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5.2 放射性元素的衰變 學(xué)案 (含答案)

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5.2 放射性元素的衰變 學(xué)案 (含答案)

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5.2放射性元素的衰變
一學(xué)科核心素養(yǎng)
物理觀念∶知道放射性元素的衰變原理,理解并掌握放射性應(yīng)用的原理,并能運用與實際生活。
科學(xué)思維∶通過理解ɑ衰變和β衰變,會計算原子核的半衰期。
科學(xué)探究:核反應(yīng)方程的書寫,應(yīng)當(dāng)尊重實驗事實,不能僅僅依靠守恒定律主觀臆造。能面對真實情境,從不同角度提出并準(zhǔn)確表述可探究的物理問題,作出科學(xué)假設(shè)。
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任∶知道輻射的危害與防止,養(yǎng)成良好的科學(xué)操作習(xí)慣,培養(yǎng)學(xué)生的安全意識和憂患意識。
二學(xué)習(xí)重難點
重點:衰變的規(guī)律和方程,半衰期的概念,核反應(yīng)的概念。
難點:衰變的規(guī)律和方程。
三課前預(yù)習(xí)
1.射線的本質(zhì)
(1)α射線:
①是高速粒子流,其組成與氦原子核相同;
②速度可達到光速的;
③電離作用強,穿透能力較弱,在空氣中只能前進幾厘米,用一張紙就能把它擋住。
(2)β射線:
①是高速_____;
②它的速度更大,可達光速的99%;
③電離作用較弱,穿透能力較強,很容易穿透黑紙,也能穿透幾毫米厚的______。
(3)γ射線:
①是能量很高的______,波長很短,在10-10m以下;
②電離作用更弱,穿透能力更強,甚至能穿透幾厘米厚的鉛板和幾十厘米厚的混凝土。
2.核反應(yīng)
(1)定義:原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生___________或者發(fā)生狀態(tài)變化的過程。
(2)原子核的人工轉(zhuǎn)變:盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核,核反應(yīng)方程N+He→O+H。
(3)遵循規(guī)律:___________守恒,電荷數(shù)守恒。
3.半衰期
(1)定義:放射性元素的原子核有半數(shù)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(xué)狀態(tài)和外部條件___________。
(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.在中子、質(zhì)子、電子、正電子、α粒子中選出一個適當(dāng)?shù)牧W樱謩e填在下列核反應(yīng)式的橫線上。
(1)U→Th+___________;
(2)Be+He→C+___________;
(3)Th→Pa+___________;
(4)P→Si+___________;
(5)U+___________→Sr+Xe+10n;
(6)N+He→O+___________。
5.如圖所示,是20世紀(jì)初偉大的物理學(xué)家盧瑟福在研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)時的實驗裝置,請根據(jù)物理學(xué)史的知識完成下題。
(1)盧瑟福用這個實驗裝置發(fā)現(xiàn)了___________;
(2)圖中的放射源發(fā)出的是___________粒子;
(3)如圖位置的四個顯微鏡中,閃光頻率最高的是___________處顯微鏡;除上述實驗成就外,盧瑟福還發(fā)現(xiàn)了___________的存在。(填電子、質(zhì)子、中子中的一項)
6.完成下列核反應(yīng)方程,并指出其中哪個是發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程,哪個是發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程。
(1)N+n→C+________;
(2)N+He→O+________;
(3)B+n→________+He;
(4)Be+He→________+n;
(5)Fe+H→Co+________。
7.天然發(fā)射現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)射線分裂成三束,這三種射線分別為___________、___________、___________射線。α射線的穿透能力___________,γ射線的穿透能力___________(填寫為強或者弱)。
8.(1)在近代物理發(fā)展的過程中,實驗和理論相互推動,促進了人們對世界的認(rèn)識。對下列實驗描述正確的是( )
A.甲圖的理論,可以很好的解釋氫原子光譜的規(guī)律
B.湯姆孫通過乙圖所示的氣體放電管發(fā)現(xiàn)了電子,即β射線
C.丙圖放射源產(chǎn)生的三種射線中,射線1是β射線
D.丁圖所示為光電效應(yīng)實驗,驗電器因為帶上負電指針張開
(2)根據(jù)玻爾原子結(jié)構(gòu)理論,氦離子(He+)的能級圖如圖所示。電子處在n=3軌道上比處在n=5軌道上離氦核的距離___________ (選填“近”或“遠”)。當(dāng)He+處在n=4的激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時輻射光子的能量為___________eV。
