1、原子核专题二 共 7 页 第 1 页 第十九章原子核课题二 天然放射现象 衰变 制订人 殷裕华 审核人 张松【教学目标】 1、了解天然放射现象，知道放射现象是原子核的衰变2、知道三种天然放射线的基本性质3、知道 、 衰变的实质 4、理解半衰期的概念【教学重点】1、三种放射线的实质 2、两种衰变的规律【教学难点】半衰期的理解【授课时数】2 课时【教学过程】、复习&引入从上节课的内容我们已经得知，原子是可分的，原子核也是可分的，它由核子组成，将核子约束在一起的力叫核力。那么，一种原子的组成是不是一成不变的呢？【知识要点】一、天然放射现象(一)：天然放射现象 :1896 年， （法）贝克勒尔 发现：
2、铀或含铀的矿物能发出穿透黑纸的射线。研究发现，这是原子核发生变化的结果。物质能自发发出放射线的性质叫 放射性 。原子序数大于 83 的所有元素（和小于 83的少量元素）都具有放射性。人们也把具有放射性的元素成为 放射性元素 。以上的现象叫做天然放射现象。1.天然放射现象的发现的重要意义： 使人们认识到原子核也有复杂结构。2、三种射线 ：放射性物质放出的射线有三种： 、 和 射线。三种放射线的性质种 类 本 质 质 量（u）电 荷（e）速 度（c）电 离 性贯 穿 性 射线 氦核 4 +2 0.1 最强 最弱，纸能挡住 射线 电子 1/1840 -1 0.99 较强 较强，穿几 mm 铝板 射线
3、 光子 0 0 1 最弱 最强，穿几 cm 铅版学生活动：判断教材 P64 图 22-4 中三种射线的名称对应提问：人们认识原子核的内部结构是在认识原子结构之前，还是之后呢？学生：之前。提问：原子核外部也有电子，为什么认为 射线中的电子一定是从核内部打出来的？学生：对应有原子序数的改变。 （从外部打出则不会这样。 ）二、衰变 射线、 射线都带电，它们从原子核中放出来后，直接的后果将是什么？学生：使原子核的电荷数发生改变，并最 终改变原子序数。1、衰变 ：原子核放出 粒子或 粒子后，变成新原子核。 衰变 ：原子核放出 粒子的衰变。盐城市时杨中学高二物理教学案原子核专题二 共 7 页 第 2 页
4、如： +2389U23490hT2eH 衰变 ：原子核放出 粒子的衰变。如： +23490hT23491aP0e原子核内部没有负电物质，怎么会打出电子？原来，它是来自中子向质子的蜕变。也就是说， 衰变的 实质 是： +10nH01e提问：存不存在独立的 衰变？学生：不存在。因为不会导致原子序数改 变（ 射线一般都是伴随着其它核反应辐射出来。 ） 射线是伴随 衰变放射出来的高频光子流、2、衰变的特点a、生成新核b、过程质量数、电荷数守恒原子核的 衰变和 衰变的规律性：类 型 衰变方程 规 律衰 变 新核 电 荷 数 减 少质 量 数 减 少 24衰 变 新核 电 荷 数 增 加质 量 数 不 变
5、 1三、半衰期衰变规律的第三点衰变的的快慢的固定不变性可以用定量规律来表达，它就是1.半衰期 ：放射性元素的原子核的半数发生衰变所需要的时间，称该元素的半衰期。研究表明，任何放射性元素，其 原子核有半数发生衰变的时间 是不变的。这就是：同一放射性元素半衰期是 ；不同放射性元素半衰期是 。如：氡 222钋 2183.8d；镭 226氡 2221620y；铀 238钍 2344.5109y；*设半衰期为 ，放射性物质原来的质量为 m0 ，则经过时间 t 后，剩下放射性物质的质量 m 应该为：m = m0 。t/12【疑难辩析】提问：有人说，一块放射性物质经过一个半衰期以后，再去测量其质量，质量就是
6、原来的一半。这种说法对吗？学生：思考、讨论（答案： 不是。因为发生衰变后，我们所测量的质量必然是未衰变的元素和已衰变的元素构成的混合物。 ）2、半衰期的应用鉴于半衰期不随时间、不随物理化学条件而改变，所以会有特殊的应用，那就是考古。学生活动：阅读教材 P67“阅读材料”四、小结本节我们学习了什么是放射性和放射性元素，以及三种放射线的实质和特点。还介绍了两原子核专题二 共 7 页 第 3 页 种衰变，由衰变的特点导出了半衰期的概念。【典型例析】【例 1】 Th2390(钍)经过一系列 和 衰变，衰变为 Pb208(铅)，下列说法正确的是( ) A铅核比钍核少 8 个质子B铅核比钍核少 16 个中
