《2017-2018学年高中物理第3章原子核与放射性2原子核衰变及半衰期学案鲁科版选修3-5》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017-2018学年高中物理第3章原子核与放射性2原子核衰变及半衰期学案鲁科版选修3-5（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1第第 2 2 节节 原子核衰变及半衰期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11896 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，命名为钋(Po)和镭(Ra)二、放射线的本质1三种射线：如图 1 中 1 是 射线，2 是 射线，3 是 射线图 1(1) 射线是高速氦原子
2、核粒子流(2) 射线是高速运动的电子流(3) 射线是波长很短的电磁波2三种射线的特点(1) 射线： 粒子容易使空气电离，但穿透能力很弱(2) 射线： 粒子穿透能力较强，但电离作用较弱(3) 射线： 射线电离作用很弱，但穿透能力很强三、原子核的衰变1原子核的衰变：原子核放出 射线或 射线，而转变为新原子核的变化原子核衰变时电荷数和质量数都守恒2 衰变：原子核进行 衰变时，质量数减少 4，电荷数减少 2.例：U 的 衰变方23892程为UTh He.23892234904 23 衰变：原子核进行 衰变时，质量数不变，电荷数增加 1，例：Th 的 衰变方23490程为ThPae.2349023491
3、01四、衰变的快慢半衰期21放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间，叫半衰期2元素半衰期的长短是由原子核自身的因素决定的，跟原子所处的物理、化学状态和周围环境、温度没有关系一、三种射线的本质及特点1、 三种射线的性质、特征比较种 类 射线 射线 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2ee0质 量4mp(mp1.671027 kg)mp 1 836静止质量为零速 率0.1c0.9cc贯穿本领最弱用一张纸就能挡住较强能穿透几毫米厚的铝板最强能穿透几厘米厚的铅板电离作用很强较弱很弱2在电场、磁场中偏转情况的比较(1)在匀强电场中， 射线偏转较小， 射线偏转较大， 射线不偏转
4、，如图 2 甲所示图 2(2)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，如图乙所示【例 1】 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 所示，则图中的射线 a 为_射线，射线b 为_射线3图 3答案 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 射线借题发挥 三种射线的比较方法(1) 射线是 、 三种
5、射线中贯穿本领最弱的一种，它穿不过白纸(2)要知道三种射线的成分，贯穿本领和电离本领的强弱(3)要知道 、 三种射线的本质，、 射线是实物粒子， 射线是光子针对训练 1 如图 4，放射性元素镭衰变过程中释放出 、 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( )图 4A表示 射线，表示 射线B表示 射线，表示 射线C表示 射线，表示 射线D表示 射线，表示 射线答案 C解析 由三种射线的带电性质可以判断出表示 射线，表示 射线，表示 射线，故 C 对二、原子核的衰变1 衰变：原子核进行 衰变时，质量数减少 4，电荷数减少 2. 衰变的实质：在放射性元素的原子核中，2 个中子和 2
6、 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，这就是放射性元素发生的 衰变现象2 衰变：原子核进行 衰变时，质量数不变，电荷数增加 1.4 衰变的实质：原子核中的一个中子转化成一个质子且放出一个电子即 粒子，使核电荷数增加 1，但 衰变不改变原子核的质量数，其转化方程为： n He.1 01 1013衰变规律衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒【例 2】 原子核U 经放射性衰变变为原子核Th，继而经放射性衰变变为原子2389223490核Pa，再经放射性衰变变为原子核U.放射性衰变、和依次为( )2349123492A 衰变、 衰变和 衰变 B 衰变、 衰变和 衰变C 衰变
7、、 衰变和 衰变 D 衰变、 衰变和 衰变答案 A解析 根据衰变反应前后的质量数守恒和电荷数守恒特点，U 核与90Th 核比较可知，23892234衰变的另一产物为 He，所以衰变为 衰变，选项 B、C 错误；Pa 核与U 核比4 22349123492较可知，衰变的另一产物为e，所以衰变为 衰变，选项 A 正确，D 错误01【例 3】 U 核经一系列的衰变后变为Pb 核，问：2389220682(1)一共经过几次 衰变和几次 衰变？(2)Pb 与U 相比，质子数和中子数各少了多少？2068223892(3)综合写出这一衰变过程的方程答案 (1)8 次 衰变，6 次 衰变 (2)10 22(3
