20162017学年高中物理第3章原子核与放射性第2节原子核衰变及半衰期教师用书鲁科版选修35.docx

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1、第2节原子核衰变及半衰期学 习 目 标知 识 脉 络1.知道什么是放射性及放射性元素(重点)2知道三种射线本质和特性(重点、难点)3知道原子核衰变和衰变规律(重点)4知道什么是半衰期(重点)天然放射现象发现及放射线本质先填空1天然放射现象发现(1)天然放射现象：物质能自发地放出射线现象(2)放射性：物质放出射线性质，叫做放射性(3)放射性元素：具有放射性元素，叫做放射性元素(4)天然放射现象发现：1896年，法国物理学家贝可勒尔发现了天然放射现象2放射线本质(1)如图321所示，让放射线通过强磁场，在磁场作用下，放射线能分成3束，这表明有3种射线，且它们电性不同带正电射线向左偏转，为射线；带负

2、电射线向右偏转，为射线；不发生偏转射线不带电，为射线图321(2)射线是高速运动氦原子核粒子流，有很强电离作用，但是穿透能力很弱一张铝箔或一张薄纸就能将它挡住(3)射线是高速运动电子，穿透能力较强，但电离作用较弱能穿透几毫米厚铝板(4)射线是波长很短电磁波，穿透能力很强，但电离作用很弱能穿透几厘米铅板再判断1放射性元素发出射线可以直接观察到()2放射性元素发出射线强度可以人工控制()3射线穿透本领最强，电离作用很弱()后思考天然放射现象说明了什么？【提示】天然放射现象说明了原子核具有复杂内部结构核心点击1三种射线比较如下表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

3、e0质量4mpmp1.671027 kg静止质量为零速度0.1c0.9cc在电场或磁场中偏转与射线反向偏转不偏转贯穿本领最弱用纸能挡住较强穿透几毫米铝板最强穿透几厘米铅板对空气电离作用很强较弱很弱在空气中径迹粗、短、直细、较长、曲折最长通过胶片感光感光感光2.三种射线在电场和磁场中偏转(1)在匀强电场中，射线不发生偏转，做匀速直线运动，粒子和粒子沿相反方向做类平抛运动，在同样条件下，粒子偏移大，如图322所示图322位移x可表示为xat22所以，在同样条件下粒子与粒子偏移之比为37.(2)在匀强磁场中：射线不发生偏转，仍做匀速直线运动，粒子和粒子沿相反方向做匀速圆周运动，且在同样条件下，粒子轨

4、道半径小，如图323所示图323根据qvB得R所以，在同样条件下粒子与粒子轨道半径之比为.1关于天然放射现象，下列说法正确是()A射线是由氦原子核组成B射线穿透能力最强C射线是波长很短电磁波D射线电离作用最强E射线本质是高速电子流【解析】射线本质是氦核，A正确；射线本质是高速电子流，E正确；射线是波长很短电磁波，C正确；射线电离作用最强，射线穿透能力最强，B、D错误【答案】ACE2一置于铅盒中放射源发射出、和射线，由铅盒小孔射出，在小孔外放一铝箔，铝箔后空间有一匀强电场进入电场后，射线变为a、b两束，射线a沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图324所示，则图中射线a为_射线，射线b为_射线图

5、324【解析】在三种射线中，射线带正电，穿透能力最弱，射线不带电，穿透能力最强，射线带负电，穿透能力一般，综上所述，结合题意可知，a射线应为射线，b射线应为射线【答案】3将、三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，图中表示射线偏转情况正确是()【解析】已知粒子带正电，粒子带负电，射线不带电，根据正、负电荷在磁场中运动受洛伦兹力方向和正、负电荷在电场中受电场力方向可知，A、B、C、D四幅图中、粒子偏转方向都是正确，但偏转程度需进一步判断带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，其半径r，将数据代入，则粒子与粒子半径之比371，A对，B错；带电粒子垂直进入匀强电场，设初速度为v0，垂直电场线方向位移为x，沿电场

6、线方向位移为y，则有xv0t，yt2，消去t可得y对某一确定x值，、粒子沿电场线偏转距离之比，C错，D对选项E中，若粒子不发生偏转，则有BvqEq，此时因粒子速度大些，有BvqEq，电子将向右偏转，故E正确【答案】ADE判断三种射线性质方法(1)射线电性：射线带正电、射线带负电、射线不带电、是实物粒子，而射线是光子流，它是波长很短电磁波(2)射线偏转：在电场或磁场中，通过其受力及运动轨迹半径大小来判断和射线偏转方向，由于射线不带电，故运动轨迹仍为直线(3)射线穿透能力：粒子穿透能力较弱，粒子穿透能力较强，射线穿透能力最强，而电离作用相反原 子 核 衰 变先填空1衰变：原子核由于放出射线或射线而

