1、1 原子核的组成2 放射性元素的衰变我们已经知道，日光灯发光是由于紫外线照射到荧光管上，荧光物质受到激发发出了可见光那么为什么频率较大的紫外线照射到荧光物质上却能够发出频率较小的可见光呢？答案：根据玻尔的原子理论可知，氢原子的轨道和能量均是量子化的紫外线光子的能量较大，荧光物质吸收紫外线的光子后，跃迁到了较高的能级处在激发状态的原子要向低能级跃迁，跃迁时可能是依次进行，先向较低能级跃迁，发出光子，最后再跃迁到基态，又发出光子，因此发出的光子的能量总低于紫外线光子能量一、原子核的组成1天然放射现象(1)1896年法国物理学家_发现天然放射现象(2)定义：放射性元素自发地发出射线的现象叫做_现象(
2、3)原子序数_的元素，都能自发地发出射线，原子序数_的元素，有的也能放出射线(4)射线种类：放射性物质发出的射线有三种：_、_、_，有放射性的元素称为_【答案】(1)贝可勒尔(2)天然放射(3)大于或等于83 小于83(4)射线 射线 射线 放射性元素2三种射线的本质(1)射线：射线是高速粒子流，实际就是_，电荷数是_，质量数是_，可记为_(2)射线：射线是高速_(3)射线：射线是能量很高的_(4)三 种 射 线 的 区 分：三 种 射 线 可 以 用_或_来区分，图中1是_，2是_，3是_【答案】(1)氦原子核 2 4 42He(2)电子流(3)电磁波(4)磁场 电场 射线 射线 射线3三种
3、射线的特点(1)射 线：粒 子 容 易 使 空 气 _，使 胶 片_，但贯穿本领很_(2)射 线：粒 子 贯 穿 本 领 _，但 电 离 能 力_(3)射 线：粒 子 电 离 本 领 _，但 贯 穿 本 领_【答案】(1)电离 感光 弱(2)较强 较弱(3)很弱 很强4原子核的组成(1)质子的发现：_用粒子轰击_获得质子(2)中子的发现：_用实验证实了_的存在(3)原子核的组成：由_和_组成，质子、中子统称为_，质子带_，中子_(4)原子核的质量数：等于_和_的总和(5)原子核的电荷数：等于原子核的_，亦等于原子的_【答案】(1)卢瑟福 氮原子核(2)查德威克 中子(3)质子 中子 核子 正电
4、 不带电(4)质子数 中子数(5)质子数 原子序数(6)元素符号 质量数 电荷数(7)质子数 中子数 同一位置(6)原子核的符号：AZX，其中，X 为_，A 为原子核的_，Z 为原子核的_(7)同位素：具有相同的_而_不同的原子核，在元素周期表中处于_，因而互称为同位素二、放射性元素的衰变1原子核的衰变(1)衰变：放射性元素的原子核放出粒子或粒子后变成新的_的变化(2)衰变形式：常见的衰变有两种，放出粒子的衰变叫_，放出粒子的衰变叫_，而_是伴随射线或射线产生的(3)衰变实质和规律实质：原子核变成_规律：原子核衰变时，_和_都守恒(4)衰变方程举例：23892U23490Th42He，2349
5、0Th23491Pa 01e.【答案】(1)原子核(2)衰变 衰变 射线(3)新的原子核 电荷数 质量数2半衰期(1)定义：放射性元素的原子核有_发生衰变需要的时间，叫做这种元素的半衰期(2)特点：放射性元素衰变的快慢是由_的因素决定，跟原子所处的_和_没有关系不同元素有_的半衰期 半衰期是_原子核衰变的统计规律(3)应用：利用半衰期非常稳定的特点，可以测量其衰变程度，推断时间【答案】(1)半数(2)核内部自身 化学状态，物理状态 外部条件 不同 大量3核反应方程(1)用途：表示原子核的变化(2)原则：核反应方程必须满足反应前后_和_都守恒【答案】(2)电荷数 质量数1不同元素的放射性：贝克勒
6、尔发现天然放射现象，通过对天然放射现象的研究，人们发现原子序数大于83的所有天然存在的元素都具有放射性，原子序数小于83的元素，有的也具有放射性三种射线的本质及特点2三种射线本质和特点种类 射线 射线 射线组成高速氦核流高速电子流光子流(高频电磁波)带电荷量2ee0质量4mpmp1.671027 kgmp1 840静止质量为零速度0.1c0.99cc种类射线射线射线在电磁场中偏转与射线反向偏转不偏转贯穿本领最弱用纸能挡住较强穿透几毫米的铝板最强穿透几厘米的铅板对空气的电离作用很强较弱很弱在空气中的径迹粗、短、直细、较长、曲折最长1(多选)(2020周口期末)工业部门经常使用射线来测量物体的厚度
