高中物理第3章原子核与放射性第2节原子核衰变及半衰期辐射防护素材鲁科版选修3_5
高中物理第3章原子核与放射性第2节原子核衰变及半衰期鲁科35鲁科高二35物理
第三十页，共五十页。
[解析] 21803Bi 经一次衰变变成210aX，由于质量数不变，所以只 发生了一次 β 衰变，核电荷数增加 1 即 a＝83＋1＝84，①是 β 衰变.21803Bi 经一次衰变变成81bTi，由于核电荷数减少 2，所以只 发生了一次 α 衰变，质量数减少 4，即 b＝210－4＝206，②是 α 衰变，故 A、C 项均错误，B 项正确；20861Ti 变成20862Pb，质 量数不变，核电荷数增加 1，所以只能经过一次 β 衰变，故 D 项错误． [答案] B
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将 α、β、γ 三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场， 如图表示射线偏转情况中正确的是( )
A．①③
B．①④
C．②③
D．②④
[思路点拨] 求解本题应把握以下两点：
(1)α 粒子、β 粒子在磁场中偏转，求半径再比较．
(2)α 粒子、β 粒子在电场中做平抛运动，求偏向位移再比较． 12/9/2021
12/9/2021
第十九页，共五十页。
对某一确定的 x 值，α、β 粒子沿电场线偏转距离之比为 yyαβ＝qqαβ·mmβα·vv22βα
1 ＝21×1 8440×（（00.9.19cc））22≈318. 由此可见③错误，④正确．
[答案] B
12/9/2021
第二十页，共五十页。
求解此类题目要熟知以下两点 (1)三种射线的带电性质． (2)正、负电荷在电场或磁场中的运动规律及解题方法．
速度
0.1c
0.9c
c
在电场或磁场
与 α 射线反向
偏转
不偏转
中
偏转
贯穿本领
最弱用纸能挡 较强穿透几毫 最强穿透几厘
鲁科版物理选修3-5课件：第3章 第2节 原子核衰变及半衰期
识
点
一
学
业
第 2 节 原子核衰变及半衰期
分 层
测
评
知 识 点 二
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学习目标
1.知道什么是放射性及放射性元素． 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)
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知识脉络
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天然放射现象的发现及放射线的本质
[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__可__勒__尔___发现了天然放
根据 qvB＝mRv2得 R＝mqBv∝mqv 所以，在同样条件下 β 粒子与 α 粒子的轨道半径之比
1 99 为RRβα＝1 8436×10c0c×2ee＝3171.
10
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图323
1．(多选)关于天然放射现象，下列说法正确的是( ) A．α 射线是由氦原子核组成的 B．β 射线的穿透能力最强 C．γ 射线是波长很短的电磁波 D．β 射线本质是高速电子流
通过胶片
0.1c 偏转
最弱用纸能挡住 很强
粗、短、直 感光
0.9c
c
与 α 射线 反向偏转
不偏转
较强穿透几毫米 最强穿透几厘米
的铝板
的铅板
较弱
很弱
细、较长、曲折
高中物理第3章原子核与放射性3.3放射性的应用与防护教案鲁科版选修3_5
第3节放射性的应用与防护●课标要求●课标解读1．了解放射性在生产和科学领域的应用，使学生了解射线的贯穿本领、电离作用，以及射线的物理、化学和生物作用．2．知道放射性污染及其对人类和自然产生的严重危害，了解防范放射性的措施，建立防范意识．●教学地位 教师应首先使学生回顾放射性及放射线的概念、产生、特点．要让学生知道，一方面，有的放射性物质在地球诞生时就存在，如铀、钍、镭等，它们叫天然放射性物质，另一方面，人类出于不同的目的制造了一些具有放射性的物质，这种物质叫人工放射性物质．此外，教师要紧紧围绕放射线的特点说明它们的作用、危害及防护措施．