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1、第节原子核衰变及半衰期 第章：原子核与放射第章：原子核与放射性性考点考点1 1 三种射线、两种衰变三种射线、两种衰变1.1.天然放射现象天然放射现象(1)(1)天然放射现象天然放射现象. .元素元素_地放出射线的现象，首先由贝可勒尔发现地放出射线的现象，首先由贝可勒尔发现. .天然放射天然放射现象的发现，说明现象的发现，说明_具有复杂的结构具有复杂的结构. .自发自发原子核原子核(2)(2)放射性和放射性元素放射性和放射性元素. .物质发射某种看不见的射线的性质叫物质发射某种看不见的射线的性质叫_._.具有放射性的元具有放射性的元素叫素叫_元素元素. .(3)(3)三种射线：放射性元素放射出的
2、射线共有三种，分别是三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是_、_、_._.放射性放射性放射性放射性射线射线射线射线射线射线2.2.原子核的衰变原子核的衰变(1)(1)原子核放出原子核放出粒子或粒子或粒子，变成另一种粒子，变成另一种_的变化的变化称为称为_的衰变的衰变. .(2)(2)分类分类. .衰变：衰变： _衰变：衰变： _(3)(3)半衰期：放射性元素的原子核有半衰期：放射性元素的原子核有_发生衰变所需的时间发生衰变所需的时间. .半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的_无关无关. .原子核原子核原子核原子核半数半数物理、化学状物理
3、、化学状态态1.1.三种射线的比较三种射线的比较射线名称射线名称比较项目比较项目 射线射线 射线射线 射线射线 组成组成 高速氦核流高速氦核流 高速电子流高速电子流 光子流（高频电磁波）光子流（高频电磁波） 带电量带电量 2e 2e -e -e 0 0 质量质量 4m4mp p 静止质量为零静止质量为零 符号符号 射线名称射线名称比较项目比较项目 射线射线 射线射线 射线射线 速度速度 可达可达0.1c 0.1c 可达可达0.99c 0.99c c c 垂直进入电场垂直进入电场或磁场的偏转或磁场的偏转情况情况偏转偏转 偏转偏转 不偏转不偏转 贯穿本领贯穿本领 最弱最弱 较强较强 最强最强 对空
4、气的对空气的电离作用电离作用 很强很强 较弱较弱 很弱很弱 2.2.衰变、衰变、衰变的比较衰变的比较衰变类型衰变类型 衰变衰变 衰变衰变 衰变方程衰变方程 衰变实质衰变实质 2 2个质子和个质子和2 2个中子结合成个中子结合成一个整体射出一个整体射出 1 1个中子转化为个中子转化为1 1个质子和个质子和1 1个电子个电子 匀强磁场中匀强磁场中轨迹形状轨迹形状衰变规律衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒3.3.对半衰期的两点说明对半衰期的两点说明(1)(1)根据半衰期的概念根据半衰期的概念, ,可总结出公式可总结出公式. . 式中式中N N原原、m m原原表
5、示衰变前的放射性表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，元素的原子数和质量，N N余余、m m余余表示衰变后尚未发生衰变的放射表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，性元素的原子数和质量，t t表示衰变时间，表示衰变时间，表示半衰期表示半衰期. .(2)(2)影响因素影响因素: :放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的的, ,跟原子所处的物理状态跟原子所处的物理状态( (如温度、压强如温度、压强) )或化学状态或化学状态( (如单如单质、化合物质、化合物) )无关无关. .考点考点2 2 核反应的四种类型核反应的四种类型核反应比较核反应比