8、)见解析解析 (1)设U 衰变为Pb 经过x次 衰变和y次 衰变，由质量数守恒和电荷数2389220682守恒可得2382064x92822xy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 衰变中子数少 1，而质子数增加 1，故Pb 较U 质子数少 10，中子数少 22.2068223892(3)核反应方程为UPb8 He6e.23892206824 201借题发挥 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
9、加 1.三、对半衰期的理解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5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，T1/2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，即某时刻衰变的可能性，因此，半衰期只适用于大量的原子核【例 4】 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
10、环境致癌物质之一其衰变方程是RnPo_.已知Rn 的半衰期约为 3.8 天， 则约经过_天，16 222862188422286g 的Rn 衰变后还剩 1 g.22286答案 He 15.24 2解析 根据质量数、电荷数守恒得衰变方程为RnPo He.根据衰变规律m22286218844 2代入数值解得t15.2 天针对训练 2 放射性元素(Rn)经 衰变成为钋(Po)，半衰期约为 3.8 天；但勘测表2228621884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Rn 的矿石，其22286原因是( )A目前地壳中的Rn 主要来自于其他放射性元素的衰变22286B在地球形成的
11、初期，地壳中元素Rn 的含量足够高22286C当衰变产物Po 积累到一定量以后，Po 的增加会减慢Rn 的衰变进程218842188422286D.Rn 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22286答案 A解析 元素半衰期的长短由原子核自身因素决定，一般与原子所处的物理、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.三种射线的特性1. (多选)图 5 中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( )6图
12、5Aa为 射线，b为 射线Ba为 射线，b为 射线Cb为 射线，c为 射线Db为 射线，c为 射线答案 BC解析 由题图可知电场线方向向右， 射线带正电所受电场力方向与电场线方向一致，故 射线向右偏转，即c为 射线； 射线带负电所受电场力方向与电场线方向相反，故 射线向左偏转，即a为 射线； 射线不带电不发生偏转，即b为 射线故选项B、C 正确原子核的衰变2原子核发生 衰变时，此 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原子核内存在着电子D原子核内的一个中子变成一个质子时，放射出一个电子答案 D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
13、，但在一定条件下，一个中子可以转化成一个质子和一个电子，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： n He， H n 01e.由以上两式可看1 01 1011 11 0出 粒子(电子)是由原子核内的中子转化而来，正电子是由原子核内的质子转化而来3贝克勒尔在 120 年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用下列属于放射性衰变的是( )A.CNe B.U nIY2 n14 614 701235921 01395395391 0C. H H He n D. HeAlP n2 13 14 21 04 2271330151 0答案 A解析 A 属于 衰变
14、，B 属于裂变，C 是聚变，D 是原子核的人工转变，故选 A 项对半衰期的理解及计算4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7B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本身因素决定，与它所处的物理、化学状态
15、无关故 A 正确，B、C、D 错误5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. B. C. D.m 4m 8m 16m 32答案 C解析 由半衰期公式mm( )可知，mm( )m，故选项 C 正确.1 2t T1/21 232 81 16(时间：60 分钟) 题组一 天然放射现象及三种射线的性质1(多选)关于 、 三种射线，下列说法正确的是( )A 射线是原子核发射出的氦核，它的穿透能力最强B 射线是电子流，它具有中等的穿透能力C 射线一般伴随着 射线或 射线产生，它的穿透能力最强D 射线是电磁波，它的穿透能力最弱答案 BC解析 根据三种射线的性质可知： 射线是高速氦核流， 射是高速电子流， 射线是光