教学中可以让学生在课前自己收集关于放射性的作用、危害及防护等方面的信息，让学生在班上交流和讨论，发表个人见解．●新课导入建议问题导入 放射性同位素的放射强度易于控制，它的半衰期比天然放射性物质短得多，因此在生产和科学领域得以广泛的应用．你知道放射性有哪些应用吗？ ●教学流程设计课前预习安排：看教材填写【课前自主导学】同学之间可进行讨论⇒步骤1：导入新课，本节教学地位分析⇒步骤2：老师提问，检查预习效果可多提问几个学生⇒错误!⇓步骤7：指导学生完成【当堂双基达标】，验证学习情况⇒步骤6：完成“探究总结γ射线的特性及应用⇐步骤5：师生互动完成“探究方式同完成探究1相同⇐步骤4：让学生完成【迁移应用】，检查完成情况并点评⇓步骤8：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能1.(1)利用放射线使细胞变异或损害的特点，辐射育种、食品辐射保存、放射性治疗等．(2)放射性同位素电池：把放射性同位素衰变时释放的能量转换成电能的装置．(3)γ射线探伤：利用了γ射线穿透能力强的特点．(4)作为示踪原子对有关生物大分子结构及其功能进行研究．2．思考判断(1)利用放射性同位素放出的γ射线可以给金属探伤．(√)(2)利用放射性同位素放出的射线消除有害的静电积累．(√)(3)利用放射性同位素放出的射线保存食物．(√)3．探究交流放射性元素为什么能做示踪原子？【提示】由于放射性同位素不断发出辐射，无论它运动到哪里，都很容易用探测器探知它的下落，因此可以用作示踪物来辨别其他物质的运动情况和变化规律．这种放射性示踪物称为示踪原子或标记原子．1.(1)放射性污染的主要来源①核爆炸；②核泄漏；③医疗照射．(2)为了防止放射线的破坏，人们主要采取以下措施①密封防护；②距离防护；③时间防护；④屏蔽防护．2．思考判断(1)核泄漏会造成严重的环境污染．(√)(2)医疗照射是利用放射性，对人和环境没有影响．(×)(3)密封保存放射性物质是常用的防护方法．(√)3．探究交流放射性污染危害很大，放射性穿透力很强，是否无法防护？【提示】放射线危害很难防护，但是通过屏蔽、隔离等措施可以进行有效防护，但防护的有效手段是提高防范意识.1．利用γ射线可检查金属内部有无裂纹，这是利用γ射线的什么作用？2．利用α、β射线可消除静电积累，是因为α、β射线有什么特性？3．利用示踪原子的放射性元素其半衰期是长好还是短好？1．放射出的射线的利用(1)利用γ射线的贯穿本领：利用60Co放出的很强的γ射线来检查金属内部有没有砂眼和裂纹，这叫γ射线探伤．利用γ射线可以检查30 cm厚的钢铁部件．利用放射线的贯穿本领，可用来检查各种产品的厚度、密封容器中的液面高度等，从而自动控制生产过程．(2)利用射线的电离作用：放射线能使空气电离，从而可以消除静电积累，防止静电产生的危害．(3)利用γ射线对生物组织的物理、化学效应使种子发生变异，培育优良品种．(4)利用放射性产生的能量轰击原子核，实现原子核的人工转变．(5)在医疗上，常用来控制病变组织的扩大．2．作为示踪原子(1)在工业上，可用示踪原子检查地下输油管道的漏油情况．(2)在农业生产中，可用示踪原子确定植物在生长过程中所需的肥料和合适的施肥时间．(3)在医学上，可用示踪原子帮助确定肿瘤的部位和范围．下列关于放射性同位素的一些应用的说法中正确的是( )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【解析】 消除静电是利用射线的电离作用使空气导电，A 错误．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．【答案】BCD应用放射线的特性解决问题时，首先应该熟练掌握放射线的各种特性，如射线的电离作用、穿透能力等特性；其次是应该明确所要解决的问题与射线的哪种特性有关，应该使用放射线的哪些特性才能达到目的.1．在放射性同位素的应用中，下列做法正确的是( )A ．应该用α射线探测物体的厚度B ．应该用α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 ．作为示踪原子能研究农作物在各季节吸收肥料成分的规律【解析】 由于α粒子的穿透能力很弱，所以无法用α射线探测物体的厚度，烟雾报警器是利用射线的电离作用，α粒子的电离作用很强，故A 项错误，B 项正确．人体长时间接触放射线会影响健康，所以诊断疾病时应该用半衰期较短的放射性同位素，利用示踪原子可确定植物在生长过程中所需要的肥料和合适的施肥时间，故C 项错误，D 项正确．