高中物理 第4章 第2節(jié) 放射性元素的衰變 粵教版選修3-5

1、第二節(jié)放射性元素的衰變,第四章 原子核,欄目鏈接,學(xué) 習(xí) 目 標(biāo),1知道原子核的衰變 2會(huì)用半衰期描述衰變的快慢，知道半衰期的統(tǒng)計(jì)意義 3知道兩種衰變的規(guī)律，能夠熟練寫出衰變方程,欄目鏈接,認(rèn)識(shí)三種射線,如圖所示，放射源放在鉛塊上的細(xì)孔中，鉛塊上方有,垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)其放出的射線在磁場(chǎng)的作用下分成a、b、c三束a、b、c三條射線哪個(gè)是射線、哪個(gè)是射線、哪個(gè)是射線,欄目鏈接,提示：由左手定則知a帶負(fù)電，應(yīng)為射線；c帶正電，應(yīng)為射線；b不偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明不帶電，應(yīng)為射線,1三種射線的比較,欄目鏈接,1)用勻強(qiáng)電場(chǎng)分離時(shí)，帶正電的射線沿電場(chǎng)方向偏轉(zhuǎn)，帶負(fù)電的射線沿電場(chǎng)的反方向偏轉(zhuǎn)，且射線偏轉(zhuǎn)小，射

2、線偏轉(zhuǎn)大，而射線不偏轉(zhuǎn)如圖所示,2)用勻強(qiáng)磁場(chǎng)分離時(shí)，射線和射線沿相反的方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且在同樣的條件下射線的軌道半徑大，射線的軌道半徑??；射線不偏轉(zhuǎn)如圖所示,欄目鏈接,人類認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)和開發(fā)利用原子能經(jīng)歷了十分曲折的過(guò)程請(qǐng)按要求回答下列問(wèn)題 (1)盧瑟福、玻爾、查德威克等科學(xué)家在原子結(jié)構(gòu)或原子核的研究方面做出了卓越的貢獻(xiàn)請(qǐng)選擇其中的兩位，指出他們的主要成績(jī),欄目鏈接,2)在貝可勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象后，人們對(duì)放射線的性質(zhì)進(jìn)行了深入研究，如圖所示為三種射線在同一磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡，請(qǐng)從三種射線中任選一種，寫出它的名稱和一種用途,欄目鏈接,解析：(1)盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型；玻爾把量子理

3、論引入原子模型，并成功解釋了氫原子光譜；查德威克發(fā)現(xiàn)了中子(選兩個(gè)即可)；(2)1為射線，科學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用它來(lái)轟擊原子核；2為射線，照射種子，培育新的優(yōu)良品種(任選一個(gè)) 答案：見解析,方法總結(jié)：熟記物理學(xué)史上的一些重大發(fā)現(xiàn)，了解三種射線的電性、用途等，是解好此題的前提 課堂訓(xùn)練,1在軋制鋼板時(shí)需要?jiǎng)討B(tài)地監(jiān)測(cè)鋼板厚度，其檢測(cè)裝置由放射源、探測(cè)器等構(gòu)成，如下圖所示該裝置中探測(cè)器接收到的是(D,AX射線 B射線 C射線 D射線 解析：首先，放射源放出的是射線、射線、射線，無(wú)X射線，A項(xiàng)錯(cuò)誤；另外射線穿透本領(lǐng)最弱，一張紙就能擋住，而射線穿透本領(lǐng)較強(qiáng)能穿透幾毫米厚的鋁板，射線穿透本領(lǐng)最強(qiáng)，可以穿透幾厘米

4、厚的鉛板，而要穿過(guò)軋制鋼板只能是射線，因此D項(xiàng)正確,原子核的衰變,如圖所示P為放在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的天然放射源，其放出的射線在電場(chǎng)的作用下分成a、b、c三束則a、b、c三束中哪個(gè)是射線、哪個(gè)是射線、哪個(gè)是射線,提示：a帶負(fù)電，應(yīng)為射線；c帶正電，應(yīng)為射線；b不帶電，應(yīng)為射線,欄目鏈接,1定義 一種元素經(jīng)放射過(guò)程變成另一種元素的現(xiàn)象，稱為原子核的衰變 2衰變規(guī)律 原子核衰變時(shí)，電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒 3衰變方程 (1)衰變：原子核放出一個(gè)粒子，衰變方程為： (2)衰變：原子核放出一個(gè)粒子，衰變方程為,欄目鏈接,3)射線經(jīng)常是伴隨衰變或衰變而產(chǎn)生，往往是由于衰變后的新核向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出來(lái)的一份能量，原

