2022年高中物理第章原子核放射性衰变教师用书教科版选修- .pdf

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1、1 2. 放射性衰变学 习 目 标知 识 脉 络1. 知道什么是放射性及放射性元素 ( 重点 ) 2知道三种射线的本质和特性 (重点、难点 ) 3知道原子核的衰变和衰变规律 ( 重点 ) 4知道什么是半衰期 ( 重点 )天 然 放 射 性 和 衰 变 先填空 1天然放射现象的发现(1) 天然放射现象：物质能自发地放出射线的现象(2) 放射性：物质放出射线的性质，叫做放射性(3) 放射性元素：具有放射性的元素，叫做放射性元素(4) 天然放射现象的发现：1896 年，法国物理学家贝克勒尔发现了天然放射现象2三种射线如图 3-2-1 所示，让放射线通过强磁场，在磁场的作用下，放射线能分成3 束，这表

2、明有 3 种射线，且它们电性不同带正电的射线向左偏转，为 射线；带负电的射线向右偏转，为 射线；不发生偏转的射线不带电，为 射线图 3-2-13放射性衰变(1) 定义：放射性元素自发地蜕变为另一种元素，同时放出射线，这种现象叫做放射性衰变名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - 2 (2) 衰变形式： 常见的衰变有两种，放出 粒子的衰变为 衰变，放出 粒子的衰变为 衰变，而 射线是伴随 射线或 射线产生的(3) 衰变规律

3、衰变：AZX42HeA-4Z-2Y. 衰变：AZX01eAZ+1Y. 在衰变过程中，电荷数和质量数都守恒 再判断 1放射性元素的放射性都是自发的现象( )2 射线是由高速运动的氦核组成的，其运行速度接近光速( )3原子核发生 衰变时，核的质子数减少2，而质量数减少4.( )4原子核发生 衰变时，原子核的质量不变( )5原子核发生衰变时，质量数和电荷数都守恒( ) 后思考 发生 衰变时，新核的电荷数变化多少？新核在元素周期表中的位置怎样变化？【提示】根据 衰变方程234 90Th234 91Pa01e 知道，新核核电荷数增加了1 个，原子序数增加 1 个，故在元素周期表上向后移了1 位1、 射线

4、性质、特征比较射线种类组成速度贯穿本领电离作用 射线 粒子是氦原子核42He约110c 很小，一张薄纸就能挡住很强 射线 粒子是高速电子流01e接近c 很大，能穿过几毫米厚的铝板较弱 射线波长很短的电磁波等于c 最大，能穿过几厘米厚的铅板很小2. 三种射线在电场、磁场中偏转情况的比较(1) 在匀强磁场中， 射线偏转半径较大， 射线偏转半径较小， 射线不偏转，如图 3-2-2 所示图 3-2-2(2) 在匀强电场中， 射线偏离较小， 射线偏离较大， 射线不偏离，如图所示名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理

5、- - - - - - - 第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - 3 3衰变(1) 衰变实质 衰变：原子核内两个质子和两个中子结合成一个 粒子 210n211H42He 衰变：原子核内的一个中子变成质子，同时放出一个电子10n11H01e (2) 衰变方程通式 衰变：AZXA-4Z-2Y42He 衰变：AZXAZ1Y01e (3) 确定原子核衰变次数的方法与技巧方法：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：AZXAZYn42Hem0 1e 根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：AA4n，ZZ 2nm. 以上两式联立解得：nAA4

6、，mAA2ZZ. 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：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 ( 这是因为衰变的次数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1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 ( ) A一张厚的黑纸能挡住 射线，但不能挡住 射线和 射线B某原子核在放出 射线后会变成另一种元素的原子核C三种射线中 射线的穿适能力最强D 粒子是电子，但不是原来绕核旋转的核外电子E 射线是波长很长的光子【解析】由三种射线的本质和特点可知， 射线穿透本领最弱，一张黑纸都能挡住，而挡不住 射线和 射线，故A正确； 射线是一种波长很