6、较类型类型 可控性可控性 核反应方程典例核反应方程典例 衰变衰变 衰变衰变 自发自发衰变衰变 自发自发人工转变人工转变 人工人工控制控制（约里奥（约里奥居里夫妇发现居里夫妇发现放射性同位素及正电子）放射性同位素及正电子） 关于核反应的三点说明关于核反应的三点说明(1)(1)核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接箭头表示反应方向，不能用等号连接. .(2)(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规律杜撰出生成物来写核反应方程守
7、恒规律杜撰出生成物来写核反应方程. .(3)(3)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒. . 衰变与其射线衰变与其射线【例证例证1 1】(2011(2011重庆高考重庆高考) )核电站核泄漏的污染物中含有碘核电站核泄漏的污染物中含有碘131131和铯和铯137.137.碘碘131131的半衰期约为的半衰期约为8 8天，会释放天，会释放射线；铯射线；铯137137是是铯铯133133的同位素，半衰期约为的同位素，半衰期约为3030年，发生衰变时会辐射年，发生衰变时会辐射射线射线. .下列说法正确的是下列说法正确的是( )( )A.A
8、.碘碘131131释放的释放的射线由氦核组成射线由氦核组成B.B.铯铯137137衰变时辐射出的衰变时辐射出的光子能量小于可见光光子能量光子能量小于可见光光子能量C.C.与铯与铯137137相比，碘相比，碘131131衰变更慢衰变更慢D.D.铯铯133133和铯和铯137137含有相同的质子数含有相同的质子数【解题指南解题指南】解答本题时要把握以下三点：解答本题时要把握以下三点：(1)(1)半衰期的长短代半衰期的长短代表了衰变的快慢表了衰变的快慢.(2).(2)光子能量大小由频率高低决定光子能量大小由频率高低决定.(3).(3)同位素同位素的核电荷数相同的核电荷数相同. .【自主解答自主解答】
9、选选D.D.射线是高速运动的电子流，不是氦原子射线是高速运动的电子流，不是氦原子核，核，A A错误；错误；射线的频率大于可见光的频率，根据射线的频率大于可见光的频率，根据E=hvE=hv可可知，知，射线光子能量大于可见光光子能量，射线光子能量大于可见光光子能量，B B错误；半衰期越错误；半衰期越短，衰变越快，短，衰变越快，C C错误；铯错误；铯133133和铯和铯137137都是铯元素，是质子数相都是铯元素，是质子数相同而中子数不同的同位素，所以同而中子数不同的同位素，所以D D正确正确. .【总结提升总结提升】解答本题关键在于搞清三种射线的性质，以及半解答本题关键在于搞清三种射线的性质，以及
10、半衰期及同位素的概念衰期及同位素的概念. .对易错选项及错误原因具体分析如下：对易错选项及错误原因具体分析如下：易错角度易错角度错误原因错误原因易错选易错选A A分不清分不清、射线的性质，实际上射线的性质，实际上射线为高速氦核流，射线为高速氦核流，射线为高速电子流，射线为高速电子流，射线为光子流射线为光子流易错选易错选B B误认为误认为射线的频率小于可见光的频率，射线的频率小于可见光的频率，而实际上而实际上射线的频率大于可见光的频率射线的频率大于可见光的频率 核反应类型与核反应方程核反应类型与核反应方程【例证例证2 2】(2011(2011北京高考北京高考) )表示放射性元素碘表示放射性元素碘
11、 衰变的衰变的方程是方程是( )( )A. B. A. B. C. D. C. D. 【解题指南解题指南】解答本题时要把握以下两点：解答本题时要把握以下两点：(1)(1)在原子核衰变过程中，质量数守恒，电荷数守恒在原子核衰变过程中，质量数守恒，电荷数守恒. .(2) (2) 衰变是原子核放出高速电子流衰变是原子核放出高速电子流. . 【自主解答自主解答】选选B. B. 碘碘 的原子核内一个中子放出一个电的原子核内一个中子放出一个电子，变成一个质子，质量数没有发生变化，核电荷数增加子，变成一个质子，质量数没有发生变化，核电荷数增加1 1，所以生成所以生成5454号元素号元素 放出一个电子放出一个
