資源簡介

課時跟蹤檢測（十五） 放射性元素的衰變
1．如圖，放射性元素鐳衰變過程中釋放出α、β、γ三種射線，分別進入勻強電場和勻強磁場中，下列說法正確的是(　　)
A．①表示γ射線，③表示α射線
B．②表示β射線，③表示α射線
C．④表示α射線，⑤表示γ射線
D．⑤表示β射線，⑥表示α射線
解析：選C　由放射現(xiàn)象中α射線帶正電，β射線帶負電，γ射線不帶電，結合在電場與磁場中的偏轉可知②⑤是γ射線，③④是α射線，①⑥是β射線，故選C。
2．如圖所示為研究某未知元素放射性的實驗裝置，實驗開始時在薄鋁片和熒光屏之間有圖示方向的勻強電場E，通過顯微鏡可以觀察在熒光屏的某一位置上每分鐘閃爍的亮點數。若撤去電場后繼續(xù)觀察，發(fā)現(xiàn)每分鐘閃爍的亮點數沒有變化；如果再將薄鋁片移開，觀察到每分鐘閃爍的亮點數大大增加，由此可以判斷，放射源發(fā)出的射線為(　　)
A．β射線和γ射線 B．α射線和β射線
C．β射線和X射線 D．α射線和γ射線
解析：選D　三種射線中α射線和β射線帶電，進入電場后會發(fā)生偏轉，而γ射線不帶電，在電場中不偏轉。由題意知，將電場撤去，從顯微鏡內觀察到熒光屏上每分鐘閃爍的亮點數沒有變化，可知射線中含有γ射線。再將薄鋁片移開，則從顯微鏡內觀察到的每分鐘閃爍的亮點數大大增加，根據α射線的穿透能力最弱，一張紙就能擋住，而β射線能穿透幾毫米的鋁板，分析得知射線中含有α射線，不含β射線。故放射源所發(fā)出的射線為α射線和γ射線，D正確。
3．14C測年法是利用14C衰變規(guī)律對古生物進行年代測定的方法。若以橫坐標t表示時間，縱坐標m表示任意時刻14C的質量，m0為t＝0時14C的質量。下面四幅圖中能正確反映14C衰變規(guī)律的是(　　)
解析：選C　設衰變周期為T，那么任意時刻14C的質量m＝m0。可見，隨著t的增長物體的質量越來越小，且變化越來越慢，很顯然C項圖線符合衰變規(guī)律，故選C。
4．14C發(fā)生放射性衰變成為14N，半衰期約為5 700年。已知植物存活期間，其體內14C與12C的比例不變；生命活動結束后，14C的比例持續(xù)減小。現(xiàn)通過測量得知，某古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一。下列說法正確的是(　　)
A．該古木的死亡時間距今約5 700年
B．12C、13C、14C具有相同的中子數
C．14C衰變?yōu)?4N的過程中放出α射線
D．增加樣品測量環(huán)境的壓強將加速14C的衰變
解析：選A　設原來14C的質量為M0，衰變后剩余質量為M，則有M＝M0，因為剩余質量為原來的，故＝1，所以死亡時間距今為t＝T≈5 700年，A正確；12C、13C、14C具有相同的質子數和不同的中子數，故B錯誤；14C衰變?yōu)?4N的過程中，質量數沒有變化，而核電荷數增加1，這是因為14C中的一個中子變成了一個質子和一個電子，放出β射線，C錯誤；放射性元素的半衰期與其所處的物理環(huán)境以及化學環(huán)境無關，D錯誤。
5.如圖所示，一天然放射性物質放射出的三種射線經過一個勻強電場和勻強磁場共存的區(qū)域(方向如圖所示)，調整電場強度E和磁感應強度B的大小，使得在MN上只有兩個點受到射線照射，下列判斷正確的是(　　)
A．射到a點的是α射線
B．射到b點的是β射線
C．射到b點的是α射線或β射線
D．射到b點的是γ射線
解析：選C　因為γ射線不帶電，所以γ射線一定射到a點；α、β兩種射線在電磁場中受到電場力和洛倫茲力，若滿足qvB＝Eq，即v＝，則α、β兩種射線都能射到a點，故不合題意；若電場力大于洛倫茲力，則射到b點的是α射線；若洛倫茲力大于電場力，則射到b點的是β射線。故C正確，A、B、D錯誤。
