全優(yōu)課堂·物理·選擇性必修第三冊(粵教版)·課件 第5章　第2節(jié) 放射性元素的衰變

第五章原子與原子核第二節(jié)放射性元素的衰變

1．知道放射現(xiàn)象的實質是原子核的衰變．2．知道兩種衰變的基本性質，并掌握原子核的衰變規(guī)律．3．理解半衰期的概念，知道半衰期的統(tǒng)計意義，會應用半衰期解決相關問題．課前?自主預習放射性的發(fā)現(xiàn)1．對天然放射現(xiàn)象的認識(1)1896年，法國物理學家___________發(fā)現(xiàn)某些物質具有放射性．(2)物質放射出________的性質稱為放射性；具有________的元素稱為放射性元素；自發(fā)地放出________的元素叫作天然放射性元素．(3)原子序數(shù)________或等于83的元素，都能自發(fā)地放出射線，原子序數(shù)________或等于83的元素，有的也能放出射線．貝可勒爾射線放射性射線大于小于原子核衰變1．定義：原子核放出________或________，由于核電荷數(shù)變了，它在周期表中的位置就變了，變成另一種原子核，我們把這種變化稱為原子核的衰變．原子核衰變時電荷數(shù)和質量數(shù)都________．α粒子β粒子守恒2．衰變類型(1)α衰變：3．衰變規(guī)律_________守恒，_________守恒．減少4減少2不變增加1電荷數(shù)質量數(shù)

半衰期1．定義放射性元素的原子核有________發(fā)生衰變所需的時間．2．特點(1)不同的放射性元素，半衰期________，甚至差別非常大．(2)放射性元素衰變的快慢是由______________________決定的，跟原子所處的化學狀態(tài)和外部條件________．半數(shù)不同核內部自身的因素無關3．適用條件半衰期描述的是____________，不適用于少數(shù)原子核的衰變．4．半衰期公式統(tǒng)計規(guī)律課堂?重難探究探究原子核的衰變1．衰變規(guī)律原子核發(fā)生衰變時，衰變前后的電荷數(shù)和質量數(shù)都守恒．2．衰變實質3．衰變方程通式4．衰變方程的書寫(1)核反應過程一般是不可逆的，所以核反應只能用單向箭頭，不能用等號．(2)核反應的生成物一定要以實驗為基礎，不能憑空只依據(jù)兩個守恒規(guī)律而杜撰出不符合實際的生成物來書寫核反應方程．(3)核反應中遵循質量數(shù)守恒而不是質量守恒，核反應過程中反應前后的總質量一般會發(fā)生變化(質量虧損)而釋放出核能．(4)當放射性物質發(fā)生連續(xù)衰變時，原子核中有的發(fā)生α衰變，有的發(fā)生β衰變，同時伴隨著γ輻射．對衰變的實質的理解例1關于天然放射現(xiàn)象，下列說法正確的是 (

)A．α射線是由氦原子核衰變產(chǎn)生B．β射線是由原子核外電子電離產(chǎn)生C．γ射線是由原子核外的內層電子躍遷產(chǎn)生D．通過化學反應不能改變物質的放射性【答案】D【解析】α、β射線是天然放射性元素原子核衰變時產(chǎn)生的．γ射線是核反應過程中發(fā)生質量虧損時釋放出來的，故A、B、C錯誤．放射性是核本身的一種性質，故D正確．變式1下列說法中正確的是

(

)A．β衰變放出的電子來自組成原子核的電子B．β衰變放出的電子來自原子核外的電子C．α衰變說明原子核中含有α粒子D．γ射線總是伴隨其他衰變發(fā)生，它的本質是電磁波【答案】D【解析】原子核發(fā)生β衰變中放出的電子是原子核內的中子轉化為質子而釋放的電子，A、B錯誤；α射線是具有放射性的元素的原子核在發(fā)生衰變時兩個中子和兩個質子結合在一起從原子核中釋放出來，γ射線總是伴隨其他衰變發(fā)生，它的本質是電磁波，故D正確．衰變規(guī)律的應用【答案】C變式2下列哪些物理現(xiàn)象或物理實驗能說明原子核內部有結構