5、子核釋放出一個(gè)光子不會(huì)改變它的質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù) 4衰變和衰變的實(shí)質(zhì) (1)衰變：粒子實(shí)質(zhì)就是氦核，它是由兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子組成的在放射性元素的原子核中，兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合得比較緊密，有時(shí)會(huì)作為一個(gè)整體從較大的原子核中拋射出來(lái)，這就是放射性元素發(fā)生的衰變現(xiàn)象，即,欄目鏈接,2)衰變：原子核里雖然沒有電子，但是核內(nèi)的中子可以轉(zhuǎn)化成質(zhì)子和電子，產(chǎn)生的電子從核內(nèi)發(fā)射出來(lái)，這就是衰變衰變是原子核中的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)電子和一個(gè)質(zhì)子，即 5衰變方程的書寫 (1)衰變過(guò)程一般都不是可逆的，所以衰變方程只能用單向箭頭表示反應(yīng)方向，不能用等號(hào)連接(2)衰變的生成物一定要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，不能憑空只依據(jù)兩個(gè)守恒杜

6、撰出生成物來(lái)寫衰變方程(3)當(dāng)放射性物質(zhì)發(fā)生連續(xù)衰變時(shí)，原子核中有的發(fā)生衰變，有的發(fā)生衰變，同時(shí)伴隨著輻射這時(shí)可連續(xù)放出三種射線,欄目鏈接,核經(jīng)一系列的衰變后變?yōu)?核，問(wèn)： (1)一共經(jīng)過(guò)幾次衰變和幾次衰變？ (2) 與 相比，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)各少了多少？ (3)綜合寫出這一衰變過(guò)程的方程 解析：(1)設(shè)U衰變?yōu)镻b經(jīng)過(guò)x次衰變和y次衰變，由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得： 2382064x 92822xy 聯(lián)立解得x8，y6.即一共經(jīng)過(guò)8次衰變和6次衰變,2)由于每發(fā)生一次衰變質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)均減少2，每發(fā)生一次衰變中子數(shù)少1，而質(zhì)子數(shù)增1，故 較 質(zhì)子數(shù)少10，中子數(shù)少22. (3)核反應(yīng)方程為

7、. 答案：(1)8次衰變，6次衰變(2)10個(gè)；22個(gè)(3)見解析 方法總結(jié)：衰變次數(shù)的判斷方法 (1)衰變過(guò)程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒 (2)每發(fā)生一次衰變質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)均減少2. (3)每發(fā)生一次衰變中子數(shù)減少1，質(zhì)子數(shù)增加1,課堂訓(xùn)練 2原子核 經(jīng)放射性衰變變?yōu)樵雍?，繼而經(jīng)放射性衰變變?yōu)樵雍?，再經(jīng)放射性衰變變?yōu)樵雍?.放射性衰變、和依次為(A) A衰變、衰變和衰變 B衰變、衰變和衰變 C衰變、衰變和衰變 D衰變、衰變和衰變,解析：根據(jù)衰變反應(yīng)前后的質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒特點(diǎn)， 核與 核比較可知，衰變的另一產(chǎn)物為 ，所以衰變?yōu)樗プ?，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤； 核比較可知，衰變的另一產(chǎn)物為

8、01e，所以衰變?yōu)樗プ?，選項(xiàng)A正確、D錯(cuò)誤,半衰期,對(duì)于同一種元素，其半衰期是否變化？ 提示：對(duì)于同一種元素，其半衰期是不變的,1定義 放射性元素的原子核數(shù)目因衰變減少到原來(lái)的一半所經(jīng)過(guò)的時(shí)間，叫做半衰期，用符號(hào) 表示,2物理意義 半衰期是描述放射性元素衰變快慢的物理量；不同的放射性元素，其半衰期不同，有的差別很大半衰期越大，表明放射性元素衰變得越慢 3公式 式中N0、m0表示衰變前的原子數(shù)和質(zhì)量，N、m表示衰變后的尚未發(fā)生衰變的原子數(shù)和質(zhì)量，t表示衰變時(shí)間， 表示半衰期,4影響因素 放射性元素衰變的快慢是由原子核內(nèi)部因素決定的，跟原子所處的物理狀態(tài)(如溫度、壓強(qiáng))或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)

9、無(wú)關(guān)即一種放射性元素，不管它以單質(zhì)存在還是以化合物的形式存在，或者對(duì)它加壓，或者增高它的溫度，它的半衰期是固定不變的 5適用條件 半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，只對(duì)大量原子核才有意義，個(gè)別原子核經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間發(fā)生衰變是偶然的，是無(wú)法預(yù)測(cè)的，故對(duì)個(gè)別或極少數(shù)的原子核，無(wú)半衰期而言,碘131核不穩(wěn)定，會(huì)發(fā)生衰變，其半衰期為8天 (1)碘131核的衰變方程： _(衰變后的元素用X表示) (2)經(jīng)過(guò)_天有75%的碘131核發(fā)生了衰變 解析：(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒， (2)根據(jù)mm0 得，0.25 m0m0 ， 解得t16天 答案：(1) (2)16,課堂訓(xùn)練 3放射性同位素 的樣品經(jīng)過(guò)6小時(shí)還剩下 沒有衰變，它的半衰期是(A) A2小時(shí) B1.