放射性元素的衰变+-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

第五章原子核2．放射性元素的衰变课前预习反馈

知识点

11.定义原子核自发地放出__________或________，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________。我们把这种变化称为原子核的衰变。2．衰变分类(1)α衰变：放出α粒子的衰变。(2)β衰变：放出β粒子的衰变。原子核的衰变α粒子β粒子原子核3．衰变过程4．衰变规律(1)原子核衰变时________和________都守恒。(2)任何一种放射性元素只有一种放射性，不能同时既有α放射性又有β放射性，而γ射线伴随α衰变或β衰变产生。说明：原子核衰变时质量数守恒，但不是质量守恒，有质量减少(也叫质量亏损)。电荷数质量数『判一判』(1)发生β衰变是原子核中的电子发射到核外。(

)(2)γ射线经常是伴随α射线和β射线产生的。(

)×√『选一选』A．8、6 B．6、8C．4、8 D．8、4答案：A解析：在α衰变的过程中，每发生一次α衰变电荷数少2，质量数少4，在β衰变的过程中，每发生一次β衰变，电荷数多1。由质量数关系知：4m＝238－206；由电荷数关系知：2m－n＝92－82解得m＝8，n＝6，故A项正确。知识点

21.定义：放射性元素的原子核有______发生衰变所需的时间。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没有关系。不同的放射性元素，半衰期______。3．应用：利用半衰期非常稳定这一特点，可以测量其衰变程度、推断时间。说明：半衰期是大量原子核衰变的统计规律，只对大量原子核有意义，对少数原子核没有意义。半衰期半数核内部自身不同『判一判』(3)半衰期是原子核有半数发生衰变需要的时间，经过两个半衰期原子核就全部发生衰变。(

)(4)有1000个放射性元素，原子核经过一个半衰期，还有500个没有衰变。(

)××知识点

32．定义：原子核在其他粒子的轰击下产生__________的过程。3．特点：在核反应中，________守恒、________守恒。核反应新原子核质量数电荷数『选一选』下列核反应方程式中的X粒子为中子的是(

)答案：D解析：根据核反应方程式中质量数守恒和电荷数守恒可确定各项中的X。可得出D正确。知识点

41.放射性同位素：很多元素都存在一些具有________的同位素，它们被称为放射性同位素。2．放射性同位素的应用(1)射线测厚仪。(2)放射治疗。(3)培优、保鲜。(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。放射性同位素的应用与安全放射性相同的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。说明：一般放射性同位素半衰期短，而且强度容易控制，使用更广泛。有破坏作用『判一判』(6)现在用到射线时，既可以用人工放射性同位素，也可以用天然放射性物质。(

)××『想一想』放射性同位素的放射强度易于控制，它的半衰期比天然放射性物质短得多，因此在生产和科学领域得以广泛的应用。(1)能用α射线来测量金属板的厚度吗？(2)γ射线照射食品延长保存期的原理是什么？提示：(1)不能。(2)用γ射线照射食品可以杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期。课内互动探究探究

原子核的衰变规律与衰变方程要点提炼1.衰变规律原子核衰变前后的电荷数、质量数、动量、能量守恒，衰变规律是：(1)α衰变：原子核的质量数减少4，电荷数减少2，成为新核。(2)β衰变：原子核的质量数不变，电荷数增加1。2．衰变实质3．确定衰变次数的方法(3)根据电荷数和质量数守恒列方程A＝A′＋4nZ＝Z′＋2n－m(1)核反应中遵循质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)而释放出核能。(2)衰变方程的书写方面：衰变方程用“―→”表示，而不用“＝”表示。(3)衰变方程表示的变化方面：衰变方程表示的是原子核的变化，而不是原子的变化。(4)为了确定衰变次数，一般是由质量数的改变先确定α衰变的次数，这是因为β衰变的次数的多少对质量数没有影响，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数。典例剖析A．2次α衰变 B．2次β衰变C．1次α衰变，1次β衰变 D．2次β衰变，1次α衰变答案：C解析：由质量数关系知4m＝238－234，由电荷数关系知2m－n＝92－91。解得m＝1，n＝1，选项C正确。

某放射性元素的原子核X经α衰变得到新核Y，Y经β衰变得到原子核Z，则(

)A．原子核Z的中子数比X少2B．原子核Z的质子数比X少1C．原子核Z的中子数比Y多1D．原子核Z的质子数比Y少1答案：B对点训练❶探究

放射性元素的半衰期及其应用要点提炼1.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，同一放射元素具有的衰变速率一定，不同元素半衰期不同，有的差别很大。2．半衰期公式t表示衰变时间，T表示半衰期，N0、m0表示衰变前的原子数和衰变元素的质量，N余、m余表示衰变后且尚未发生衰变的原子数和衰变元素的质量，则有：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。4．半衰期的应用利用半衰期非常稳定这一特点，可以通过测量衰变程度来推断时间、测定地质年代、推断古生物年龄等。(1)半衰期由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都无关。(2)半衰期是一个统计规律，适用于对大量原子核衰变的计算，对于个别少数原子核不适用。典例剖析

已知碘131的半衰期约为8天，下列说法中正确的是(

)A．全部碘131衰变所需时间的一半是8天B．2个碘131原子核经过8天只剩1个C．碘131原子质量数减少一半所需的时间是8天D．1g碘131原子经过8天，碘131质量剩余一半答案：D对点训练❷探究