(

)A．α粒子散射實驗 B．天然放射性現(xiàn)象C．氫原子光譜 D．光電效應【答案】B【解析】天然放射現(xiàn)象是原子核發(fā)生衰變而產(chǎn)生的，說明原子核內部是有結構的，B正確，A、C、D錯誤．確定原子核衰變次數(shù)的方法2．技巧：為了確定衰變次數(shù)，一般先由質量數(shù)的改變確定α衰變的次數(shù)(因為β衰變對質量數(shù)沒有影響)，然后根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù)．1．對放射性和射線的理解(1)一種元素的放射性，與它是單質還是化合物無關，這說明一種元素的放射性和核外電子無關．(2)射線來自于原子核，說明原子核是可以再分的．對天然放射現(xiàn)象和三種射線的理解2．三種射線的性質、特征比較對三種射線性質的理解例3如圖所示，R是一種放射性物質，虛線框內是勻強磁場，LL′是厚紙板，MM′是熒光屏，實驗時，發(fā)現(xiàn)在熒光屏的O、P兩點處有亮斑，由此可知磁場的方向、到達O點的射線種類、到達P點的射線種類應符合下表中的 (

)【答案】C選項磁場方向到達O點的射線到達P點的射線A豎直向上βαB豎直向下αβC垂直紙面向里γβD垂直紙面向外γα【解析】R放射出來的射線共有α、β、γ三種，其中α、β射線垂直于磁場方向進入磁場區(qū)域時將受到洛倫茲力作用而偏轉，γ射線不偏轉，故打在O點的應為γ射線；由于α射線貫穿本領弱，不能射穿厚紙板，故到達P點的應是β射線；依據(jù)β射線的偏轉方向及左手定則可知磁場方向垂直于紙面向里．變式3

(2024年北京模擬)工業(yè)部門可以使用放射性同位素發(fā)出的射線來測厚度．某軋鋼廠的熱軋機上安裝的射線測厚裝置如圖所示，讓γ射線穿過鋼板，探測器探測到的γ射線強度與鋼板的厚度有關，將射線強度的信號輸入計算機，可對鋼板的厚度進行自動控制．下列說法正確的是

(

)A．若鋼板變厚，則探測到γ射線變弱B．若鋼板內部有裂縫，則探測到γ射線變弱C．該裝置主要利用γ射線的電離能力D．若僅把γ射線換為α射線，該裝置仍正常運行【答案】A【解析】若鋼板變厚，則對γ射線的阻礙變強，探測到γ射線變弱，A正確；若鋼板內部有裂縫，則對γ射線的阻礙變弱，探測到γ射線變強，B錯誤；該裝置主要利用γ射線的穿透能力，C錯誤；該裝置主要利用γ射線的穿透能力，而α射線的穿透能力很弱，若僅把γ射線換為α射線，該裝置不能正常運行，D錯誤．三種射線在磁場或電場中偏轉的問題例4

(多選)如圖所示，鉛盒A中裝有天然放射性物質，放射線從其右端小孔中水平向右射出，在小孔和熒光屏之間有垂直于紙面向外的勻強磁場，則下列說法中正確的有

(

)A．打在圖中a、b、c三點的依次是β射線、γ射線和α射線B．α射線和β射線的軌跡都是拋物線C．α射線和β射線的軌跡都是圓弧D．如果在鉛盒和熒光屏間再加一豎直向上的勻強電場，則屏上的亮斑可能只剩下b【答案】AC變式4放射性元素鐳衰變過程中釋放出α、β、γ三種射線，進入勻強電場中，偏轉情況如圖所示，由此可推斷 (

)A．①表示γ射線，③表示α射線B．①表示γ射線，③表示β射線C．②表示γ射線，③表示α射線D．②表示γ射線，③表示β射線【答案】C【解析】α射線帶正電，β射線帶負電，γ射線不帶電，γ射線在磁場中一定不偏轉，②為γ射線；電場中，α射線向右偏，β射線向左偏，①為β射線，③為α射線，C正確，A、B、D錯誤．三種射線的比較方法1．知道三種射線帶電的性質，α射線帶正電、β射線帶負電、γ射線不帶電．α、β是實物粒子，而γ射線是光子流，屬于電磁波的一種．2．在電場或磁場中，通過其受力及運動軌跡半徑的大小來判斷α和β射線，由于γ射線不帶電，故運動軌跡仍為直線．3．α射線穿透能力較弱，β射線穿透能力較強，γ射線穿透能力最強．1．半衰期公式對半衰期的理解及應用2．對半衰期的理解(1)不同元素的半衰期不同，半衰期越長衰變越慢；半衰期越短，衰變越快．(2)半衰期是一個具有統(tǒng)計意義的物理量，一定量的放射性物質中的某一個具有放射性的原子核，經(jīng)過多長時間發(fā)生衰變是偶然的，但數(shù)目巨大的放射性物質中，有一半原子核發(fā)生衰變的時間是穩(wěn)定不變的，這就是半衰期的統(tǒng)計意義．因此半衰期是指放射性元素的大量原子核半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時間，表示大量原子核衰變的快慢程度，因此半衰期的統(tǒng)計規(guī)律只適用于含有大量原子核的樣品．(3)半衰期是放射性元素的性質，只與原子核本身的性質有關，與物理和化學狀態(tài)無關，即一種放射性元素，不管它以單質存在還是以化合物的形式存在，對它加壓或者提高它的溫度，都不能改變其半衰期．對半衰期的理解例5

