1、学案 2 原子核的衰变 学习目标定位 1.知道什么是放射性、放射性元素、天然放射现象 .2.知道三种射线的特性.3.知 道衰变及两种衰变的规律，能熟练写出衰变方程.4.会用半衰期描述衰变的速度，知道半衰 期的统计意义 1原子核的表示符号 原子核用符号表示为 X，Z 为核电荷数，原子核的核电荷数等于它的质子数， A 为质量数，AZ 原子核的质量数等于它的质子数和中子数的和，即核子数 2常见的粒子符号： 粒子 He，质子 H，中子 n，电子 e.42 1 10 0 1 3在核反应过程中，遵守质量守恒定律和电荷守恒定律 4带电粒子以垂直于电场线的方向进入匀强电场，将做类平抛运动电场力的方向：正电 荷
2、受力方向与电场线方向相同，负电荷受力方向与电场线方向相反 5带电粒子以垂直于磁感线的方向进入匀强磁场，将做匀速圆周运动，洛伦兹力的方向可 用左手定则判定 6天然放射现象 1896 年，法国物理学家贝可勒尔发现铀及其化合物能放出一种不同于 X 射线的新射线 (1)定义：物理学中把物质能自发地放出射线的现象叫做天然放射现象 (2)放射性：物质放出射线的性质 (3)放射性元素：具有放射性的元素 7三种射线的性质 (1) 射线： 粒子流， 粒子是氦原子核，电荷数为 2，质量数为 4. (2) 射线：高速运动的电子流 (3) 射线：波长很短的电磁波 8三种射线的本领 (1) 射线：速度大约是光速的十分之
3、一，穿透物质的本领很小，在空气中只能前进几厘米， 用一张纸就能把它挡住但它有很强的电离作用 (2) 射线：速度接近光速，对物质的穿透本领较强，能穿透几毫米厚的铝板，但它的电离 作用较弱 (3) 射线：穿透本领更强，能穿透几厘米的铅板，但它的电离作用很小 9(1)放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期半衰期 反映的是大量原子核的平均衰变快慢 (2)放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的. 一、三种射线的特性 问题设计 图 1 1如图 1 所示，放射源放在铅块上的细孔中，铅块上方有垂直于纸面向外的匀强磁场其 放出的射线在磁场的作用下分成 a、b、c 三束a 、b、
4、c 三条射线哪个是 射线、哪个是 射线、哪个是 射线？ 答案 由左手定则知 a 带负电，应为 射线；c 带正电，应为 射线；b 不偏转，说明不带 电，应为 射线 图 2 2如图 2 中 P 为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场的作用下分成 a、b、c 三束则 a、b、c 三束中哪个是 射线、哪个是 射线、哪个是 射线？ 答案 a 带负电，应为 射线；c 带正电，应为 射线；b 不带电，应为 射线 要点提炼 三种射线及其特征 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 2e e 0 质量 4mpmp1.6710 27 kg mp1 840 静
5、止质量为零 速度 0.1c 0.99c c 在电场或 磁场中 偏转 与 射线反向 偏转 不偏转 穿透本领 最弱 用一张纸就 能挡住 较强 穿透几毫米 厚的铝板 最强 穿透几厘米厚 的铅板和几十 厘米厚的混凝土 电离作用 很强 较弱 很弱 例 1 如图 3 甲是 、 三种射线穿透能力的示意图，图乙是工业上利用射线的穿透性 来检查金属内部伤痕的示意图，请问图乙中的检查是利用了哪种射线( ) 图 3 A 射线 B 射线 C 射线 D三种射线都可以 解析 根据三种射线的性质知，甲图中能穿透铝板的是 射线，乙图中检查钢板中的砂眼， 要求射线能穿透钢板，故利用的是 射线，选项 C 正确 答案 C 二、衰变
6、实质及次数的计算 要点提炼 1衰变过程 (1) 衰变： X Y HeAZ A 4Z 2 42 (2) 衰变： X Y eAZ AZ 1 0 1 2 衰变和 衰变的实质 (1) 衰变：2 n2 H He10 1 42 (2) 衰变： n H e10 1 0 1 3衰变规律 衰变过程遵守质量数守恒和电荷数守恒 4确定衰变次数的方法 设放射性元素 X 经过 n 次 衰变和 m 次 衰变后，变成稳定的新元素 Y，则衰变方程AZ AZ 为 X Yn Hem 01e.AZ AZ 42 根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程 AA 4n，ZZ2nm. 例 2 U 核经一系列的衰变后变为 Pb 核，问：23892