【答案】 BD1．放射性元素的污染主要体现在哪几方面？2．如何才能有效防护放射性元素的污染？使用了贫铀炸弹．贫铀是从金属中提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238，贫铀炸弹贯穿力是常规炸弹的9倍，杀伤力极大，而且残留物可长期危害环境．下列关于其残留物长期危害环境的理由正确的是( )①由于爆炸后的弹片存在放射性，对环境产生长期危害②爆炸后的弹片不会对人体产生危害③铀238的衰变速率很快④铀的半衰期很长A．①②B．③C．①④D．②④【审题指导】解答本题注意以下两点：(1)放射性元素会对环境造成污染．(2)“长期危害环境”说明铀半衰期长．【解析】贫铀炸弹爆炸后，长期存在放射性污染，铀的半衰期很长，则C正确，A、B、D错误．【答案】 C射线具有一定的能量，对物体具有不同的穿透能力和电离能力，从而使物体或机体发生一些物理和化学变化.如果人体受到长时间大剂量的射线照射，就会使细胞器官组织受到损伤，破坏人体DNA分子结构，有时甚至会引发癌症，或者造成下一代遗传上的缺陷.2．对放射性的应用和防护，下列说法正确的是( )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，而不能随意放置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【解析】放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，正因为放射线具有伤害作用，选项B、C、D均是正确的．【答案】BCD用γ刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半小时内完成任务，无需住院，因而γ刀被誉为“神刀”．据报道，我国自己研制的螺旋式γ刀性能更好，即将进入各大医院为患者服务．则γ刀治疗脑肿瘤主要是利用了 ( )A．γ射线具有很强的贯穿本领B．γ射线具有很强的电离本领C．γ射线具有很高的能量D．γ射线可以很容易地绕过阻碍物到达目的地【规范解答】γ射线是一种波长很短的电磁波，具有较高的能量，它的贯穿本领很强，甚至可以穿透几厘米厚的铅板，但它的电离作用很小．γ刀治疗脑肿瘤时，通常是同时用多束γ射线，使它们穿透脑颅和健康区域在病灶处会聚，利用γ射线的高能量杀死肿瘤细胞，故正确的选项为A、C.【答案】ACγ射线特性及应用1．γ射线的贯穿本领强．2．γ射线可以对生物组织起物理和化学作用，能使种子发生变异、培育良种和灭菌消毒．3．γ射线具有较高的能量，在医疗上，常用以拟制甚至杀死病变组织，还可以轰击原子核，诱发核反应．【备课资源】(教师用书独具)放射线的危害对于放射线的危害，人们既熟悉又陌生．在常人的印象里，它是与威力无比的原子弹、氢弹的爆炸联系在一起的，随着全世界和平利用核能呼声的高涨，核武器的禁止使用，核试验的大大减少，人们似乎已经远离放射线的危害．然而，近年来，随着放射性同位素及射线装置在工农业、医疗、科研等各个领域的广泛应用，放射线危害的可能性却在增大．1999年9月30日，日本刺成县JCO公司的铀浓缩加工厂发生了一起严重的核泄漏事故，有三名工人遭受严重核辐射，当救援人员把他们送到当地医院时，他们已经昏迷不醒．同时这次事故致使工厂周围临近地区遭受不同程度的污染，辐射量是正常值的一万倍，放射线的危害再一次向人类敲响警钟．什么是放射性同位素？它是怎样造成危害的呢？在元素周期表中，占据同一个位置，核电荷数相同，但是质量数不同的，称为同位素．铀有好几种同位素，比如说铀235、铀238、铀233、铀234、铀236都属于铀的同位素．什么是放射性同位素？就是能够自发地放出射线的同位素，叫放射性同位素．放射性同位素放出的射线是一种特殊的、既看不见也摸不着的物质，因此有人把它比喻为“魔线”．如何对它进行防护，以减少射线的危害呢？使用电离辐射源的一切实践活动，都必须遵从放射防护的三原则，也就是：第一，实践正当化；第二，防护最优化；第三，个人剂量限制．辐射防护的基本方法有三条：第一，时间防护；第二，距离防护；第三，屏蔽防护．值得注意的是，医生使用射线装置给病人诊治病症时，要根据病人的实际需要，权衡利弊，做到安全合理地使用射线装置．并耐心劝导那些主动要求但不需要使用射线装置诊治的病人，引导他们走出误区，并非一定要使用先进的医疗设备才可以治疗百病．另外，随着人们对居室美化装修的升温，居室污染也在加剧．