第一节、走进原子、第二节放射性元素的衰变.ppt

第一节 走进原子核第二节 放射性元素的衰变 二 原子核的组成 1 质子的发现 3 原子核的组成 原子核的符号AZX A原子核的质量数 Z原子核的电荷数 三 放射线的本质 1 放射性物质放射出三种射线 分别为 和 射线 2 三种射线在电场 磁场中的偏转 四 原子核的衰变 衰变 衰变 发生 衰时新核的电荷数变化了多少 在元素周期表中位置如何变化 例 关于半衰期 以下说法正确的是 A 同种放射性元素在化合物中的半衰期比在单质中长B 升高温度可以使半衰期缩短C 氡的半衰期为3 8天 若有四个氡原子核 经过7 6天就只剩下一个D 氡的半衰期为3 8天 若有4克氡原子核 经过7 6天就只剩下1克 D T1 2 典例1 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 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 Ze 88 1 6 10 19C 1 408 10 17C 3 核外电子数等于核电荷数 故核外电子数为88 答案 1 88138 2 1 408 10 17C 3 88 练习 例题中的镭有一种同位素 原子核质量数是228 若让和以相同的速度垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中 它们运动的轨道半径之比是多少 解带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供 故有两种同位素具有相同的核电荷数 但质量数不同 故答案 典例2 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 如图所示 则图中的射线a为 射线 射线b为 射线 训练 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 则下面说法中正确的有 A 打在图中a b c三点的依次是 射线 射线和 射线B 射线和 射线的轨迹是抛物线C 射线和 射线的轨迹是圆弧D 如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场 则屏上的亮斑可能只剩下b AC 典例3 核经一系列的衰变后变为核 问 1 一共经过几次 衰变和几次 衰变 2 与相比 质子数和中子数各少多少 3 写出这一衰变过程的方程 解 1 设衰变为经过x次 衰变和y次 衰变 由质量数守恒和电荷数守恒 可得238 206 4x 92 82 2x y联立 解得x 8 y 6 即一共经过8次 衰变和6次 衰变 变式训练 双选 天然放射性元素 钍 经过一系列 衰变和 衰变之后 变成 铅 下列论断中正确的是 A 衰变过程共有6次 衰变和4次 衰变B 铅核比钍核少8个质子C 衰变所放出的电子来自原子核外轨道D 钍核比铅核多24个中子 AB 解析 选A B 由于 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 衰变的次数为 再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定 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 衰变所放出的电子来自原子核内 所以选项A B正确 本部分内容已完成做基础达标作业 智能提升作业 十三 1 天然放射现象说明 A 原子不是单一的基本粒子B 原子核不是单一的基本粒子C 原子内部大部分是空的D 原子是由带正电和带负电的基本粒子组成的 解析 选B 天然放射现象是原子核向外辐射出射线的现象 这一现象说明原子核具有复杂的结构 故B正确 练习 2 双选 下列说法中正确的是 A 原子中含有带负电的电子 所以原子带负电B 原子核中的质子数一定跟核外电子数相等C 用 粒子轰击氮 氟 钠 铝等元素的原子核都可以打出质子 因此人们断定质子是原子核的组成部分D 绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于核电荷跟质子电荷之比 因而原子核内还存在一种不带电的中性粒子 解选C D 原子中除了带负电的电子外 还有带正电的质子 故A错 中性原子原子核中的质子数才跟核外电子数相等 故B错 正是用 粒子轰击原子核的实验才发现了质子 故C正确 因为绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于核电荷跟质子电荷之比 才确定原子核内必定还有别的中性粒子 故D正确 3 关于放射性元素发生衰变放射的三种射线 下列说法中正确的是 A 三种射线一定同时产生B 三种射线的速度都等于光速C 射线是处于激发态的原子核发射的D 原子核衰变不能同时放射 射线和 射线 解析 选C 原子核中有的发生 衰变 有的发生 