走进原子核与放射性元素的衰变 学案
高中物理第十九章原子核第2节放射性元素的衰变学案新人教版选修3_50316169.doc
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：238 92U→234 90Th＋42He．(2)β衰变：234 90Th→234 91Pa＋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．10n ―→11H ＋0－1e 3．衰变方程通式(1)α衰变：A Z X ―→A －4Z －2Y ＋42He(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 ， AZ ＋1G ，A －4Z －1H ；A ′Z P ， A ′Z ＋1Q ， A ′Z ＋2R ，A ′－4Z 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20882Pb.[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AZ 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23490Th ，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 ――→③234 92U ，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 ＋6 0－1e.答案：(1)8次α衰变，6次β衰变 (2)10个 22个(3)238 92U →206 82Pb ＋842He ＋6 0－1e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：146C ―→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146C 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 ＋147N (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⎝ ⎛⎭⎪⎫12n206238m 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．精美句子1、善思则能“从无字句处读书”。
高中物理 第十九章 原子核 2 放射性元素的衰变学案 新人教版选修35
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．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.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238 92U→234 90Th ＋42He 234 90Th→23491Pa ＋ 0－1e4．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？ 【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 －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．1．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234 91Pa，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E．③是α衰变【解析】23892U①,23490Th，质量数少4，电荷数少2，说明①为α衰变.23490Th②,23491Pa，质子数加1，质量数不变，说明②为β衰变，中子转化成质子.23491Pa③,23492U，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．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1E．原子核放出γ射线时，原子序数不变【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，γ射线是光子．【答案】ADE3.238 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)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206 82Pb较238 92U质子数少10，中子数少22.(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)10 22(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1620年，有人说：10 g 镭226经过1620年有一半发生衰变，镭226还有5 g，再经过1620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1620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⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ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．4．14C 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5700年 B. 12C 、13C 、14C 具有相同的中子数 C ．12C 、13C 、14C 具有相同的质子数 D. 14C 衰变为14N 的过程中放出β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146C→147N ＋ 0－1e ，所以此衰变过程放出β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】 ACD5．