2017-2018学年高中物理 第3章 原子核与放射性 2 原子核衰变及半衰期学案 鲁科版选修3-5

1、第二节核衰变和半衰期目标位置 1。了解什么是放射性、放射性元素和自然辐射，并记住三种辐射的特征。2.知道原子核的衰变和衰变本质是什么。3.了解半衰期的统计意义，学会利用半衰期解决相关问题。首先，自然辐射现象的发现1.1896年，法国物理学家贝克雷尔发现一些物质具有放射性。2.物质发出的辐射的性质被称为放射性，具有放射性的元素被称为放射性元素，物质能够自发发出辐射的现象被称为自然辐射现象。3.皮埃尔居里发现了两种放射性更强的新元素，命名为钋和镭。第二，辐射的性质1.三种射线：如图1所示，1是射线，2是射线，3是射线。图1(1)射线是高速氦核粒子流。(2)射线是高速运动的电子流。(3)伽马射线是波

2、长非常短的电磁波。2.三种射线的特性(1)射线：粒子容易电离空气，但穿透能力较弱。(2)射线：粒子的穿透能力较强，但电离作用较弱。(3)射线：射线电离弱，但穿透能力强。第三，原子核的衰变1.核衰变：原子核发出射线或射线并转变成新原子核的变化。当原子核衰变时，电荷数和质量数都是守恒的。2.衰变：当原子核经历衰变时，质量数减少4，电荷数减少2。例：铀的衰变方程是铀氦。3.衰变：当原子核经历衰变时，质量数保持不变，电荷数增加1。例如，Th的衰变方程是ThPAe .第四，半衰期的衰变速度1.放射性元素的一半原子核衰变所需的时间称为半衰期。2.元素的半衰期由原子核本身的因素决定，与原子的物理化学状态、周

3、围环境和温度无关。一种或三种射线的本质和特征1.、和射线性质和特性的比较物种和物种射线射线射线组合成高速氦核电流高速电子流光子流(高频电磁波)充电电荷2e-e0质量和数量4mp(mp=1.6710-27公斤)剩余质量为零速率0.1c0.9cc穿透性最弱的用一张纸你可以阻止它强烈的可以穿透几毫米厚的铝板最强壮的可以穿透几厘米米厚的铅板离子化非常强壮较弱非常虚弱2.电场和磁场偏转的比较(1)在均匀电场中，射线偏转很小，射线偏转很大，而射线偏转则不是，如图2a所示。图2(2)在均匀磁场中，射线的偏转半径较大，射线的偏转半径较小，射线不偏转，如图b所示.实施例1由放置在铅盒中的放射源发射的、和射线从铅

4、盒的小孔发射，并且铝箔放置在小孔外部。铝箔后面的空间有一个均匀的电场。进入电场后，光线变成两束光甲和乙，光线甲沿原方向传播，光线乙偏转。如图3所示，图中的光线A是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _图3回答 在这三种射线中，射线带正电荷，穿透能力最弱，而射线不带电荷，穿透能力最强。射线带负电荷，具有平均穿透力。综上所述，结合问题的含义，甲射线应该是射线，乙射线应该是射线。利用题目充分发挥三条射线的比较法(1)射线是、和射线中穿透力最弱的，不能穿透白纸。(2)了解三种射线的组成、穿透力和电离力。(3)要了解、和射线的本质，和射线是物理

5、粒子，射线是光子。对于训练1，如图4所示，在放射性元素镭衰变过程中释放出三种射线，、和，它们分别进入均匀电场和均匀磁场。以下说法是正确的()图4A.(1)对于射线和(3)对于射线B.(2)表示射线，以及(3)在1.阿尔法衰变：当原子核经历衰变时，质量数减少4，电荷数减少2。衰变的本质：在放射性元素的原子核中，两个中子和两个质子被牢固地结合在一起，有时它们作为一个整体从较大的原子核中释放出来，这就是放射性元素的衰变现象。2.衰变：当原子核经历衰变时，质量数保持不变，电荷数增加1。衰变的实质是：原子核中的中子转化为质子，释放出电子，即粒子，使核电荷数增加1，但衰变不改变原子核的质量数，其转化方程为

