放射性元素的衰變+課件【備課精研+高效課堂】 高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊(cè)

5.2放射性元素的衰變已知鈾為92號(hào)元素，你能寫出這個(gè)過程的反應(yīng)方程式么？β衰變的反應(yīng)方程式？一般規(guī)律？原子核內(nèi)有電子？事實(shí)表明，兩個(gè)中子和兩個(gè)質(zhì)子能十分緊密地結(jié)合在一起。在一定條件下它們會(huì)作為一個(gè)整體從較大的原子核中被拋射出來。于是，就發(fā)生了α衰變。a衰變的本質(zhì)？γ射線又是如何產(chǎn)生的？原子核的能量也有量子化能級(jí)，發(fā)生α衰變、β衰變時(shí)產(chǎn)生的新核處于高能級(jí)，向低能級(jí)躍遷，放出γ光子。因此，γ射線經(jīng)常是伴隨α射線和β射線產(chǎn)生的。化學(xué)方程式核反應(yīng)方程式聯(lián)系區(qū)別電荷、質(zhì)量守恒電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)守恒用等號(hào)用箭頭（不可逆）質(zhì)量數(shù)守恒就是方程式左右質(zhì)量相等么？放出光子的能量從何而來？原子核例1：（鈾核）衰變?yōu)椋焙耍┮?jīng)過幾次ɑ衰變，幾次β衰變？解：設(shè)經(jīng)過

x次

衰變，y次

衰變質(zhì)量數(shù)：238=222+4x電荷數(shù)：92=86+2x-yx＝4y＝2所以經(jīng)過4次

衰變，2次

衰變口算？注意，β衰變不改變質(zhì)量數(shù)[2021·全國(guó)甲卷]如圖-所示,一個(gè)原子核X經(jīng)圖中所示的一系列α、β衰變后,生成穩(wěn)定的原子核Y,在此過程中放射出電子的總個(gè)數(shù)為(

)A.6 B.8 C.10 D.14A二、半衰期思考：一個(gè)氡原子核過多久會(huì)發(fā)生衰變呢？1s10min一萬(wàn)年？單個(gè)的微觀事件是不可預(yù)測(cè)的（大量）3.8天+3.8天放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變，所需要的時(shí)間是固定的，稱為半衰期τ未衰變的質(zhì)量隨時(shí)間變化的表達(dá)式是怎樣的？衰變未衰變例2：已知釷234的半衰期是24天，1g釷經(jīng)過120天后還剩多少?解：根據(jù)半衰期的定義，τ=24天，t=120天剩下的釷為思考：（1）此時(shí)金屬的總質(zhì)量是

1/32g?（2）有10個(gè)釷原子核過了24天后還剩下多少？在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)原來靜止的原子核，由于放出一個(gè)α

粒子，結(jié)果得到一張兩個(gè)相切圓的徑跡照片，今測(cè)得兩個(gè)相切圓半徑之比r1∶r2＝44∶1。求：(1)圖中哪一個(gè)圓是α粒子的徑跡？(2)這個(gè)原子核原來所含的質(zhì)子數(shù)是多少？圓軌道1(多選)A、B是兩種放射性元素，原來都靜止在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其中一個(gè)放出α粒子，另一個(gè)放出β粒子，運(yùn)動(dòng)方向都與磁場(chǎng)方向垂直。圖中a、b與c、d分別表示各粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，下列說法中正確的是(

)A．磁場(chǎng)方向一定為垂直紙面向里B．A放出的是

α粒子，B放出的是

β粒子C．b為α粒子運(yùn)動(dòng)軌跡，c為β粒子運(yùn)動(dòng)軌跡D．a(chǎn)軌跡中粒子比b軌跡中的粒子動(dòng)量大BC

設(shè)有一個(gè)質(zhì)量為M0的原子核，原來處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)發(fā)生一次α(或β)衰變后，釋放的粒子的質(zhì)量為m，速度為v，產(chǎn)生的反沖核的質(zhì)量為M，速度為V動(dòng)量守恒關(guān)系0＝mv＋MV或

mv＝－MV20世紀(jì)70年代蘇聯(lián)科學(xué)家在廢棄的核反應(yīng)堆的鉛殼中發(fā)現(xiàn)了黃金的成分。經(jīng)過調(diào)查才發(fā)現(xiàn)鉛殼在經(jīng)過輻射后得到了一部分能量，鉛的原子序數(shù)是82，黃金的原子序數(shù)是79，高能狀態(tài)的鉛有一定概率會(huì)釋放3個(gè)質(zhì)子形成黃金。點(diǎn)鉛成金1941年，美國(guó)哈佛大學(xué)的班布里奇博士及其助手，利用“慢中子技術(shù)”成功地將比金原子序數(shù)大1的汞變成了金。1980年，美國(guó)勞倫斯伯克利研究所的研究人員、又一次把83號(hào)元素鉍轉(zhuǎn)變成了金。他們把鉍置入高能加速器中，用近乎光速的粒子去轟擊鉍的原子核，結(jié)果4個(gè)質(zhì)子破核而出，剩下了79個(gè)質(zhì)子，鉍原子的結(jié)構(gòu)便發(fā)生了相應(yīng)的突變，一躍而成為金原子。用類似的方法，他們把82號(hào)元素鉛也變成了金。這些反應(yīng)是天然的衰變嗎？盧瑟福發(fā)現(xiàn)，往放有α粒子源的容器Ｃ中通入氮?dú)夂?，在熒光屏Ｓ上出現(xiàn)了閃光，這表明，有一種新的能量比α粒子大的粒子穿過鋁箔，撞擊在Ｓ屏上，這種粒子肯定是在α粒子擊中某個(gè)氮核而使該核發(fā)生變化時(shí)放出的。這樣，盧瑟福通過人工方法實(shí)現(xiàn)了原子核的轉(zhuǎn)變，人類第一次打開了原子核的大門。質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)與人工核反應(yīng)α粒子源氮?dú)怃X箔三、核反應(yīng)天然放射現(xiàn)象是原子核自發(fā)的變化，科學(xué)家更加希望人工控制原子核的變化。方法2：用質(zhì)子、中子甚至用γ光子去轟擊一些原子核，都可以實(shí)現(xiàn)原子核的轉(zhuǎn)變方法1：a粒子轟擊氮原子核：

