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第五章 原子核
第2節(jié) 放射性元素的衰變
高二物理（人教版2019）
知識回顧
1、三種射線的本質(zhì)分別是什么？
2、射線來源于何處？
射線與核外電子無關(guān)，來自原子核。
3、原子核由什么組成？
原子核由質(zhì)子和中子組成
（質(zhì)子和中子通稱為核子）
核電荷數(shù)Z=質(zhì)子數(shù)=原子序數(shù)=荷外電子數(shù)
質(zhì)量數(shù)A=核子數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)
在古代，不論是東方還是西方，都有一批追求，“點(diǎn)石成金”之術(shù)，他們試圖利用化學(xué)方法將一些普通的礦石變成黃金。當(dāng)然，這些煉金術(shù)士的希望都破滅了。
那么，真的存在能讓一種元素變成另一種元素的過程嗎？
新課引入

α衰變：放出α粒子的衰變，如:
β衰變：放出β粒子的衰變，如:
1.定義：原子核放出 α粒子或 β粒子轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓凶鲈雍说乃プ?
2.種類：
原子核發(fā)生衰變時，衰變前后的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒．
3.規(guī)律：
4.衰變方程
α衰變：
β衰變：
說明：1. 中間用單箭頭，不用等號；
2. 質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒;
3. 方程及生成物要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ).
一、 原子核的衰變
結(jié)果: 新核在元素周期表中位置前移2位
（原子序數(shù)減2）
本質(zhì): 原子核內(nèi)的一個中子變成質(zhì)子，同時放出一個電子，
結(jié)果: 新核在元素周期表中位置后移
1位 （原子序數(shù)增1）
α衰變：
β衰變：
本質(zhì): 原子核內(nèi)少了兩個質(zhì)子和兩個中子
（原子核中的兩個中子和兩個質(zhì)子結(jié)合形成ɑ粒子并釋放出來）
5、本質(zhì)：
6 、γ輻射：
γ射線經(jīng)常是伴隨α射線和 β射線產(chǎn)生的
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
化學(xué)方程式
核反應(yīng)方程式
聯(lián)系
電荷、質(zhì)量守恒
電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)守恒
區(qū)別
用符號
用箭頭
注意：核反應(yīng)方程式中質(zhì)量數(shù)守恒指衰變前后核子的總數(shù)不變，
并不是質(zhì)量不變！
區(qū)分：核反應(yīng)與化學(xué)反應(yīng)
設(shè) 經(jīng)一X次α衰變和Y次β衰變后的產(chǎn)物：
質(zhì)量數(shù)守恒：
電荷數(shù)守恒：
衰變方程：
解得：
BD　
解析：α衰變時核電荷數(shù)減2，質(zhì)量數(shù)減4，β衰變時核電荷數(shù)加1，質(zhì)量數(shù)不變；設(shè)發(fā)生了x次α衰變和y次β衰變，則根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒有：2x－y＋86＝88,4x＋222＝226，解得x＝1，y＝0，A錯誤；同理可判斷選項(xiàng)C錯誤；BD正確。
[2021·全國甲卷] 如圖-所示,一個原子核X經(jīng)圖中所示的一系列α、β衰變后,生成穩(wěn)定的原子核Y,在此過程中放射出電子的總個數(shù)為(　　)
A.6
B.8
C.10
D.14
A
設(shè)有一個質(zhì)量為M0的原子核，原來處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)發(fā)生一次α(或β)衰變后，釋放的粒子的質(zhì)量為m，速度為v，產(chǎn)生的反沖核的質(zhì)量為M，速度為V：（1）．動量守恒關(guān)系 0＝mv＋MV 或 mv＝－MV
7、α衰變和β衰變在磁場中的軌跡分析
（2）．在磁場中徑跡的特點(diǎn)
例2(多選)A、B是兩種放射性元素，原來都靜止在同一勻強(qiáng)磁場，其中一個放出α粒子，另一個放出β粒子，運(yùn)動方向都與磁場方向垂直。圖中a、b與c、d分別表示各粒子的運(yùn)動軌跡，下列說法中正確的是 (　 　)
A．磁場方向一定為垂直紙面向里
B．A放出的是α粒子，B放出的是β粒子
C．b為α粒子運(yùn)動軌跡，c為β粒子運(yùn)動軌跡
D．a(chǎn)軌跡中粒子比b軌跡中的粒子動量大
BC　
11.4
7.6
3.8
1/2
1/4
1/8
m/m0
t /天
0
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。
氡的衰變
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
m/m0
t /天
3.8
1/2
2×3.8
1/4
3×3.8
1/8
1/16
4×3.8
…
…
2、公式：若放射性元素原來的質(zhì)量為m0 、原子數(shù)為N0；剩余的質(zhì)量m，剩余的原子數(shù)為N，經(jīng)過時間t，則：
二、 半衰期
由圖可知：氡的半衰期為3.8天