7、例如轧钢厂的热轧机上可以安装射线测厚仪，将射线测厚仪接收到的信号输入计算机，就可以对钢板的厚度进行自动控制，关于控制装置和控制原理，下列说法中正确的是()A探测器探测到的放射线可以是射线、射线、射线中的任何一种B轧出的钢板越厚，透过的射线越强C轧出的钢板越薄，透过的射线越强D探测器得到的射线变弱时，应当减小热轧机两轮之间的厚度间隙【答案】CD 解析：根据、三种射线特点可知，射线穿透能力最强，电离能力最弱，射线电离能量最强，穿透能力最弱，为了能够准确测量钢板的厚度，探测射线应该用射线，故A错误；随着轧出的钢板越厚，透过的射线越弱，而轧出的钢板越薄，透过的射线越强，故B错误，C正确；当探测器得到的
8、射线变弱时，则说明两轮之间的距离较大，应当减小热轧机两轮之间的厚度间隙，故D正确1原子核的组成(1)概述原子核是由质子、中子构成的，质子带正电，中子不带电原子核内质子和中子的个数并不一定相同(2)基本关系：核电荷数质子数(Z)元素的原子序数核外电子数质量数(A)核子数质子数中子数对原子核的理解2对核子数、电荷数、质量数的理解(1)核子数：质子和中子统称为核子，质子数和中子数之和叫核子数(2)电荷数(Z)：原子核所带的电荷总是质子电荷的整数倍，通常用这个整数表示原子核的电荷数，叫做原子核的电荷数(3)质量数(A)：原子核的质量等于核内质子和中子的质量的总和，而质子与中子质量几乎相等，所以原子核的
9、质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个整数叫做原子核的质量数2若用 x 代表一个中性原子中核外的电子数，y 代表此原子的原子核内的质子数，z 代表此原子的原子核内的中子数，则对234 90Th 的原子来说()Ax90 y90 z234Bx90 y90 z144Cx144 y144 z90Dx234 y234 z324【答案】B【解析】质量数质子数中子数，中性原子中：质子数核外电子数，所以选B项1衰变和衰变的实质(1)粒子实质就是氦核，它是由两个质子和两个中子组成的当发生衰变时，原子核中的质子数减2，中子数也减2，因此新原子核的核电荷数比未发生衰变时的原子核的核电荷数少2，为此在元素周期表中的位
10、置向前移动两位(2)衰变是原子核中的一个中子转化成一个质子，同时还放出一个电子即粒子，使核电荷数增加1，但衰变不改变原子核的质量数，所以发生衰变后，新核比原来的原子核在周期表中的位置向后移动一位对原子核衰变的理解(3)射线是在发生衰变或衰变的过程中伴随而生的，且射线不带电，因此射线并不影响原子核衰变后的核电荷数，故不会改变元素在周期表中的位置，但射线是伴随衰变或衰变而产生的，它并不能独立而生，所以，只要有射线就必有衰变或衰变发生，因此从整个衰变过程来看，元素在周期表中的位置可能要发生改变2衰变规律：原子核衰变时，电荷数和质量数都守恒3衰变方程(1)衰变：AZXA4Z2Y42He，(2)衰变：A
11、ZXAZ1Y 01e.4衰变方程的书写特点(1)核衰变过程一般是不可逆的，所以核衰变方程只能用箭头，不能用等号(2)核衰变的生成物一定要以实验为基础，不能只依据两个守恒而杜撰出不符合实际的核反应方程(3)当放射性物质发生连续衰变时，原子核中有的发生 衰变，有的发生 衰变，同时伴随着 射线辐射3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【答案】C 解析：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
12、衰变后，新核的核电荷数发生了变化，故新核(新的物质)的化学性质应发生改变；发生正电子衰变，新核质量数不变，核电荷数减少1.1半衰期定义：放射性元素原子核半数衰变需要的时间，半衰期是反映原子核衰变快慢的物理量，同一元素具有相同半衰期，不同元素半衰期不同2影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关对半衰期的理解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，对少量的原子核的衰变，上述规律不成立，比如有两个镭226原子核，不是经过一个半衰期就应该有一个发生衰变，这两个原子核何时衰变是不可预测的4半衰期