6.如圖所示是盧瑟福設計的一個實驗：他在鉛塊上鉆了一個小孔，孔內放入一點鐳，使射線只能從這個小孔里發(fā)出，隨后他將射線引入磁場中，發(fā)現(xiàn)射線立即分成三束，他把三束射線分別命名為α射線、β射線、γ射線。基于對這三種射線的深入分析，盧瑟福獲得了1908年的諾貝爾獎。以下對這三束射線描述正確的是(　　)
A．α射線的穿透能力最弱，容易被物體吸收
B．β射線在真空中的運動速度是光速
C．γ射線本質上是波長很短的電磁波，電離能力極強
D．β射線帶負電，是來自鐳原子的核外電子
解析：選A　α射線的穿透能力最弱，電離作用最強，容易被物體吸收，故A正確；β射線的速度可達光速的99%，故B錯誤；γ射線是一種波長很短的電磁波，電離能力極弱，故C錯誤；β射線(高速電子流)帶負電，是由原子核內中子轉化成質子放出的電子，故D錯誤。
7.研究放射性元素射線性質的實驗裝置如圖所示。兩塊平行放置的金屬板A、B分別與電源的兩極a、b連接，放射源位于兩極板A、B的正中間，其上方小孔向外射出射線。則(　　)
A．a為電源正極，到達A板的為α射線
B．a為電源正極，到達A板的為β射線
C．a為電源負極，到達A板的為α射線
D．a為電源負極，到達A板的為β射線
解析：選B　兩粒子在電場中做類平拋運動，水平方向上：a＝，＝at2，解得：t＝d，豎直方向上：x＝vt，可得x＝v·d，根據α粒子與β粒子的速度、質量、電荷量大小關系可以得出，xα>xβ，所以偏轉到A板的是β粒子，因β粒子帶負電，故a為電源的正極。選項B正確，A、C、D均錯誤。
21世紀教育網(www.21cnjy.com)(共30張PPT)
第二節(jié)　放射性元素的衰變
核心素養(yǎng)點擊
物理觀念 (1)了解放射性現(xiàn)象和放射性元素。
(2)知道原子核的衰變及三種射線的特性。
(3)掌握半衰期的概念和應用。
科學思維 半衰期在考古學方面的應用。
科學探究 探究三種射線在電場中的偏轉。
科學態(tài)度與責任 通過對原子核結構的探究，感悟探索微觀世界的研究方法，強化證據意識和推理能力。
一、放射性的發(fā)現(xiàn)　原子核衰變
1．填一填
(1)放射性的發(fā)現(xiàn)
①1896年，法國物理學家___________發(fā)現(xiàn)鈾和含鈾的礦物都能發(fā)出一種看不見的_____，這種射線可以使包在黑紙里的照相底片感光。
②波蘭裔法國物理學家瑪麗·居里和她的丈夫皮埃爾·居里發(fā)現(xiàn)放射性更強的新元素，分別命名為釙(Po)、______。
貝可勒爾
射線
鐳(Ra)
(2)放射性
①定義：物質放射出射線的性質。
②放射性元素：具有______性的元素。
③天然放射性元素：能________放出射線的元素。
(3)原子核衰變
①衰變：一種元素經放射過程變成____________的現(xiàn)象。
②分類：放出α粒子的衰變稱為________，放出β粒子的衰變稱為________。
2．判一判
(1)原子核發(fā)生衰變，變成了一種新的原子核。 ( )
(2)原子核衰變時不會變成新元素。 ( )
(3)β衰變時放出的電子就是核外電子。 ( )
放射
自發(fā)地
另一種元素
α衰變
β衰變
√
×
×
3．想一想
如圖為α衰變、β衰變示意圖。
(1)當原子核發(fā)生α衰變時，原子核的質子數和中子數如何變化？為什么？
提示：α衰變時，原子核內兩個質子和兩個中子結合成一個α粒子拋射出來，則核內的中子數和質子數都減少2個。