7、子C共经过 4 次 衰变和 6 次 衰变D共经过 6 次 衰变和 4 次 衰变例 1.解析 此题为 90 年全国高考题，主要考查对原子核符号的认识和对衰变规律的掌握根据符号 XAZ，Z 表示核电荷数(质子数)，A 表示质量数，很容易确定铅核比钍核少90828 个质子，铅核比钍核少(232-90)-(208-82)16 个中子、 衰变次数则根据电荷数和质量数守恒算得： 衰变次数(232-208)/46， 衰变次数82+62-904答案 A、B、D【例 2】. 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
8、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例 2 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)的化学性质理应发生改变；发生正电子衰变，新核质量数不变，核电荷数减少 1答案 C 【例 3】.完成核反应方程： Th Pa_。2349091衰变为 的半衰期是 1.2 分钟，则 64 克 Th 经过 6 分钟还有 克尚未衰变。Th23490Pa23491 23490【例 4】三种射线在匀强磁场、匀强电场、正交电场和磁场中的偏转情况比较：原子核专题二 共 7
9、页 第 4 页 如、图所示，在匀强磁场和匀强电场中都是 比 的偏转大， 不偏转；区别是在磁场中偏转轨迹是圆弧，在电场中偏转轨迹是抛物线。图中 肯定打在 O 点；如果 也打在 O 点，则 必打在 O 点下方；如果 也打在 O 点，则 必打在 O 点下方。【例 5】.在匀强磁场中，一个原来静止的原子核发生衰变，形成如图所示的径迹，不计放出光子的能量，则下述说法中正确的是( )A发生的是 衰变，b 为 粒子的径迹B发生的是 衰变，b 为 粒子的径迹C磁场方向垂直纸面向外D磁场方向垂直纸面向里【例 6】钍核 发生衰变生成镭核 并放出一个粒子。设该粒子的质量为 、Th2309 Ra268 m电荷量为 q
10、，它进入电势差为 U 的带窄缝的平行平板电极 和 间电场时，其速度为 ，1S20v经电场加速后，沿 方向进入磁感应强度为 B、方向垂直ox纸面向外的有界匀强磁场， 垂直平板电极 ，当粒子2从 点离开磁场时，其速度方向与 方位的夹角 ，pox60如图所示，整个装置处于真空中。（1）写出钍核衰变方程； （2）求粒子在磁场中沿圆弧运动的轨道半径 R；（3）求粒子在磁场中运动所用时间 。t【思考】.为什么说半衰期短，放射性废料就容易处理?解析 半衰期短的放射性物质衰变得快，衰变结束所需的时间就短，所谓废料处理就是要求衰变结束前废料不能对人和环境造成污染，常用封闭、深埋的方法，故半衰期短，废料处理就容易
11、答案 半衰期短，其放射射线结束的时间就短，在填埋核废料处竖立警示标志，到什么时候人员可进入便可【基础训练】 姓名 组别 1.天然放射现象的发现揭示了( )1 2 31 2 3 O原子核专题二 共 7 页 第 5 页 A.原子不可再分 B.原子的核式结构C.原子核还可再分 D.原子核由质子和中子组成2.下列说法正确的是( )A.268Ra 衰变为286Rn 要经过 1 次 衰变和 1 次 衰变。B.39U 衰变为3491Pa 要经过 1 次 衰变和 1 次 衰变。C.20Th 衰变为208Pb 要经过 6 次 衰变和 4 次 衰变。D.389U 衰变为 6Rn 要经过 4 次 衰变和 4 次 衰