(多選)(2023年玉溪檢測)某種放射性元素的半衰期為10天，則下列說法正確的是

(

)A．20個這種元素的原子核，經(jīng)過10天后還有10個沒有發(fā)生衰變B．當環(huán)境溫度升高的時候，其半衰期縮短C．當這種元素以化合物形式存在的時候，其半衰期不變【答案】CD變式5下列有關半衰期的說法正確的是 (

)A．放射性元素的半衰期越短，表明有半數(shù)原子核發(fā)生衰變所需的時間越短，衰變速度越快B．放射性元素的樣品不斷衰變，隨著剩下未衰變的原子核的減少，元素半衰期也變長C．把放射性元素放在密封的容器中，可以減慢放射性元素的衰變速度D．降低溫度或增大壓強，讓該元素與其他物質形成化合物，均可減小衰變速度【答案】A【解析】放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間，它反映了放射性元素衰變速度的快慢，半衰期越短，則衰變越快；某種元素的半衰期長短由其本身因素決定，與它所處的物理、化學狀態(tài)無關，故A正確，B、C、D錯誤．半衰期公式的應用A．20年 B．25年C．30年 D．35年【答案】B【答案】D【答案】B理解半衰期應抓住兩點1．半衰期由核內部自身的因素決定，與原子所處的化學狀態(tài)和外部條件都無關．2．半衰期是一個統(tǒng)計規(guī)律，適用于對大量原子核衰變的計算，對于少數(shù)原子核不適用．小練?隨堂鞏固1．(多選)關于原子核的衰變和半衰期，下列說法正確的是 (

)A．半衰期是指原子核的質量減少一半所需要的時間B．半衰期是指原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時間C．發(fā)生α衰變時產(chǎn)生的新原子核在元素周期表中的位置向后移動2位D．發(fā)生β衰變時產(chǎn)生的新原子核在元素周期表中的位置向后移動1位【答案】BD【解析】由半衰期的定義可知，A錯誤，B正確．由α衰變和β衰變的實質可知，C錯誤，D正確．2．天然放射性的發(fā)現(xiàn)揭示了

(

)A．質子有復雜結構 B．分子有復雜結構C．原子有復雜結構 D．原子核有復雜結構【答案】D【解析】天然放射性現(xiàn)象與元素的物理性質和化學性質均無關，而元素的化學性質由核外電子決定，表明放射性與核外電子無關，與原子核有關，可知天然放射性的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核有復雜的結構，D正確．3．關于放射性元素的α衰變和β衰變，下列說法中正確的是(

)A．原子核每放出一個α粒子，原子序數(shù)減少4B．原子核每放出一個α粒子，原子序數(shù)增加4C．原子核每放出一個β粒子，原子序數(shù)減少1D．原子核每放出一個β粒子，原子序數(shù)增加1【答案】D【解析】發(fā)生一次α衰變，核電荷數(shù)減少2，質量數(shù)減少4，原子序數(shù)減少2；發(fā)生一次β衰變，核電荷數(shù)增加1，原子序數(shù)增加1．A．m＝7，n＝3

B．m＝7，n＝4C．m＝14，n＝9 D．m＝14，n＝18【答案】B5．碘131的半衰期約為8天．若某藥物含有質量為m的碘131，經(jīng)過32天后，該藥物中碘131的含量大約還有 (

)【答案】C6．(2024年滄州模擬)2024年2月26日，中國科學院高能物理研究所在《科學通報》上發(fā)表了重大研究成果：歷史上首次在天鵝座恒星形成區(qū)發(fā)現(xiàn)了一個巨型超高能γ射線泡狀結構，內有多個能量超過1千萬億電子伏的光子分布其中，最高達到2千萬億電子伏．關于γ射線，下列說法正確的是 (

)A．電子發(fā)生軌道躍遷時可以產(chǎn)生γ