若元素A 的半衰期为4天，元素B 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m A ∶m B 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m A ∶m B ＝1∶2.【答案】 1∶26．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．【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mm0＝25%＝14＝⎝⎛⎭⎪⎫122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．学业分层测评(十四)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．一个原子核发生衰变时，下列说法中正确的是( )A．总质量数保持不变B．核子数保持不变C．变化前后质子数保持不变D．总动量保持不变E．变化前后中子数不变【解析】衰变过程中质量数守恒，又质量数等于核子数，故衰变过程中核子数不变，A、B正确；发生β衰变时，质子数增加中子数减少，C、E错误；由动量守恒的条件知D 正确．【答案】ABD2．下列说法中正确的是( )A．β衰变放出的电子来自组成原子核的电子B．β衰变实质是核内的中子转化成了一个质子和一个电子C．α衰变说明原子核中含有α粒子D．γ射线总是伴随其他衰变发生，它的本质是电磁波E．原子核每发生一次α衰变，其核电荷数减少2【解析】原子核发生β衰变中放出的电子是原子核内的中子转化为质子而释放的电子，故A错误；B正确．α射线是具有放射性的元素的原子核在发生衰变时两个中子和两个质子结合在一起而从原子核中释放出来．γ射线总是伴随其他衰变发生，它的本质是电磁波，故D、E正确．【答案】BDE3．有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63(6328Ni)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→6329Cu＋ 0－1eB．镍63的衰变方程是6328Ni→6327Cu＋01eC．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片到铜片E．该电池内电流方向是从铜片到镍片【解析】镍63的衰变方程为6328Ni→ 0－1e＋6329Cu，选项A对，B错．电流方向为正电荷定向移动方向，在电池内部电流从铜片到镍片，镍片电势高，选项C、E对，D错．【答案】ACE4．在下列关于近代物理知识的说法中，正确的是( )A．氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子的能量增大B．β射线是原子的核外电子电离后形成的电子流C．铀元素的半衰期为T，当温度发生变化时，铀元素的半衰期也发生变化D．查德威克发现了中子，其核反应方程为：94Be＋42He→12 6C＋10nE．发生β衰变时其转化方程为10n→11H＋ 0－1e【解析】氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，吸收了能量，所以原子的能量增大，A正确；β射线是从原子核辐射出来的，不是原子外层电子电离出来的，B错；半衰期不随外界因素的变化而变化，C错，D、E符合物理学事实，正确．【答案】ADE5．关于天然放射现象，以下叙述正确的是( )A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将变大B．β衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的C．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强D ．铀核()23892U 衰变为铅核()20682Pb 的过程中，要经过8次α衰变和6β次衰变E ．放射性元素的半衰期由核内部自身的因素决定【解析】 半衰期与元素的物理状态无关，若使某放射性物质的温度升高，其半衰期将不变，故A 错误，E 正确．β衰变所释放的电子是从原子核内释放出的电子，故B 错误；在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强，故C 正确；铀核(23892U)衰变为铅核(20682Pb)的过程中，每经一次α衰变质子数少2，质量数少4；而每经一次β衰变质子数增1，中子数不变；由质量数和核电荷数守恒，要经过8次α衰变和6次β衰变，故D 正确；【答案】 CDE6．人类探测月球时发现，在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦，它可作为未来核聚变的重要原料之一．氦的该种同位素应表示为________．【解析】 氦的同位素质子数一定相同，质量数为3，故应表示为32He. 【答案】 32He7．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________天．【解析】 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．【答案】 88．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)，这些衰变是经过了________次________衰变．【导学号：66390048】【解析】 原子核每经过一次α衰变，质量数减少4，电荷数减少2；每经过一次β衰变，电荷数增加1，质量数不变．方法一 α衰变的次数为n ＝90－904＝0(次)β衰变的次数为m ＝90－902＋40－36＝4(次)．方法二 设氪90(9036Kr)经过x 次α衰变，y 次β衰变后变成锆90(9040Zr) 由衰变前后的质量数、电荷数守恒得 4x ＋90＝90,2x －y ＋40＝36 解得x ＝0，y ＝4. 【答案】 4 β[能力提升]9．元素X 是Y 的同位素，分别进行下列衰变过程：X ――→αP ――→βQ ，Y ――→βR ――→αS.则下列说法正确的是( )A ．Q 与S 是同位素B ．X 与R 原子序数相同C ．R 比S 的中子数多2D ．R 的质子数少于上述任何元素E ．