12、电子.B.B选项正确选项正确. .【总结提升总结提升】核反应方程的书写方法核反应方程的书写方法(1)(1)熟记常见基本粒子的符号，是正确书写核反应方程的基础熟记常见基本粒子的符号，是正确书写核反应方程的基础. .如质子如质子 中子中子 粒子粒子 粒子粒子 正电子正电子氘核氘核 氚核氚核 等等. .(2)(2)掌握核反应方程遵守的规律，是正确书写核反应方程或判断掌握核反应方程遵守的规律，是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据，所以要理解并应用好质量数某个核反应方程是否正确的依据，所以要理解并应用好质量数守恒和电荷数守恒的规律守恒和电荷数守恒的规律. .(3)(3)熟悉核反应的四种
13、基本类型，可以帮助我们理清思路，很快熟悉核反应的四种基本类型，可以帮助我们理清思路，很快写出正确的核反应方程写出正确的核反应方程. .1.(20111.(2011浙江高考浙江高考) )关于天然放射现象，下列说法正确的是关于天然放射现象，下列说法正确的是( )( )A.A.射线是由氦原子核衰变产生射线是由氦原子核衰变产生B.B.射线是由原子核外电子电离产生射线是由原子核外电子电离产生C.C.射线是由原子核外的内层电子跃迁产生射线是由原子核外的内层电子跃迁产生D.D.通过化学反应不能改变物质的放射性通过化学反应不能改变物质的放射性【解题指南解题指南】解答本题时应注意理解：解答本题时应注意理解：(1
14、)(1)天然放射现象中三种射线的产生机理天然放射现象中三种射线的产生机理. .(2)(2)影响天然放射现象的因素影响天然放射现象的因素. .【解析解析】选选D.D.射线是在射线是在衰变中产生的，本质是氦核，衰变中产生的，本质是氦核，A A错错误；误；射线是在射线是在衰变中产生的，本质是高速电子束，衰变中产生的，本质是高速电子束，B B错错误；误；射线是发生射线是发生衰变和衰变和衰变时原子核发生能级跃迁而产衰变时原子核发生能级跃迁而产生的电磁波，生的电磁波，C C错误；物质的放射性由原子核内部自身的因素决错误；物质的放射性由原子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无关定，与原子所
15、处的化学状态和外部条件无关,D,D正确正确. .2.(20112.(2011上海高考上海高考) )天然放射性元素放出的三种射线的穿透能天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知力实验结果如图所示，由此可推知( )( )A.A.来自于原子核外的电子来自于原子核外的电子B.B.的电离作用最强，是一种电磁波的电离作用最强，是一种电磁波C.C.的电离作用较强，是一种电磁波的电离作用较强，是一种电磁波D.D.的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子【解析解析】选选D.D.从穿透能力上看，从穿透能力上看，能穿透铝板进入铅板，能穿透铝板进入铅板，必
16、必然是然是射线，射线，射线是原子核内发出的高频光子，属于电磁射线是原子核内发出的高频光子，属于电磁波，电离作用弱，故波，电离作用弱，故D D正确，正确，C C错误；错误；能穿透纸板进入铝板，能穿透纸板进入铝板，必然是必然是射线，是原子核内发射出的电子流，射线，是原子核内发射出的电子流，A A错误；纸板能错误；纸板能够挡住够挡住，则，则是是射线，它的电离作用最强，但它是氦原子射线，它的电离作用最强，但它是氦原子核，不是电磁波，核，不是电磁波，B B错误错误. .3.3.1414C C测年法是利用测年法是利用1414C C衰变规律对古生物进行年代测定的方法，衰变规律对古生物进行年代测定的方法，若以