13、公式根据半衰期的定义，原子核的数目半数发生衰变所用的时间叫做该元素的半衰期所以可推测出如下公式：剩余的数目是原来数目的几分之几或剩余的这种元素的质量是原来的几分之几N 余12nN0，m 余12nm0，其中 n 是半衰期的个数若从开始研究该元素的衰变开始计时，经历的时间为 t，半衰期用 来表示，则 nt.4已知A和B两种放射性元素的半衰期分别为T和2T，则相同质量的A和B经过2T后，剩余的A和B质量之比为()A14 B12C21D41【答案】B 解析：设开始时它们的质量都是 m0，根据半衰期的定义，经过时间 2T 后，A 经历了两个半衰期，剩下的放射性元素的质量 mAm012214m0，经过时间
14、 2T 后，B 经历了一个半衰期，剩下的放射性元素的质量 mB12m0，故 mAmB12.故 A、C、D 错误，B 正确例1 将、三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，下图中正确表示射线偏转情况的是()三种射线的特性解析：已知 粒子带正电，粒子带负电，射线不带电，根据正、负电荷在磁场中运动受洛伦兹力方向和正、负电荷在电场中受电场力方向，可知 A、B、C、D 四幅图中，、粒子的偏转方向都是正确的，但偏转的程度需进一步判断带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，其半径 rmvBq，将其数据代入，则 粒子与 粒子的半径之比为rrmmvvqq41/1 840 0.1c0.99c12371.7.由此可见，A 项正
15、确，B 项错误带电粒子垂直进入匀强电场，设初速度为 v0，垂直电场线方向位移为 x，沿电场线方向位移为 y，则有xv0t，y12qEm t2，消去 t 可得 yq Ex22mv20.对某一确定的 x 值，、粒子沿电场线偏转距离之比为yyqqmmv2v2211/1 84040.99c20.1c2 137.5.由此可见，C 项错误，D 项正确答案：AD反思领悟：明确射线、射线及射线的本质特征，并能准确判断它们在电场和磁场中的受力情况，这是解决这类题目的关键1(2019南平期末)如图所示，放射性元素镭衰变过程中释放出、三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是()A和是射线，它们有很强
16、的穿透本领B和是射线，它们是高速电子流C和是射线，它由原子核外的内层电子跃迁产生D和是射线，它们有很强的电离本领【答案】D 解析：射线实质为氦核，带正电，射线为电子流，带负电，射线为高频电磁波根据电荷所受电场力特点可知：为射线，为射线，为射线射线是高速He流，一个粒子带两个正电荷根据左手定则，射线受到的洛伦兹力向左，故是射线射线是高速电子流，带负电荷根据左手定则，射线受到的洛伦兹力向右，故是射线射线是光子，是中性的，故在磁场中不受磁场的作用力，轨迹不会发生偏转，故是射线故A、B、C错误，D正确原子核的组成例 2 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
17、个中子？(2)镭核所带的电荷量是多少？(3)若镭原子呈中性，它核外有几个电子？(4)228 88Ra 是镭的一种同位素，让226 88Ra 和228 88Ra 以相同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？解析：原子序数与核内质子数、核电荷数、中性原子的核外电子数都是相等的原子核的质量数等于核内质子数与中子数之和(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 NAZ22688138.(2)镭核所带电荷量QZe881.61019 C1.411017 C.(3)核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为