核反应、放射性同位素及其应用要点提炼1.核反应的条件用α粒子、质子、中子，甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变。2．核反应的实质用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使核发生了转变。3．原子核人工转变的三大发现(1)1919年卢瑟福发现质子的核反应：(2)1932年查德威克发现中子的核反应：4．人工转变核反应与衰变的比较(1)不同点：原子核的人工转变，是一种核反应，是其他粒子与原子核相碰撞的结果，需要一定的装置和条件才能发生，而衰变是原子核的自发变化，它不受物理化学条件的影响。(2)相同点：人工转变与衰变过程一样，在发生过程中质量数与电荷数都守恒，反应前后粒子总动量守恒。5．放射性同位素的主要应用(1)利用它的射线。①工业部门使用射线测厚度——利用γ射线的穿透特性；②农业应用——γ射线使种子的遗传基因发生变异，杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期等；③医疗上——利用γ射线的高能量治疗癌症。(2)作为示踪原子：放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质，通过探测放射性同位素的射线确定其位置。(1)核反应过程一般都是不可逆的，核反应方程不能用等号连接，只能用单向箭头表示反应方向。(2)核反应方程应以实验事实为基础，不能凭空杜撰。典例剖析A．X是质子，Y是中子，Z是正电子B．X是正电子，Y是质子，Z是中子C．X是中子，Y是正电子，Z是质子D．X是正电子，Y是中子，Z是质子答案：D

如图所示，由天然放射性元素钋(Po)放出的α射线轰击铍(Be)时会产生A粒子流，用A粒子流轰击石蜡时，会打出B粒子流。下列说法正确的是(

)对点训练❸B．该实验是查德威克发现质子的实验C．粒子A为中子，粒子B为质子D．粒子A为质子，粒子B为中子答案：C4．放射性在工农业生产和科学研究中有广泛的应用，下列关于放射性的应用与防护，说法不正确的是(

)A．利用γ射线照射食品，可以杀死使食物腐败的细菌，延长保质期B．利用示踪原子可以研究生物大分子的结构和功能C．利用射线的贯穿作用，可以制成射线测厚装置D．放射治疗利用了射线对病灶细胞的电离作用答案：D解析：用γ射线照射食品，可以杀死使食物腐败的细菌，延长保存期，故A正确；利用示踪原子可以研究生物大分子的结构和功能，故B正确；利用射线的贯穿作用，可以制成射线测厚装置，故C正确；放射治疗利用了射线对病灶细胞的破坏作用，故D错误。 (多选)下列关于放射性同位素的一些应用的说法正确的是(

)A．利用放射性消除静电是利用射线的穿透作用B．利用射线探测机器部件内部的砂眼或裂纹是利用射线的穿透作用C．利用射线改良品种是因为射线可使DNA发生变异D．在研究农作物合理施肥中是以放射性同位素作为示踪原子的答案：BCD对点训练❹解析：利用放射性消除静电是利用射线的电离作用，A错误；人们利用γ射线穿透能力强的特点，探查较厚的金属部件内部是否有裂纹或砂眼，B正确；人们利用γ射线照射种子，可以使种子内的遗传物质发生变异，经过筛选，培育出新的优良品种，C正确；在研究农作物合理施肥中是以放射性同位素作为示踪原子的，D正确。核心素养提升α衰变和β衰变在磁场中的轨迹分析设有一个质量为M0的原子核，原来处于静止状态。当发生一次α(或β)衰变后，释放的粒子的质量为m，速度为v，产生的反冲核的质量为M，速度为V1．动量守恒关系0＝mv＋MV或mv＝－MV2．在磁场中径迹的特点 (多选)(2022·北京101中学高二下学期期末)A、B是两种放射性元素，原来都静止在同一匀强磁场，其中一个放出α粒子，另一个放出β粒子，运动方向都与磁场方向垂直。图中a、b与c、d分别表示各粒子的运动轨迹，下列说法中正确的是(

)案例A．磁场方向一定为垂直纸面向里B．A放出的是α粒子，B放出的是β粒子C．b为α粒子运动轨迹，c为β粒子运动轨迹D．a轨迹中粒子比b轨迹中的粒子动量大答案：BC解析：粒子在磁场中做匀速圆周运动，由于α粒子和β粒子的速度方向未知，不能判断磁场的方向，故A错误；放射性元素放出α粒子时，α粒子与反冲核的速度相反，而电性相同，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相反，两个粒子的轨迹应为外切圆；而放射性元素放出β粒子时，β粒子与反冲核的速度相反，而电性相反，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相同，两个粒子的轨迹应为内切圆。故A放出的是α粒子，B放出的是β粒子，故B正确；放射性元素放出粒子时，两带电粒子的动量守恒，故a轨迹中粒子与b轨迹中的粒子动量大小相等，方向相反。由半径公式R＝课堂达标检测一、原子核的衰变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：AA．x＝1，y＝3 B．x＝2，y＝3C．x＝3，y＝1 D．x＝3，y＝2答案：D解析：方法一：由质量数守恒和电荷数守恒可得：4x＋220＝232,2x－y＋86＝90，两式联立得x＝3，y＝2。3．(多选)(2024·河南三门峡期末)静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，放出一个α粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得α粒子和反冲核轨道半径之比R1∶R2＝44∶1，如图所示，则(

)A．α粒子与反冲核的动量大小相等、方向相反B．衰变瞬间，α粒子与反冲核的动能相等C．原放射性元素的电荷数为90D．α粒子和反冲核的速度大小之比为1∶88答案：AC二、半衰期4．地球的年龄到底有多大，科学家利用天然放射性元素的衰变规律，通过对目前发现最古老的岩石中铀和铅的含