R 比X 的质子数多1【解析】 上述变化过程为：MA X ――→αM －4A －2P ――→βM －4A －1Q ，N A Y ――→β N A ＋1R ――→αN －4A －1S ，由此可知，Q 与S 为同位素，R 比S 多两个中子比X 多一个质子，故A 、C 、E 正确，B 、D 错误．【答案】 ACE10．若干21083Bi 放在天平左盘上，右盘放420 g 砝码，天平平衡，当铋发生α衰变时，经过1个半衰期，欲使天平平衡，应从右盘中取出砝码的质量为________．【解析】 原有的2 mol 21083Bi 经一个半衰期后，有1 mol 发生衰变生成1 mol 新的原子核20681Ti ，这种新元素质量为206 g ．此时左盘中还有210 g 未发生衰变的放射性元素，所以左盘中的物质总质量为416 g ，应从右盘取走砝码4 g.【答案】 4 g11．天然放射性铀(23892U)发生衰变后产生钍(23490Th)和另一个原子核． (1)请写出衰变方程；(2)若衰变前铀(23892U)核的速度为v ，衰变产生的钍(23490Th)核的速度为v2，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)23892U→23490Th ＋42He(2)设另一新核的速度为v ′，铀核质量为238m ，由动量守恒定律得：238mv ＝234m v2＋4mv ′得：v ′＝1214v【答案】 (1)见解析 (2)1214v 12．放射性元素14 6C 被考古学家称为“碳钟”，可用它来测定古生物的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖．(1)146C 不稳定，易发生衰变，放出β射线，其半衰期为5 730年，试写出有关的衰变方程．(2)若测得一古生物遗骸中146C 的含量只有活体中的12.5%，则此遗骸的年代距今约有多少年？【导学号：66390049】【解析】 (1)衰变方程为146C→147N ＋ 0－1e.(2)活体中146C 含量不变，生物死亡后，146C 开始衰变，设活体中146C 的含量为m 0，遗骸中为m ，则由半衰期的定义得m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ，即0.125＝⎝ ⎛⎭⎪⎫12tτ，解得t τ＝3，所以t ＝3τ＝17 190年．【答案】 (1)146C→147N ＋ 0－1e (2)17 190年。
高中物理 第十九章 原子核 2 放射性元素的衰变学案 新
2 放射性元素的衰变1．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，核电荷数发生变化，变成另一种原子核的过程。
(2)原子核衰变遵循的规律：电荷数和质量数守恒，即衰变前质量数之和等于衰变后的质量数之和；衰变前的电荷数之和等于衰变后的电荷数之和。
(3)α衰变：放射性元素的原子核放射出α粒子(质量数减少4，核电荷数减少2)，成为新元素原子核的过程。
①衰变方程：A Z X→A－4Z－2Y＋42He②α粒子的本质：α粒子本质就是氦核，它由两个质子和两个中子组成。
③α衰变的实质：在放射性元素的原子核中，两个质子和两个中子结合得比较牢固，会作为一个整体从放射性元素原子核中抛射出来，即为放射性元素发生的α衰变(211H＋210 n→42He)。
④α衰变后生成的新元素的原子核，其核电荷数比衰变前少2，在元素周期表中的位置向前移动两位。
(4)β衰变：放射性元素的原子核放射出一个β粒子(质量数不变，核电荷数增加1)，成为新元素原子核的过程。
①衰变方程：A Z X→A Z＋1Y＋0－1e。
②β粒子的本质：β粒子就是电子。
③β衰变的实质：原子核内的一个中子转化为一个质子，放出一个电子，即10n→11p＋0－1 e。
④β衰变后生成的新元素，其核电荷数比衰变前增加1，在元素周期表中的位置向后移一位。
(5)γ射线的产生①γ射线产生的机理：放射性的原子核在发生α衰变或β衰变时，会释放能量，使生成的新核处于高能量状态(能级)，在向低能级跃迁时，能量以γ光子的形式辐射出来。
②γ射线是不带电的粒子，因此原子核放射出γ射线，元素在周期表中的位置不变。
【例1－1】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，放射出的一个电子解析：因原子核是由带正电荷的质子和不带电的中子组成的，原子核内并不含电子，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10n→11H＋0－1e，11H→10n＋01e。
高中放射性元素的衰变学案教案
放射性元素的衰变编写：陈海燕 审核：孙俊【知识要点】 一、原子核的衰变1．衰变：放射性元素原子核放出某种粒子后变成新的原子核。
2．衰变：放射性元素放出___________，叫衰变。
衰变：放射性元素放出___________，叫衰变。
3．衰变规律：原子核衰变时，衰变前后的________和________都守恒。
衰变方程：衰变_________________________。
衰变____________________________。
二、半衰期：1．放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫做半衰期。
2．半衰期由核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关。
【典型例题】 例1．铀核23892U 经过______次衰变和_______次衰变变成稳定的铅核20682.Pb例2．23892U 核经一系列的衰变后变为20682Pb 核，问：（1）一共经过几次变和几次衰变（2）20682Pb 与23892U 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。