18、 88.(4)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力为洛伦兹力，故有 qvBmv2r，rmvqB，两种同位素具相同的核电荷数，但质量数不同，故r226r228226228113114.答案：(1)88 个 138 个(2)1.41017 C(3)88 个(4)113114反思领悟：明确原子核中核电荷数、质子数、核外电子数及原子序数这四个数的数值相等，以及原子的质量数与核子数相等，并等于质子数与中子数的和2放射性元素钴Co可以有效治疗癌症，该元素原子核内中子数与核外电子数之差是()A6B27C33D60【答案】A【解析】中子数为602733个，核外电子数等于质子数等于原子序数27，所以中子数
19、33与核外电子数27之差等于6，A正确例3 下列说法正确的是()对同位素的理解A.nmX 与nm1Y 互为同位素B.nmX 与n1m Y 互为同位素C.nmX 与n2m2Y 中子数相同D.23592 U 核内有 92 个质子，235 个中子答案：BC反思领悟：牢记同位素的定义，理解同位素具有相同的化学性质和不同的物理性质对分析解决此问题非常重要解析：A 选项中，X 核与 Y 核的质子数不同，不能互为同位素B 选项中nmX 核与n1m Y 核质子数都为 m，而质量数不同，所以互为同位素C 选项中nmX 核内中子数为 nm，n2m2Y 核内中子数为(n2)(m2)nm，所以中子数相同D 选项中23
20、592U 核内有 143 个中子，而不是 235 个中子3关于同位素的以下说法，正确的是()A原子核内的核子数相同而中子数不同的原子互为同位素B原子核内的核子数相同而质子数不同的原子互为同位素C原子核内的质子数相同而中子数不同的原子互为同位素D原子核内的中子数相同而质子数不同的原子互为同位素【答案】C【解析】同位素属于同一种元素，它们的质子数相同，中子数不同，C正确衰变方程及衰变次数的计算例 4 238 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了多少？(3)综合写出这一衰变过
21、程的方程解析：(1)设238 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.联立式解得 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 衰变中子数少 1，而质子数增 1，故206 82Pb 较238 92U 质子数少 10，中子数少 22.(3)核反应方程为238 92U206 82Pb842He6 01e.答案：(1)8 次 衰变，6 次 衰变(2)10 个 22 个(3)见解析反思领悟：写核反应方程的基本原则是质量数守恒和电荷数守恒依据这两个
22、原则列方程就可确定衰变和衰变的次数每发生一次衰变，新核的质子数和中子数均比原来的核少2，每发生一次衰变中子数少1，质子数多1.4(2019 赣州月考)一静止的铀核放出一个 粒子衰变成钍核，衰变方程为 238 92U234 90Th42He，下列说法正确的是()A衰变后钍核的动能等于 粒子的动能B衰变后钍核的动量大小等于 粒子的动量大小C铀核的半衰期等于其放出一个 粒子所经历的时间D衰变后 粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量【答案】B 解析：一静止的铀核放出一个 粒子衰变成钍核，根据系统动量守恒知，衰变后钍核和 粒子动量之和为零，可知衰变后钍核的动量大小等于 粒子的动量大小，根据 Ek p
23、22m知，由于钍核和 粒子质量不同，则动能不同，故 A 错误，B 正确半衰期是原子核有半数发生衰变的时间，故 C 错误；衰变的过程中有质量亏损，即衰变后 粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量，故 D 错误对半衰期的理解例 5 某放射性元素原为 8 g，经 6 天时间已有 6 g发生了衰变，此后它再衰变 1 g，还需几天？解析：8 g 放射性元素已衰变了 6 g，还有 2 g 没有衰变，现在要求在 2 g 的基础上再衰变 1 g，即再衰变一半，故找出半衰期即可答案：3天反思领悟：分析有关放射性元素的衰变数量和时间问题时，正确理解半衰期的概念，灵活运用有关公式进行分析和计算是解决问题的关键由半