12、变。3.以下几个原子核反应中，X 代表 粒子的反应式是：( )A. 42He+9Be126C+X B.2390Th 1Pa+XC.1H+3H 0n+X D.15P 4Si+X4下列核反应方程中，哪些是平衡的？（ ） 。A BHNB13705)(粒 子 )(27102713质 子MgnAlC D)(126429中 子Ce 8427氘 核OHeN5某原子核的衰变过程中如下（符号 表示放射一个 粒子， 表示放射一个 粒子）： ，则可知（ ） 。BA A核 A 的中子数减核 C 的中子数等于 2； B核 A 的质量数减核 C 的质量数等于 5C原子核为 A 的中性原子中的电子数比原子核为 B 的中性原
13、子中的电子数多 1D核 C 的质子数比核 A 的质子数少 16下列说法中正确的是（ ）A.“原子由电子和带正电的物质组成”是通过卢瑟福 粒子散射实验制定的B.波尔理论认为原子只能处在能量不连续的一系列状态C.放射性元素的半衰期与温度、压强无关D.同一元素的两种同位素，其原子核内的质子数相同而中子数不同7关于放射性元素的半衰期，下列说法中正确的是 ( )A原子核全部衰变所需时间的一半 B原子核有半数发生衰变所需的时间C原子量减少一半所需的时间 D放射性样品质量减为一半所需的时间8放射性镭自发放出三种射线，现垂直于射线射出方向加一匀强电场，射线的偏转情况如图所示，下列判断正确的有 ( )A1 是
14、射线，其贯穿本领最强B2 是 射线，其贯穿本领最强C3 是 射线，其电离作用最强D1 是 射线，其电离作用最强9下列说法正确的是( C)A、 射线与 射线都是电磁波原子核专题二 共 7 页 第 6 页 B、 射线为原子的核外电子电离后形成的电子流C、 用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期D、 原子核经过衰变生成新核，则新核的质量总等于原核的质量10若元素 A 的半衰期为 4 天，元素 B 的半衰期为 5 天，则相同质量的 A 和 B，经过 20 天后，剩余的质量之比 Am:=_。10解析 半衰期数： /20n、 4/20Bn，由计算剩余质量公式0)21(mn可得45)
15、1(,)1(mA，所以， 2:1:BA答案 1：2【能力提高】11氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量为 ，氦离子能级的示意eVE4.51图如图所示。在具有下列能量的光子和电子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是（ ）A、 41.2eV（电子） B、 43.2eV（光子） C、51.0eV （光子） D、 54.4eV（电子）12一个原子核 A 经过 5 次 衰变，变成了原子核 B，再经过 4 次 衰变，变成原子核C，求（1）核 A 的质子数比核 C 的质子数多几？（2）核 A 的中子数比核 C 的中子数多几？13.在垂直于纸面向外的匀强磁场中，从 A 处垂直
16、于磁场飞出一批速度相同的粒子，形成如图的径迹，则中子的径迹是 ，质子的径迹是 ，电子的径迹是 ， 粒子的径迹是 。 14原来静止的原子核 ，经 衰变后变为 Y 原子核。XAZ（1）写出它的核反应方程。 （2）若测得反冲核的动能为 ，则 粒子的动能是多少？yE14解：（1） YHeAZAZ44（2）根据衰变过程中动量守恒有 0aymvME 0 4E -3.4eV 3E -6.0eV 2E -13.6eV 1E -54.4eV 原子核专题二 共 7 页 第 7 页 又因为 所以有 则mPvEk214/)(/AmMEya 4)(yaEA15在匀强电场中，逆电场线运动的 U 核（2389U）速度减为零时若发生 衰变，衰变时 粒子的速度 V 与电场线垂直，衰变后当 粒子沿 E 的方向移动位移为 L 时，残核在与电场平行的方向上位移 L为 L，L与 L 方向 。(10/13，相同)16图 10 是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图。（1）请你简述自动控制的原理。（2）如果工厂生产的为 1mm 的铝板，在 、 和 三种射线中，你认为哪一种射线在铝板的厚度控制中起主要作用，为什 么？放射源铝板探测器图 10