四自我檢測
1.下列說法正確的是(  )
A.原子核在衰變時,它在元素周期表中的位置改變
B.β衰變是原子核外電子的電離
C.把放射性元素放在低溫處,可以減緩放射性元素的衰變
D.某原子核衰變時,放出一個β粒子后,原子核的中子數(shù)少1,原子序數(shù)少1
E.氡的半衰期是3.8天,若有4個氡原子核,則經(jīng)過7.6天后只剩下一個氡原子核
2.云室是利用微觀帶電粒子能使氣體電離的性質(zhì)而顯示其徑跡的裝置,圖為 α射線、β射線、γ射線和X射線射入云室后的徑跡圖像,其中細且彎曲的是哪一種射線的徑跡(  )
A.α射線 B.β射線 C.γ射線 D.X射線
3.2021年科學(xué)家們利用14C測年法估測出我國三星堆遺址三號坑的大概年份。其測量依據(jù)是:大氣中的14N在宇宙射線的轟擊下轉(zhuǎn)換為14C,其核反應(yīng)方程為,14C通過光合作用和新陳代謝作用進入生物體內(nèi),生物活著的時候其體內(nèi)12C和14C的比例保持不變,當(dāng)生物死后,14C發(fā)生衰變,其含量逐漸減少,14C的半衰期約為5700年,其衰變方程為,下列說法正確的是(  )
A.X為光子
B.生物活著時體內(nèi)14C不會發(fā)生衰變
C.14C發(fā)生的是β衰變
D.生物死后11400年,體內(nèi)14C將完全衰變成14N
4.大理石是新家室內(nèi)裝修的大眾化板材,市場上的大理石板材中常含有放射性元素氡,其衰變方程為,氡的半衰期為3.8天,下列說法正確的是(  )
A.該衰變方程中的X是β粒子
B.100個氡核經(jīng)過7.6天后剩余25個氡核未衰變
C.采用加熱、噴劑催化等物理和化學(xué)方法,都無法縮短大理石板材的放射性危害時間
D.該核反應(yīng)過程會釋放核能,氡核可作為目前核電站主要采用的核燃料
5.下列說法正確的時(  )
A.光的波動性是光子之間的相互作用引起的
B.α、β、γ三種射線中,γ射線的電離能力最強
C.盧瑟福根據(jù)α粒子散射實驗提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型,并據(jù)此估計原子的半徑
D.氣體導(dǎo)電時發(fā)光機理是:氣體的原子受到高速運動的電子撞擊,有可能向上躍遷到激發(fā)態(tài)。因處于高能級的原子不穩(wěn)定,會自發(fā)地向低能級躍遷,放出光子,最終回到基態(tài)
6.2021年3月23日,三星堆遺址的年代測定對外發(fā)布,四川省文物考古研究院聯(lián)合北京大學(xué)對三星堆6個坑的73份炭屑樣品使用碳14年代檢測方法進行了分析,對年代分布區(qū)間進行了初步判定:三星堆4號坑年代距今約3200年至3000年,年代區(qū)間屬于商代晚期。碳14有放射性,可衰變成氮14,其衰變方程為。以下說法正確的是(  )
A.衰變方程中的X是中子
B.土壤濕度會改變碳14的衰變快慢
C.衰變過程持續(xù)進行就要不斷吸收能量
D.X來自碳14中的中子向質(zhì)子的轉(zhuǎn)化
7.植物通過光合作用和呼吸作用與環(huán)境交換碳元素,體內(nèi)碳14的比例與大氣中的相同。植物枯死后,遺體內(nèi)的碳14仍在發(fā)生衰變,不斷減少,但不能得到補充。現(xiàn)測得甲、乙兩種古木樣品中碳14的含量分別是現(xiàn)代植物的和,由此可以推斷甲、乙兩種古木的年齡之比大約為(  )
A.1∶2 B.2∶1 C.1∶4 D.4∶1
8.14C斷代法又稱放射性碳測年法(Radiocarbon Dating),是根據(jù)14C衰變的程度來計算出樣品的大概年代的一種測量方法。自然界中活的植物中14C的含量相當(dāng)穩(wěn)定,植物枯死后14C的攝入停止,14C不斷衰變,其含量不斷減少,根據(jù)14C放射性強度減小的情況就可以推斷植物死亡的時間。下列說法正確的是(  )
A.14C的衰變方程為
B.對三星堆遺址中的炭屑樣品使用14C斷代法可以大致確定三星堆的年代
C.14C斷代法可以通過檢測14C大致確定某種植物的生長年限
D.14C的半衰期會隨時間按照指數(shù)規(guī)律逐漸減小
9.鈾同位素的衰變對巖石中元素豐度的影響可以用來進行地質(zhì)測年,其中U核發(fā)生α衰變生成Th核,下列說法正確的是(  )
A.U核的質(zhì)量等于Th核與α粒子的質(zhì)量之和
B.U核的質(zhì)量數(shù)等于Th核與α粒子的質(zhì)量數(shù)之和
C.U核的電荷數(shù)大于Th核與α粒子的電荷數(shù)之和
D.U核的中子數(shù)小于Th核與α粒子的中子數(shù)之和
10.碘131具有放射性,它的放射性物質(zhì)主要是β射線。它的核反應(yīng)方程是(  )
A. B.
C. D.
參考答案:
三課前預(yù)習(xí)
1. 電子流 鋁板 電磁波
2. 新的原子核 質(zhì)量數(shù)
3. 不同 核內(nèi)部自身的因素 沒有關(guān)系 統(tǒng)計規(guī)律
4. He n e e n H
5. 原子核式結(jié)構(gòu)模型 α A 質(zhì)子
6. H H,發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程 Li C,發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程 n
7. α射線 β射線 γ射線 弱 強
8. A 近 51
四自我檢測
1.A
2.B
3.C
4.C
5.D
6.D
7.A
8.B
9.B
10.A

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