新教材人教版高中物理选择性必修第三册 5-2 放射性元素的衰变 导学案
放射性元素的衰变(教案)-高中物理人教版(2019)选择性必修第三册
5.2放射性元素的衰变〖教材分析〗本节课也是非常抽象的，而且理解和记忆的成分很多。
因此前半节课应该引导学生进行讨论，加深对相关内容的理解。
后半节课的知识主要是陈述式，可以运用提问式教学，培养学生概括和寻找信息的能力。
对于衰变方程的理解则通过练习来加强训练即可。
〖教学目标与核心素养〗物理观念∶知道放射性元素的衰变原理，理解并掌握放射性应用的原理，并能运用与实际生活。
科学思维∶通过理解ɑ衰变和β衰变，会计算原子核的半衰期。
科学探究：核反应方程的书写，应当尊重实验事实，不能仅仅依靠守恒定律主观臆造。
能面对真实情境，从不同角度提出并准确表述可探究的物理问题，作出科学假设。
科学态度与责任∶知道辐射的危害与防止，养成良好的科学操作习惯，培养学生的安全意识和忧患意识。
〖教学重难点〗教学重点：衰变的规律和方程，半衰期的概念，核反应的概念。
教学难点：衰变的规律和方程。
〖教学准备〗多媒体课件等。
〖教学过程〗一、新课引入在古代无论是东方还是西方，都有一批人追求“点石成金”之术，他们试图利用化学方法将一些普通的矿石变成黄金。
当然，这些炼金术的愿望都破灭了。
那么，真的存在能让一种元素变成另一种元素的过程吗？（动图播放点石成金）二、新课教学（一）天然放射现象 1.原子核的衰变所谓衰变是指一种原子核放出某些粒子变为另一种原子核的过程。
根据放出粒子的不同，可以把衰变分为放出ɑ粒子的ɑ衰变，和放出β粒子的β衰变这里说的ɑ粒子是由两个质子和两个中子构成，其实就是氦He 42核。
而β粒子更简单，就是一个电子e 01-。
1.ɑ衰变U 23892（铀核）具有放射性，让他放出一个ɑ粒子后，质子数会减少二，核子数会减少四，电荷数就变成了90，质量数就变成了234，这样U 23892就变成了h T 23490（钍核）。
He h T U 422349023892+→由于ɑ衰变必然是电荷数减少二，质量数减少四，因此都可以用这个数字来表示He Y X 424M 2Z MZ+→--。
人教版高中物理选择性必修第3册 第5章 2 放射性元素的衰变
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第五章 原子核
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探究原子核的衰变
第五章 原子核
在古代，无论是在东方还是西方，有一批人追求“点石成金”之术， 他们试图利用化学方法将一些普通的矿石变成黄金．当然，这些炼金术 士的希望都破灭了．
()
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第五章 原子核
【解析】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错误．放射性 是核本身的一种性质，故D正确．
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第五章 原子核
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第五章 原子核
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第五章 原子核
【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，A、B错误；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正确．
人教版高中物理选修性必修第三册教案： 5.2放射性元素的衰变_教案
放射性元素的衰变【教学目标】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。
4．了解放射性同位素及其应用。
5．了解核辐射与防护方法。
【教学重点】原子核的衰变规律及半衰期。
【教学难点】半衰期描述的对象。
【教学过程】一、新课导入教师：同学们有没有听说过点石成金的传说，或者将一种物质变成另一种物质。
学生讨论非常活跃，孙悟空，八仙，神仙，魔术，街头骗局。
点评：通过这样新颖的课题引入，给学生创设情景，能充分调动学生的积极性，挑起学生对未知知识的热情。
教师：刚才同学们讲的都很好，但都是假的。
孙悟空，八仙，神仙：人物不存在。
魔术，街头骗局：就是假的。
点评：对于学生来讲要使其相信科学技术反对迷信，同时也要提高警惕小心上当受骗，提高学生自我保护意识。
更加吊起了学生学习新知识的胃口，为新课教学的顺利进行奠定了基础。
教师：那有没有真的（科学的）能将一种物质变成另一种物质呢？学生愕然。
点评：进一步吊起了学生学习新知识的胃口。
教师：有（大声，肯定地回答）学生惊讶，议论纷纷。
点评：再一次吊起了学生学习新知识的胃口。
通过这样四次吊胃口，新课的成功将是必然。