24、衰期公式 mm012t，得 86812t，t2 即放射性元素从 8 g 变为 6 g 需 2 个半衰期，即半衰期为 3 天，所以再衰变 1 g，还需 3 天【答案】B 5已知234 90Th 的半衰期为 24 天.4 g 234 90Th 经过 72 天还剩下()A0 B0.5 g C1 g D1.5 g解析：根据半衰期为 24 天，经过 72 天，发生 3 次衰变，依据 mm0123，代入数据解得 m41230.5 g故 A、C、D 错误，B 正确衰变与力学电学的综合例 6 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
25、为 441，如图所示，则()A 粒子与反冲粒子的动量大小相等，方向相反B原来放射性元素的原子核电荷数为 90C反冲核的核电荷数为 88D 粒子和反冲粒子的速度之比为 188解析：微粒之间相互作用的过程同样遵循动量守恒定律，由于初始总动量为零，则末动量也为零，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 qvBmv2R，得 RmvqB.若原来放射性元素的核电荷数为 Q，则对 粒子：R1 p1B2e；对反冲核：R2p2BQ2e.由于 p1 和 p2 大小相等，得 R1R2441，Q90.它们的速度大小与质量成反比，故 D 错
26、误正确选项为 A、B、C.答案：ABC反思领悟：解本题时要注意以下几点：(1)衰变过程中，质量数、电荷数守恒；(2)衰变过程中动量守恒；(3)带电粒子垂直磁场方向做圆周运动时洛伦兹力提供向心力6一个静止的氮核147N俘获了一个速度为2.3107 m/s 的中子生成一个复核A，A又衰变成B、C两个新核，设B、C的速度方向与中子方向相同，B的质量是中子的11倍，速度是106m/s，B、C在同一磁场中做圆周运动的半径之比RBRC1130.求：(1)C核的速度大小；(2)根据计算判断C核是什么？(3)写出核反应方程【答案】(1)3106 m/s(2)氦原子核(3)147N10n115B42He【解析】
27、氦核吸收了一个中子变成复核不稳定，发生衰变，整个过程中，中子、氮核以及两个新核组成一个系统过程前后都不受外界的干扰，所以整个系统在俘获与衰变过程中动量均守恒，利用这一点，可求出C核的速度，然后根据粒子在磁场中的运动情况就可以判断出新核的种类，写出核反应方程氮核俘获中子到衰变成B、C两个新核的过程中动量守恒mnvnmBnBmCmC，根据衰变规律，可知C核的质量数为141114.由此解得vC3106 m/s.再由带电粒子在洛伦兹力的作用下做圆周运动的知识，RmvBq可得qBqCmBvBRCmCvCRB 1110630431061152.qBqC7.将式联立，qC2，而mC4，则C核是氦原子核，核反
28、应方程式是147N10n115B42He.放射性碳14定年法在现代考古学中，应用“放射性碳14定年法”分析从古代文化遗址中挖掘出的木片，可以推测出这座遗址的年代，其原理是：由于宇宙射线作用，大气中二氧化碳除了含有稳定的碳12，还含有放射性的碳14，并且碳的这两种同位素含量之比几乎保持不变，活的植物通过光合作用吸收到体内的既有碳12，也有碳14，它们与大气中有一样的比例植物死后，光合作用停止，碳14由于衰变逐渐减少根据衰变规律只要测出碳14的含量即可推算遗址的年代创新拓展提升 例7(2019湖南名校联考)14C测年是考古中常用的一种方法活的有机体中14C和12C的质量比与大气中相同，比值为1.3
29、1012，有机体死亡后，与大气的碳交换停止，由于14C衰变，其体内14C与12C的比值不断减小，通过测量出土的动植物遗存物中现有的14C与12C的比值，可以推断其年代，今测得某出土物中14C与12C的比值为6.41013，已知14C的半衰期为5 730年，则该出土物距今的时间约为()A3 000年 B6 000年C9 000年 D12 000年答案：B解析：设原来146C 的质量为 M0，衰变后剩余质量为 M，则有 MM012n，其中 n 为发生半衰期的次数，现测知某出土物中 14C 与 12C 的比值为 6.41013，活的有机体中 14C 和 12C的质量比与大气中相同，比值为 1.310 12，由题意可知6.410131.3101212n，得 n1，所以 tT05 7306 000 年故 A、C、D 错误，B 正确反思领悟：由于大气中14C的含量为一定值，古生物失去活性后与大气的交换结束.14C随衰变逐渐减少，因此可依据衰变规律确定年代
