电场、磁场方向都
垂直，进入场区后发现β射线和γ射线都沿直线
前进，则α射线( A )
m
m0
(
1 2
)
t T
m
1
(
1
120
) 24
g
1
1
5
g
1
g =0.03125g
2
2 32
【课堂练习】
1.铋210的半衰期是5天，经过多少天后，20g
铋还剩1.25g?
4个半衰期，20天
2. 10克镭226变为氡222的半衰期为1620年，有 人说：经过1620年有一半镭发生衰变，还有镭 （226）5克，再经过1620年另一半镭也发生了 衰变，镭226就没有了，对吗？为什么？
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( AC) 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
2020-2021学年高中物理粤教版选修3-5：第四章第二节放射性元素的衰变
2．原子核的衰变． (1)衰变：原子核放出 α 粒子或 β 粒子后，会变成新 的原子核．我们把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)衰变有 α 衰变和 β 衰变．放出 α 粒子的衰变叫 α 衰变，放出 β 粒子的衰变叫 β 衰变．γ 射线是伴随 α 射线 和 β 射线而产生的光辐射，γ 射线的本质是能量，由于原 子核衰变成的新核往往处于高能级，它要向低能级跃迁， 并辐射 γ 光子．
过的时间，叫作半衰期，记为 T1/2，半衰期越大，表明放
射性元素衰变得越慢．
t
2．衰变规律表达式：m＝m012T1/2.m0 表示放射性元素
衰变前的质量，m 是经时间 t 后剩余的放射性元素的质量．
3．半衰期与平均寿命之间的关系：T1/2＝0.693τ.
4．特点：放射性元素衰变的速率由核本身的因素决定，
对空气的 电离作用
在空气中 的径迹
通过胶片
很强
较弱
很弱
粗、短、直 细、较长、曲折 最长
感光Βιβλιοθήκη 感光感光2.三种射线的分离． (1)用匀强电场分离时，带正电的 α 射线沿电场方向 偏转，带负电的 β 射线沿电场的反方向偏转，且 α 射线 偏转小，β 射线偏转大，而 γ 射线不偏转．如图 a 所示． (2)用匀强磁场分离时，α 射线和 β 射线沿相反的方向 做匀速圆周运动，且在同样的条件下 α 射线的轨道半径 大，β 射线的轨道半径小，γ 射线不偏转．如图 b 所示．
(3)放射性物质连续发生衰变时，有的原子核发生 α 衰变，有的发生 β 衰变，如果还伴随着 γ 辐射，这时射线 中就会同时具有 α、β 和 γ 射线．
2020—2021学年高中创新设计物理粤教版选修3-5课件：4-1,4-2走进原子核放射性元素的衰变
借题发挥 (1)α射线是α、β、γ三种射线中贯穿本领最弱 的一种，它穿不过白纸． (2)要知道三种射线的成分，贯穿本领和电离本领的强弱 ． (3)要知道α、β、γ三种射线的本质，α、β是实物粒子，γ 射线是电磁波谱中的一员．
针对训练2 (多选)天然放射性物质的放射线包括三种成 分，下列说法正确的是
借题发挥 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.