教师：这就是我们今天要学习的放射性元素的衰变。
点评：及时推出课题。
二、新课教学（一）原子核的衰变教师：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衰变。
学生豁然开朗：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。
点评：及时给出问题的答案，学生并不会索然无味，相反会对原子核的衰变这一新知识产生浓厚的兴趣。
教师：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α衰变。
学生定有这样的想法：放出α粒子的衰变叫做α衰变。
那放出β粒子的衰变叫做β衰变？点评：这里一下子会出现了“α衰变”，“衰变方程式”两个新名词，教师要耐心的讲解，学生有插嘴的，如果正确要及时肯定并表扬。
放射性元素的衰变 学历案 高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第三册
《放射性元素的衰变》学历案（第一课时）一、学习主题本节课的学习主题是“放射性元素的衰变”。
通过学习，学生将了解放射性元素的基本概念、衰变的类型及规律，掌握放射性衰变过程中原子核的转变与衰变速度的测量方法。
二、学习目标1. 掌握放射性元素的概念、种类及对人类的影响；2. 理解并掌握原子核的衰变过程，了解不同类型的衰变及其特征；3. 学会通过实验观察和分析放射性元素的衰变过程，理解衰变速度与放射性元素之间的关系；4. 培养学生的科学探究能力和实验操作能力，增强学生的科学素养。
三、评价任务1. 评价学生对放射性元素基本概念的掌握情况，通过课堂提问和小组讨论的形式进行；2. 评价学生对不同类型的衰变及其特征的理解程度，通过课后作业和课堂互动的方式进行；3. 评价学生实验操作能力和观察能力，通过实验报告和实验过程中的表现进行评价；4. 评价学生的科学探究能力和科学素养，通过小组项目和课堂表现进行综合评价。
四、学习过程1. 导入新课：通过介绍放射性元素在生活中的应用和影响，引导学生进入学习状态；2. 概念介绍：讲解放射性元素的概念、种类及对人类的影响；3. 衰变类型及特征：讲解不同类型的衰变（如α衰变、β衰变等）及其特征；4. 衰变速度与放射性元素的关系：通过实验演示和数据分析，让学生理解衰变速度与放射性元素之间的关系；5. 学生实验：学生分组进行实验操作，观察放射性元素的衰变过程并记录数据；6. 课堂小结：总结本节课所学内容，强化学生对知识点的掌握。
五、检测与作业1. 课堂检测：通过课堂小测验的形式，检测学生对本节课所学内容的掌握情况；2. 课后作业：布置相关课后作业，包括填空题、简答题和实验报告等，巩固学生对知识点的理解和掌握；3. 实验报告：要求学生根据实验过程和结果撰写实验报告，培养学生的实验操作能力和观察能力；4. 小组合作项目：学生分组进行小组合作项目，探讨放射性元素在实际生活中的应用和影响。
六、学后反思1. 学生反思：学生应在学习完本节课后进行自我反思，总结自己在学习过程中的收获和不足；2. 教师反思：教师应对本节课的教学过程进行反思，总结教学过程中的优点和不足，为今后的教学提供参考。
放射性元素的衰变(学案)-高中物理人教版(2019)选择性必修第三册
第2节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α衰变、β衰变的规律、实质，会写衰变方程。
3．理解半衰期的概念，会利用半衰期解决相关问题。
4．知道人工放射性同位素及其应用。
5．知道核反应及其遵循的规律，会正确书写核反应方程。
预习学案一、原子核的衰变1．衰变：原子核自发地放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的过程。
2．α衰变原子核放出α粒子的衰变，进行α衰变时，质量数，电荷数。
238U的α衰变方程：238 92U→234 90Th＋。
923．β衰变原子核放出β粒子的衰变，进行β衰变时，质量数，电荷数。
23490 Th的β衰变方程：234 90Th→234 91Pa＋。
4．中子的转化在β衰变中，核内的一个中子转化为一个质子和一个电子。
转化方程：10 n→。
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，叫作这种元素的半衰期。
2．决定因素放射性元素衰变的快慢是由的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件关系。
不同的放射性元素，半衰期。
三、核反应放射性同位素及其应用辐射与安全1．核反应（1）定义：原子核在其他粒子的轰击下产生或发生状态变化的过程。
（2）原子核的人工转变：卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，核反应方程：14N＋42He→。
7（3）遵循规律：质量数守恒，电荷数守恒。
