5.2放射性元素的衰变 学案-2022-2023学年高二下学期物理 人教版2019选择性必修第三册

5.2放射性元素的衰变学案学习目标1.知道放射现象的实质是原子核的衰变2.知道两种衰变的基本性质,并掌握原子核的衰变规律3.理解半衰期的概念和半衰期的统计意义,会用半衰期进行简单的计算4.了解放射性同位素及其应用5.了解核辐射与防护方法【知识自主预习】预习知识点一:原子核的衰变[物理观念]原子核自发地放出α粒子或β粒子,则核电荷数变了,变成另一种原子核,这种变化称为原子核的衰变.图为α衰变和β衰变的示意图.(1)α衰变:原子核放出一个α粒子就说它发生了一次α衰变,新核的质量数减少了,而电荷数减少了,用通式表示为.

(2)β衰变:原子核放出一个β粒子就说它发生了一次β衰变,新核的质量数,而电荷数增加了,用通式表示为.

(3)衰变规律:原子核衰变时,和都守恒.

(4)γ射线经常是伴随α射线和β射线而产生,往往是衰变后的新核从高能级向低能级跃迁时辐射出来的一份能量,原子核放出一个γ光子不会改变它的和.

例1(多选)居室装修中常用的花岗岩、大理石等材料中的放射性物质会释放出α、β、γ射线,根据有关放射性知识可知,下列说法正确的是 ()A.发生α衰变时,生成核与原来的原子核相比,核内质量数减少2B.发生β衰变时,生成核与原来的原子核相比,核内中子数减少1C.β射线是原子的核外电子电离后形成的电子流D.在这三种射线中γ射线的穿透能力最强,电离能力最弱变式1

92238U核经一系列的衰变后变为(1)一共经过几次α衰变和几次β衰变?(2)82206Pb与(3)综合写出这一衰变过程的方程.变式2(多选)A、B两种放射性元素,原来都静止在同一匀强磁场,磁场方向如图所示,其中一个放出α粒子,另一个放出β粒子,α与β粒子的运动方向跟磁场方向垂直,图中a、b、c、d表示α粒子、β粒子以及两个剩余核的运动轨迹,则 ()A.甲图为α衰变的轨迹图,乙图为β衰变轨迹图B.甲图为β衰变的轨迹图,乙图为α衰变轨迹图C.b为α粒子轨迹,c为β粒子轨迹D.a为α粒子轨迹,d为β粒子轨迹预习知识点二:半衰期请看课本第110~111页“半衰期”相关内容,完成下列填空:(1)半衰期的概念:半衰期表示放射性元素衰变的快慢,放射性元素的原子核有发生衰变所需的时间叫作这种元素的半衰期.

(2)影响半衰期的因素:半衰期由放射性元素的决定,跟原子所处的(如压强、温度)和(如单质、化合物)无关,因为这些因素都不会影响原子核的结构.

[科学推理]用N原、m0表示衰变前的原子数和质量,t表示衰变时间,τ表示半衰期,则衰变后的尚未发生衰变的原子数和质量分别为N余=,m余=.

例214C衰变为14N,半衰期约为5730年.已知植物存活期间,其体内14C与12C的比例不变,生命活动结束后,14C的比例会持续减少.现测量某古木样品中14C的比例,发现正好是现代植物样品中14C比例的二分之一.则 ()A.该古木生命活动结束的年代距今约5730年B.再过约5730年,该样品中的14C将全部衰变殆尽C.200个14C原子经过11460年后还剩余50个D.改变样品测量环境的温度和压强,可以改变14C的衰变快慢变式家庭装修中释放的甲醛和射线是白血病的重要诱因.家庭装修中的射线来源往往是不合格的瓷砖、洁具等,瓷砖、洁具释放的氡气(86222Rn)具有放射性,氡222衰变为钋218(84218Po)的半衰期为3.8天,则氡222衰变释放出的粒子和密闭房间中氡气浓度减小87.5%需要的时间分别为A.中子,11.4天 B.α粒子,7.6天C.中子,19天 D.α粒子,11.4天预习知识点三:核反应与核反应方程请看课本第111页“核反应”相关内容,完成下列填空:(1)核反应:原子核在其他粒子的轰击下产生或者发生状态变化的过程.

(2)核反应的条件:用,甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变.

(3)原子核的人工转变①1919年,卢瑟福用α粒子轰击氮原子核,产生了氧的一种同位素,同时产生了一个质子.发现质子的核反应方程:714N+24He→②1932年查德威克发现中子的核反应方程:49Be+

24③1934年约里奥·居里夫妇观察到正电子的核反应方程:1327Al+24He→1530P+01(4)核反应遵循的规律:守恒,守恒.

例3完成下列各核反应方程,并指出哪个核反应是首次发现质子、中子和观察到正电子的.(1)510B+2(2)49Be+()→6(3)1327Al+()→12(4)714N+2(5)1123Na+()→11(6)1327Al+24He→0预习知识点四:放射性同位素及其应用辐射与安全请看课本第111~113页“放射性同位素及其应用”“辐射与安全”相关内容,完成下列填空:(1)放射性同位素:有些同位素具有,叫作放射性同位素.

(2)放射性同位素的应用:①应用它的,②作.

(3)辐射与安全人类一直生活在放射性的环境之中,的射线对人体组织有破坏作用.要防止对水源、空气、用具等的污染.

例4在放射性同位素的应用中,下列做法正确的是 ()A.应该用α射线探测物体的厚度B.应该用γ粒子放射源制成“烟雾报警器”C.放射育种利用γ射线照射种子使遗传基因发生变异D.医院在利用放射线诊断疾病时用半衰期较长的放射性同位素【巩固诊断】1.(放射性的应用与防护)关于放射性同位素的应用,下列说法正确的是 ()A.利用γ射线使空气电离,把静电荷导走B.利用β射线照射植物的种子,使产量显著增加C.利用α射线来治疗肺癌、食道癌等疾病D.利用放射性同位素跟它的非放射性同位素的化学性质相同,作为示踪原子2.(原子核的衰变)(多选)某些放射性元素如

93237Np的半衰期很短,在自然界很难被发现,可以在实验室使用人工的方法发现.已知

93237Np经过一系列α衰变和β衰变后变成

83A.

83209Bi的原子核比B.衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变C.衰变过程中共有4个中子转变为质子D.衰变过程共放出7个α粒子3.(半衰期)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的长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4个氡原子核,经过7.6天就只剩下1个氡原子核D.氡的