例3．静止在匀强磁场中的某种放射性元素的原子核，当它放出一个粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得粒子和反冲核轨道半径之比为44：1，如图所示，则A ．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88D ．粒子和反冲粒子的速度之比为1：88例4．地球的年龄到底有多大科学家利用天然放射性元素的衰变规律，通过对目前发现的最古老的岩石中铀和铅含量的测定，推算出该岩石中含有的铀的岩石形成初期的一半，铀238的相对含量随时间的变化关系如图所示，由此可以判断出 A ．铀238的半衰期为90亿年 B ．地球的年龄大致为45亿年C ．被测定的古老岩石样品在90亿年后的铀、铅比例为1：4D ．被测定的古老岩石样品在90亿年后的铀、铅比例大于1：3 【课堂检测】1．关于放射性元素原子核的衰变，下列叙述中正确的是（ ）A ．射线是伴随射线或射线而发射出来的B ．某种放射性元素的半衰期不随化学状态、温度等的变化而变化C ．某核放出一个粒子或粒子后，都会变成一种新元素的原子核D ．若有10个某种放射性元素的原子核，则经一个半衰期后一定还剩5个原子核 2．一放射性元素的原子核放出一个粒子和一个粒子后，其核内质子数和中子数的变化是（ ）A ．质子数减少3个，中子数减少1个B ．质子数减少2个，中子数减少1个C ．质子数减少1个，中子数减少3个D ．质子数减少1个，中子数减少2个3．23892U 衰变为22286Rn 要经过m 次衰变和n 次衰变，则,m n 分别为（ ） A ．2、4B ．4、2C ．4、6D ．16、6 4．天然放射现象中，放射性元素放出的射线可分为射线、射线和射线，关于放射性元素的原子核衰变，下列说法中正确的是（ ）A ．可能同时放出、、射线B ．可能同时放出、射线C ．可能同时放出、射线D ．可能只放出射线5．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 ．该核发生的是衰变B ．该核发生的是衰变 C ．磁场方向一定垂直纸面向里D ．磁场方向向里还是向外不能判定6．放射性同位素2411Na 的样品经过6h 还剩下18没有衰变，它的半衰期是（ ）A ．2hB ．C ．D ．7．下列说法正确的是 （ ）A ．氡的半衰期为天，若有4个氡原子核，经天后就剩下一个原子核了B ．对放射性元素升温、加压，其半衰期不变C ．放射性元素与其他物质进行化学反应，生成一种新的化合物，其半衰期不变D ．放射性元素放出射线后，得到新的放射性元素，其半衰期不变8．若元素A 的半衰期为4天，元素B 的半衰期为5天，则相同质量的A 和B ，经过20天后，剩下的元素A 、B 的质量之比:A B m m 为（ ）A．30：31 B．3：30 C．1：2 D．2：1。
高中物理 第四章 原子核 第一节 走进原子核 第二节 放射性元素的衰变学案 粤教版选修3-5-粤教版
走进原子核放射性元素的衰变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T 1/2，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 ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12t T 1/2m 0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，T 1/2表示半衰期．3．半衰期与平均寿命之间的关系：T 1/2＝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AZ X)原子核⎩⎪⎨⎪⎧大小：很小，半径为10－15～10－14m组成⎩⎪⎨⎪⎧质子：电量e ＝＋1.6×10－19 C 质量m p＝1.672 623 1×10－27kg 中子：电量e ＝0 质量m n＝1.674 928 6×10－27kg2．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)88 138 (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很强较弱很弱作用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 ＝mv Bq，将其数据代入，则α粒子与β粒子的半径之比为r αr 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 ＝qEx22mv 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：AZ X ―→A －4Z －2Y ＋42He (2)β衰变：AZ X ―→ AZ ＋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 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[思路点拨] 设初核AZ 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AZ X →A ′Z ′Y ＋p 42He ＋q 0－1e ，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：23592U →20782Pb ＋m 42He ＋n0－1e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Bqv ＝mv 2R 得R ＝mv Bq.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qvB ＝mv 2r，得到r ＝mv qB，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20682Pb 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 T 1/2，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 ．m4 B ．m8 C ．m 16D ．m32[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＝pα，B项正确；因此有2m Th E kTh＝2mαE kα，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＋42He B．131 53I→131 54Xe＋0－1eC．131 53I→130 53I＋10n D．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：13153I →____________ (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 ＋ 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14，即有75%发生衰变，即经过的时间为16天．答案：(1)131 54X ＋ 0－1e (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cd 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22286Rn 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)10 22 (2)238 92U→206 82Pb＋842He＋60－1e。