2．放射性同位素及其应用（1）定义：具有放射性的同位素。
（2）数量：天然放射性同位素不过40多种，而人工放射性同位素已达3 000多种。
（3）应用①射线测厚仪：工业部门可以使用放射性同位素发生的射线来测厚度。
②放射治疗：在医疗方面，患了癌症的病人可以接受钴60的放射治疗。
③培优、保鲜：利用γ射线照射种子，可以培育新品种，也可以照射食品，延长保存期。
④示踪原子：一种元素的各种同位素具有化学性质，用放射性同位素替换非放射性的同位素后可以探测出原子到达的位置。
3．辐射与安全：人类一直生活在放射性的环境中，过量的射线对人体组织，要防止放射性物质对水源、空气、用具等的污染。
人教版高中物理选择性必修第三册精品课件 第5章 原子核 2.放射性元素的衰变 (2)
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。
【典型例题】
【例题2】 (多选)关于放射性元素的半衰期,下列说法正确的时间的一半
B.原子核有半数发生衰变所需要的时间
238
234
4
4 ,电荷数 减少 2 。 238
U
的
α
衰变方程:
U
Th+
2 He。
92
92
90
(2)β 衰变:原子核放出 β 粒子的衰变。进行 β 衰变时,原子核质量数 不
234
234
0
变 ,电荷数 增加 1 ,234
Th
的
β
衰变方程:
Th
Pa+
90
91
-1 e。
90
(3)β 衰变的实质:核内的中子转化成了一个质子和一个电子,其转化方程
称为核反应。人类第一次实现的原子核的人工转变的核反应方程为
14
7
N+42 He
17
1
O+
8
1 H。
2.在核反应中, 质量数 守恒、电荷数 守恒。
3.放射性同位素的应用:射线测厚仪、放射治疗、培优、保鲜、示踪
原子。
4.辐射与安全:人类一直生活在放射性的环境中。过量的射线对人体组
织有破坏作用。
【思考讨论】
”,而不用“
”表示,
【变式训练1】 (多选)对天然放射现象,下列说法正确的是( AD)
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
放射性元素的衰变学案高中物理人教版选择性必修 第三册
5.2.1 放射性元素的衰变一、自主学习1.原子核自发地放出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___________。
2.衰变分类(1)α衰变：放出______的衰变。
(2)β衰变：放出______的衰变。
3.衰变规律(1)原子核衰变时电荷数和质量数都______。
(2)当放射性物质连续衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随着γ射线辐射。
这时，放射性物质发出的射线中就会同时具有______、______和______三种射线。
4.半衰期是指放射性元素的原子核有______发生衰变所需的时间。
二、课堂探究[情景设问]在古代，不论是东方还是西方，都有一批人追求“点石成金”之术，他们试图利用化学方法将一些普通的矿石变成黄金。
当然，这些炼金术士的希望都破灭了。
真的存在能让一种元素变成另一种元素的过程吗？结论1：类似于“点石成金”的事一直就在自然界中进行着，这就是伴随着天然放射现象发生的原子核“____________”过程。
（一）原子核的衰变[思考]什么是衰变结论2：原子核自发地放出α粒子或β粒子，由于核电荷数变了，它在元素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________________________。
铀238α粒子钍234结论3：放出α粒子的衰变过程叫作____________。
[讨论]尝试用方程表示上述过程？HeTh U 422349023892+→[思考与讨论]原子核衰变时，电荷数和质量数有什么变化？结论4：在这个衰变过程中，衰变前的质量数等于衰变后的质量数之和；衰变前的电荷数等于衰变后的电荷数之和。
大量事实表明，原子核衰变时____________和____________都守恒。
β粒子钍234镤 234放出β粒子的衰变叫作β衰变。
[讨论]尝试用方程表示这个过程？结论5：由于电子的质量比核子的质量小得多，因此，我们可以认为电子的质量数为____________ 、电荷数为____________，可以把电子表示为____________。
人教版高中物理选修3-5学案：第十九章 学案2 放射性元素的衰变