方程式？目的：研究原子核的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)和制造新元素質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒。1932年查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)。查德威克1934年，約里奧·居里和伊麗芙·居里在用α粒子轟擊鋁箔時(shí)，除探測(cè)到預(yù)料中的中子外，還探測(cè)到了正電子，正電子的質(zhì)量跟電子相同，所帶電荷與電子相反，為一個(gè)單位的正電荷，更意外的是，拿走放射源后，鋁箔雖不再發(fā)射中子，但仍繼續(xù)發(fā)射正電子，而且這種放射性也有一定的半衰期．寫出這里的核反應(yīng)方程式正電子產(chǎn)生實(shí)質(zhì)是什么？1932年，美國(guó)物理學(xué)家安德森利用云室照片觀察到宇宙射線垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生彎曲。如圖所示，垂直于照片平面有向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，有高能宇宙射線穿過鉛板，留下一條軌跡。你能從圖中軌跡判斷粒子帶正電還是負(fù)電嗎？進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)其質(zhì)量跟電子相同，所帶電荷與電子相反，為一個(gè)單位的正電荷，證實(shí)了正電子的存在雖然放射線看不見，但是我們可以根據(jù)一些現(xiàn)象來探知放射線的存在探測(cè)射線的方法1、使氣體或液體電離2、使照相底片感光3、使熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光

德國(guó)物理學(xué)家蓋革在1928年與米勒合作研制出的計(jì)數(shù)器利用射線的電離本領(lǐng)，用來檢測(cè)放射性是非常方便的，蓋革管的結(jié)構(gòu)如圖所示：蓋革－米勒計(jì)數(shù)器窗口陰極陽(yáng)極接放大器粒子如何利用G-M計(jì)數(shù)器分辨射線種類？四、放射性同位素及其應(yīng)用閱讀課本P112-114分類：天然的放射性同位素和人工放射性同位素放射強(qiáng)度容易控制半衰期比較短人工放射性同位素優(yōu)點(diǎn)：1.射線測(cè)厚儀在鋼板一面，放置γ射線源，另一面放著接收裝置。那么鋼板越厚，接收到了射線信號(hào)越弱，根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度就可以測(cè)量金屬板的厚度?！忙蒙渚€具有很強(qiáng)的穿透性利用鈷60的γ射線治療癌癥2.放射治療——γ射線對(duì)分裂能力強(qiáng)的細(xì)胞有更強(qiáng)的殺傷力——γ射線遺傳基因發(fā)生變異3.培優(yōu)保鮮——γ射線可以殺死細(xì)菌4.示蹤原子含有放射性同位素的磷肥同位素化學(xué)性質(zhì)相同，這樣就可以用放射性同位素了解各元素的流向。用碘-131診斷甲狀腺1911年，赫維西懷疑房東把星期天剩下的餡餅摻到后幾天的膳食中，就把一些放射性的釷放到新做好的餡餅中，幾天之后，借助于驗(yàn)電器發(fā)現(xiàn)在蛋奶酥中含有放射性物質(zhì)。后來他把示蹤法用于研究工作，1943年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)北京周口店出土的“山頂洞人”過去一直認(rèn)為距今十萬(wàn)年左右，經(jīng)碳十四測(cè)年，為一萬(wàn)九千年。早期商城鄭州商城和偃師商城，專家們對(duì)它們的年代誰(shuí)先誰(shuí)后，打了多年口水戰(zhàn)，后經(jīng)測(cè)年，發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)商城的年代相差在五十年內(nèi)，基本上是同時(shí)代的產(chǎn)物。利用放射性元素衰變的核電池五、輻射與安全宇宙射線香煙中含有釙210食鹽和有些水晶眼鏡片中含有鉀40一般情況下，這些射線強(qiáng)度都在安全劑量之內(nèi)。正確站姿評(píng)選吉爾伯特原子能實(shí)驗(yàn)室，上世紀(jì)五十年代一上市就風(fēng)靡美國(guó)的一款高端玩具，售價(jià)50美元過量的射線對(duì)人體組織有破壞作用，這種破壞往往是對(duì)細(xì)胞核的破壞，有時(shí)不會(huì)馬上察覺。1986年4月26日蘇聯(lián)發(fā)生切爾諾貝利核泄漏事故2011年3月11日日本東北太平洋地區(qū)發(fā)生里氏9.0級(jí)地震，繼發(fā)生海嘯，該地震導(dǎo)致福島第一核電站、福島第二核電站受到嚴(yán)重的影響。使用放射性同位素質(zhì)，都必須嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，做好防護(hù)。防止對(duì)空氣，水源等的污染。早期放射性研究貧鈾彈是指以含有鈾238的硬質(zhì)合金為主要原料制成的炮彈和槍彈。其作用原理跟普通穿甲彈相同，是利用貧鈾合金的高硬度、高比重和高熔點(diǎn)依靠動(dòng)能來穿透目標(biāo)，其多用來毀傷坦克等裝甲目標(biāo)。其主要成分是鈾238，具有一定的放射性，