1、课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升第2节 放射性元素的衰变课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升学习目标1知道放射现象的实质是原子核的衰变。2了解半衰期的概念，知道半衰期的统计意义，能利用半衰期进行简单的计算。3知道两种衰变的性质，能运用衰变规律写出衰变方程。课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升课前预习落实基础 一、原子核的衰变1衰变：原子核由于放出_或_而转变为新核的变化。2衰变类型：常见的衰变有两种，放出 粒子的衰变为_，放
2、出 粒子的衰变为_，而 射线是伴随 射线或 射线产生的。3衰变方程：(1)衰变：238 92U_。(2)衰变：234 90Th_。4衰变规律：原子核衰变时，遵循两个守恒定律，其一是_守恒，其二是_守恒。粒子粒子衰变衰变234 90Th42 He234 91Pa_01e电荷数质量数课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升二、半衰期1定义：放射性元素的原子核有_发生衰变所需的时间。2特点(1)不同的放射性元素，半衰期_，甚至差别非常大。(2)放射性元素衰变的快慢是由_的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。3应用：利用半衰期非常稳定
3、这一特点，可以通过测量其_来推断_。半数不同核内部自身衰变程度时间课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升自主思考判断下列说法的正误。(1)原子核在衰变时，它在元素周期表中的位置不变。()(2)发生 衰变时放出的电子是原子的核外电子。()(3)射线也是组成原子核内的一种粒子。()(4)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。()(5)根据半衰期的计算，我们可以知道一个特定的原子核何时发生衰变。()(6)半衰期与原子所处的化学状态和外部条件都无关。()课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单
4、 课堂互动考点突破课下作业能力提升课堂互动考点突破 考点一 原子核的衰变1衰变和衰变的实质(1)衰变：在放射性元素的原子核中，2 个中子和 2个质子结合得比较紧密，在一定条件下作为一个整体从较大的原子核中抛射出来，这就是 衰变现象。即210 n211 H42 He。(2)衰变：衰变是原子核中的中子转化成一个电子，即 粒子放射出来，同时还生成一个质子留在核内，使核电荷数增加 1，即10 n11H 01e。课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升2衰变方程(1)原子核放出一个 粒子就说它发生了一次 衰变，新核的质量数比原来的核减少了 4，而电荷数
5、减少了 2，用通式表示为：衰变：AZXA4Z2Y42 He。(2)原子核放出一个 粒子就说它发生了一次 衰变，新核的质量数不变，而电荷数增加了 1，用通式表示为：衰变：AZX AZ1Y 01 e。(3)射线经常是伴随 衰变或 衰变而产生的，是由于衰变后的新核具有较大能量，处于激发态，由低能级跃迁时辐射出来的一种光子，原子核放出一个 光子不会改变它的质量数和电荷数，原子核不能单独发生 衰变。课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升3衰变次数的计算方法(1)计算依据：确定衰变次数的依据是两个守恒规律，即质量数守恒和电荷数守恒。(2)计算方法：设放
6、射性元素AZX 经过 m 次 衰变和 n次 衰变后，变成稳定的新元素AZY，由于 衰变不改变质量数，由质量数的变化求出 衰变次数，即 mAA4，衰变只增加电荷数，其衰变次数 nZ(Z2m)。课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升例 1 238 92U 核经一系列的衰变后变为206 82Pb核，问：(1)一共经过几次 衰变和几次 衰变？(2)206 82Pb 与238 92U 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。课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升解析(1)设23
7、8 92U 衰变为206 82Pb 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 2382064x 92822xy 联立解得 x8，y6，即一共经过 8 次衰变和6 次衰变。(2)由于每发生一次衰变质子数和中子数均减少 2，每发生一次衰变中子数减少 1，质子数增加 1，故206 82Pb比238 92U 质子数少 10，中子数少 22。(3)核衰变方程为：238 92U206 82Pb842He601e。答案 见解析课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升方法总结 衰变次数的判断技巧(1)衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒。
8、(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。课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升题组突破1某原子核 A 先进行一次 衰变变成原子核 B，再进行一次 衰变变成原子核 C，则A核 C 的质子数比核 A 的质子数少 2B核 A 的质量数减核 C 的质量数等于 3C核 A 的中子数减核 C 的中子数等于 3D核 A 的中子数减核 C 的中子数等于 5课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升解析 原子核 A 进行一次衰变后，一个中子转变为一个质
9、子并释放一个电子，再进行一次衰变，又释放两个中子和两个质子，所以核 A 比核 C 多 3 个中子 1 个质子，选项 C 正确，A、B、D 错误。答案 C课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升2在横线上填上粒子符号和衰变类型。(1)238 92U238 90Th_属于_衰变(2)234 90Th234 91Pa_属于_衰变(3)210 84Po210 85At_属于_衰变(4)6629Cu6227Co_属于_衰变解析 根据质量数和电荷数守恒可以判断：(1)中生成的粒子为42He，属于衰变。(2)中生成的粒子为 01e。属于衰变。(3)中生成的
10、粒子为 01e，属于衰变。(4)中生成的粒子为42 He，属于衰变。答案(1)42 He (2)01e (3)01e (4)42He 课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升考点二 半衰期的理解及应用1意义：表示放射性元素衰变的快慢。2半衰期公式：N 余N 原(12)t，m 余m0(12)t 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，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，半衰期只适用于大量