其原因之一就是某些建筑材料放出的污气作祟，但是只要我们的居室经常通风换气，污染就可以减少，趋利避害，让放射性同位素及射线装置造福人类.1．在放射性同位素的应用中，下列做法正确的是( )A．应该用α射线探测物体的厚度B．应该用γ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γ射线照射种子使遗传基因发生变异【解析】由于α粒子的穿透能力很弱，无法用其探测物体的厚度，故A错误；烟雾报警器是利用射线的电离作用，而γ粒子的电离作用很弱，故B错误；人体长期接触放射线会影响健康，诊断疾病时应该利用半衰期短的同位素，故C错误；放射育种是利用γ射线照射种子改变遗传基因，故D正确．【答案】 D2．防止放射性污染的防护措施有( )A．将废弃的放射性物质进行深埋B．将废弃的放射性物质倒在下水道里C．接触放射性物质的人员穿上铅防护服D．严格和准确控制放射性物质的放射剂量【解析】因为放射性物质残存的时间太长，具有辐射性，故应将其深埋，A对、B错；铅具有一定的防止放射性的能力，接触放射性物质的人员穿上铅防护服，并要控制一定的放射剂量．故C、D对．【答案】ACD3．下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的( )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，利用探测器的测量，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，以判断甲状腺的器质性和功能性疾病【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．【答案】ABD4．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．图3－3－1结合图3－3－1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，结合图甲分析可知工作人员一定受到了________射线的辐射；当所有照相底片被感光时，工作人员一定受到了________射线的辐射．【解析】(1)核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．【答案】(1)混凝土(2)βγ。
鲁科版高中物理选修3-5同步教学课件：第3章 第2节 原子核衰变及半衰期
1 c2 4 10 1 × 99 2＝37. c 836 100
xβ e 所以， 在同样条件下 β 粒子与 α 粒子偏移之比为x ＝2e× α 1
【答案】 ACD
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2．一置于铅盒中的放射源发射出的 α、β 和 γ 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 324 所示，则图中的射 线 a 为________射线，射线 b 为________射线．
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(2)在匀强磁场中：γ 射线不发生偏转，仍做匀速直线运 动，α 粒子和 β 粒子沿相反方向做匀速圆周运动，且在同样 条件下，β 粒子的轨道半径小，如图 323 所示． mv2 mv mv 根据 qvB＝ 得 R＝ ∝ R qB q 所以，在同样条件下 β 粒子与 α 粒子的轨道半径之比 1 99 c Rβ 1 836 100 2e 1 为R ＝ 4 × c × e ＝371. α 10
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天然放射现象的发现及放射线的本质
[先填空] 1．天然放射现象的发现
射线 的现象． (1)天然放射现象：物质能自发地放出______
射线 的性质，叫做放射性． (2)放射性：物质放出______ 放射性 的元素，叫做放射性元素． (3)放射性元素：具有________ 贝可勒尔 发现了天然放 (4)天然放射现象的发现：1896 年，法国物理学家__________
射现象．
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2．放射线的本质 (1)如图 321 所示，让放射线通过强磁场，在磁场的作用下，放射线能分成