2放射性元素的衰变[学习目标] 1.知道放射性现象的实质是原子核的衰变.2知道两种衰变的规律，能熟练的运用衰变规律写出其核的衰变方程.3.了解半衰期的概念，知道半衰期的统计意义，能利用半衰期描述衰变的速度，并能进行简单的计算．一、原子核的衰变[导学探究](1)原子核辐射α射线和β射线后会发生什么变化？答案天然放射性元素的原子核辐射α射线或β射线，原子核的核电荷数就发生了变化，变成了另一种原子核，也就是原子核发生了衰变．(2)原子核衰变过程中符合哪些规律？发生α衰变时，原子核的电荷数和质量数发生了怎样的变化？答案原子核的衰变符合质量数守恒和电荷数守恒．α粒子的质量数是4，电荷数是2，所以发生α衰变的原子核的质量数减少4，电荷数减少2，新核在元素周期表中的位置向前移Y＋42He.动两位，核反应方程为：A Z X→A－4Z－2(3)发生β衰变的原子核的电荷数和质量数发生了怎样的变化？β衰变时的核电荷数为什么会增加？释放的电子从哪里来的？答案β粒子的质量数是0，电荷数是－1，所以发生β衰变的原子核质量数不变，电荷数增加1，新核在元素周期表中的位置向后移动一位，核反应方程为：A Z X→A Z＋1Y＋0-1e.原子核内虽然没有电子，但核内的质子和中子是可以相互转化的，当核内的中子转化为质子时，同时要产生一个电子并从核内释放出来，就形成了β衰变，从而新核少了一个中子，但增加了一个质子，核电荷数增加，并辐射出来一个电子．[知识梳理]三种衰变及衰变规律(1)α衰变：A Z X→A－4Y＋42He(新核的质量数减少4，电荷数减少2.)Z－2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α衰变现象．(2)β衰变：A Z X →A Z ＋1Y ＋0-1e(新核的质量数不变，电荷数增加1.) 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，使电荷数增加1，β衰变不改变(填“改变”或“不改变”)原子核的质量数，其转化方程为：10n →11H ＋0-1e.(3)衰变规律：衰变过程遵循电荷数守恒和质量数守恒．(4)γ射线是在α衰变或β衰变过程中伴随而生的，且γ粒子是不带电的粒子，因此γ射线并不影响原子核的电荷数，故γ射线不会改变元素在周期表中的位置．[即学即用] 原子核238 92U 经放射性衰变①变为原子核234 90Th ，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234 92U.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衰变答案 A解析 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，说明②为β衰变；234 91Pa ――→③234 92U ，质子数加1，说明③为β衰变．故选A.二、对半衰期的理解[导学探究] (1)什么是半衰期？对于某个或选定的几个原子核能根据该种元素的半衰期预测它的衰变时间吗？答案 半衰期是一个时间，是某种放射性元素的大量原子核有半数发生衰变所用的时间的统计规律，故无法预测单个原子核或几个特定原子核的半衰期．(2)某放射性元素的半衰期为4天，若有100个这样的原子核，经过4天后还剩50个，这种答案 半衰期是大量放射性元素的原子核衰变时所遵循的统计规律，不能用于少量的原子核发生衰变的情况，因此，经过4天后，100个原子核有多少发生衰变是不能确定的，所以这种说法不对．(3)放射性元素的半衰期由什么决定？能否通过增大压强或提高温度加快某种放射性元素衰变的速度？答案 放射性元素衰变的快慢由原子核内部因素决定．跟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)无关；不能通过增大压强或提高温度的方法加快某种放射性元素的衰变速度，也不能通过物理或化学的方法减缓放射性元素的衰变速度．[知识梳理] 对半衰期的理解：(1)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．不同的放射性元素，半衰期不同．(2)注意以下两点： ①对于同一种元素，其半衰期是一定的，无论是加温、加压，或是处于单质、化合物状态均不影响元素的半衰期，但不同元素的半衰期不同，有的差别很大． 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．(3)半衰期公式N 余＝N 原(12)t τ，m 余＝m 原(12)t τ，其中τ为半衰期． [即学即用] 下列关于放射性元素的半衰期的几种说法中正确的是( )A ．同种放射性元素，在化合物中的半衰期比在单质中长B ．把放射性元素放在低温处，可以减缓放射性元素的衰变C ．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D ．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解析放射性元素的半衰期与其是单质还是化合物无关，与所处的物理、化学状态无关，只取决于原子核的内部因素，故A、B错；半衰期是一个统计规律，对于少量的原子核不适用，故C对，D错．一、衰变方程及衰变次数的计算例123892U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．