【步步高】2014-2015学年高中物理 4.2 原子核的衰变课件 沪科版选修3-5 .ppt

第4章从原子核到夸克4.2 原子核的衰变1.知道什么是放射性、放射性元素、天然放射知道什么是放射性、放射性元素、天然放射现现象象.2.知道三种射知道三种射线线的特性的特性.3.知道衰知道衰变变及两种衰及两种衰变变的的规规律，能熟律，能熟练练写出衰写出衰变变方程方程.4.会用半衰期描述衰会用半衰期描述衰变变的速度，知道半衰期的的速度，知道半衰期的统计统计意意义义 学习目标定位学习目标定位知识储备区2知识链接知识链接1核核电电荷荷 核核电电荷荷 质质量量 质质量量3质质量量 电电荷荷4类类平抛平抛 电场线电场线方向相同方向相同 电场线电场线方向相反方向相反5匀速匀速圆圆周周 左手左手知识储备区7(1)氦原子核氦原子核 2 4新知呈现新知呈现(2)电电子流子流 (3)短短 电电磁波磁波6贝贝可勒可勒尔尔 (1)射射线线 (2)射射线线 (3)放射放射8(1)十分之一十分之一 很小很小 一一张纸张纸 很很强强(2)光速光速 较较强强 几毫米几毫米 较较弱弱(3)更更强强 几厘米几厘米 很小很小9(1)半数半数 大量原子核大量原子核 (2)核内部自身核内部自身学习探究区一、三种射线的特性一、三种射线的特性二、衰变实质及次数的计算二、衰变实质及次数的计算三、半衰期的有关计算三、半衰期的有关计算一、三种射线的特性1如如图图1所示，放射源放在所示，放射源放在铅块铅块上的上的细细孔中，孔中，铅块铅块上方有垂直于上方有垂直于纸纸面向外的匀面向外的匀强强磁磁场场其放出的射其放出的射线线在磁在磁场场的作用下分成的作用下分成a、b、c三束三束a、b、c三条三条射射线线哪个是哪个是射射线线、哪个是、哪个是射射线线、哪个是、哪个是射射线线？答案答案由左手定由左手定则则知知a带负电带负电，应为应为射射线线；c带带正正电电，应为应为射射线线；b不偏不偏转转，说说明不明不带电带电，应为应为射射线线问题设计问题设计图图12如如图图2中中P为为放在匀放在匀强强电场电场中的天然放射源，中的天然放射源，其放出的射其放出的射线线在在电场电场的作用下分成的作用下分成a、b、c三三束束则则a、b、c三束中哪个是三束中哪个是射射线线、哪个是、哪个是射射线线、哪个是、哪个是射射线线？答案答案a带负电带负电，应为应为射射线线；c带带正正电电，应为应为射射线线；b不不带电带电，应为应为射射线线图图2三种射线及其特征三种射线及其特征要点提炼要点提炼种种类类射射线线射射线线射射线线组组成成带电带电荷量荷量 质质量量 mp1.671027 kg静止静止质质量量为为零零高速氦核流高速氦核流高速电子流高速电子流光子流光子流(高频高频电磁波电磁波)2ee04mp速度速度0.1c0.99c 在在电场电场或磁或磁场场中中偏偏转转与与射射线线反向反向偏偏转转不偏不偏转转穿透本穿透本领领 用一用一张纸张纸就能就能挡挡住住 穿透几穿透几毫米厚的毫米厚的铝铝板板 穿透几穿透几厘米厚的厘米厚的铅铅板板和几十厘米厚和几十厘米厚的混凝土的混凝土电电离作用离作用 c最最强强较较强强最弱最弱很很强强较较弱弱很弱很弱例例1如如图图3甲甲是是、三三种种射射线线穿穿透透能能力力的的示示意意图图，图图乙乙是是工工业业上上利利用用射射线线的的穿穿透透性性来来检检查查金金属属内内部部伤伤痕痕的的示示意意图图，请请问问图图乙乙中中的检查是利用了哪种射线的检查是利用了哪种射线()图图3A射射线线B射射线线C射射线线 D三种射三种射线线都可以都可以解解析析根根据据三三种种射射线线的的性性质质知知，甲甲图图中中能能穿穿透透铝铝板板的的是是射射线线，乙乙图图中中检检查查钢钢板板中中的的砂砂眼眼，要要求求射射线线能能穿穿透透钢钢板板，故故利利用用的的是是射线，选项射线，选项C正确正确答案答案C返回返回二、衰变实质及次数的计算要点提炼要点提炼3衰衰变规变规律律衰衰变过变过程遵守程遵守 守恒和守恒和 守恒守恒4确定衰确定衰变变次数的方法次数的方法根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程A ，Z .质质量数量数电电荷数荷数Z2nmA4n例例2解解析析(1)设设 U衰衰变变为为 Pb经经过过x次次衰衰变变和和y次次衰衰变变由由质质量量数守恒和电荷数守恒可得数守恒和电荷数守恒可得2382064x92822xy联联立立解得解得x8，y6即一共即一共经过经过8次次衰衰变变和和6次次衰衰变变答案答案解解析析由由于于每每发发生生一一次次衰衰变变质质子子数数和和中中子子数数均均减减少少2，每每发发生生一一次次衰衰变变中中子子数数减减少少1，而而质质子子数数增增加加1，故故 Pb较较 U质质子子数数少少10，中子数少，中子数少22.