高中物理第3章原子核与放射性3放射性的应用与防护课件鲁科版选修3
讨论:(1)该仪器探测到的γ射线是如何产生的? (2)放射性同位素是否参与体内的生化反响? (1)提示:在注入人体的葡萄糖溶液中参加含有能放射正电子的放射性同位素, 正电子与负电子碰撞时,就放出γ射线。 (2)提示:参与。
【典例示范】
【典例】(2021·福州高二检测)现在很多心血管专科医院引进了一种被称为“心
【解析】选B、D。同位素有相同的质子数,所与元素属于化合物或单质没有关系,所以
P3 0
15
制成化合物后它的半衰期不变,所以选项C错误。含有
3 1
0 5
P
的磷肥由于衰变,
可记录磷的踪迹,所以选项D正确。
2.(多项选择)近几年,我国北京、上海、山东、洛阳、广州等地从国外引进了十
同位素 放射线 半衰期
钋210 α
138天
锶90 β
28年
锝99 γ
6小时
钴60 γ
5年
上表给出了四种放射性同位素的放射线及半衰期,在表中所列的四种同位素中,
最适宜作为放疗使用的放射源应是
()
A.钋210
B.锶90
C.锝99
D.钴60
【解析】选D。α射线、β射线的穿透能力不强。放射源放出的放射线必须有
管有无病变,并判断病变位置。你认为检测用的放射性元素锝的半衰期应该最
接近以下数据中的
()
A.10分钟
B.10小时 C.10个月 D.10年
【解析】选B。如果半衰期太短,那么在放射期内,因含放射性物质的注射液尚未 均匀地分布在血液中而无法完成检测工作,再那么因放射强度较大而对人体造 成伤害。如果半衰期太长,放射性物质长期残留在人体内也会对人体造成伤害。 比照四个选项中的时间,应以10小时为宜,故正确选项应为B。
高中物理第3章原子核与放射性2原子核衰变及半衰期课件鲁科选修3_5
针对训练 1
如图 4，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 答案 解析 C 由三种射线的带电性质可以判断出①⑥表示 β 射线， ②⑤ )
速 率
0.1c 最弱 较强
0.9c 最强
c
贯穿本领 用一张纸 就能挡住 电离作用 很强
能穿透几毫 米厚的铝板 较弱
能穿透几厘 米厚的铅板 很弱
2．在电场、磁场中偏转情况的比较 (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2甲所示．
图2 (2)在匀强磁场中，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径
为 钋(Po)和镭(Ra) ．
二、放射线的本质 1．三种射线：如图1中1是 β射线 ，2是 γ射线 ，3是 α射线 ．
图1
(1)α射线是高速氦原子核粒子流． (2)β射线是高速运动的 电子 流． (3)γ射线是波长很短的电磁波 ．
2．三种射线的特点
(1)α射线：α粒子容易使空气 电离，但穿透能力 很弱．
第 2节
原子核衰变及半衰期
[目标定位]
1.知道什么是放射性、放射性元素、天然放射
现象，能记住三种射线的特性.2.知道什么是原子核的衰变及
衰变实质.3.理解半衰期的统计意义，学会利用半衰期解决相
关问题．
一、天然放射现象的发现 1．1896年，法国物理学家 贝克勒尔 发现某些物质具有放射
性．
2．物质放出 射线 的性质称为放射性，具有放射性的元素称 为放射性元素，物质能自发地放出 射线 的现象叫做天然 放射现象． 3．皮埃尔·居里夫妇发现了两种放射性更强的新元素，命名
高中物理第3章原子核与放射性第2节原子核衰变及半衰期知识导航素材鲁科版选修3_5
第2节 原子核衰变及半衰期思维激活考古学中是怎样测定出土文物的年代?提示：放射性元素具有一定的衰变速率,不同元素的衰变速率不同,即半衰期是不一样的.根据衰变前后元素的剩余质量的关系:m 余=m 原(21)t/T,可测出衰变时间t,从而确定出不同的年代.Rn 22286的衰变曲线自主整理一、天然放射现象的发现_______发现天然放射现象,揭开了人类研究原子核结构的序幕.通过对天然放射现象的研究,人们发现原子序数大于83的所有天然存在的元素都有放射性,原子序数小于83的天然存在的元素有些也具有放射性,它们放射出来的射线共有三种.1.α射线:速度约为光速的_______,贯穿作用_______,电离作用_______2.β射线:速度接近光速的_______,贯穿作用_______,电离作用_______.3.