(2)當發(fā)生β衰變時，新核的核電荷數相對原來的原子核變化了多少？新核在元素周期表中的位置怎樣變化？
提示：β衰變時，核內的一個中子變成一個質子留在核內，同時放出一個電子。則核電荷數增加1，新核在元素周期表中的位置后移一位。
二、半衰期
1．填一填
(1)定義：原子核的數目因衰變減少到原來的_____所經過的時間。
(2)決定因素
不同的放射性元素，半衰期_______。放射性元素衰變的快慢是由_______的因素決定，跟原子所處的化學狀態(tài)和外部條件______關系。
2．判一判
(1)半衰期就是放射性元素全部衰變所用時間的一半。 ( )
(2)半衰期是放射性元素的大量原子核衰變的統(tǒng)計規(guī)律。 ( )
(3)對放射性元素加熱時，其半衰期縮短。 ( )
一半
不同
核本身
沒有
×
×
√
3．想一想
有10個鐳226原子核，經過一個半衰期有5個發(fā)生衰變，這樣理解對嗎？
提示：不對。10個原子核數目太少，它們何時衰變是不可預測的，因為衰變規(guī)律是大量原子核的統(tǒng)計規(guī)律。
探究(一)　對三種射線的理解
[問題驅動]
如圖為三種射線在磁場中的運動軌跡示意圖。
(1)α射線向左偏轉，β射線向右偏轉，γ射線不偏轉說明了什么？
提示：說明α射線帶正電，β射線帶負電，γ射線不帶電。
(2)α粒子的速度約為β粒子速度的十分之一，但α射線的偏轉半徑大于β射線的偏轉半徑說明什么問題？
提示：說明α射線比荷小于β射線的比荷。　　　　
[重難釋解]
1．α、β、γ射線的比較
典例1　 如圖所示，x為未知的放射源，L為薄鋁片，若在放射源
和計數器之間加上L后，計數器的計數率大幅度減小，在L和計數器之
間再加豎直向下的勻強磁場，計數器的計數率不變，則x可能是 (　　)
A．α和β的混合放射源
B．純α放射源
C．α和γ的混合放射源
D．純γ放射源
[解析]　在放射源和計數器之間加上L后，計數器的計數率大幅度減小，說明射線中有穿透力很弱的粒子，即α粒子；在鋁片和計數器之間再加豎直向下的勻強磁場，計數器的計數率不變，說明穿過鋁片的粒子中無帶電粒子，故只有γ射線。因此放射源可能是α和γ的混合放射源，C正確。
[答案]　C
三種射線的比較方法
(1)知道三種射線帶電的性質，α射線帶正電、β射線帶負電、γ射線不帶電。α、β是實物粒子，而γ射線是光子流，屬電磁波的一種。
(2)在電場或磁場中，通過其受力及運動軌跡半徑的大小來判斷α和β射線偏轉方向，由于γ射線不帶電，故運動軌跡仍為直線。
(3)α粒子穿透能力較弱，β粒子穿透能力較強，γ射線穿透能力最強，而電離作用相反。
[素養(yǎng)訓練]
1．釷元素衰變時會放出β粒子，其中β粒子是(　　)
A．中子　　　　　　　 B．質子
C．電子 D．光子
解析：放射性元素衰變時放出的三種射線α、β、γ分別是氦核流、電子流和光子流。
答案： C 　
2．α、β和γ射線穿透物質的能力是不同的，為把輻射強度減到一半，所需鋁板的厚度分別為0.000 5 cm、0.05 cm和8 cm。工業(yè)部門可以使用射線來測厚度。如圖所示，軋鋼廠的熱軋機上可以安裝射線測厚儀，儀器探測到的射線強度與鋼板的厚度有關，軋出的鋼板越厚，透過的射線越弱。因此，將射線測厚儀接收到的信號輸入計算機，就可以對鋼板的厚度進行自動控制。如果鋼板的厚度需要控制為5 cm，請推測測厚儀使用的射線是 (　　)
A．α射線　　　　　　　　　 B．β射線
C．γ射線 D．可見光
解析：根據α、β、γ三種射線特點可知，γ射線穿透能力最強，電離能力最弱，α射線電離能力最強，穿透能力最弱，鋼板厚度控制為5 cm，則α、β射線均不能穿透，而γ射線可以穿透，為了能夠準確測量鋼板的厚度，探測射線應該用γ射線；隨著軋出的鋼板越厚，透過的射線越弱，而軋出的鋼板越薄，透過的射線越強，故A、B、D錯誤，C正確。