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．
借题发挥 对核子数、电荷数、质量数的理解 (1)核子数：质子和中子的质量差别非常微小，二者统称 为核子，所以质子数和中子数之和叫核子数． (2)电荷数(Z)：原子核所带的电荷等于质子电荷的整数倍 ，通常用这个数表示原子核的电量，叫做原子核的电荷 数． (3)质量数(A)：原子核的质量等于核内质子和中子的质量 总和，而质子与中子质量几乎相等，所以原子核的质量 几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数叫做原子核 的质量数．
自能发 地放出射线的元素叫做天然放射性元素．原
子序数大8于3
的所有元素，都有放射性．原子序数小
于等8于3 的元素，有的也具有放射性．
4．放射性发现的意义 放射性的发现揭示了原子核
结构的复杂性．
卢瑟福
氮核 查德威克
中子
质子 中子
质子数
质子数 中子数
电荷数
元素符号
核子 原子序数
质量数
三、放射线的本质
4.3 放射性同位素 学案(2020年粤教版高中物理选修3-5)
4.3 放射性同位素学案（2020年粤教版高中物理选修3-5）第三节第三节放射性同位素放射性同位素学科素养与目标要求物理观念1.知道什么是核反应和反应能.2.知道什么是放射性同位素.3.了解放射性同位素在生产和科学领域的应用.4.了解射线的危害与防护.科学思维会书写核反应方程.一.核反应1.利用天然放射性的高速粒子或利用人工加速的粒子去轰击原子核，以产生新的原子核，这个过程叫做核反应.2.反应能在核反应过程中，原子核的质量数和电荷数会发生变化，同时伴随着能量的释放或吸收.所放出或吸收的能量叫做反应能.3.遵循规律质量数和电荷数总是守恒的.4.发现质子和中子的核反应方程1卢瑟福用粒子轰击氮核而发现质子的核反应方程147N42He178O11H.2查德威克用粒子轰击铍从而发现中子的核反应方程94Be42He126C10n.二.放射性同位素1.同位素具有相同质子数而中子数不同的原子，互称同位素.2.放射性同位素具有放射性的同位素，叫做放射性同位素.3.约里奥居里夫妇用粒子轰击铝箔时发现正电子的核反应方程为2713Al42He3015P10n，3015P3014Si01e，其中3015P是3115P的一种放射性同位素.三.放射性同位素的应用1.利用放射性同位素放出的射线可进行探伤.消除静电.培育良种.治疗癌症.2.放射性同位素可以作为示踪原子.3.利用元素的半衰期可推断地层或古代文物的年代.4.放射线的危害及防护辐射防护的基本方法有时间防护.距离防护和屏蔽防护.1.判断下列说法的正误.1核反应是用粒子轰击原子核，利用粒子与原子核的碰撞将原子核打开.2卢瑟福利用粒子轰击铍并发现了中子.3衰变和原子核的人工转变均满足质量数守恒和电荷数守恒.4每种元素都有自己的天然放射性同位素.5用射线照射食品可以杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期.2.1956年李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，并由吴健雄用6027Co放射源进行了实验验证.次年李.杨两人因此获得诺贝尔物理学奖.6027Co的衰变方程是6027CoAZNi0-1ee.其中e是反中微子，它的电荷量为零，静止质量可认为是零.6027Co 的核外电子数为______，在上述衰变方程中，衰变产物AZNi的质量数是________，核电荷数是________.答案276028解析6027Co 的核外电子数为27.由质量数守恒，知AZNi的质量数为A60.由电荷数守恒，知AZNi的核电荷数为Z27128.一.核反应及核反应方程1.核反应的条件用粒子.质子.中子，甚至用光子轰击原子核使原子核发生转变.2.核反应的规律质量数守恒，电荷数守恒.3.原子核人工转变的三大发现11919年卢瑟福发现质子的核反应方程147N42He178O11H21932年查德威克发现中子的核反应方程94Be42He126C10n31934年约里奥居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程2713Al42He3015P10n；3015P3014Si01e.4.人工转变与衰变的比较1不同点人工转变是其他粒子与原子核相碰撞的结果，需要一定的装置和条件才能发生；而衰变是原子核的自发变化，它不受物理.化学条件的影响.2相同点人工转变与衰变过程一样，在发生过程中质量数与电荷数都守恒.例11993年，中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的铂元素的同位素20278Pt.制取过程如下1用质子轰击铍钯94Be产生快中子；2用快中子轰击汞20480Hg，反应过程可能有两种生成20278Pt，放出氦原子核；生成20278Pt，同时放出质子.中子3生成的20278Pt发生两次衰变，变成稳定的原子核汞20280Hg.写出上述核反应方程.答案见解析解析根据质量数守恒.电荷数守恒，确定新生核的电荷数和质量数，然后写出核反应方程194Be11H95B10n220480Hg10n20278Pt32He.20480Hg10n20278Pt211 H10n.320278Pt20279Au01e，20279Au20280Hg01e.书写核反应方程时要注意1质量数守恒和电荷数守恒；2中间用箭头，不能写成等号；3核反应方程遵守质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中，一般会发生质量的变化.