高中物理第十九章原子核第二节放射性元素的衰变课堂探究学案新人教版选修3
高中物理第十九章原子核第二节放射性元素的衰变课堂探究学案新人教版选修32、放射性元素的衰变课堂探究探究一对原子核衰变的正确理解问题导引放射性元素能自发地发出α、β、γ三种射线，这些射线是从哪儿来的呢？提示：原子核。
名师精讲1、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)α衰变：X→Y＋He；(2)β衰变：X→Y＋e。
3、α衰变和β衰变的实质(1)α衰变：原子核中的两个质子和两个中子结合在一起发射出来的，即：2n＋2H→He；(2)β衰变：原子核内的一个中子衰变成一个质子，同时放出一个电子，即：n→H＋e。
4、确定原子核衰变次数的方法与技巧(1)方法：设放射性元素X经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素Y，则衰变方程为X→Y＋nHe＋me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＝，m＝＋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衰变的次数的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。
警示α衰变、β衰变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。
【例题1】U经一系列的衰变后变为Pb。
(1)求一共经过几次α衰变和几次β衰变？(2)Pb与U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。
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U衰变为Pb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Pb较U质子数少10，中子数少22。
高二物理选修5《原子核的组成》 《放射性元素的衰变》导学案
我以为人们在每一时期都可以过有趣而有用的生活。
我们应该不虚度一生，应该能够说，“我们已经作了我能作的事”，人们只能要求我们如此，而且只有这样我们才能有一点快乐。
——居里夫人编号：gswhwlxx5——008文华高中高二物理选修5《原子核的组成》《放射性元素的衰变》导学案编制人：陈世友审核人：吴军云班级：学生姓名：【学习目标】（一）知识与技能1．了解天然放射现象及其规律2．知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们3．知道原子核的组成，知道核子和同位素的概念4．知道放射现象的实质是原子核的衰变5．知道两种衰变的基本性质，并掌握原子核的衰变规律6．理解半衰期的概念（二）过程与方法1．通过观察，思考，讨论，初步学会探究的方法2．通过对知识的理解，培养自学和归纳能力3．能够熟练运用核衰变的规律写出核的衰变方程式（三）情感、态度与价值观1．树立正确的，严谨的科学研究态度2．树立辩证唯物主义的科学观和世界观【教学重点】1．天然放射现象及其规律，原子核的组成2．原子核的衰变规律及半衰期【教学难点】1．知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们2．半衰期描述的对象【知识链接】1．原子核半径的数量级为，原子半径的数量级为。
2．带电粒子以垂直于电场线的方向进入匀强电场，将做运动，电场力的方向：正电荷受力方向与，负电荷受力方向与。
3．带电粒子以垂直于磁场的方向进入匀强磁场，将做运动，洛伦兹力的方向可用判定。
【学习过程】要点一、天然放射现象1．1896年，法国物理学家发现某些物质具有放射性。
2．玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发现了两种放射性更强的新元素，命名为、。
3．物质发射射线的性质称为 ，具有放射性的元素称为 元素。
放射性元素自发地发出射线的现象叫做天然放射现象。
4．天然放射现象的意义：说明了原子核具有复杂结构。
要点二、放射线的本质1．铀、钋等放射性元素放出的射线经过磁场后将分裂成三束，有两束发生偏转，分别叫做 、 ，有一束在磁场中不偏转，叫做 。
《放射性元素的衰变》 导学案
《放射性元素的衰变》导学案一、学习目标1、理解放射性元素衰变的概念，知道衰变的种类。
2、掌握α衰变、β衰变的规律，能够写出衰变方程。
3、理解半衰期的概念，了解半衰期的影响因素。
二、知识回顾1、原子的结构原子由原子核和核外电子组成，原子核由质子和中子组成。
2、天然放射现象某些元素能自发地放出射线的现象叫做天然放射现象。
能发出射线的元素叫做放射性元素。
三、新课导入我们已经知道，有些元素具有放射性，能够自发地放出射线。
那么，这些放射性元素是如何发生变化的呢？这就是我们今天要学习的放射性元素的衰变。
四、新课讲解（一）衰变的概念放射性元素的原子核自发地放出某种粒子而转变为新核的变化叫做衰变。
（二）衰变的种类1、α衰变原子核放出α粒子（氦核）的衰变叫做α衰变。
例如：＼（＿{92}＾｛238}U ＼to ＿{90}＾｛234}Th ＋＿{2}＾｛4}He\）2、β衰变原子核放出β粒子（电子）的衰变叫做β衰变。
例如：＼（＿{90}＾｛234}Th ＼to ＿{91}＾｛234}Pa ＋＿{－1}＾｛0}e\）（三）衰变规律1、电荷数守恒衰变前后，原子核的电荷数守恒。
