1、4.2原子核的衰變學 習 目 標知 識 脈 絡1.知道天然放射現象，了解放射性及放射性元素的概念(重點)2掌握天然放射線中的“三劍客”的本質和特點(重點、難點)3掌握原子核衰變的規律，知道衰變、衰變的本質(重點、難點)4理解半衰期的概念，會應用半衰期公式解決相關問題(重點) 天然放射現象的發現及放射線的本質1天然放射現象的發現(1)天然放射現象：物質能自發地放出射線的現象(2)放射性：物質放出射線的性質，叫做放射性(3)放射性元素：具有放射性的元素，叫做放射性元素(4)天然放射現象的發現：1896年，法國物理學家貝可勒爾發現了天然放射現象2天然放射線中的“三劍客”(1)本質射線：在磁場作用下發

2、生偏轉，偏轉角度較小，是帶正電的高速運動的粒子流，電荷數為2，質量數為4，本質是氦原子核射線：在磁場作用下與射線“分道揚鑣”，朝另一個方向偏轉，偏轉角度較大，是帶負電的高速運動的電子流射線：在磁場中不偏轉，是不帶電的波長很短的電磁波“三劍客”圖4­2­1如圖4­2­1為三劍客在磁場中的運動情況(2)本領射線：粒子射出時的速度大約是光速的十分之一，有很強的電離作用，很容易使空氣電離，使照相底片感光，但穿透本領很小一張紙就能擋住射線：射線的速度接近光速，對物質的穿透本領較強，能穿透幾毫米厚的鋁板，但電離作用較弱射線：電離作用很小，穿透本領很強，能穿透幾厘米厚

3、的鉛板1放射性元素發出的射線可以直接觀察到(×)2放射性元素發出的射線的強度可以人工控制(×)3射線的穿透本領最強，電離作用很弱(×)4原子序數大于83的所有天然存在的元素都具有放射性()天然放射現象說明了什么？【提示】天然放射現象說明了原子核具有復雜的內部結構1三種射線的比較如下表種類射線射線射線組成高速氦核流高速電子流光子流(高頻電磁波)帶電荷量2ee0質量4mpmp1.67×1027 kg靜止質量為零速度0.1c0.99cc在電場或磁場中偏轉與射線反向偏轉不偏轉貫穿本領最弱用紙能擋住較強穿透幾毫米的鋁板最強穿透幾厘米的鉛板對空氣的電離作用很強較弱很

4、弱在空氣中的徑跡粗、短、直細、較長、曲折最長通過膠片感光感光感光2.三種射線在電場和磁場中的偏轉(1)在勻強電場中，射線不發生偏轉，做勻速直線運動，粒子和粒子沿相反方向做類平拋運動，在同樣的條件下，粒子的偏移大，如圖4­2­2所示圖4­2­2位移x可表示為xat2·2所以，在同樣條件下粒子與粒子偏移之比為××37.(2)在勻強磁場中：射線不發生偏轉，仍做勻速直線運動，粒子和粒子沿相反方向做勻速圓周運動，且在同樣條件下，粒子的軌道半徑小，如圖4­2­3所示圖4­2­3根據qvB得R所以，

5、在同樣條件下粒子與粒子的軌道半徑之比為××.1關于天然放射現象，下列說法正確的是( )A射線是由氦原子核組成的B射線是由原子核外電子電離產生C射線是由原子核外的內層電子躍遷產生D通過化學反應能改變物質的放射性【解析】射線是在衰變中產生的，本質是氦核，A正確；射線是在衰變中產生的，本質是高速電子流，B錯誤；射線是發生衰變和衰變時原子核發生能級躍遷而產生的電磁波，C錯誤；物質的放射性由原子核內部自身的因素決定，與原子所處的化學狀態和外部條件無關，D錯誤【答案】A2一置于鉛盒中的放射源發射出的、和射線，由鉛盒的小孔射出，在小孔外放一鋁箔，鋁箔后的空間有一勻強電場進入電場后，射線變

6、為a、b兩束，射線a沿原來方向行進，射線b發生了偏轉，如圖4­2­4所示，則圖中的射線a為_射線，射線b為_射線圖4­2­4【解析】在三種射線中，射線帶正電，穿透能力最弱，射線不帶電，穿透能力最強，射線帶負電，穿透能力一般，綜上所述，結合題意可知，a射線應為射線，b射線應為射線【答案】3(多選)將、三種射線分別射入勻強磁場和勻強電場，圖中表示射線偏轉情況正確的是( )【解析】已知粒子帶正電，粒子帶負電，射線不帶電，根據正、負電荷在磁場中運動受洛倫茲力方向和正、負電荷在電場中受電場力方向可知，A、B、C、D四幅圖中、粒子的偏轉方向都是正確的，但偏轉的程度需