针对训练完成下列核反应方程，并指出其中________是发现质子的核反应方程，________是发现中子的核反应方程.1147N10n146C________2147N42He178O________3105B10n_____ ___42He494Be42He________10n55626Fe21H5727Co________答案见解析解析1147N10n146C11H2147N42He178O11H3105B10n73Li42He494Be42He1 26C10n55626Fe21H5727Co10n其中发现质子的核反应方程是2，发现中子的核反应方程是4.二.放射性同位素及应用1.放射性同位素的分类1天然放射性同位素.2人工放射性同位素.2.放射性同位素的主要应用1工业部门使用射线测厚度利用射线的穿透特性.2农业应用射线使种子的遗传基因发生变异，杀死使食物腐败的细菌.抑制蔬菜发芽.延长保存期等.3做示踪原子利用放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质.4医学上利用射线的高能量治疗癌症.例2正电子发射型计算机断层显像PET的基本原理是将放射性同位素15O注入人体，参与人体的代谢过程.15O在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图象.根据PET原理，回答下列问题1写出15O的衰变和正负电子湮灭的方程式.______________________________________________________ __________________.______________________________________ __________________________________.2将放射性同位素15O注入人体，15O的主要用途是________.A.利用它的射线B.作为示踪原子C.参与人体的代谢过程D.参与有氧呼吸3PET中所选的放射性同位素的半衰期应__________.填“长”“短”或“长短均可”答案1158O157N01e01e01e22B3短解析1由题意得158O157N01e，01e01e2.2将放射性同位素15O注入人体后，由于它能放出正电子，并能与人体内的负电子产生一对光子，从而被探测器探测到，所以它的用途是作为示踪原子，B正确.3根据同位素的用途，为了减小对人体的伤害，半衰期应该短.1.核反应的理解卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变，其核反应方程为42He147N178O11H，下列说法错误的是A.卢瑟福通过该实验提出了原子核式结构模型B.实验中是用粒子轰击氮核C.卢瑟福通过该实验发现了质子D.原子核在人工转变的过程中，电荷数一定守恒答案A解析卢瑟福用粒子轰击金箔散射的实验，提出了原子的核式结构模型，故A错误；用粒子轰击氮核首次实现了原子核的人工转变，并发现了质子，故B.C正确；核反应方程质量数和电荷数是守恒的，故D正确.2.核反应方程的书写用中子轰击氧原子核的核反应方程为168O10na7N0bX，对式中X.a.b的判断正确的是A.X代表中子，a17，b1B.X代表电子，a17，b1C.X代表正电子，a17，b1D.X代表质子，a17，b1答案C解析根据质量数.电荷数守恒可知a17，b1，因此X表示01e，为正电子，故C正确，A.B.D错误.3.放射性同位素的理解多选关于放射性同位素，以下说法正确的是A.放射性同位素与放射性元素一样，都具有一定的半衰期B.放射性同位素衰变可生成另一种新元素C.放射性同位素只能是天然衰变时产生的，不能用人工方法制得D.大部分放射性同位素都是人工转变后获得的答案ABD解析放射性同位素也具有放射性，半衰期也不受物理和化学因素的影响，衰变后形成新的原子核，选项A.B正确；大部分放射性同位素都是人工转变后获得的，C错误，D正确.4.放射性同位素的应用在放射性同位素的应用中，下列做法正确的是A.应该用射线探测物体的厚度B.应该用粒子放射源制成“烟雾报警器”C.医院在利用放射线诊断疾病时，用半衰期较长的放射性同位素D.放射育种中利用射线照射种子，使其遗传基因发生变异答案D。
粤教版高中物理选修3-5课件 放射性元素的衰变课件4
目 开
2．中子的发现
关
(1)卢瑟福的预言：核内还有一种不带电的粒子，名字叫“中子”．
(2)查德威克的发现：实验证明了中子的存在，用 n 表示，中子的
质量非常接近于质子的质量，中子是原子核的组成部分．
学习探究区
学案1、2
3．原子核的组成
(1)原子核是由带正电的___质___子____和不带电的___中__子_____组成的．
学 案
(1)对于同一种元素，其半衰期是__一__定____的，无论是加温、加压，
栏 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
目 开
衰期__不___同___，有的差别很大．
关 (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．
4 1
×00.9.19cc×12≈371
关
1 836
由此可见，A 项正确，B 项错误．
学习探究区
学案1、2
带电粒子垂直进入匀强电场，设初速度为 v0，垂直电场线方向位移为 x，
沿电场线方向位移为 y，则有
x＝v0t，y＝12·qmEt2，
本 学
消去 t 可得 y＝2qmEvx022. 对某一确定的 x 值，α、β 粒子沿电场线偏转距离之比为
衰期，记为 T1/2. (2)衰变规律
本
如果用 m0 表示放射性元素衰变前的质量，经过 t 时间后剩Fra bibliotek的放射学
案
栏 性元素的质量为 m，则衰变规律可以写为：m＝______________.