答案答案解析解析(3)综综合写出合写出这这一衰一衰变过变过程的方程程的方程答案答案返回返回三、半衰期的有关计算要点提炼要点提炼1对对于衰于衰变变及半衰期的理解要注意以下两点及半衰期的理解要注意以下两点(1)对对于于同同一一种种元元素素，其其半半衰衰期期是是 的的，无无论论是是加加温温、加加压压，或或是是处处于于单单质质、化化合合物物状状态态均均不不影影响响元元素素的的半半衰衰期期，但但不不同同元元素的半衰期素的半衰期 ，有的差，有的差别别很大很大一定一定不同不同(2)半半衰衰期期是是一一种种 规规律律对对于于 的的原原子子核核发发生生衰衰变变才才具具有有实实际际意意义义，而而对对于于少少量量的的原原子子核核发发生生衰衰变变，该该统统计计规规律律不不再适用再适用2半衰期公式半衰期公式统计统计大量大量例例3若若放放射射性性元元素素A的的半半衰衰期期为为4天天，放放射射性性元元素素B的的半半衰衰期期为为5天天，则则相相同同质质量量的的放放射射性性元元素素A和和B经经过过20天天，剩剩下下的的两两元元素素质量之比质量之比mAmB为为()A3031 B3130C1 2 D2 1解解析析设设开开始始时时元元素素A、B的的质质量量都都是是m，经经过过20天天，对对于于元元素素A来来说说有有5个个半半衰衰期期，A剩剩下下的的质质量量为为mA()5m；对对于于元元素素B来来说说有有4个个半半衰衰期期，B剩剩下下的的质质量量为为mB()4m，所所以以剩剩下下的的质质量量之比为之比为12.答案答案C返回返回课堂要点小结返回返回自我检测区12341(2014福福建建30(1)如如图图4所所示示，放放射射性性元元素素镭镭衰衰变变过过程程中中释释放放出出、三三种种射射线线，分分别别进进入入匀匀强强电电场场和和匀匀强强磁磁场场中中，下下列列说说法正确的是法正确的是_(填填选项选项前的字母前的字母)A表示表示射射线线，表示表示射射线线B表示表示射射线线，表示表示射射线线C表示表示射射线线，表示表示射射线线D表示表示射射线线，表示表示射射线线1234图图41234解析解析根据三种射线的偏转轨迹可知根据三种射线的偏转轨迹可知表示表示射线，射线，表示表示射线，射线，表示表示射线选项射线选项C正确正确答案答案C2.计计数器是一种探数器是一种探测测射射线线的的仪仪器，如器，如图图5所示，所示，X为为未知放射源，它向右方未知放射源，它向右方发发射放射射放射线线放射放射线线首首先通先通过过一一块块薄薄铝铝箔箔P(厚度厚度约为约为1 mm)，并，并经过经过一一个个强强磁磁场场区域后到达区域后到达计计数器，数器，计计数器上数器上单单位位时间时间内内记录记录到的射到的射线线粒子是一定的，粒子是一定的，现现将将强强磁磁场场移开，移开，计计数器数器单单位位时间时间内内所所记录记录的射的射线线粒子基本保持不粒子基本保持不变变，然后将薄，然后将薄铝铝箔箔P移开，移开，则计则计数器数器单单位位时间时间内内记录记录的射的射线线粒子明粒子明显显上升，据此可以判定上升，据此可以判定X为为()1234图图5A纯纯射射线线放射源放射源B纯纯射射线线放射源放射源C射射线线和和射射线线的混合放射源的混合放射源D射射线线和和射射线线的混合放射源的混合放射源12341234解析解析将强磁场移开，计数器单位时间内所记录的射线粒子基将强磁场移开，计数器单位时间内所记录的射线粒子基本保持不变，即磁场对射线粒子没有影响，则可以断定计数器本保持不变，即磁场对射线粒子没有影响，则可以断定计数器接收到的是不带电的接收到的是不带电的射线，以后将薄铝箔射线，以后将薄铝箔P(厚度约为厚度约为1 mm)移移开，则计数器单位时间内记录的射线粒子明显上升，这说明计开，则计数器单位时间内记录的射线粒子明显上升，这说明计数器除了接收到了数器除了接收到了射线之外，还接收到了一种原来被厚度约为射线之外，还接收到了一种原来被厚度约为1 mm的簿铝箔的簿铝箔P挡住的射线，而厚度约为挡住的射线，而厚度约为1 mm的簿铝箔只能将的簿铝箔只能将射线挡住，所以射线挡住，所以X为能放射为能放射射线和射线和射线的混合放射源，故选射线的混合放射源，故选项项D正确正确答案答案D3氪氪90(Kr)是是不不稳稳定定的的，它它经经过过一一系系列列衰衰变变最最终终成成为为稳稳定定的的锆锆90(Zr)，这这些衰些衰变变是是()A1次次衰衰变变，6次次衰衰变变B4次次衰衰变变C2次次衰衰变变D2次次衰衰变变，2次次衰衰变变12341234解析解析方法一方法一推理计算法推理计算法根据衰变规律，根据衰变规律，衰衰变变不影响核的不影响核的质质量数，量数，发发生一次生一次衰衰变变，核，核电电荷数增加荷数增加1；发发生一次生一次衰衰变变，质质量数减少量数减少4，核，核电电荷数减少荷数减少2.Kr衰衰变为变为 Zr，质质量数不量数不变变，故未，故未发发生生衰衰变变；核；核电电荷数增荷数增加加4，一定是，一定是发发生了生了4次次衰衰变变1234方法方法二二列方程求解列方程求解设设 Kr衰变为衰变为 Zr，经过了，经过了x次次衰变，衰变，y次次衰变，则有衰变，则有由质量数守恒得由质量数守恒得90904x由电荷数守恒得由电荷数守恒得36402xy解得解得x0，y4，即只经过了，即只经过了4次次衰变，衰变，选项选项B正确正确答案答案D4放放射射性性同同位位素素 Na的的样样品品经经过过6小小时时后后还还剩剩下下 没没有有衰衰变变，求求它的半衰期它的半衰期1234解析解析答案答案2 h