γ射线:波长极短的电磁波,γ粒子就是光子,贯穿作用_______,电离作用_______. 二、原子核的衰变1.定义:原子核自发地放出某种粒子而转变为_______的变化叫做原子核的_______.2.分类(1)α衰变:α衰变的实质是其元素的原子核同时放出由_______质子和_______中子组成的粒子(即氦核),每发生一次α衰变,新元素与原元素比较,核电荷数减少,质量数减少_______,即_______.(2)β衰变:β衰变的实质是其元素的原子核内的一个_______变成_______时放射出一个电子.每发生一次β衰变,新元素与原元素比较,核电荷数增加_______,质量数_______.即_______.(3)γ衰变:γ衰变是伴随着_______和_______同时发生的,γ衰变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)而辐射出光子. 三、半衰期1.定义:放射性元素的_______发生衰变需要的时间.2.半衰期的大小由放射性元素的原子核_______决定,跟原子所处的_______ (如压强、温度等)或_________ (如单质或化合物)无关. 高手笔记1.原子核既然是由质子和中子组成的,那么为什么还会从原子核里发射出α粒子、β粒子?实际上,发射出来的α粒子和β粒子仍是原子核内的质子和中子结合或转化而成的.α粒子是原子核内的2个质子和2个中子结合在一起发射出来的,β粒子是原子核内的中子转化为质子时产生并发射出来的.所以不能因为从原子核中发射出α粒子和β粒子就认为原子核也是由它们组成的.名师解惑1.对半衰期概念的理解剖析:半衰期是反映大量原子核衰变快慢的统计规律.当样品中的原子数目减小到统计规律不再起作用的时候,我们就不能按半衰期的公式去计算了.例如:2 g的Bi所含的原子核数目大,可按半衰期公式进行计算.而20个Bi核,就不再满足统计规律,也就无法判断有多少个Bi核发生了衰变.而且对单个Bi核,其何时衰变完全是偶然的,无法确定它将何时发生衰变.2.书写衰变方程的依据剖析:质量数守恒和电荷数守恒是书写衰变方程的重要依据,但要以衰变的事实为基础,不能仅仅根据两条守恒定律随意书写事实上不存在的衰变方程.另外,衰变方程是不可逆的,方程中只能用箭头“→”连接并指示衰变方向,而不能用等号“”连接.讲练互动【例题1】如图3-2-1,放射源放在铅块上的细孔中,铅块上方有匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向外.已知放射源放出的射线有α、β、γ三种.下列判断正确的是( )图3-2-1A.甲是α射线、乙是γ射线、丙是β射线B.甲是β射线、乙是γ射线、丙是α射线C.甲是γ射线、乙是α射线、丙是β射线D.甲是α射线、乙是β射线、丙是γ射线解析：粒子垂直进入磁场,若带电则必受洛伦兹力的作用而做圆周运动,轨迹为圆弧,而乙为直线,可判定其为不带电粒子,即乙是γ射线;再根据左手定则,即可判定甲为β射线,丙为α射线,故B正确.答案：B 绿色通道对衰变中放出的三种粒子不同性质及其在磁场或电场中的偏转问题进行定性分析. 变式训练1.放射性元素放出的射线,在电场中分成a 、b 、c 三束,如图3-2-2所示,其中( )图3-2-2A.c 为氦核组成的粒子B.b 为比X 射线波长更长的光子流C.b 为比X 射线波长更短的光子流D.a 为高速电子组成的电子流 解析：根据射线在电场中的偏转情况,可以判断,a 射线向电场线方向偏转应为带正电的粒子组成的α射线,b 射线在电场中不偏转,所以为γ射线;c 射线受到与电场方向相反的电场力,应为带负电的粒子组成的β射线. 答案：C【例题2】铀(U 23892)经过α、β衰变形成稳定的铅(Pb 20682),问在这一变化过程中,共有多少中子转变为质子( )A.6B.14C.22D.32解析：U 23892衰变为Pb 20682,需经过8次α衰变和6次β衰变,每经过一次β衰变就会有一个中子转变为质子同时放出一个电子,所以共有6个中子转化为质子. 答案：A 绿色通道在分析有关α、β衰变的问题时,应抓住每次α衰变质量数减4、电荷数减2和每次β衰变时质量数不变、电荷数加1这一衰变规律进行分析. 变式训练2.U 23892衰变成Rn 22286共发生了__________次α衰变和__________次β衰变.解析：根据衰变规律,Rn 的质量数比U 的质量数减少了238-222=16,而天然放射只有α衰变才能使质量数减少,且每次α衰变减少质量数为4,故发生了16÷4=4次α衰变.