17、横坐标若以横坐标t t表示时间，纵坐标表示时间，纵坐标m m表示任意时刻表示任意时刻1414C C的质量，的质量，m m0 0为为t=0t=0时时1414C C的质量的质量. .下面四幅图中能正确反映下面四幅图中能正确反映1414C C衰变规律的是衰变规律的是( )( )【解析解析】选选C.C.由公式由公式 并结合数学知识可知并结合数学知识可知C C正确正确. .4.4.原子核原子核 与氘核与氘核 反应生成一个反应生成一个粒子和一个质子粒子和一个质子. .由此可由此可知知( )( )A.A=2,Z=1A.A=2,Z=1 B.A=2,Z=2B.A=2,Z=2C.A=3,Z=3C.A=3,Z=3
18、D.A=3,Z=2D.A=3,Z=2【解析解析】选选D.D.写出核反应方程：写出核反应方程： 由质量数守由质量数守恒和电荷数守恒，列方程：恒和电荷数守恒，列方程：A+2=4+1,Z+1=2+1,A+2=4+1,Z+1=2+1,解得解得:A=3,Z=2,:A=3,Z=2,故故选项选项D D正确正确. .(1) (.(1) (钍钍) )经过一系列经过一系列衰变和衰变和衰变衰变, ,变成变成 ( (铅铅).).以下以下说法正确的是说法正确的是( )( )A.A.铅核比钍核少铅核比钍核少8 8个质子个质子B.B.铅核比钍核少铅核比钍核少1616个中子个中子C.C.共经过共经过4 4次次衰变和衰变和6
19、6次次衰变衰变D.D.共经过共经过6 6次次衰变和衰变和4 4次次衰变衰变(2)(2)约里奥约里奥居里夫妇发现放射性元居里夫妇发现放射性元素素 衰变成衰变成 的同时放出另一种的同时放出另一种粒子粒子, ,这种粒子是这种粒子是_. _. 是是 的同位素的同位素, ,被广泛应用于生物示踪技被广泛应用于生物示踪技术术,1 mg,1 mg的的 随时间衰变的关系如随时间衰变的关系如图所示图所示, ,请估算请估算4 mg4 mg的的 经多少经多少天的衰变后还剩天的衰变后还剩0.25 mg?0.25 mg?【解析解析】(1)(1)选选A A、B B、D.D.设设衰变次数为衰变次数为x,x,衰变次数为衰变次数
20、为y,y,由质由质量数守恒和电荷数守恒得量数守恒和电荷数守恒得232=208+4x232=208+4x，90=82+2x-y,90=82+2x-y,解得解得x=6,x=6,y=4,Cy=4,C错错D D对对. .铅核、钍核的质子数分别为铅核、钍核的质子数分别为8282、90,90,故故A A对对. .铅核、钍核的中子数分别为铅核、钍核的中子数分别为126126、142,142,故故B B对对. .(2)(2)写出衰变方程为写出衰变方程为 故这种粒子为故这种粒子为 ( (正电子正电子) )由由m-tm-t图知图知 的半衰期为的半衰期为1414天天, ,由由 得得0.25 mg=0.25 mg=4
21、 mg 4 mg 故故t=56t=56天天. .答案：答案：(1)A(1)A、B B、D (2)D (2)正电子正电子 5656天天【总结提升总结提升】衰变次数的确定方法衰变次数的确定方法方法一：确定衰变次数的方法是依据两个守恒规律，设放射性元方法一：确定衰变次数的方法是依据两个守恒规律，设放射性元素素 经过经过n n次次衰变和衰变和m m次次衰变后，变成稳定的新元素衰变后，变成稳定的新元素 ，则表示该核反应的方程为：则表示该核反应的方程为：根据质量数守恒和电荷数守恒可列方程根据质量数守恒和电荷数守恒可列方程A=A+4n Z=Z+2n-mA=A+4n Z=Z+2n-m由以上两式联立解得由以上两式联立解得由此可见确定衰变次数可归结为求解一个二元一次方程组由此可见确定衰变次数可归结为求解一个二元一次方程组. .方法二：因为方法二：因为衰变对质量数无影响，可先由质量数的改变确定衰变对质量数无影响，可先由质量数的改变确定衰变的次数，然后再根据衰变规律确定衰变的次数，然后再根据衰变规律确定衰变的次数衰变的次数. .