目 开
(3)平均寿命
关 放射性核素的_平___均__存__活____时间称为平均寿命，记为 τ，半衰期与
2024-2025学年高中物理第4章第3节放射性同位素教案粤教版选修3-5
①放射性同位素的基本概念：
- 定义：原子核不稳定，自发地放射出射线而衰变的元素。
- 特点：放射性同位素会不断发射射线，具有固定的衰变速率。
- 相关术语：放射性衰变、射线、半衰期等。
②放射性衰变规律：
- α衰变：原子核放出α粒子（两个质子和两个中子组成的小核），质量数减少4，原子序数减少2。
3.成果分享：每个小组将选择一名代表来分享他们的讨论成果。这些成果将被记录在黑板上或投影仪上，以便全班都能看到。
五、总结回顾（用时5分钟）
今天的学习，我们了解了放射性同位素的基本概念、重要性和应用。同时，我们也通过实践活动和小组讨论加深了对放射性同位素的理解。我希望大家能够掌握这些知识点，并在日常生活中灵活运用。最后，如果有任何疑问或不明白的地方，请随时向我提问。
答案：这个衰变过程中放出的粒子是α粒子，因为α粒子由两个质子和两个中子组成，其质量数为4，原子序数为2。
例题二：
题目：一个放射性同位素的原子核在经过一次衰变后，质量数减少了1，原子序数减少了1。这个衰变过程中放出的粒子是什么？
答案：这个衰变过程中放出的粒子是β粒子，因为β粒子是电子，其质量数为0，原子序数为-1。
1. 学生对放射性衰变规律的理解存在困难，需要通过更多实例和图示进行讲解和解释。
2. 学生在计算半衰期时，容易出错，需要加强对公式的解释和示例。
3. 学生对放射性同位素应用的评估能力较弱，需要通过更多案例分析和讨论进行引导。
（三）改进措施
1. 对于放射性衰变规律，可以增加更多的实例和图示，帮助学生更好地理解衰变过程。
- 实验：通过实验操作，培养学生的观察能力和实验操作能力。
- 讨论：通过小组讨论，培养学生的科学探究能力和团队合作能力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
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4.2 放射性元素的衰变学案（2020年粤教版高中物理选修3-5）第二节第二节放射性元素的衰变放射性元素的衰变学科素养与目标要求物理观念1.掌握三种射线的特性.2.知道原子核的衰变的概念，掌握两种衰变规律.3.了解半衰期的概念和统计意义.科学思维1.能利用半衰期进行简单的计算.2.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.对三种射线的认识种类射线射线射线组成高速氦核流高速电子流光子流高频电磁波带电荷量2ee0速率0.1c0.99cc贯穿本领最弱，用一张纸就能挡住较强，能穿透几毫米厚的铝板最强，能穿透几厘米厚的铅板电离作用很强较弱很弱2.定义原子核放出粒子或粒子，变成新元素原子核的过程.3.衰变类型1衰变放射性元素放出粒子的衰变过程.放出一个粒子后，核的质量数减少4，电荷数减少2，成为新核.2衰变放射性元素放出粒子的衰变过程.放出一个粒子后，核的质量数不变，电荷数增加1.4.衰变规律原子核衰变时电荷数和质量数都守恒.5.射线射线是伴随衰变或衰变同时产生的，射线不改变原子核的电荷数和质量数.二.半衰期1.定义放射性元素的原子核数目因衰变减少到原来的一半所经过的时间.2.半衰期公式m212tTm，其中T2为半衰期.3.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本身因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件无关.4.适用条件半衰期描述的是统计规律，不适用于单个原子核的衰变.1.判断下列说法的正误.1射线实际上就是氦原子核，射线具有很强的穿透能力.2射线是高速电子流，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板.3射线是能量很高的电磁波，电离作用很强.4原子核在衰变时，它在元素周期表中的位置不变.5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.6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.2.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的质量大约还有_________________________________________________________ _.答案m16解析根据半衰期公式可知m余32812mm16.一.三种射线1.三种射线的实质射线高速氦核流，带2e的正电荷；射线高速电子流，带e的负电荷；射线光子流高频电磁波，不带电.2.三种射线在电场中和磁场中的偏转1在匀强电场中，射线不发生偏转，做匀速直线运动，粒子和粒子沿相反方向做类平抛运动，在同样的条件下，粒子的偏移大，如图1所示.