解析(1)设23892U衰变为20682Pb经过x次α衰变和y次β衰变，由质量数守恒和电荷数守恒可得238＝206＋4x ①92＝82＋2x－y ②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20682Pb较23892U质子数少10，中子数少22.(3)衰变方程为23892U→20682Pb＋842He＋60－1e.答案(1)86(2)10个22个(3)23892U→20682Pb＋842He＋60－1e总结提升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．确定原子核衰变次数的方法与技巧：(1)方法1：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 .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)方法2：先由质量数的改变确定α衰变的次数(这是因为β衰变的次数是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．针对训练1 (多选)天然放射性元素232 90Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变之后，变成 208 82Pa(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个中子答案 AB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 ＝232－2084＝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．二、对半衰期的理解及有关计算例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 根据核反应过程中电荷数守恒和质量数守恒可推得该反应的另一种生成物为42He.根据m 余＝m 原⎝⎛⎭⎫12t τ得t τ＝4，代入τ＝3.8天，解得t ＝3.8×4天＝15.2天． 答案 42He 15.2针对训练2 (多选)14C 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14N 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 的衰变答案 AC解析 剩余的14C 占12，表明经过了一个半衰期，A 正确；12C 、13C 、14C 的质子数相同，质量数不同，中子数不同，B 错误；14C 变为14N ，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．1．(多选)关于原子核的衰变和半衰期，下列说法正确的是()A ．半衰期是指原子核的质量减少一半所需要的时间B ．半衰期是指原子核有半数发生衰变所需要的时间C ．发生α衰变时产生的新原子核在周期表中的位置向右移动2位D ．发生β衰变时产生的新原子核在周期表中的位置向右移动1位答案 BD2．下列有关半衰期的说法正确的是( )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，元素半衰期也变长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衰变速度D ．降低温度或增大压强，让该元素与其他物质形成化合物，均可减小衰变速度 答案 A解析 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的时间，它反映了放射性元素衰变速度的快慢，半衰期越短，则衰变越快；某种元素的半衰期长短由其自身因素决定，与它所处的物理、化学状态无关，故A 正确，B 、C 、D 错误．3．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.m 4B.m 8C.m 16D.m 32答案 C解析 根据半衰期公式m 余＝m 原⎝⎛⎭⎫12t τ，将题目中的数据代入可得C 正确，A 、B 、D 错误．4．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)大量碘131原子经过________天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 ；(3)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%核的原子发生衰变，故经过的时间为16天．答案 (1) 131 54X ＋ 0 -1e (2)16一、选择题(1～8为单选题，9～10为多选题)1．关于放射性元素的α衰变和β衰变，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答案 D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，核电荷数增加1，原子序数增加1.2．