11、的原子核。4应用：利用半衰期非常稳定的特点，可以测算其衰变过程，推算时间等。课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升例 2 放射性同位素 14C 被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古生物体的年代，此项研究获得 1960 年诺贝尔化学奖。(1)宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后，会形成不稳定的146C，它很容易发生衰变，放出 射线变成一个新核，其半衰期为 5 730 年，试写出 14C 的衰变方程。(2)若测得一古生物遗骸中的146C 含量只有活体中的25%，则此遗骸距今约有多少年？课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5
12、 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升思路引导(1)根据质量守恒和电荷数守恒写出衰变方程。(2)由古生物 14C 的含量与活体 14C 的含量对比可确定其半衰期数，即可计算出古生物的年代。解析(1)146C 的衰变方程为：146C 01e147N。(2)146C 的半衰期 5 730 年。生物死亡后，遗骸中的146C 按其半衰期变化，设活体中146C 的含量为 N0，遗骸中的146C 含量为 N，则 N12tN0，即 0.25N012t5 730N0，故t5 7302，t11 460 年。答案(1)146C 01e147N(2)11 460 年课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3
13、-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升规律总结 半衰期的影响因素 放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间叫半衰期，半衰期是由核内部自身因素决定，与外部条件无关，同一种元素的半衰期是一定的，因此可根据某元素的含量确定年代。课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升变式训练1碘 131 的半衰期约为 8 天，若某药物含有质量为m 的碘 131，经过 32 天后，该药物中碘 131 的含量大约还有A.m4 B.m8 C.m16 D.m32解析 根据半衰期公式 m余m原12t，将题目中的数据代入可得 C 正确，A、B、D 错误。答案 C课
14、前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升考点三 衰变、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(或)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 V。1动量守恒关系：0mvMV 或 mvMV。2在磁场中径迹的特点：当粒子和反冲核垂直进入磁感应强度为 B 的匀强磁场时，将在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，且轨迹如图 1921 所示。课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升图 1921(1)轨道半经的大小：因为粒子与反冲核的
15、动量大小相等，所以轨道半径与电荷量成反比，即 RmvBq1q。当发生 衰变时：RRMZ22。当发生 衰变时：RRMZ11。如果测出轨道的半径比，可以求出 Z，从而判定是什么原子核发生了衰变。课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升(2)运行周期的长短：在同样的条件下，运行周期与粒子和反冲核的比荷成反比，即 T2 mBqmq。(3)径迹的特点：粒子的轨道半径大，反冲核的轨道半径小。粒子与反冲核带同种电荷，两轨道外切；粒子与反冲核带异种电荷，两轨道内切；射线的径迹为与反冲核的径迹相切的直线。课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜
16、单 课堂互动考点突破课下作业能力提升例 3 静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它放出一个 粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得 粒子和反冲核轨道半径之比为 441，如图 1922所示，则下列说法错误的是图 1922课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升A 粒子与反冲核的动量大小相等，方向相反B原来放射性元素的原子核电荷数为 90C反冲核的电荷数为 88D 粒子和反冲粒子的速度之比为 188课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升解析 微粒之间相互作用的过程中遵循动量守恒，由于初始
17、总动量为 0，则末动量也为 0，即粒子和反冲核的动量大小相等、方向相反。由于释放的粒子和反冲核均在垂直于磁场的平面内且在洛伦兹力作用下做圆周运动，由 Bqvmv2R得：RmvqB。若原来放射性元素的核电荷数为 Q，则对粒子：R1p1B2e 对反冲核：R2p2B（Q2）e。课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升由于 p1p2，得 R1R2441，Q90 它们的速度大小与质量成反比，故选项 D 错误。答案 D课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升规律总结 处于磁场中的原子核发生衰变时，放出的
18、粒子和反冲核的运动情况根据动量守恒定律和左手定则判定，在磁场中做圆周运动的轨道半径，根据 rmvqB确定，但要注意动量大小关系。解此类问题应考虑以下几点：衰变过程中，质量数、核电荷数守恒；衰变过程中动量守恒；带电粒子在垂直磁场方向做圆周运动时，洛伦兹力提供向心力。课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升变式训练2实验观察到，静止在匀强磁场中 A 点的原子核发生 衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意图如图 1923 所示，则图 1923课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升A轨迹 1 是电子的，磁场方向垂直纸面向外B轨迹 2 是电子的，磁场方向垂直纸面向外C轨迹 1 是新核的，磁场方向垂直纸面向里D轨迹 2 是新核的，磁场方向垂直纸面向里解析 根据动量守恒定律，原子核发生衰变后产生的新核与电子的动量大小相等，设为 p。根据 qvBmv2r，得轨道半径 rmvqB pqB，故电子的轨迹半径较大，即轨迹1 是电子的，轨迹 2 是新核的。根据左手定则，可知磁场方向垂直纸面向里。选项 D 正确。答案 D课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升本讲结束请按ESC键返回课下作业能力提升