衰变 当发生衰变时 蕴藏在核内的能量释放出来 使产生的新核处于较高能级 当它向低能级跃迁时会以 光子的形式向外辐射能量 故A D错C对 射线的速度都小于光速 只有 射线是电磁波 速度为光速 故B错 4 关于半衰期 以下说法正确的是 A 同种放射性元素在化合物中的半衰期比在单质中长B 升高温度可以使半衰期缩短C 氡的半衰期为3 8天 若有四个氡原子核 经过7 6天就只剩下一个D 氡的半衰期为3 8天 若有4克氡原子核 经过7 6天就只剩下1克 解析 选D 考虑到放射性元素衰变的快慢跟原子所处的物理状态或化学状态无关 又考虑到半衰期是一种统计规律 即给定的四个氡核是否马上衰变会受到各种偶然因素的支配 因此 正确选项为D 5 2010 揭阳高二检测 最近一段时间 伊朗的 核危机 引起了全球瞩目 其焦点问题是伊朗核电站采用轻水堆还是重水堆 重水堆核电站在发电的同时 还可以产生可供研制核武器的钚239 这种可以由铀239 经过n次 衰变而产生 则n的值是 A 2B 239C 145D 92 解析 选A 本题考查核反应方程 铀239衰变成的核反应方程是 可见 n 2 6 人类认识原子结构和开发利用原子能经历了十分曲折的过程 请按要求回答下列问题 1 卢瑟福 玻尔 查德威克等科学家在原子结构或原子核的研究方面做出了卓越的贡献 请选择其中的两位 指出他们的主要成绩 2 在贝可勒尔发现天然放射现象后 人们对放射线的性质进行了深入研究 如图所示为三种射线在同一磁场中的运动轨迹 请从三种射线中任选一种 写出它的名称和一种用途 解析 1 卢瑟福提出了原子的核式结构模型 玻尔把量子理论引入原子模型 并成功解释了氢原子光谱 查德威克发现了中子 选两个即可 2 1为 射线 科学实验中常用它来轰击原子核 2为 射线 照射种子 培育新的优良品种 3为 射线 可控制铝板的厚度 答案 见解析 一 单选题 本大题共3小题 每小题4分 共12分 1 2010 湖北八校联考 据最新报道 放射性同位素钬可有效治疗癌症 该同位素原子核内中子数与核外电子数之差是 A 32B 67C 99D 166 解析 选A 根据原子核的表示方法得核外电子数 质子数 67 中子数为166 67 99 故核内中子数与核外电子数之差为99 67 32 故A对 B C D错 小测验 2 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 解析 选C 一次衰变不可能同时产生 射线和 射线 只可能同时产生 射线和 射线或 射线和 射线 原子核发生衰变后 新核的核电荷数发生了变化 故新核 新的物质 的化学性质发生改变 发生正电子衰变 新核质量数不变 核电荷数减少1 故选C 3 如图所示 x为未知放射源 它向右方发射放射线 p为一张厚度为0 5mm左右的薄铝箔 铝箔右侧是一真空区域 内有较强磁场 q为荧光屏 h是观察装置 实验时 若将磁场撤去 每分钟观察到荧光屏上的亮点数基本没有变化 再将铝箔移开 则每分钟观察到荧光屏上的亮点数明显增加 则可知放射源x发射的放射线可能为 A 和 的混合放射线B 和 的混合放射线C 和 的混合放射线D 和 的混合放射线 B 二 双选题 本大题共4小题 每小题5分 共20分 4 关于天然放射现象 下列说法正确的是 A 是居里夫妇首先发现的B 说明了原子核不是单一的粒子C 射线必须伴随 射线或 射线而产生D 任何放射性元素都能同时发出三种射线 法国物理学家贝克勒尔发现 BC 解析 选B C 首先发现天然放射现象的是 故A错 同时也是首次揭示出原子的可变性 即原子核不是单一粒子 原子核也是具有复杂结构的 故B对 射线是在原子核放射 粒子或 粒子时 多余的能量以极高频率的 光子的形式产生的辐射 因此 射线是伴随 射线或 射线而放出的 不能单独向外辐射 故C对 放射性元素在发生衰变时 虽不能单独放出 射线 却能单独放射出 射线或 射线 若有多余能量 则就同时伴随有 射线产生 若无多余能量 则只单独放出 或 射线 不产生 射线 因此放射性元素发生衰变时不一定都能同时放出三种射线 故D错 5 已知是的一种同位素 则下列说法正确的 A 它们具有相同的质子数和不同的质量数B 它们具有相同的中子数和不同的原子序数C 它们具有相同的核电荷数和不同的中子数D 它们具有相同的核外电子数和不同的化学性质 解析 选A C 原子核的原子序数与核内质子数 核电荷数 核外电子数都是相等的 且原子核内的质量数 核子数 等于核内质子数与中子数之和 由此知这两种镭的同位素核内的质子数均为88 核子数分别为228和226 中子数分别为140和138 原子的化学性质由核外电子数决定 因为它们的核外电子数相同 所以它们的化学性质也相同 故正确答案为A C 6 目前 在居室装修中经常用到花岗岩 大理石等装饰材料 这些岩石都不同程度地含有放射性元素 比如 有些含有铀 钍的花岗岩等会释放出放射性惰性气体氡 而氡会发生放射性衰变 放射出 射线 