2.放射性衰变

高中物理 选修3 5 教科版 3 2放射性衰变 目标定位 1 了解放射性的发现 知道什么是放射性和天然放射性 2 知道三种射线的种类性质 3 知道衰变及两种衰变的规律 能熟练写出衰变方程 4 了解半衰期的概念及有关计算 一 天然放射现象1 1896年 法国物理学家 发现铀化合物能放出某种射线使密封完好的照相底片感光 后来 物理学家 又相继发现了放射性元素钋和镭 2 放射性元素自发地发出射线的现象 叫天然放射现象 天然放射现象说明原子核具有复杂结构 3 自然界中多种元素都能自发地放出射线 原子序数 的元素都具有放射性 较轻的元素有些也具有放射性 享利 贝克勒尔 居里夫妇 或等于83 大于 二 衰变1 放射性衰变 放射性元素是不稳定的 它们会自发地蜕变为 同时放出 这种现象为放射性衰变 2 衰变形式 常见的衰变有两种 放出 粒子的衰变为 衰变 放出 的衰变为 衰变 而 是伴随 射线或 射线产生的 3 衰变方程举例 4 原子核衰变前 后 和 均守恒 另一种元素 射线 粒子 射线 电荷数 质量数 三 三种射线的性质1 射线是带 电的 粒子流 粒子是 速度只有光速的 穿透能力 一张薄薄的 或一张纸 都能把它挡住 2 射线是带 电的 流 它的速度 穿透力 在空气中可以走几十米远 而碰到几毫米厚的 就不能穿过了 3 射线本质上是一种 穿透力极 能穿过厚的混凝土和 板 正 氦原子核 10 弱 铝箔 负 电子 很快 强 铝片 波长极短的电磁波 强 铅 四 半衰期1 放射性元素的原子核有 发生衰变所需要的时间 叫做这种元素的 2 放射性元素衰变的快慢是由 的因素决定的 跟原子所处的 和 没有关系 3 半衰期是 原子核衰变的统计规律 4 衰变定律 N N0e t 称为 反映放射性元素衰变的 半数 半衰期 核内部自身 化学状态 外部条件 大量 衰变常数 快慢 一 三种射线的本质及特点1 三种射线的性质 特征比较 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 如图3 2 1甲所示 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 图3 2 1 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 2 2所示 则图中的射线a为 射线 射线b为 射线 图3 2 2 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 3 要知道 三种射线的本质 是实物粒子 射线是电磁波谱中的一员 针对训练1天然放射性物质的放射线包括三种成分 下列说法正确的是 A 一张厚的黑纸能挡住 射线 但不能挡住 射线和 射线B 某原子核在放出 射线后会变成另一种元素的原子核C 三种射线中对气体电离作用最强的是 射线D 粒子是电子 但不是原来绕核旋转的核外电子答案ACD 解析由三种射线的本质和特点可知 射线贯穿本领最弱 一张黑纸都能挡住 而挡不住 射线和 射线 故A正确 射线是伴随 衰变而产生的一种电磁波 不会使原核变成新核 三种射线中 射线电离作用最强 故C正确 粒子是电子 来源于原子核 故D正确 二 原子核的衰变1 原子核放出 粒子或 粒子后 变成另一种原子核 这种现象称为原子核的衰变 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 4 衰变规律 衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒 5 射线是在发生 或 衰变过程中伴随而生 且 粒子是不带电的粒子 因此 射线并不影响原子核的核电荷数 故 射线不会改变元素在周期表中的位置 A 衰变 衰变和 衰变B 衰变 衰变和 衰变C 衰变 衰变和 衰变D 衰变 衰变和 衰变答案A 答案 1 8次 衰变 6次 衰变 2 10个 22个 3 见解析 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 质子数增加1 A m 7 n 3B m 7 n 4C m 14 n 9D m 14 n 18答案B解析根据题意有 235 4m 207 92 2m n 82 解两式得m 7 n 4 选项B正确 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 T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