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 ．元素质量减少一半所需要的时间答案 B解析原子核有半数发生衰变所需的时间叫半衰期，它与原子核全部衰变所需时间的一半不同，放射性元素发生衰变后成了一种新的原子核．发生不同的衰变，其质量数减少规律不同，原子核衰变时，原来的放射性元素原子核的个数不断减少，那么放射性元素的原子核的质量也不断减少，故上述选项只有B正确．3．放射性元素氡(22286Rn)经α衰变成为钋(21884Po)，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21884Po积累到一定量以后，21884Po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答案 A解析元素半衰期的长短由原子核自身因素决定，与原子所处的物理、化学状态以及周围环境、温度无关，C、D错；即使元素氡的含量足够高，经过漫长的地质年代，地壳中也几乎没有氡了，一定是来自于其他放射性元素的衰变，故A对，B错．4．人们在海水中发现了放射性元素钚(23994Pu). 23994Pu可由铀239(23992U)经过n次β衰变而产生，则n为()A．2 B．239 C．145 D．92答案 A解析β衰变规律是质量数不变，质子数增加1，23994Pu比23992U质子数增加2，所以发生2次β衰变，A正确．5．最近几年，科学家在超重元素的探测方面取得了重大进展.1996年，科学家们在研究某两个重离子结合成超重元素的反应时，发现生成的超重元素的核A Z X经过6次α衰变后的产物是253100Fm.由此可以判定生成的超重元素的原子序数和质量数分别是()A．124、259 B．124、265C ．112、265D ．112、277答案 D 解析 题中的核A Z X 经过6次α衰变后成为253100Fm ，注意到253100Fm 的电荷数为100，质量数为253，每发生一次α衰变质量数减少4，电荷数减少2.由质量数和电荷数守恒有A ＝4×6＋253＝277，Z ＝2×6＋100＝112，所以选项D 正确．6．放射性同位素钍232经α、β衰变会生成氡，其衰变方程为232 90Th →22086Rn ＋x α＋y β，其中( )A ．x ＝1，y ＝3B ．x ＝2，y ＝3C ．x ＝3，y ＝1D ．x ＝3，y ＝2答案 D 解析 根据衰变方程左右两边的质量数和电荷数守恒可列方程⎩⎪⎨⎪⎧ 232＝220＋4x ，90＝86＋2x －y ，解得x ＝3，y ＝2.故答案为D.7．放射性同位素2411Na 的样品经过6小时还剩下18没有衰变，它的半衰期是( ) A ．2小时B ．1.5小时C ．1.17小时D ．0.75小时 答案 A解析 放射性元素衰变一半所用的时间是一个半衰期，剩下的元素再经一个半衰期只剩下14，再经一个半衰期这14又会衰变一半，只剩18，所以题中所给的6小时为三个半衰期的时间，因而该放射性同位素的半衰期应是2小时．8．美国科研人员正在研制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―→6327Cu＋0－1eB．镍63的衰变方程是6328Ni―→6429Cu＋0－1eC．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答案 C解析镍63的衰变方程为6328Ni―→6329Cu＋0－1e，选项A、B错误．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对，D错．9．由原子核的衰变规律可知()A．放射性元素一次衰变就同时产生α射线和β射线B．放射性元素发生β衰变，产生的新核的化学性质与原来的核的化学性质相同C．放射性元素衰变的快慢跟它所处的物理、化学状态无关D．放射性元素发生正电子衰变时，产生的新核质量数不变，电荷数减少1答案CD解析由放射性元素的衰变实质可知，不可能同时发生α衰变和β衰变，故A错；衰变后变为新元素，化学性质不同，故B错；衰变快慢与物理，化学状态无关，C对；正电子质量数为0，故D对．10．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核发生了衰变，得到两条如图1所示的径迹，图中箭头表示衰变后粒子的运动方向．不计放出的光子的能量，则下列说法正确的是()图1A．发生的是β衰变，b为β粒子的径迹B．发生的是α衰变，b为α粒子的径迹C．磁场方向垂直于纸面向外D．磁场方向垂直于纸面向内答案AD解析从轨迹可以看出两粒子的运动方向不同，但开始运动的瞬间受力方向相同，说明电流方向相同，即发生了β衰变，在磁场中受力向上，由左手定则可以判断出磁场方向垂直纸面向内，A、D选项正确．二、非选择题11．某放射性元素原为8 g，经6天时间已有6 g发生了衰变，此后它再衰变1 g，还需几天？