① 經(jīng)過n個半衰期(T)其剩余的質(zhì)量為：
② 經(jīng)過n個半衰期后剩余的粒子數(shù)為：
3. 補(bǔ)充幾點(diǎn)：
①半衰期是一個統(tǒng)計(jì)規(guī)律，只對大量的原子核才適用。
②不同元素的原子核半衰期差異很大。
③每一種原子核的半衰期是固定的，由原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定，與外部因素?zé)o關(guān)。
一種放射性元素，不管它是以單質(zhì)的形式存在，還是與其他元素形成化合物，或者對它施加壓力、提高溫度，都不能改變它的半衰期
例3.下列關(guān)于放射性元素半衰期的說法正確的是(　　)
A．半衰期越長對環(huán)境的影響時間越長
B．通過化學(xué)方法可以改變放射性元素的半衰期
C．通過物理方法可以改變放射性元素的半衰期
D．100個放射性元素原子核經(jīng)過一個半衰期后剩余50個未衰變的原子核
A
A
1.定義：
原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核或者發(fā)生狀態(tài)變化的過程。
2.原子核的人工轉(zhuǎn)變
I·約里奧·居里，1900～1958
F·約里奧·居里，1897～1956
法國科學(xué)家。是P·居里和M·居里的女兒和女婿.由于發(fā)現(xiàn)人工放射性而獲得1935年諾貝爾化學(xué)獎.
發(fā)現(xiàn)質(zhì)子
發(fā)現(xiàn)中子
發(fā)現(xiàn)放射性同位素和正電子
六 核反應(yīng)
具體實(shí)例1：質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)—盧瑟福 α粒子轟擊氮原子核
具體實(shí)例2：中子的發(fā)現(xiàn)----查德威克a粒子轟擊鈹原子核
具體實(shí)例3：約里奧·居里夫婦用α粒子轟擊鋁箔時，除探測到預(yù)料中的中子外，還探測到了正電子
3.書寫核反應(yīng)方程需注意的問題
（2）核反應(yīng)方程要滿足：電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)守恒
（3）熟記并會寫，中子、質(zhì)子、電子、正電子、氕、氘、氚、α粒子
（4）熟記并會寫元素周期表前二十位元素符號
（1）核反應(yīng)方程用箭頭“ ”，不能用“=”
例4.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．
變式訓(xùn)練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．
2.放射性同位素的分類
①天然放射性同位素。
②人工放射性同位素。
3.人工放射性同位素的優(yōu)勢
①放射強(qiáng)度容易控制。
②半衰期短，廢料易處理。
1.放射性同位素：具有放射性的同位素.
四、 放射性同位素及其應(yīng)用
①射線測厚儀
在鋼板一面，放置γ射線源，另一面放著接收裝置。那么鋼板越厚，接收到了射線信號越弱，根據(jù)信號強(qiáng)度就可以測量金屬板的厚度。
②放射治療
利用γ射線的高能量治療癌癥
經(jīng)照射 未經(jīng)照射
培優(yōu)育種
③農(nóng)業(yè)應(yīng)用
γ射線使種子的遺傳基因發(fā)生變異，殺死使食物腐敗的細(xì)菌，抑制蔬菜發(fā)芽，延長保存期等
【練習(xí)1】1934年，約里奧—居里夫婦用α粒子轟擊鋁核1327????????，產(chǎn)生了第一個人工放射性核素X：????+1327????????→????+????。X的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別為( 　 B )
A.15和28 B.15和30
C.16和30 D.17和31
?
【練習(xí)2】國家大科學(xué)工程——中國散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，獲得中子束流，可以為諸多領(lǐng)域的研究和工業(yè)應(yīng)用提供先進(jìn)的研究平臺，如圖所示。下列核反應(yīng)中放出的粒子為中子的是(　 B 　)
A.714????俘獲一個α粒子，產(chǎn)生817????并放出一個粒子
B.1327????????俘獲一個α粒子，產(chǎn)生1530????并放出一個粒子
C.511????俘獲一個質(zhì)子，產(chǎn)生48????????并放出一個粒子
D.36????????俘獲一個質(zhì)子，產(chǎn)生23????????并放出一個粒子
?
【練習(xí)3】氡的半衰期是3.8天，下列說法正確的是(　 C　 )
A．升高溫度，可以使氡的半衰期變短
B．增加壓強(qiáng)，可以使氡的半衰期變短
C．4克氡原子核，經(jīng)過7.6天就只剩下1克氡原子核
D．4個氡原子核，經(jīng)過7.6天就只剩下1個氡原子核
一、原子核的衰變
2.衰變原則：
質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒。
1.原子核的衰變：
（1）?衰變:原子核放出?粒子的衰變叫做?衰變．
（2）β衰變:原子核放出β粒子的衰變叫做β衰變．
（3）γ射線:伴隨?射線或?射線產(chǎn)生.
二、半衰期
1、半衰期:放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間，叫做這種元素的半衰期。
2、不同的放射性元素，半衰期不同
放射性元素衰變的快慢是核內(nèi)部自身因素決定。
課堂小結(jié)
放射性元素半衰變是一個統(tǒng)計(jì)規(guī)律。

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