2、质量数守恒衰变前后，原子核的质量数守恒。
（四）衰变方程的书写1、确定衰变的类型（α衰变或β衰变）。
2、根据衰变规律写出衰变方程。
例如：已知某放射性元素经过一次α衰变和一次β衰变后，变成了新元素，则其衰变方程为：＼（＿{92}＾｛238}U ＼to ＿{90}＾｛234}Th ＋＿{2}＾｛4}He\）＼（＿{90}＾｛234}Th ＼to ＿{91}＾｛234}Pa ＋＿{－1}＾｛0}e\）（五）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叫做半衰期。
2、特点（1）不同的放射性元素，半衰期不同。
（2）半衰期由原子核内部自身的因素决定，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。
例如：氡\（222\）的半衰期为\（38\）天，表示经过\（38\）天，氡\（222\）的原子核有一半发生衰变。
高中物理第十九章原子核2放射性元素的衰变同步备课学案新人教版选修3-5(new)
2 放射性元素的衰变[目标定位］1。
知道原子核的衰变.2。
知道两种衰变的规律及实质，并能熟练写出衰变方程.3.理解半衰期的统计意义．一、原子核的衰变1．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，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．2．衰变类型（1）α衰变：原子核放出α粒子的衰变，进行α衰变时，质量数减少4，电荷数减少2，错误!U的α衰变方程：错误!U→错误!Th＋错误!He.(2）β衰变:原子核放出β粒子的衰变，进行β 衰变时，质量数不变，电荷数增加1，错误!Th的β衰变方程：错误!Th→错误!Pa＋错误!e3．衰变规律:电荷数守恒，质量数守恒．【深度思考】原子核是由质子和中子构成的，那么在衰变时，为什么会放出α粒子？β粒子又从何而来？γ射线呢？答案α衰变的实质:在放射性元素的原子核中，2个中子和2个质子结合得比较牢固，有时会作为一个整体从较大的原子核中释放出来．β衰变的实质:原子核中的中子转化成一个质子且放出一个电子即β粒子，使核电荷数增加1,但β衰变不改变原子核的质量数，其转化方程为：错误!n―→错误!H＋错误!e.γ射线是在发生α或β衰变过程中伴随产生的，且γ射线是不带电的,因此γ射线并不影响原子核的核电荷数，不会改变元素在周期表中的位置．【例1】(多选）天然放射性元素23290 Th（钍)经过一系列α衰变和β衰变之后,变成错误!Pa（铅)．下列说法中正确的是( )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核外轨道D．钍核比铅核多24个中子解析由于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＝错误!＝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,所以选项A、B正确．答案AB【例2】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了多少？(3）综合写出这一衰变过程的方程．解析（1）设错误!U衰变为错误!Pb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)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，而质子数增加1,故错误!Pb较错误!U质子数少10，中子数少22.(3)衰变方程为错误!U→错误!Pb＋8错误!He＋6错误!e.答案(1）8次α衰变，6次β衰变(2)10个22个（3）见解析衰变次数的分析计算方法:(1)依据：电荷数和质量数守恒．（2）方法:根据β衰变不改变质量数的特点，可根据反应前、后质量数的变化先确定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．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．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，即某时刻衰变的可能性，因此，半衰期只适用于大量的原子核．【例3】（多选）14C发生放射性衰变为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的衰变解析剩余的碳14占错误!，表明经过了一个半衰期,A正确;碳14、13、12的质子数相同，质量数不同，中子数不同,B错误；碳14变为氮14，质量数未变，放出的是电子流，即β射线,C正确；半衰期不受外界环境影响，D错误．答案AC针对训练某放射性元素经过11。
19.2放射性元素的衰变 学案
19.2放射性元素的衰变[学习目标]1.了解衰变的概念，知道衰变时质量数和电荷数都守恒.2.理解α衰变和β衰变的规律及实质，并能熟练书写衰变方程.3.理解半衰期的概念，知道半衰期是由原子核本身决定的，学会利用半衰期解决相关问题.[重点难点]1.理解α衰变和β衰变的规律及实质，并能熟练书写衰变方程2.理解半衰期的概念，学会利用半衰期解决相关问题．[教学内容]一、原子核的衰变1．定义：原子核放出α粒子或β粒子变成另一种原子核的过程，由于核电荷数变了，它在周期表中的位置就变了．2．衰变类型(1) α衰变α衰变：放射性元素放出α粒子的衰变过程．放出一个α粒子后，核的质量数减少4，电荷数减少2，成为新核．α衰变的实质：2个中子和2个质子结合在一起形成α粒子．α衰变的方程：A Z X→A－4Z－2Y＋42He；如：23892U→23490Th＋42He.(2) β衰变β衰变：放射性元素放出β粒子的衰变过程．放出一个β粒子后，核的质量数不变，电荷数增加1.其转化方程为：10n→11H＋0-1e.β衰变的实质：核内的中子转化成了一个电子和一个质子．β衰变的方程：A Z X→AZ＋1Y＋0-1e；如：23490Th→23491Pa＋0－1e.γ射线经常是伴随α衰变和β衰变产生的．3.衰变规律：原子核衰变时电荷数和质量数都守恒．4.