因每次α衰变核的电荷数减少2,故由于α衰变核的电荷数应减少4×2=8.而Rn 核的电荷数仅比U 核少了92-86=6,故说明发生了2次β衰变(即92-8+2=86). 答案：4 2【例题3】古墓中发现一古代植物,测得里面含碳14与碳12的比例是现代植物中比例的三分之一,已知碳14的半衰期为 5 730年,求这种植物生长期距今有多少年?(lg2=0.3,lg3=0.48)解析：设植物活着时碳14与碳12比值为k=1214N N ,植物死后t 年时,碳14与碳12的比值为k′=1214'N N .则:1414''N N k k =.由半衰期公式得:Tt N N k k 21''1414===31,解得:t=(lg3/lg2)T=(0.48/0.3)×5 730年=9 168年.可见该植物体的生长期距今约为9 168年. 答案：9 168年 绿色通道14C 衰变,在植物死后不能得到补充,因此它与植物体内的12C 的比例会减少. 变式训练3.放射性元素的半衰期是( )A.质量减少一半需要的时间B.原子量减少一半需要的时间C.原子核全部衰变需要时间的一半D.原子核有半数发生衰变需要的时间解析：放射性元素的半衰期是对大量的原子核而言,原子核的个数有一半发生衰变的时间叫半衰期,故D 项正确. 答案：D【例题4】如图3-2-3所示，在匀强磁场中的A 点，有一个静止的原子核，当它发生哪一种衰变时，射出的粒子以及新核的轨道才做如图所示的圆周运动,并确定它们环绕的方向.若两圆的半径之比是44∶1，这个放射性元素原子核的原子序数是多少？图3-2-3解析：原子核衰变时,遵守动量守恒定律.由原子核的初态是静止的,可以判定出衰变时射出的粒子与新核的动量大小相等、方向相反.现由图可知新核与该粒子尽管速度方向相反,但受的磁场力方向却相同,新核带正电,则该粒子带负电,这说明发生的是β衰变.设其质量为m,在磁感应强度为B 的匀强磁场中,以速度v 做匀速圆周运动,其运动半径为R=qBm v,由衰变时动量守恒知射出粒子的动量m 1v 1等于新核动量m 2v 2,而B 相同,所以R 与q 成反比,新核的q 值都比较大,可判定出衰变射出粒子的运动轨道半径大,新核半径小,知大圆是放射出的粒子的轨迹,小圆则是新核的轨迹.根据左手定则判断：在A 点发射出的粒子是负电子，它的初速度水平向左，沿圆轨道顺时针方向旋转.新核初速度水平向左，沿圆轨道逆时针旋转且有1441221==q q R R .可从发射粒子的电荷数确定新核的电荷数,由于衰变过程中电荷数守恒,可求出原来放射性元素原子核的电荷数即它的原子序数.q 1=e,电荷数是1，所以q 2=44e ，电荷数是44.根据电荷守恒定律，原来的放射性元素原子核的原子序数是45，它发生的是β衰变，电子顺时针方向做匀速圆周运动，新核逆时针做匀速圆周运动. 答案：45 绿色通道原子核在衰变过程中,不仅质量数、电荷数守恒.其动量、能量也同时守恒,并兼顾带电粒子在匀强磁场中的运动规律. 变式训练4.在匀强磁场中,一静止的放射性原子核发生衰变,放出一个粒子后变为另一新原子核,为此拍得如图3-2-4所示两个相切的圆形径迹的照片,则( )图3-2-4A.图甲为发生α衰变的照片,其中大圆为α粒子的径迹B.图甲为发生β衰变的照片,其中大圆为电子的径迹C.图乙为发生α衰变的照片,其中大圆为α粒子的径迹D.图乙为发生β衰变的照片,其中大圆为电子的径迹 解析：图为内切圆时,原子核发生β衰变,大圆为β粒子的轨迹;图为外切圆时,原子核发生α衰变,大圆为α粒子的轨迹. 答案：AD 体验探究【问题】考古学家如何把放射性同位素作为“时钟”,测定土层、化石、古木年代的? 导思：不同的放射性同位素具有不同的半衰期,且不随状态、温度的改变而改变.在自然界中同位素的含量是稳定的.探究：在土层、化石、古木枯死后,其内部不再与外界进行物质交换,而内部的放射性同位素仍在进行衰变,不断减小,因此,可以根据放射性强度的大小情况算出它们的时间. 教材链接教材P 52《讨论与交流》参照α衰变规律的分析过程,通过分析Th 23490的衰变方程寻找β衰变的规律,找出新生成的核与原来的核的电荷数、质量数有什么关系,在元素周期表中的位置怎样变化,并试着用一个通式来表示.与同学交流自己的见解.答：Th 23490发生β衰变方程为Th 23490→e 01-+Pa 23491,新生核比原来的核质量数没有改变,电荷数增加1,新生核在元素周期表中的位置后移一位.其规律可表示为X A Z →e 01-+Y AZ 1+.X 为原来的原子核,Y 为新生成的原子核.。