答案3天解析8 g放射性元素已衰变了6 g，还有2 g没有衰变，现在要求在2 g的基础上再衰变1 g，即再衰变一半，故找出元素衰变的半衰期就可得出结论．由半衰期公式m余＝m原⎝⎛⎭⎫12t τ得8－6＝8×⎝⎛⎭⎫12t τtτ＝2即放射性元素从8 g衰变了6 g余下2 g时需要2个半衰期．因为t＝6天，所以τ＝t2＝3天，即半衰期是3天．而余下的2 g衰变1 g需1个半衰期τ＝3天．12．放射性同位素146C被考古学家称为“碳钟”，它可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，会形成很不稳定的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．试写出此核反应方程．(2)若测得一古生物遗骸中的14 6C 含量只有活体中的12.5%，则此遗骸的年代约有多少年？答案 (1)14 7N ＋10n →14 6C ＋11H14 6C →14 7N ＋0 -1e (2)17 190年解析 (1)核反应方程为14 7N ＋10n →14 6C ＋11H ，14 6C →14 7N ＋0－1e ；(2)活体中的14 6C 含量不变，生物死亡后，遗骸中的14 6C 按衰变规律变化，设活体中14 6C 的含量为N 原，遗骸中的14 6C 含量为N 余，由半衰期的定义得：N 余＝N 原(12)t τ，即0.125＝(12)tτ， 所以t τ＝3，τ＝5 730年，则t ＝17 190年．。
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5.2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。
4．了解放射性同位素及其应用。
5．了解核辐射与防护方法。
【学习重点】
原子核的衰变规律及半衰期。
【学习难点】
半衰期描述的对象。
【学习过程】
一、原子核的衰变
1．什么是衰变？什么叫α衰变？衰变时质量数和电荷数有什么特点？
238的衰变方程式：
写出U
92
什么叫β衰变？
写出钍234核的衰变方程式：
2．α衰变β衰变核反应方程的书写
3．衰变规律：原子核发生衰变时，衰变前后的_______________________都守恒。
β衰变核电荷数要增加，为什么会增加？哪来的电子？
原子核内虽然没有电子，但核内的质子和中子是可以相互转化的。
当核内的中子
转化为质子时同时要产生一个电子：______________________________________ 这个电子从核内释放出来，就形成了β衰变。
可以看出新核少了一个中子，却增加了一个质子，并放出一个电子。
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。
书写方程式时说明：中间用________________，不用等号；是____________守恒，不是质量守恒；方程及生成物要以实验为基础，不能杜撰。
4．本质：
α衰变：原子核内少两个质子和两个中子。
β衰变：原子核内的一个中子变成质子，同时放出一个电子。
二、半衰期
1．___________________________________________的时间，叫做这种元素的半衰期。
（1）半衰期的长短是由________________________的因素决定的，与原子所处的物理、化学状态无关。
（2）半衰期是一个______________，只对大量的原子核才适用，对少数原子核是不适用的。
三、核反应
1．核反应：___________________________________________________叫核反应。
说明：
（1）核反应中________________________。
（2）核反应是_______________的变化，化学反应是__________________的变化。
四、放射性同位素及其应用
1．_______________________________________________叫做放射性同位素。
2．人工放射性同位素和天然放射性同位素相比的优点：
（1）_________________________________________。
（2）_________________________________________。
（3）_________________________________________。
3．放射性同位素的应用：
A．利用射线的____________本领与物质厚度密度的关系，来检查各种产品的厚度和密封容器中液体的高度等，从而实现自动控制。
B．由于γ射线____________本领强，可以用来γ射线检查金属内部有没有砂眼或裂纹，所用的设备叫γ射线探伤仪。
C．利用射线使空气电离而把空气变成导电气体，以消除化纤、纺织品上的静电。
D．利用射线照射植物，引起植物变异而培育良种，也可以利用它杀菌、治病等。