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：A Z X→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．[典型例题]例1（考点：衰变规律的应用）23892U核经一系列的衰变后变为20682Pb核，问：(1)一共经过几次α衰变和几次β衰变？(2)20682Pb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．[技巧点拨]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.针对训练1在横线上填上粒子符号和衰变类型二、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因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件无关．3．适用条件：半衰期描述的是统计规律，不适用于少数原子核的衰变．4．半衰期公式：N余＝12τ⎛⎫⎪⎝⎭原tN，m余＝12mτ⎛⎫⎪⎝⎭原t，其中τ为半衰期．5．半衰期的应用：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.[即学即用]1.判断下列说法的正误.(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)同种放射性元素，在化合物中的半衰期比在单质中长.()(4)把放射性元素放在低温处，可以减缓放射性元素的衰变.()(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的含量大约还有.例2（考点：半衰期的计算）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5730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？[特别提醒]1.半衰期由核内部自身的因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件都无关.2.半衰期是一个统计规律，适用于对大量原子核衰变的计算，对于少数原子核不适用. [针对训练2]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.其衰变方程是已知的半衰期约为3.8天，则约经过天，16g的衰变后还剩1g。
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走进原子核与放射性元素的衰变导学案
班级_____________ 姓名_____________ 2014/5/7
【学习目标】
1.知道天然放射现象；
2.知道原子核的组成，知道核子的概念；
3.知道天然放射现象的原因是核的衰变；
4.知道三种射线的本质，以及如何运用磁场和电场来区分它们；
5.知道α衰变和β衰变；
6.会书写核反应方程；
7.知道半衰期的概念，会用半衰期描述衰变的速度，知道半衰期的统计意义．
【学习过程】
一、放射性的发现
1.放射性的发现
1896年，法国物理学家发现：铀和含铀的矿物发出一种看不见的射线，这种射线能穿透黑纸而使里面的底片感光．这种现象称为放射性现象．物质放射出射线的性质叫．具有放射性的元素叫做．
2.天然放射性元素
放射性并不是少数几种元素才有的．研究发现，原子序数大于等于83的所有元素，都能自发地放出射线．原子序数小于83的元素，有的也具有放射性．这些能自发的放出射线的元素叫做 .
二、原子核的组成
1．质子的发现
1919年，用a粒子轰击氮，结果从氮核中打出了一种粒子，从而发现了质子．2.中子的发现
查在研究用射线轰击铍而产生的一种能量较高、穿透能力很强的中性粒子时发现了中子．
3.原子核的组成
原子核是由、构成的，带正电，不带电．不同的原子核内质子和中子的个数并不相同．
(1)原子核中的三个整数
①核子数：质子和中子质量差别非常微小，二者统称为，所以质子数和中子数之和叫．
②电荷数(Z)：原子核所带的电荷总是质子电荷的整数倍，通常用这个整数表示原子核的电荷量，叫做原子核的．
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，这个整数叫做原子核的．（2）原子核中的两个等式
①核电荷数=质子数(Z)=元素的原子序数=核外电子数．
②质量数(A)=核子数=质子数+中子数．
【问题与思考】原子核的电荷数是不是电荷量？原子荷的质量数是不是质量？
1
三、原子核的衰变
1.原子核的衰变
原子核放出α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。
2.α衰变
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。
那这种放出α粒子的衰变叫做。
这个过程可以用衰变方程式来表示：
3.β衰变
钍234核也具有放射性，它能放出一个β粒子而变成23491Pa（镤），那它进行的是衰变，请同学们写出钍234核的衰变方程式？β粒子用0-1e表示。
钍234核的衰变方程式：
4.衰变方程式遵守的规律
第一，数守恒；第二，数守恒。
α衰变规律：A Z X→A-4Z-2Y+42He
β衰变规律：A Z X→A Z+1Y+0-1e
5.γ射线
是由于原子核在发生α衰变和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。
γ射线的本质是能量。
理解γ射线的本质，不能单独发生。
6.三种射线的特点
三种射线的贯穿能力从强到弱依次为： > >
三种射线的电离能力从强到弱依次为： > >
四、半衰期
半衰期表示放射性元素的衰变的；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；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。
放射性元素的衰变规律可以用下面公式表示：
说明：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。
【问题与思考】
1.原子核既然是由质子和中子组成，那为什么还会从原子核里发射出a粒子和β粒子？
2. 在写核反应方程时，能否用“=”连结核反应方程?为什么?