图1图22在匀强磁场中，射线不发生偏转，仍做匀速直线运动，粒子和粒子沿相反方向做匀速圆周运动，且在同样条件下，粒子的轨道半径小，如图2所示.例1一置于铅盒中的放射源可以发射.和射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔，铝箔后面的空间有一匀强电场.进入电场后，射线变为a.b两束，射线a沿原来的方向行进，射线b发生了偏转，如图3所示，则图中的射线a为________射线，射线b为________射线.图3答案解析放射源可以发射..三种射线，射线的穿透能力弱，不能穿透铝箔，射线和射线的穿透能力强，可以穿透铝箔.由于射线带负电，经过电场时受到电场力的作用会发生偏转，射线不带电，经过电场时不发生偏转，所以图中射线a是射线，射线b是射线.1.对放射性和射线的理解1一种元素的放射性，与其是单质还是化合物无关，这说明一种元素的放射性和核外电子无关.2射线来自原子核，说明原子核是可以再分的.2.对三种射线性质的理解1射线带正电.射线带负电.射线不带电.射线.射线是实物粒子，而射线是光子流，属于电磁波的一种.2射线.射线都可以在电场或磁场中偏转，但偏转方向不同，射线则不发生偏转.3射线穿透能力弱，射线穿透能力较强，射线穿透能力最强，而电离本领相反.针对训练1天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图4所示，由此可推知图4A.来自原子核外的电子B.的电离作用最强，是一种电磁波C.的电离作用较强，是一种电磁波D.的电离作用最弱，是一种电磁波答案D解析射线能被一张纸挡住，说明它的穿透能力差，所以射线是射线，射线是高速运动的氦核流，它的穿透能力差，电离作用最强，选项B错误；射线的穿透能力较强，能穿透纸和几毫米厚的铝板，说明它是射线，射线来自原子核，不是来自原子核外的电子，选项A错误；射线的穿透能力最强，能够穿透几厘米厚的铅板，射线是射线，射线的电离作用最弱，穿透能力最强，它是能量很高的电磁波，故选项C错误，D正确.二.原子核的衰变1.衰变类型.实质与方程1衰变AZXA4Z2Y42He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衰变现象.如23892U23490Th42He.2衰变AZXAZ1Y01e.实质原子核中的中子转化成一个质子且放出一个电子即粒子，使电荷数增加1，衰变不改变原子核的质量数，其转化方程为10n11H01e.如23490Th23491Pa01e.3射线是伴随衰变或衰变产生的.实质发生衰变或衰变后的原子核往往处于高能级，在向低能级跃迁时以光子的形式向外辐射能量.2.衰变规律衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒.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次衰变和m次衰变后，变成稳定的新元素AZY，则衰变方程为AZXAZYn42Hem01e根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程AA4n，ZZ2nm.2技巧为了确定衰变次数，一般先由质量数的改变确定衰变的次数这是因为衰变次数的多少对质量数没有影响，然后根据衰变规律确定衰变的次数.例2原子核23892U经放射性衰变变为原子核23490Th，继而经放射性衰变变为原子核23491Pa，再经放射性衰变变为原子核23492U.放射性衰变.和依次为A.衰变.衰变和衰变B.衰变.衰变和衰变C.衰变.衰变和衰变D.衰变.衰变和衰变答案A解析根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，衰变的另一产物为42He，所以衰变为衰变，选项B.C错误；23491Pa核与23492U核比较可知，衰变的另一产物为01e，所以衰变为衰变，选项A正确，D错误.例323892U核经一系列的衰变后变为20682Pb核，问1一共经过几次衰变和几次衰变220682Pb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.答案18621022323892U20682Pb842He601e解析1设23892U衰变为20682Pb经过x次衰变和y次衰变，由质量数守恒和电荷数守恒可得2382064x92822xy联立解得x8，y6.即一共经过8次衰变和6次衰变2由于每发生一次衰变质子数和中子数均减少2，每发生一次衰变，中子数减少1，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23892U20682Pb842He601e.1.衰变方程的书写衰变方程用“”，而不用“”表示，因为衰变方程表示的是原子核的变化，而不是原子的变化.2.