E．示踪原子：棉花在结桃、开花的时候需要较多的磷肥，利用磷的放射性同位素制成肥料喷在棉花叶面上，被植物吸收，然后每隔一定时间用探测器测量棉株各部位的放射性强度，就可知道什么时候磷的吸收率最高、磷在作物体内能存留多长时间、磷在作物体内的分布情况等。
人体甲状腺的工作需要碘，碘被吸收后聚集在甲状腺内。
给人注射碘的放射性同位素碘131，在颈部底部的甲状腺被放射性示踪剂碘131高亮着色。
定时用探测器测量甲状腺及邻近组织的放射强度，有助于诊断甲状腺的疾病。
五、辐射与安全
1．放射性的危害
过量的射线对人体组织有__________作用，这些破坏往往是对
______________的破坏，有时不会马上察觉。
因此，在使用放射性
同位素时，必须严格遵守操作规程，注意人身安全，同时，要防止
放射性物质对空气、水源、用具等的污染。
存在射线危险的地方，
常能看到如图所示的标志。
____________________、_________________会产生严重的污染。
在利用放射性同位素给病人做“放疗”时，如果放射性的剂量过大，皮肤和肉就会溃烂不愈，导致病人因放射性损害而死去。
有些矿石中含有过量的放射性物质，如果不注意也会对人体造成巨大的危害。
过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自然界产生破坏作用。
2．放射性的防护
（1）在核电站的核反应堆外层用_____________________来防止放射线的外泄。
（2）用过的核废料要放在很厚的____________________内，并埋在深海里。
（3）在生活中要有防范意识，尽可能远离__________________。
【练习巩固】
1．关于三种射线，下列说法中正确的是（）
A．射线是原子核自发射出的氦核，它的电离作用最弱
B．射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的贯穿能力
C．射线一般伴随着或射线产生，它的贯穿能力最强
D．射线是电磁波，它的电离作用最强
答案：C
2．如图所示，P为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场的作用下分成a、b、c三束，以下判断正确的是（）
A．a为射线，b为射线
B．a为射线，b为射线
C．b为射线，c为射线
D．b为射线，c为射线
答案：BC
3．由原子核的衰变规律可知（）
A．放射性元素一次衰变可同时产生射线和射线
B．放射性元素发生衰变时，新核的化学性质不变
C．放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制
D．放射性元素发生正电子衰变时，新核质量数不变，核电荷数增加1
答案：C
4．一块氡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
答案：D
5．关于放射性同位素的应用下列说法中正确的有（）
A．放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到了消除有害静电的目的
B．利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤
C．用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一定是成为更优秀的品
种
D ．用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的伤害
答案：BD
6．下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子（ ）
A ．射线探伤仪
B ．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况
C ．利用钴60治疗肿瘤等疾病
D ．把含有放射性元素的肥料施给农作物，用检测放射性的办法确定放射性元素在农作物内转移和分布情况，找出合理施肥的规律
答案：BD
7．关于放射性的应用，下列说法正确的是（ ）
A ．利用射线使空气电离，把静电荷导走
B ．利用射线照射植物的种子，使产量显著增加
C ．利用射线来治疗肺癌、食道癌等疾病
D ．利用放射性同位素跟它的非放射性同位素的化学性质相同，作为示踪原子 答案：ACD
8．用高能Kr 3686（氪）离子轰击Pb 82208（铅），释放出一个中子后，生成了一个新
核，关于新核的推断正确的是（ ）
A ．其质子数为118
B ．其质量数为293
C ．其原子序数为118
D ．其中子数为90
答案：ABC 9．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如图所示。
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 ．磁场方向一定垂直于纸面向里
D ．不能判定磁场方向向里还是向外
答案：BD。