6、：nhe .3.衰变定律衰变过程遵循质量数和电荷数的守恒。例2核U通过放射性衰变变成核Th，然后通过放射性衰变变成核Pa，然后通过放射性衰变变成核U。放射性衰变、和依次是()。A.衰变、衰变和衰变C.衰变，衰变和衰变回答一根据衰变反应前后质量数守恒和电荷数守恒的特点，可以看出衰变的另一个产物是氦，所以衰变是衰变，选项B和C是错误的；比较pa核和u核，我们可以看到衰变的另一个产物是e，所以衰变是衰变。选项a是正确的，但选项d是错误的。例3 u原子核经过一系列衰变后变成铅原子核，q:(1)经过几次衰变和几次衰变之后？(2)与铀相比，铅的质子数和中子数要少多少？(3)综合写出这个衰变过程的方程。回答

7、(1)8次衰变，6次衰变(2)10 22(3)参见分析解析式(1)假设铀衰变为铅，它可以通过X衰变和Y衰变后的质量数守恒和电荷数守恒得到238=206+4x92=82+2x-yX=8和y=6由同时 解得到，即有8个衰变和6个衰变。(2)由于质子数和中子数每衰变减少2，中子数每衰变减少1，而质子数增加1，铅比铀少10个质子和22个中子.(3)核反应方程式为u Pb 8He 6e。使用主题判断衰减次数(1)衰变过程遵循质量数和电荷数守恒。(2)质子数和中子数减少了2。每次发生衰变时为5%。(3)中子数减少1，质子数增加1。第三，对半衰期的理解1.半衰期的理解：半衰期是一个物理量，表示放射性元素的衰

8、变率。同一种放射性元素有一定的衰变率，而不同元素的半衰期是不同的，有些相差很大。2.半衰期公式在公式中，n和m0代表衰变前的原子数量和质量，n和m代表衰变后没有衰变的原子数量和质量，t代表衰变时间，T1/2代表半衰期。3.适用条件：半衰期是一个统计概念，它总结了大量原子核的衰变规律。对于一个特定的原子核，不可能确定它何时衰变，但它可以确定每次衰变的概率，也就是说，在某个时间衰变的可能性。因此，半衰期只适用于大量的原子核。例4氡222是一种天然放射性气体，吸入后会对人体呼吸系统造成辐射损伤。它是世界卫生组织宣布的主要环境致癌物之一。其衰减方程为Rn PO。众所周知，Rn的半衰期约为3.8天，然后

9、大约需要_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _答何15.2根据质量数和电荷数守恒的解析衰变方程为rn po he。根据衰变定律，m=代入数值解，t=15.2天。对于训练2，放射性元素(Rn)衰变为钋(Po)，半衰期约为3.8天。但是，调查表明，经过长时间的地质作用，目前地壳中仍有含有放射性元素Rn的天然矿石，其原因是()A.目前，地壳中的Rn主要来自其他放射性元素的衰变B.在地球形成的早期，地壳中Rn元素的含量足够高C.当衰变产物Po积累到一定量时，Po的增加将减缓Rn的衰变过程分析元素的半衰期长短

10、是由核因子本身决定的，一般与原子的物理化学状态、周围环境和温度无关，C和D都是错的；即使氡的含量足够高，经过很长的地质时间，地壳中几乎没有氡，这一定是来自其他放射性元素的衰变，所以A是对的，B是错的。三种射线的特性1.(多项选择)在图5中，p是置于均匀电场中的天然放射源，其辐射在电场的作用下被分成三束，a、b和c。以下判断是正确的()图5A.甲是阿尔法射线，乙是贝塔射线B.a是射线，B是射线C.b是伽马射线，C是阿尔法射线D.b是射线，C是射线回答BC分析表明电场线方向正确，带正电荷的射线所施加的电场力方向与电场线方向一致，因此射线向右偏转，即c为射线；带负电的射线所施加的电场力方向与电场线方

11、向相反，因此射线向左偏转，即A是射线；伽马射线不带电也不偏转，也就是说，B是伽马射线，所以选项B和C是正确的。原子核的衰变2.当原子核衰变为时，粒子是()A.原子核外最外层的电子B.原子核外电子跃迁过程中发射的光子C.原子核里有电子D.当原子核中的中子变成质子时，它会发射出电子答案D分析的原因是原子核由带正电的质子和不带电荷的中子组成，而且原子核中没有电子。然而，在某些条件下，中子可以转化为质子和电子，而质子可以转化为中子和正电子。这种转换可以用下面的公式表示：N- H E，H- N 0 1E。从以上两个公式可以看出，粒子(电子)是3.贝克勒尔在120年前首次发现了自然辐射现象，现在核能的放射