答案：C　
答案：B　
探究(二)　半衰期及其應用
[問題驅動]
如圖為始祖鳥的化石，美國科學家維拉·黎比運用了半衰期的
原理發(fā)明“碳-14計年法”，并因此榮獲了1960年的諾貝爾獎。利
用“碳-14計年法”可以估算出始祖鳥的年齡。
(1)為什么能夠運用半衰期來計算始祖鳥的年齡？
提示：半衰期是放射性元素的原子核有半數發(fā)生衰變所需的時間。能夠運用它來計算始祖鳥的年齡是因為半衰期與原子所處的化學狀態(tài)和外部條件無關。
(2)若有10個具有放射性的原子核，經過一個半衰期，則一定有5個原子核發(fā)生了衰變，這種說法是否正確，為什么？
提示：這種說法是錯誤的，因為半衰期描述的是大量放射性元素衰變的統(tǒng)計規(guī)律，不適用于少量原子核的衰變。　　　　
3．適用條件
半衰期是一個統(tǒng)計概念，是對大量的原子核衰變規(guī)律的總結，對于一個特定的原子核，無法確定何時發(fā)生衰變，因此，半衰期只適用于大量的原子核的衰變。
4．應用
利用半衰期非常穩(wěn)定的特點，可以測算其衰變過程，推算時間等。
[答案]　C
關于半衰期的兩個誤區(qū)
(1)錯誤地認為半衰期就是一個放射性元素的原子核衰變到穩(wěn)定核所經歷的時間。其實半衰期是大量的原子核發(fā)生衰變時的統(tǒng)計規(guī)律。
(2)錯誤地認為放射性元素的半衰期就是元素質量減少為原來一半所需要的時間，該觀點混淆了尚未發(fā)生衰變的放射性元素的質量與衰變后元素的質量的差別。其實衰變后的質量包括衰變后新元素的質量和尚未發(fā)生衰變的質量。
[素養(yǎng)訓練]
1．(2024·北京高考) 是24天。1 g釷234經過48天后，剩余釷234的質量為(　　)
A．0 g　　　　　　　　　 B．0.25 g
C．0.5 g D．0.75 g
一、培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維
根據臨床經驗，部分藥物在體內的代謝也有與原子核衰變相似的規(guī)律。藥物的血漿半衰期是指藥物在血漿中的濃度下降一半所需的時間。某種藥物的血漿半衰期為2小時，一次合理劑量的用藥后藥物在血漿中的濃度為20毫克/升，若血漿中的藥物濃度下降至3毫克/升以下就要補充用藥，則該藥物的用藥時間間隔約為 (　　)
A．2小時　 B．4小時　　C．6小時　　D．8小時
解析：因為藥物的血漿半衰期為2小時，經過6小時，即3個半衰期，血漿中的藥物濃度下降至2.5毫克/升，所以該藥物的用藥時間間隔約為6小時，故C正確。
答案：C　
二、注重學以致用和思維建模
1. 為保證生產安全，大型鋼鐵部件內部不允許有砂眼、
裂紋等傷痕存在。如圖所示是利用射線檢測鋼柱內部是否
存在砂眼或裂紋情況的示意圖，若鋼柱的直徑為20 cm，
則下列說法正確的是(　　)
A．射線源放出的射線應該是β射線
B．射線源放出的射線應該是α射線
C．射線源放出的射線應該是γ射線
D．若鋼柱內部有傷痕，探測器接收到的射線粒子將減少
解析：此射線必須能穿透部件，探測器才能接收到射線粒子，用一張紙就能將α射線擋住，β射線只能穿透幾毫米厚的鋁板，γ射線能穿透幾厘米厚的鉛板和幾十厘米厚的混凝土，顯然應該用γ射線檢查直徑為20 cm的鋼柱內部是否有傷痕存在，選項C正確，A、B錯誤；當遇到鋼柱內部有砂眼或裂紋時，穿過鋼柱到達探測器的γ射線比沒有砂眼或裂紋處的要強一些，選項D錯誤。
答案：C　

展開更多......

收起↑