这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病 根据有关放射性知识可知 下列说法正确的是 A 氡的半衰期为3 8天 若取4个氡原子核 经7 6天后就一定剩下一个氡原子核了B 衰变所释放的电子是原子核中的中子转化成质子和电子所产生的C 射线一般伴随着 或 射线产生 在这三种射线中 射线的穿透能力最强 电离能力最弱D 发生 衰变时 生成核与原来的核相比 中子数减少了4个 选B C 半衰期是大量原子核衰变时的统计规律 对少数原子核毫无意义 A错 发生 衰变时 中子数减少2个 D错 7 带电粒子进入云室会使云室中的气体分子电离 从而显示其运动轨迹 如图是在有匀强磁场的云室中观察到的粒子的轨迹 a和b是轨迹上的两点 匀强磁场B垂直纸面向里 该粒子在运动时 其质量和电量不变 而动能逐渐减少 下列说法正确的是 A 粒子先经过a点 再经过b点B 粒子先经过b点 再经过a点C 粒子带负电D 粒子带正电 选A C 由可知 粒子的动能越小 圆周运动的半径越小 结合粒子运动轨迹可知 粒子先经过a点 再经过b点 选项A正确 根据左手定则可以判断粒子带负电 选项C正确 三 计算题 本大题共2小题 共18分 8 2010 汕头高二检测 8分 某放射性同位素物质置于容器内 测得1min内放出1 2 104个 粒子 经过21天再测 1min内放出1 5 103个 粒子 求该放射性同位素的半衰期 解析 答案 9 10分 在匀强磁场中 一个原来静止的原子核 由于放出一个 粒子 结果得到一张两个相切圆的径迹照片 如图所示 今测得两个相切圆半径之比r1 r2 44 1 求 1 这个原子核原来所含的质子数是多少 2 图中哪一个圆是 粒子的径迹 说明理由 解析 1 设衰变后 粒子的电荷量为q1 2e 新生核的电荷量为q2 它们的质量分别为m1和m2 衰变后的速度分别为v1和v2 则原来原子核的电荷量q q1 q2根据轨道半径公式有 又由于衰变过程中遵循动量守恒定律 则m1v1 m2v2以上三式联立解得q 90e 即这个原子核原来所含的质子数为90 2 由于动量大小相等 因此轨道半径与粒子的电荷量成反比 所以圆轨道1是 粒子的径迹 圆轨道2是新生核的径迹 两者电性相同 运动方向相反 答案 1 90 2 圆轨道1理由见解析 1 双选 下面关于 射线的说法中正确的是 A 它是高速电子流B 粒子是放射出来的原子内层电子C 粒子是从原子核中放射出来的D 它的电离作用比较弱 但它的穿透能力很强 能穿透几厘米厚的铅板 解析 选A C 射线是高速电子流 它是由原子核内部放射出来的 电离作用较弱 穿透能力较强 能穿透几毫米厚的铝板 故A C正确 2 如图所示 天然放射性元素 放出 三种射线同时射入互相垂直的匀强电场和匀强磁场中 射入时速度方向和电场 磁场方向都垂直 进入场区后发现 射线和 射线都沿直线前进 则 射线 A 向右偏B 向左偏C 直线前进D 无法判定 解析 选A 射线在电场 磁场中不受力 所以沿直线前进 射线在电场 磁场中受到一对平衡力作用而沿直线运动 即向左的电场力和向右的洛伦兹力大小相等 方向相反 即Bqv Eq 所以 粒子的速度远小于 粒子的速度 所以向右的电场力远大于向左的洛伦兹力 粒子向右偏 A正确 3 双选 铅盒内的天然放射性物质能竖直向上放出 三种粒子 它们都能打到正上方的荧光屏上 若在放射源上方放一张薄铝箔 并在放射源和荧光屏间先加水平方向的匀强电场 第二次改加垂直纸面方向的匀强磁场 结果前后两次荧光屏上都只剩下两个亮点M N 如图所示 则下列说法中正确的是 A 打在M N处的粒子依次是 粒子和 粒子B 打在M N处的粒子依次是 粒子和 粒子C 若加的是匀强电场 则方向水平向左D 若加的是匀强磁场 则方向垂直纸面向外 解析 选B C 粒子不能穿透薄铝箔 另外电场和磁场不会对 粒子有力的作用 所以M是 粒子 A错 N是 粒子 根据左手定则可判断磁场方向是垂直纸面向里 D错 由带电粒子在电场中的受力可知电场方向水平向左 B C正确 4 双选 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 其半衰期将减小B 衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的C 在 这三种射线中 射线的穿透能力最强 射线的电离能力最强D 铀核 衰变为铅核 的过程中 要经过8次 衰变和10次 衰变 解析 选B C 半衰期是由放射性元素原子核的内部因素决定的 跟元素的化学状态 温度 外部压强等因素无关 选项A错 衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的 选项B对 根据三种射线的物理性质 选项C对 每经一次 衰变质量数减少4 故 衰变的次数为x 8次 再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定 衰变的次数y应满足2x y 82