7、转变为新核变化2衰变形式：常见衰变有两种，放出粒子衰变为衰变，放出粒子衰变为衰变，而射线是伴随射线或射线产生3衰变规律(1)衰变：XHeY.(2)衰变：XeY.在衰变过程中，电荷数和质量数都守恒4衰变快慢半衰期(1)放射性元素原子核有半数发生衰变需要时间叫做半衰期(2)元素半衰期长短由原子核自身因素决定，与原子所处物理、化学状态以及周围环境、温度无关再判断1原子核衰变有衰变、衰变和衰变三种形式()2在衰变过程中，电荷数、质量数守恒()3原子所处周围环境温度越高，衰变越快()后思考有10个镭226原子核，经过一个半衰期有5个发生衰变，这样理解对吗？【提示】不对.10个原子核数目太少，它们何时衰变

8、是不可预测，因为衰变规律是大量原子核统计规律核心点击1衰变实质衰变：原子核内两个质子和两个中子结合成一个粒子，并在一定条件下作为一个整体从较大原子核中抛射出来，产生衰变.2n2HHe.衰变：原子核内一个中子变成一个质子留在原子核内，同时放出一个电子，即粒子放射出来nHe.2确定原子核衰变次数方法与技巧(1)方法：设放射性元素X经过n次衰变和m次衰变后，变成稳定新元素Y，则衰变方程为：XYnHeme根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：AA4n，ZZ2nm.以上两式联立解得：n，mZZ.由此可见，确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组(2)技巧：为了确定衰变次数，一般先由质量数改变确定衰变次数(

9、这是因为衰变次数多少对质量数没有影响)，然后根据衰变规律确定衰变次数3对半衰期理解(1)意义：表示放射性元素衰变快慢(2)半衰期公式：nN，mM式中N、M表示衰变前原子数和质量，n、m表示衰变后尚未发生衰变原子数和质量，T1/2表示衰变时间，表示半衰期4适用条件：半衰期是一个统计概念，是对大量原子核衰变规律总结，对于一个特定原子核，无法确定其何时发生衰变，半衰期只适用于大量原子核5应用：利用半衰期非常稳定特点，可以测算其衰变过程，推算时间等4某原子核衰变过程ABC，下列说法正确是() 【导学号：18850042】A核C比核A质子数少1B核C比核A质量数少5C原子核为A中性原子电子数比原子核为B

10、中性原子电子数多2D核C比核B中子数少2E核C比核A中子数少3【解析】原子核A经过一次衰变和一次衰变变为原子核C衰变方程为：ABC，由此可知核C比核A质子数少1，质量数少4，A正确，B错误；原子核为A中性原子电子数比原子核为B中性原子电子数少1，C错误；核C比核B中子数少2，核C比核A中子数少3，D、E均正确【答案】ADE5由于放射性元素Np半衰期很短，所以在自然界一直未被发现，只是在使用人工方法制造后才被发现已知Np经过一系列衰变和衰变后变成Bi，下列论断中正确是()A.Bi原子核比Np原子核少28个中子B.Bi原子核比Np原子核少18个中子C衰变过程中共发生了7次衰变和4次衰变D衰变过程中

11、共发生了4次衰变和7次衰变E衰变过程中共有4个中子转变为质子【解析】Bi中子数为20983126，Np中子数为23793144，Bi原子核比Np原子核少18个中子，A错、B对；衰变过程中共发生了衰变次数为7次，衰变次数是27(9383)4次，C对、D错，此过程中共发生了4次衰变，因此共有4个中子转变为质子，E正确【答案】BCE6放射性同位素14C被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古生物体年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖(1)宇宙射线中高能量中子碰到空气中氮原子后，会形成不稳定C，它很容易发生衰变，放出射线变成一个新核，其半衰期为5 730年，试写出14C衰变方程；(2)若测得一古生物遗骸中C含量只有活体中25%，则此遗骸距今约有多少年？【解析】(1)C衰变方程为：CeN.(2)C半衰期5 730年生物死亡后，遗骸中C按其半衰期变化，设活体中C含量为N0，遗骸中C含量为N，则NN0，即0.25N0N0，故2，t11 460年【答案】(1)CeN(2)11 460年1衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒(1)每发生一次衰变质子数、中子数均减少2，质量数减少4.(2)每发生一次衰变中子数减少1，质子数增加1，质量数不变2利用半衰期公式解决实际问题，首先要理解半衰期统计意义，其次要知道公式建立是剩余核质量与总质量间关系