7、 20682 (1)一共经过几次 衰变和 衰变？ (2) Pb 与 U 相比，质子数和中子数各少了多少？20682 23892 (3)综合写出这一衰变过程的方程 解析 (1)设 U 衰变为 Pb 经过 x 次 衰变和 y 次 衰变由质量数守恒和电荷数守23892 20682 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，而 质子数增加 1，故 Pb 较 U 质子数少 10，中子数少 22.20682 23892 (3)核反应方程为 U Pb8 He6
8、e.23892 20682 42 0 1 答案 (1)8 次 衰变和 6 次 衰变 (2)10 22 (3) U Pb8 He6 e23892 20682 42 0 1 三、半衰期的有关计算 要点提炼 1对于衰变及半衰期的理解要注意以下两点 (1)对于同一种元素，其半衰期是一定的，无论是加温、加压，或是处于单质、化合物状态 均不影响元素的半衰期，但不同元素的半衰期不同，有的差别很大 (2)半衰期是一种统计规律对于大量的原子核发生衰变才具有实际意义，而对于少量的原 子核发生衰变，该统计规律不再适用 2半衰期公式 N 余N 原( )t/，m 余m0( )t/ 12 12 例 3 若放射性元素 A
9、的半衰期为 4 天，放射性元素 B 的半衰期为 5 天，则相同质量的 放射性元素 A 和 B 经过 20 天，剩下的两元素质量之比 mAmB 为( ) A3031 B31 30 C12 D2 1 解析 设开始时元素 A、B 的质量都是 m，经过 20 天，对于元素 A 来说有 5 个半衰期， A 剩下的质量为 mA( )5m；对于元素 B 来说有 4 个半衰期，B 剩下的质量为 mB( ) 12 12 4m，所以剩下的质量之比为 12. 答案 C 图 4 1(2014福建30(1)如图 4 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_
10、(填选项前的字母) A表示 射线，表示 射线 B表示 射线，表示 射线 C表示 射线，表示 射线 D表示 射线，表示 射线 答案 C 解析 根据三种射线的偏转轨迹可知表示 射线， 表示 射线，表示 射 线选项 C 正确 图 5 2.计数器是一种探测射线的仪器，如图 5 所示，X 为未知放射源，它向右方发射放射 线放射线首先通过一块薄铝箔 P(厚度约为 1 mm)，并经过一个强磁场区域后到达计数器， 计数器上单位时间内记录到的射线粒子是一定的，现将强磁场移开，计数器单位时间内所 记录的射线粒子基本保持不变，然后将薄铝箔 P 移开，则计数器单位时间内记录的射线粒 子明显上升，据此可以判定 X 为(
11、 ) A纯 射线放射源 B纯 射线放射源 C 射线和 射线的混合放射源 D 射线和 射线的混合放射源 答案 D 解析 将强磁场移开，计数器单位时间内所记录的射线粒子基本保持不变，即磁场对射线 粒子没有影响，则可以断定计数器接收到的是不带电的 射线，以后将薄铝箔 P(厚度约为 1 mm)移开，则计数器单位时间内记录的射线粒子明显上升，这说明计数器除了接收到了 射线之外，还接收到了一种原来被厚度约为 1 mm 的簿铝箔 P 挡住的射线，而厚度约为 1 mm 的簿铝箔只能将 射线挡住，所以 X 为能放射 射线和 射线的混合放射源，故选项 D 正确 3氪 90( Kr)是不稳定的，它经过一系列衰变最终
12、成为稳定的锆 90( Zr)，这些衰变是( )9036 904 A1 次 衰变，6 次 衰变 B4 次 衰变 C2 次 衰变 D2 次 衰变，2 次 衰变 答案 B 解析 方法一 推理计算法 根据衰变规律， 衰变不影响核的质量数，发生一次 衰变，核电荷数增加 1；发生一次 衰变，质量数减少 4，核电荷数减少 2. Kr 衰变为 Zr，质量数不变，故未发生 衰变；9036 904 核电荷数增加 4，一定是发生了 4 次 衰变 方法二 列方程求解 设 Kr 衰变为 Zr，经过了 x 次 衰变，y 次 衰变，则有9036 904 Kr Zrx Hey 01e9036 904 42 由质量数守恒得 90904x 由电荷数守恒得 36402xy 解得 x0，y4，即只经过了 4 次 衰变， 选项 B 正确 4放射性同位素 Na 的样品经过 6 小时后还剩下 没有衰变，求它的半衰期2411 18 答案 2 h 解析 每经 1 个半衰期放射性物质的质量都减半，则经过 n 个半衰期剩余的质量为 mm0( )n. 12 设 6 小时经过的半衰期个数为 n，则( )n ，所以 n3. 12 18 则 Na 的半衰期为 T 2 h.2411 tn