【课堂反馈】
X，下列说法正确的是( )
1.（双选）关于24
12
A．它表示一个原子B．它表示一个原子核
C．它表示原子核中有个12质子D．它表示原子核中有个12核子
2. （双选）下列关于三种射线的说法正确的是( )
A．β 粒子就是电子B．α粒子就是氦原子
C．γ 就是光子D．以上说法都不正确
3.配平下列衰变方程
234
U→23090Th+( )
92
234
U→23491Pa+( )
90
4. 钍232（23290Th）经过________次α衰变和________次β衰变，最后成为铅208（20882Pb）.
5.（单选）一块氡222放在天平的左盘时，需在天平的右盘加444g砝码，天平才能处于平衡，氡222发生α衰变，经过一个半衰期以后，欲使天平再次平衡，应从右盘中取出的砝码为（）
A．222g B．8g C．2g D．4g
课后作业
1、（单选）天然放射现象揭示了 ( )
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
2、（单选）下列关于三种射线的说法不正确的是( )
A．α射线就是α粒子流 B．β射线就是高速中子流
C．β射线就是高速电子流 D．γ射线就是光子
3、（双选）某种元素的原子核符号为A
X，则 ( )
Z
A．原子核的质子数为Z，中子数为A-Z B．原子核的质子数为Z，核子数为A C．原子核的质子数为A，中子数为Z D．原子核的质子数为A，中子数为A-Z 4、（单选）关于质子和中子，下列说法不正确的是 ( )
A．原子核由质子和中子组成 B．质子和中子统称为核子
C．质子带正电，中子不带电 D．质子和中子都是卢瑟福用实验发现的5、（双选）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水平射出，在小孔和荧光屏之间有垂直纸面向里的匀强磁场，则下列说法正确的是 ( )
A．打在图中a、b、c三点的分别是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
D．若在铅盒和荧光屏之间再加一个竖直向下的场强适当的匀强电
场，不可能使屏上的亮斑只有一处
6、（双选）下列关于三种射线的本领和主要作用，说法正确的是
( )
A．α射线的穿透本领很强，电离作用很弱
B．β射线是高速电子流，电离作用较强，穿透本领也较强
C．γ射线是波长很短的电磁波，穿透本领很强 D．以上说法都不正确
7、（单选）某放射性元素的原子核A Z X 连续经过三次α衰变和两次β衰变，若最后变成另一
种元素的原子核Y ，则该新核的符号是 ( )
A ．142--A
Z Y B ．14
6--A Z Y C ．12
6--A Z Y D ．124--A
Z Y
8、（单选）原子核X 经过一次β衰变后变成原子核Y ，原子核Y 再经过一次α衰变后变成原子核Z ，则下列关于这三种原子核的说法正确的是 ( )
A ．X 的中子数比Z 的中子数多3个
B ．X 的质子数比Z 的质子数多2个
C ．Z 的核子数比Y 的核子数少3个
D ．X 的中性原子的核外电子数比Y 的中性原子的核外电子数少5个
9、（单选）下列关于半衰期的理解正确的是 ( )
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 ．把放射性元素放到密闭的容器中，可以减慢它的衰变速度
D ．降低温度或增大压强，可以让放射性元素的半衰期变长
10、（单选）某两种放射性元素A 和E 分别发生了如下的系列衰变：
A −→−α
B −→−β
C −→−α
D ，
E −→−β
F −→−β
G −→−α
H ，已知B 和E 是同位素，则
( )
A ．C 和F 是同位素，D 和G 是同位素
B ．A 和G 是同位素 B 和H 是同位素
C ．C 和G 是同位素
D 和H 是同位素 D ．A 和F 是同位素 B 和G 是同位素
11、（双选）如图所示，在匀强磁场中，一个原来静止的原子核发生衰变，得到两圆轨迹，不计放出光子的能量，则下列说法正确的是 ( )
A ．发生的是α衰变
B ．发生的是β衰变
C ．a 是β粒子的运动轨迹
D ．衰变后的新核是顺时针运动的
答案：
课堂反馈：
1.BC
2.AC
3. 23492U→23090Th+( 42He ) 23490U→23491Pa+( 0-1e )
4.分析：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=
u
4u
208
-u
232
=6
每经过1次α衰变，原子核失去2个基本电荷，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=
(-1)e
82e -
6)
2e
-e
90
(
=4
5.D
课后作业：
1.C
2.B
3.AB
4.D
5.AC
6.BC
7.D
8.A
9.A 10.B 11.BC。