衰变次数的判断技巧1衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒.2每发生一次衰变质子数.中子数均减少2.3每发生一次衰变中子数减少1，质子数增加1.针对训练2在横线上填上粒子符号和衰变类型.123892U23490Th________，属于________衰变223490Th23491Pa________，属于________衰变321084Po21085At________，属于________衰变46629Cu6227Co________，属于________衰变答案142He201e301e442He解析根据质量数和电荷数守恒可以判断1中生成的粒子为42He，属于衰变.2中生成的粒子为01e，属于衰变.3中生成的粒子为01e，属于衰变.4中生成的粒子为42He，属于衰变.三.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一定，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212tT，m余m0212tT式中N原.m0表示衰变前的原子核数和质量，N余.m余表示衰变后的尚未发生衰变的原子核数和质量，t表示衰变时间，T2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4碘131核不稳定，会发生衰变，其半衰期为8天.1碘131核的衰变方程13153I________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113154X01e216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13153I13154X01e.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3多选14C发生放射性衰变成为14N，半衰期约5700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5700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解析因古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，则可知经过的时间为一个半衰期，即该古木的年代距今约为5700年，选项A正确；12C.13C.14C具有相同的质子数，由于质量数不同，故中子数不同，选项B错误；根据核反应方程可知，14C衰变为14N的过程中放出电子，即放出射线，选项C正确；外界环境不影响放射性元素的半衰期，选项D错误.1.三种射线的特性多选天然放射性物质的射线包含三种成分，下列说法中正确的是A.射线的本质是高速氦核流B.射线是不带电的光子C.三种射线中电离作用最强的是射线D.一张厚的黑纸可以挡住射线，但挡不住射线和射线答案AD 解析射线的本质是高速氦核流，射线是高速电子流，A正确，B错误；三种射线中电离作用最强的是射线，C错误；一张厚的黑纸可以挡住射线，但挡不住射线和射线，D正确.2.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.该元素原子核的总质量减半所需要的时间答案BD解析放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间叫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为一种新的原子核，原来的放射性元素原子核的个数不断减少，当原子核的个数减半时，该放射性元素的原子核的总质量也减半，故选项B.D正确.3.衰变方程识别下列表示放射性元素碘13113153I衰变的方程是A.13153I12751Sb42HeB.13153I13154Xe01eC.13153I13053I10nD.13153I13052Te11H答案B解析衰变是原子核自发地释放一个粒子即电子产生新核的过程，原子核衰变时质量数与电荷数都守恒，结合选项分析可知，选项B正确.4.衰变次数的计算重水堆核电站在发电的同时还可以产生可供研制核武器的钚23923994Pu，钚239可由铀23923992U经过n 次衰变而产生，则n为A.2B.239C.145D.92答案A解析衰变规律是质量数不变，质子数增加1.23994Pu比23992U质子数多2，所以发生2次衰变，A对.5.半衰期的相关计算一个氡核22286Rn衰变成钋核21884Po，并放出一个粒子，其半衰期T3.8天.1写出该核反应方程；2求32g氡经过多少天衰变还剩余1g氡.答案122286Rn21884Po42He219解析1根据衰变过程中质量数和电荷数守恒可知该核反应的方程是22286Rn21884Po42He.2根据半衰期公式可知，m余m原122tT，解得t3.8天519天.。