高中物理第3章原子核与放射性第2节原子核衰变及半衰期课件鲁科版选修3_5
【解析】 已知 α 粒子带正电，β 粒子带负电，γ 射线不带电，根据正、负
电荷在磁场中运动受洛伦兹力方向和正、负电荷在电场中受电场力方向可知，A、
B、C、D 四幅图中 α、β 粒子的偏转方向都是正确的，但偏转的程度需进一步判
断．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，其半径 r＝mBqv，
将数据代入，则 α 粒子与 β 粒子的半径之比rrαβ＝mmαβ·vvαβ·qqβα＝
2．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： AZX―→AZ′′Y＋n42He＋m－01e 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－4 A′，m＝A－2 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．
【答案】 BCD
6．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；
4 1
×00.9.19cc×12＝
1 836
371，A 对，B 错；
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＝12qmEt2，消去 t 可得 y＝2qmExv220
对某一确定的 x 值，α、β 粒子沿电场线偏转距离之比 1
2．放射线的本质 (1)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，这表明有 3 种射线，且它们电性不同．带_正___电__的射线向左偏转，为 α 射 线；带_负__电___的射线向右偏转，为 β 射线；不发生偏转的射线不带电，为 γ 射线．
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辐射防护
一、辐射防护基本知识
辐射防护是研究如何保护人类和环境免受辐射照射有害效应，而不过分限制可能与照射相关的有益人类的事业和行动的学科。
电离辐射对人体的作用，是一个非常复杂的过程。
它通过直接的或间接的电离作用，使人体的分子发生电离或者激发。
对人体的水分子，会使其产生多种自由基和活化分子。
严重的，导致细胞或机体损伤甚至死亡。
人类接受的辐射有两个途径，称为内照射和外照射。
α、β、γ三种射线由于其特征不同，其穿透物质的能力也不同，它们对人体造成危害的方式不同。
α粒子只有进入人体内部才会造成损伤，这就是内照射；γ射线主要从人体外对人体造成损伤，这就是外照射；β射线既造成内照射，又造成外照射。
α粒子是带正电的高能粒子（He原子核）。
α粒子在介质中运行，迅速失去能量，不能穿透很远。
但是，在穿入组织（即使是不能深入）时也能引起组织的损伤。
α粒子通常被人体外层坏死肌肤完全吸收，α粒子释放出的放射性同位素在人体外部不构成危险。
然而，它们一旦被吸入或注入，那将是十分危险。
α粒子能被一张薄纸阻挡。
β射线比α射线更具有穿透力，但在穿过同样距离，其引起的损伤更小。
一些β射线能穿透皮肤，引起放射伤害。
但是它一旦进入体内引起的危害更大。
β粒子能被一张几毫米厚的铝箔完全阻挡.
同可见光、X射线一样，γ射线是一种光量子。
γ射线既不带电荷，又无质量，但具有很强穿透力，能轻易穿透人的身体，对人体造成危害。
几英尺厚的混凝土能阻挡γ射线。
（各种射线的穿透能力）
二、内、外照射的防护措施
1．内照射防护
通过呼吸道、消化道、皮肤和伤口进入体内的辐射叫内照射。
戴口罩防止经呼吸道吸入α粒子和β粒子。
食物、水被怀疑受到污染时，应当检测，不合要求不饮用。
穿戴工作服防止皮肤吸收，尤其要注意防止通过伤口进入人体内。
2．外照射辐射防护
体外放射源对人体造成的照射叫外照射。
常见外照射源有：X射线、γ射线、中子束、高能带电粒子束、β射线。
外照射防护措施有：（1）距离防护，距放射源越远，人体吸收剂量就越少；（2）时间防护，即减少受照射时间；（3）用屏蔽物质防护。
射线通过与物质接触，能量被减弱。
所以，在放射源与人体之间加装屏蔽物就能起到防护作用。
常用屏蔽有铅，水、铁、水泥、砖、石头、铅玻璃也。