7、進一步判斷帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動，其半徑r，將數據代入，則粒子與粒子的半徑之比··××371，A對，B錯；帶電粒子垂直進入勻強電場，設初速度為v0，垂直電場線方向位移為x，沿電場線方向位移為y，則有xv0t，yt2，消去t可得y對某一確定的x值，、粒子沿電場線偏轉距離之比··××，C錯，D對【答案】AD判斷三種射線性質的方法(1)射線的電性：射線帶正電、射線帶負電、射線不帶電、是實物粒子，而射線是光子流，它是波長很短的電磁波(2)射線的偏轉：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和射線偏轉方向

8、，由于射線不帶電，故運動軌跡仍為直線(3)射線的穿透能力：粒子穿透能力較弱，粒子穿透能力較強，射線穿透能力最強，而電離作用相反放射性元素的衰變和半衰期1衰變原子核由于放出某種粒子而轉變為新核的變化2衰變形式：常見的衰變有兩種，放出粒子的衰變為衰變，放出粒子的衰變為衰變，而射線是伴隨射線或射線產生的3衰變規律(1)衰變：XHeY.(2)衰變：XeY.在衰變過程中，電荷數和質量數都守恒4放射性元素的半衰期(1)概念放射性元素每經過一段時間，就有一半的核發生衰變，這段時間叫做放射性元素的半衰期(2)放射性元素的半衰期是由其原子核本身決定的，一種放射性元素，不論它是以單質的形式存在，還是與其他元素形成

9、化合物，也不論所處的環境如何，它的半衰期都不會改變1原子核的衰變有衰變、衰變和衰變三種形式(×)2在衰變過程中，電荷數、質量數守恒()3原子所處的周圍環境溫度越高，衰變越快(×)有10個鐳226原子核，經過一個半衰期有5個發生衰變，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，因為衰變規律是大量原子核的統計規律1衰變實質衰變：原子核內兩個質子和兩個中子結合成一個粒子，并在一定條件下作為一個整體從較大的原子核中拋射出來，產生衰變.2n2HHe.衰變：原子核內的一個中子變成一個質子留在原子核內，同時放出一個電子，即粒子放射出來nHe.2確定原子核衰

10、變次數的方法與技巧(1)方法：設放射性元素X經過n次衰變和m次衰變后，變成穩定的新元素Y，則衰變方程為：XYnHeme根據電荷數守恒和質量數守恒可列方程：AA4n，ZZ2nm.以上兩式聯立解得：n，mZZ.由此可見，確定衰變次數可歸結為解一個二元一次方程組(2)技巧：為了確定衰變次數，一般先由質量數的改變確定衰變的次數(這是因為衰變的次數多少對質量數沒有影響)，然后根據衰變規律確定衰變的次數3對半衰期的理解(1)意義：表示放射性元素衰變的快慢(2)半衰期公式：nN，mM式中N、M表示衰變前的原子數和質量，n、m表示衰變后的尚未發生衰變的原子數和質量，t表示衰變時間，T表示半衰期4適用條件：半衰

11、期是一個統計概念，是對大量的原子核衰變規律的總結，對于一個特定的原子核，無法確定其何時發生衰變，半衰期只適用于大量的原子核5應用：利用半衰期非常穩定的特點，可以測算其衰變過程，推算時間等4某原子核的衰變過程ABC，下列說法正確的是( )A核C比核A的質子數多1B核C比核A的質量數少5C原子核為A的中性原子的電子數比原子核為B的中性原子的電子數多2D核C比核B的中子數少2【解析】原子核A經過一次衰變和一次衰變變為原子核C的衰變方程為：，由此可知核C比核A的質子數少1，質量數少4，A錯誤，B錯誤；原子核為A的中性原子的電子數比原子核為B的中性原子的電子數少1，C錯誤；核C比核B的中子數少2，核C比

12、核A的中子數少3，D正確【答案】D5(多選)由于放射性元素Np的半衰期很短，所以在自然界一直未被發現，只是在使用人工的方法制造后才被發現已知Np經過一系列衰變和衰變后變成Bi，下列論斷中正確的是( )A.Bi的原子核比Np的原子核少28個中子B.Bi的原子核比Np的原子核少18個中子C衰變過程中共發生了7次衰變和4次衰變D衰變過程中共發生了4次衰變和7次衰變【解析】Bi的中子數為20983126，Np的中子數為23793144，Bi的原子核比Np的原子核少18個中子，A錯、B對；衰變過程中共發生了衰變的次數為7次，衰變的次數是2×7(9383)4次，C對、D錯【答案】BC6放射性同位素14C被考古學家稱為“碳鐘”，它可以用來判定古生物體的年代，此項研究獲得1960年諾貝爾化學獎. 【導學號：06092036】(1)宇宙射線中高能量的中子碰到空氣中的氮原子后，會形成不穩定的C，它很容易發生衰變，放出射線變成一個新核，其半衰期為5 730年，試寫出14C的衰變方程；(2)若測得一古生物遺骸中的C含量只有活體中的25%，則此遺骸距今約有多少年？【解析】(1)C的衰變方程為：CeN.(2)C的半衰期T5 730年生物死亡后，遺骸中的C按其半衰期變