12、性被广泛应用于许多领域。以下放射性衰变是()A.CN+e B.U+nI+Y+2nC.氢+氢氦+氮。氦+铝磷+氮回答一从分析上看，甲属于衰变，乙属于裂变，丙属于聚变，丁属于人工原子核变换，所以选择甲项。半衰期的理解和计算4.以下关于半衰期的说法是正确的()A.放射性元素的半衰期越短，一半原子核衰变所需的时间越短，衰变速度越快B.放射性元素的样品不断衰变，随着剩余未衰变核的减少，元素的半衰期变长C.将放射性元素放在密封的容器中可以减缓放射性元素的衰变速度D.降低温度或增加压力使元素和其他物质形成化合物可以降低衰变率回答一放射性元素的分析半衰期是指放射性元素的一半原子核衰变所需的时间，它反映了放射性

13、元素的衰变速率。半衰期越短，衰变越快；元素的半衰期是由其自身因素决定的，与它的物理和化学状态无关，所以A是正确的，而B、C和D是错误的。5.碘131的半衰期约为8天。如果药物含有质量为m的碘131，则32天后药物中碘131的含量约为()。A.不列颠哥伦比亚省答案三根据半衰期公式m=m()，m=m()=m，因此选项c是正确的。(时间：60分钟)专题组1自然辐射现象和三种射线的性质1.(多项选择)关于、和三种射线，下列说法是正确的()A.射线是原子核发射的氦核，具有最强的穿透能力B.射线是一种电子流，具有中等穿透能力C.射线通常由射线或射线产生，具有最强的穿透能力D.伽马射线是电磁波，其穿透能力最

14、弱回答BC根据三种射线的性质，我们可以知道射线是高速氦核电流，射线是高速电子电流，射线是光子电流。在三种射线中，射线的电离作用最强，穿透能力最弱，射线的电离作用最弱，穿透能力最强，射线的电离作用和穿透能力居中，所以B和C是对的，A和D是错的。2.关于三种rA.必须同时产生三种射线B.所有三条光线的速度都等于光速C.伽马射线是由处于激发态的原子核发出的D.核衰变不能同时发射射线和射线答案三分析射线是由不稳定的原子核和经过衰变或衰变后的辐射光子形成的，所以C .3.研究放射性元素辐射特性的实验装置如图1所示。两块平行的金属板A和B分别连接到电源的A极和B极，放射源发出的辐射从它上面的小孔发出。然后

15、()图1A.A是电源的正极，射线到达A板B.A是电源的正极，射线到达A板C.A是电源的负极，射线到达A板D.A是电源的负极，到达A板的是射线回答乙从图中分析可以看出，到达双极板的粒子做平抛运动，到达A板的粒子的垂直位移小于到达B板的粒子的垂直位移，粒子在垂直方向做均匀的直线运动。根据公式x=v0t=v0，两个粒子的初速度v0是相同的，双极板的电压u是相同的，放射源和双极板之间的距离是相同的，但是电子很小，所以电子的垂直位移很小，所以是射线到达了A板。4.如图2所示，r是一种放射性物质，它能发出三种射线：、和。在虚线框中，有一个均匀的磁场，L1是一个纸板，MM是一个荧光屏。在实验过程中，发现荧光

16、屏上只有o点和p点的亮点。以下说法是正确的()图2A.磁场方向平行于纸面，垂直向上，到达o点的射线为射线，到达p点的射线为射线B.磁场的方向平行于纸张表面并垂直向下。到达点0的射线是射线，到达点P的射线是射线C.磁场方向垂直于纸面，到达o点的射线为射线，到达p点的射线为射线D.磁场的方向垂直于纸面，到达点O的射线为射线，到达点P的射线为射线答案D解析因为粒子的穿透能力很小，一张纸就能挡住它，所以亮点中不可能有射线，而A、B、C都是错的；因为射线不带电荷，所以它们不受磁场约束，直接击中O点。根据左手定则，磁场的方向垂直于纸面，所以D是正确的。问题组2:对核衰变的理解5.“朝鲜核危机”已经引起了全世界的关注，其焦点是朝鲜的核电站是使用轻水反应堆还是重水反应堆。candu核电厂还可以在发电的同时生产钚239(P