7、短的光子，不会使原核变成新核，三种射线中 射线的穿透能力最强，故C正确， B、E错误； 粒子是电子，来源于原子核，故D正确【答案】ACD 2如图 3-2-3 所示，放射性元素镭释放出、 三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，其中_是 射线， _是 射线， _是 射线 . 【导学号： 11010037】名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - 4 图 3-2-3【解析】由放射现象中 射线带正电， 射线带负电， 射线不带电，

8、结合在电场与磁场中的偏转可知是 射线，是 射线【答案】、3一置于铅盒中的放射源发射出的、 和 射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔，铝箔后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 沿原来方向行进，射线b 发生了偏转，如图3-2-4 所示，则图中的射线a 为_射线，射线b为_射线图 3-2- 4 【解析】在三种射线中， 射线带正电，穿透能力最弱， 射线不带电，穿透能力最强， 射线带负电，穿透能力一般，综上所述，结合题意可知，a 射线应为 射线， b射线应为 射线【答案】4原子核238 92U经放射性衰变变为原子核234 90Th，继而经放射性衰变变为原子核234 91Pa，

9、再经放射性衰变变为原子核234 92U.下列选项正确的是( ) A是 衰变B是 衰变C是 衰变D是 衰变E是 衰变【解析】238 92U,234 90Th，质量数少4，电荷数少2，说明为 衰变 . 234 90Th,234 91Pa，质子数加1，质量数不变，说明为 衰变，中子转化成质子.234 91Pa,238 92U，质子数加1，质量数不变，说明为 衰变，中子转化成质子【答案】ABC 5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：射线、 射线和 射线下列说法中正确的是( ) A原子核每放出一个 粒子，原子序数减少2 B原子核每放出一个 粒子，原子序数增加4 C原

10、子核每放出一个 粒子，原子序数减少1 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 7 页 - - - - - - - - - 5 D原子核每放出一个 粒子，原子序数增加1 E原子核放出 射线时，原子序数不变【解析】发生一次 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 衰变，核电荷数、原子序数增加1， 射线是光子【答案】ADE 6.238 92U核经一系列的衰变后变为206 82Pb核，问：【导学号： 11010038】(1) 一共经过几次 衰变和几次

11、 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 衰变和y次 衰变由质量数守恒和电荷数守恒可得2382064x 92822xy 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，而质子数增加1，故206 82Pb 较238 92U质子数少 10，中子数少22. (3) 衰变方程为238 92U206 82Pb842He6 01e 【答案】(1)8 次 衰变和 6 次 衰变(2

12、)10 22 (3)238 92U206 82Pb842He 601e 1三种射线的比较方法(1) 知道三种射线带电的性质， 射线带正电、 射线带负电、 射线不带电 、 是实物粒子，而 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 和 射线，由于 射线不带电，故运动轨迹仍为直线(3) 射线穿透能力较弱， 射线穿透能力较强， 射线穿透能力最强2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 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. 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 -

13、- - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 7 页 - - - - - - - - - 6 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

14、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. 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，m余m012t式中N原、m0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， 表示半衰期3适用条件：

15、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714C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( ) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 7 页 - - - - - - - - - 7 A该古木的年代距

16、今约5 700 年B. 12C、13C、14C具有相同的中子数C12C、13C、14C具有相同的质子数D. 14C衰变为14N的过程中放出 射线E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， C 正确 .14C的衰变方程为14 6C14 7N01e，所以此衰变过程放出 射线，选项D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 E错误【答案】ACD 8若元素A的半衰期为4 天，元素 B

17、的半衰期为5 天，则相同质量的A和 B，经过 20天后，剩下的质量之比mAmB为_【解析】元素 A的半衰期为4 天，经过 20 天后剩余原来的125，元素 B的半衰期为5天，经过20 天后剩余原来的124，剩下的质量之比mAmB12.【答案】129碘 131 核不稳定，会发生 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【解析】(1)131 53I 131 54X 0 1e (2)75%的碘发生了衰变，即25% 的未衰变即mm025% 14122共经历了两个半衰期即16 天【答案】(1)131 53I 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12nN总名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - -