2019-2020学年高中物理 第四章 原子核 4.2 核衰变与核反应方程教案 粤教版选修3-5.doc

2019-2020年高中物理（SWSJ）粤教版选修3-5教学案：第四章第二节放射性元素的衰变(含答案)(对应学生用书页码P48) 1．α射线实际上就是高速运动的α粒子流，速度可达到光速的1/10，其电离能力强，穿透能力较差，在空气中只能前进几厘米。

2．β射线是高速运动的电子流，它速度很大，可达光速的90%，它的穿透能力较强，电离能力较弱。

3．γ射线呈电中性，是能量很高的电磁波，波长很短，在10－10 m以下，它的电离作用更小，但穿透能力更强，甚至能穿透几厘米厚的铅板。

4．原子核放出一个α粒子后，核的质量数减少4，电荷数减少2。

5．半衰期越大，说明放射性元素衰变得越慢，放射性元素的半衰期是由核本身的因素决定的，与原子所处的物理状态或化学状态无关。

(对应学生用书页码P48)1.2．三种射线的分离(1)用匀强电场分离时，带正电的α射线沿电场方向偏转，带负电的β射线沿电场的反方向偏转，且α射线偏转小，β射线偏转大，而γ射线不偏转。

如图4－2－1所示。

(2)用匀强磁场分离时，α射线和β射线沿相反的方向做匀速圆周运动，且在同样的条件下α射线的轨道半径大，β射线的轨道半径小；γ射线不偏转。

如图4－2－2所示。

图4－2－21．一放射源放射出某种或多种射线，当用一张薄纸放在放射源前面时，射线的强度减为原来的13，而当用1 cm 厚的铝板放在放射源前面时，射线的强度减小到几乎为零。

由此可知，该放射源所放射出的( )A ．仅是α射线B ．仅是β射线C ．是α射线和β射线D ．是α射线和γ射线解析：三种射线中，γ射线贯穿本领最强，能穿透几厘米厚的铅板。

本题中用1 cm 厚的铝片即能挡住射线，说明射线中不含γ射线，用薄纸便可挡住部分射线，说明射线中含有贯穿本领较小的α射线，同时有大部分射线穿过薄纸，说明含有β射线。

故选项C 对。

答案：C1.定义图4－2－1一种元素经放射过程变成另一种元素的现象，称为原子核的衰变。

2．衰变规律原子核衰变时，电荷数和质量数都守恒。

第三节 放射性同位素[学习目标] 1.知道什么是核反应，能够熟练写出核反应方程．(重点)2.知道放射性同位素和人工放射性同位素及其核反应方程．(难点)3.了解放射性在生产和科学领域的应用.4.知道射线的危害及防护．一、核反应1．定义：利用天然放射性的高速粒子或利用人工加速的粒子去轰击原子核，以产生新的原子核，这个过程叫做核反应．2．反应能：核反应中所放出或吸收的能量叫做反应能． 3．两个典型的核反应方程 (1)质子的发现：147N ＋42He→148O ＋11H. (2)中子的发现：94Be ＋42He→126C ＋10n. 二、放射性同位素及其应用 1．放射性同位素(1)具有相同质子数而中子数不同的原子，在元素周期表中处于同一位置，因而互称同位素．(2)具有放射性的同位素，叫做放射性同位素． (3)发现正电子的核反应方程2713Al ＋42He→3015P ＋10n 3015P→3014Si ＋01e ＋ν.ν代表中微子，它是一种中性粒子，质量近似为零． 2．放射性同位素的应用放射性同位素的应用主要分为三类： (1)射线的应用； (2)示踪原子的应用； (3)半衰期的应用． 3．放射线的危害及防护 (1)危害人体受到长时间大剂量的射线照射，就会使细胞、组织、器官受到损伤，破坏人体DNA 分子结构，有时甚至会引发癌症，或者造成下一代遗传上的缺陷，过度照射时，人常常会出现头痛、四肢无力、贫血等多种症状，重者甚至死亡．(2)防护辐射防护的基本方法有时间防护、距离防护和屏蔽防护．要防止放射性物质对水源、空气、用具、工作场所的污染，要防止射线过多地长时间地照射人体．1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)无论是核衰变还是其他核反应，方程两边总的质量数和电荷数是守恒的．(2)核反应方程遵守质量数守恒，即核反应过程中，质量不变化．(×)(3)利用示踪原子来推断地层或古代文物的年代．(×)(4)可以利用放射性同位素的射线进行无损探伤，生物育种等．(√)(5)医学上做射线治疗用的放射性元素，应选半衰期长的．(×)2．(多选)以下是物理学史上3个著名的核反应方程x＋73Li→2y y＋14 7N→x＋17 8O y＋94Be→z＋12 6Cx、y和z是3种不同的粒子，下列说法正确的是( )A．x为α粒子B．y为α粒子C．y为电子D．z为中子BD [根据质量数守恒和电荷数守恒可以确定x为质子11H，y为42He即α粒子，z为中子10n.] 3．(多选)有关放射性同位素3015P的下列说法，正确的是( )A.3015P与3014X互为同位素B.3015P与其同位素有相同的化学性质C．用3015P制成化合物后它的半衰期变长D．含有3015P的磷肥释放正电子，可用作示踪原子，观察磷肥对植物的影响BD [同位素有相同的质子数，不同的中子数，所以选项A错误；半衰期与元素所处的化学状态没有关系，3015P制成化合物后它的半衰期不变，选项C错误．](1)条件：用α粒子、质子、中子，甚至用γ光子轰击原子核，使原子核发生转变．(2)实质：用粒子轰击原子核，并不是粒子与核碰撞，将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使核发生了转变．(3)遵循规律：反应前、后电荷数和质量数守恒． 2．常见的人工转变核反应(1)卢瑟福发现质子147N ＋42He→178O ＋11H. (2)查德威克发现中子94Be ＋42He→126C ＋10n. (3)居里夫妇人工制造同位素42He ＋2713Al→3015P ＋10n.3015P 具有放射性，自发地放出正电子(01e)，与天然放射现象遵循相同的规律，衰变方程：3015P→3014Si ＋01e ＋ν.3．书写核反应方程时的注意事项(1)核反应指的是在原子核内部核子数发生相应的变化，而化学反应指的是在原子核外最外层电子数发生变化，二者存在本质的不同．(2)核反应过程一般都不是可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接．(3)核反应的生成一定要以实验事实为基础，不能依据两个守恒规律杜撰出生成物与核反应方程．(4)核反应遵循质量数守恒，而不是质量守恒，核反应过程中反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)且释放出核能．【例1】 1993年，中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的铂元素的同位素20278Pt.制取过程如下：(1)用质子轰击铍靶94Be 产生快中子；(2)用快中子轰击汞204 80Hg ，反应过程可能有两种： ①生成20278Pt ，放出氦原子核； ②生成202 78Pt ，同时放出质子、中子．(3)生成的20278Pt 发生两次衰变，变成稳定的原子核汞20280Hg. 写出上述核反应方程．[解析] 根据质量数守恒、电荷数守恒，确定新生核的电荷数和质量数，然后写出核反应方程：(1)94Be ＋11H→95B ＋10n. (2)①20480Hg ＋10n→20278Pt ＋32He. ②20480Hg ＋10n→20278Pt ＋211H ＋10n. (3)20278Pt→20279Au ＋0－1e ，202 79Au→202 80Hg ＋0－1e.[答案] 见解析书写核反应方程的四条重要原则1．质量数守恒和电荷数守恒；2．中间用箭头，不能写成等号；3．能量守恒(中学阶段不作要求)；4．核反应必须是实验中能够发生的．1．(1)完成下列核反应方程：A.42He＋115B→147N＋________B.42He＋2311Na→________＋11HC.42He＋94Be→126C＋________D.42He＋2713Al→3015P＋________(2)在(1)的四个方程中，发现中子的核反应方程是________，发现放射性同位素的方程是________．[解析] (1)由核反应的规律：质量数、电荷数守恒可以判断A、C、D选项中的三个核反应生成物中都有中子．而B项中的核反应的生成物应为2912Mg.(2)查德威克发现中子的核反应方程为C，约里奥—居里夫妇发现放射性同位素的核反应方程为D.[答案] (1)10n 2612Mg 10n 10n (2)C D可分为天然放射性同位素和人工放射性同位素两种，天然放射性同位素不过40多种，而人工放射性同位素已达1 000多种，每种元素都有自己的放射性同位素．2．人工放射性同位素的优点(1)放射强度容易控制；(2)可以制成各种所需的形状；(3)半衰期比天然放射性物质短得多，放射性废料容易处理．因此，凡是用到射线时，用的都是人工放射性同位素．3．放射性同位素的主要应用(1)利用它的射线．①工业部门使用射线测厚度——利用γ射线的穿透特性；②农业应用——γ射线使种子的遗传基因发生变异，杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期等；③医疗上——利用γ射线的高能量治疗癌症．(2)作为示踪原子：放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质，通过探测放射性同位素的射线确定其位置．【例2】正电子发射计算机断层显像(PET)的基本原理是：将放射性同位素15O注入人体，参与人体的代谢过程.15O在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图象．根据PET原理，回答下列问题：(1)写出15O的衰变和正负电子湮灭的方程式．(2)将放射性同位素15O注入人体，15O的主要用途是( )A．利用它的射线B．作为示踪原子C．参与人体的代谢过程D．有氧呼吸(3)PET中所选的放射性同位素的半衰期应________．(选填“长”“短”或“长短均可”)[解析] (1)由题意得15 8O→15 7N＋0＋1e，0＋1e＋0－1e→2γ.(2)将放射性同位素15O注入人体后，由于它能放出正电子，并能与人体内的负电子产生一对光子，从而被探测器探测到，所以它的用途为作为示踪原子．B正确．(3)根据同位素的用途，为了减小对人体的伤害，半衰期应该很短．[答案] (1)15 8O→15 7N＋0＋1e，0＋1e＋0－1e→2γ(2)B (3)短放射性同位素应用的两点提醒1．利用它的射线：α射线的电离作用，γ射线的贯穿本领和生物作用，β射线的贯穿本领．2．作为示踪原子：多数情况下用β射线，因为γ射线难以探测到．2．(多选)放射性同位素被广泛应用，下列说法正确的是( )A．放射性同位素的半衰期都比较短，对环境的危害较小B．放射性同位素能够消除静电是因为其发出的γ射线C．用放射性同位素参与化学反应可以起到示踪的作用D．放射性同位素可以作为核燃料进行发电AC [放射性同位素的半衰期都比较短，衰变的快，对环境的危害较小，A选项正确；α射线能使空气分子电离成导体，能够消除静电，γ射线的电离本领较小，穿透本领强，B选项错误；根据放射性同位素的应用可知，用放射性同位素参与化学反应可以起到示踪的作用，C选项正确；放射性的同位素大多是人工合成的同位素，成本高，存在量较少，不能作为核燃料进行发电，D选项错误．]1．美国医生用123I 对老布什总统诊断，使其很快恢复健康，123I 的特性是( )A ．半衰期长，并迅速从体内清除B ．半衰期长，并缓慢从体内清除C ．半衰期短，并迅速从体内清除D ．半衰期短，并缓慢从体内清除C [在人体内作为示踪原子应该是半衰期短，并能迅速从体内消除的元素，以减小危害和遗留．]2．(多选)下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子 ( ) A ．γ射线探伤仪B ．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况C ．利用钴60治疗肿瘤等疾病D ．把含有放射性元素的肥料施给农作物，用检测放射性的办法确定放射性元素在农作物内转移和分布情况，找出合理施肥的规律BD [A 是利用了γ射线的穿透性；C 利用了γ射线的生物作用；B 、D 是利用示踪原子．] 3．用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现，天然放射性同位素只不过40几种，而今天人工制造的同位素已达1 000多种，每种元素都有放射性同位素，放射性同位素在农业、医疗卫生、科研等许多方面得到广泛应用．(1)如图是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图，如工厂生产的是厚度为1 mm 的铝板，在α、β、γ三种射线中，你认为对铝板的厚度起主要作用的是________射线．(2)在我国首先用人工方法合成牛胰岛素时需要证明人工合成的牛胰岛素结晶跟天然牛胰岛素结晶是同一物质，为此曾采用放射性同位素碳14作________．[解析] (1)β射线起主要作用，因为α射线的贯穿本领很小，一张薄纸就能把它挡住，更穿不过1 mm的铝板；γ射线的贯穿本领很强，能穿过几厘米的铅板，1 mm左右的铝板厚度发生变化时，透过铝板的γ射线强度变化不大；β射线的贯穿本领较强，能穿过几毫米的铝板，当铝板厚度发生变化时，透过铝板的β射线强度变化较大，探测器可明显地反映出这种变化，使自动化系统做出相应的反应．(2)把掺入碳14的人工合成牛胰岛素与天然牛胰岛素混合在一起，经多次重新结晶后，得到了放射性碳14分布均匀的牛胰岛素结晶，这就证明了人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素合为一体，它们是同一物质．把这种放射性同位素的原子掺到其他物质中去，让它们一起运动迁移，再用放射性探测仪器进行追踪，就可以知道放射性原子通过什么路径，运动到哪里了，是怎样分布的，从而可了解某些不容易查明的情况或规律，人们把这种用途的放射性同位素叫作示踪原子．[答案] (1)β(2)示踪原子。

2019-2020学年度高中物理选修3-5第四章原子核第01节走进原子核粤教版拔高训练第七十三篇第1题【单选题】正电子是电子的反粒子,它跟普通电子的电量相等,而电性相反,科学家设想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的物质——反物质。

1997年初和年底,欧洲和美国的科学研究机构先后宣布:他们分别制造出9个和7个反氢原子,这是人类探索反物质的一大进步。

你推测反氢原子的结构是( )A、由一个带正电荷的质子与一个带负电荷的电子构成B、由一个带负电荷的质子与一个带正电荷的电子构成C、由一个不带电的中子与一个带负电荷的电子构成D、由一个带负电荷的质子与一个带负电荷的电子构成【答案】：【解析】：第2题【单选题】某原子核吸收一个中子后，放出一个电子，分裂为两个α粒子.由此可知( )A、A=7，Z=3B、A=7，Z=4C、A=8，Z=3D、A=8，Z=4【答案】：【解析】：第3题【单选题】关于恒星下列说法中正确的是( )A、太阳是离地球最近的恒星B、太阳是宇宙中最大的恒星C、恒星最终一定会变成黑洞D、恒星的寿命与它的质量有关，质量越大，恒星的寿命就越长【答案】：【解析】：第4题【单选题】下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是( )A、γ射线是高速运动的电子流B、氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大C、太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变D、Bi的半衰期是5天，100克Bi经过10天后还剩下50克【答案】：【解析】：第5题【单选题】下列叙述正确的是( )A、两个质子之间，不管距离如何，核力总是大于库仑力B、由爱因斯坦质能方程E=mc^2可知，质量可以转变为能量C、质子与中子的质量不等，但质量数相等D、天然放射现象说明原子核内部有电子【答案】：【解析】：第6题【单选题】下列关于宇宙的说法中正确的是( )A、太阳处在银河系的中心位置B、太阳系的八大行星几乎在同一平面内转动C、太阳是一颗能发光、发热的液态星球D、离太阳越远的行星绕太阳公转周期越小，公转速度越大【答案】：【解析】：第7题【单选题】下列关于宇宙的说法中不正确的是( )A、目前地球上的潮汐现象主要是太阳引起的B、人类无法在走出银河系观察银河系形状，是通过间接观察的办法确定银河系形状的C、恒星的表面颜色和温度有关D、恒星的寿命和其质量有关【答案】：【解析】：第8题【单选题】下列关于结合能和比结合能的说法中正确的是( )A、核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能B、比结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大C、重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和比结合能都大D、中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大【答案】：【解析】：第9题【多选题】关于原子核的结合能，下列说法正确的是( )A、原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B、一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能C、铯原子核（有误Cs）的结合能小于铅原子核（有误Pb）的结合能D、自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能【解析】：第10题【填空题】如图所示，是利用放射线自动控制铝板厚度的装置．假如放射源能放射出α、β、γ三种射线，而根据设计，该生产线压制的是3mm厚的铝板，那么是三种射线中的______射线对控制厚度起主要作用．当探测接收器单位时间内接收到的放射性粒子的个数超过标准值时，将会通过自动装置将M、N两个轧辊间的距离调______一些．【答案】：【解析】：第11题【填空题】α、β、γ三种粒子按穿透能力大小的顺序是______，按其电离本领大小的顺序是______．【解析】：第12题【填空题】自从1896年贝克勒耳发现铀的放射性现象以后，科学家______首先研究了铀放射线的来源，并在1898年相继发现了放射性更强的钋和镭两种新元素．放射性元素会连续发生衰变，如图是反映铀核衰变的特性曲线，由图可知，经过4860年，铀经历了______个半衰期．【答案】：【解析】：第13题【填空题】二十世纪二十年代，天文学家哈勃从星系光谱的观测中发现宇宙中所有的星系都在彼此远离退行，距离越远，退行速度越大，两者成正比，这个规律称为哈勃定律．一个遥远的超新星以速度v远离地球观察者，则地球观察者测量的星系光谱波长______（选填“大于”、“等于”或“小于”）超新星发出光谱波长；地球观察者测量超新星发出光的传播速度为______（光在真空中传播速度为c）．【答案】：【解析】：第14题【计算题】图示为恒星的寿命与其质量的关系图．由图可知，恒星的质量越大，其寿命怎么变化？若一恒星的质量为太阳质量的1.8倍，则它的寿命约为多少年？【答案】：【解析】：第15题【综合题】在某些恒星内部，一个氘核与一个氚核结合成一个氦核，已知氘核的质量m1为3.3436×10^﹣^27kg ，氚核的质量m2为5.0082×10^﹣^27kg ，氦核的质量m3为6.6467×10^﹣^27kg ，中子的质量m4为1.6749×10^﹣^27kg ，真空中光速c=3.0×l0^8m/s．写出核反应方程""这个反应中释放的核能为多少？（结果保留一位有效数字）""【答案】：【解析】：。

4.2 放射性元素的衰变学案（2020年粤教版高中物理选修3-5）第二节第二节放射性元素的衰变放射性元素的衰变学科素养与目标要求物理观念1.掌握三种射线的特性.2.知道原子核的衰变的概念，掌握两种衰变规律.3.了解半衰期的概念和统计意义.科学思维1.能利用半衰期进行简单的计算.2.知道两种衰变的实质，会利用衰变规律写出衰变方程.一.原子核的衰变1.对三种射线的认识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2ee0速率0.1c0.99cc贯穿本领最弱，用一张纸就能挡住较强，能穿透几毫米厚的铝板最强，能穿透几厘米厚的铅板电离作用很强较弱很弱2.定义原子核放出粒子或粒子，变成新元素原子核的过程.3.衰变类型1衰变放射性元素放出粒子的衰变过程.放出一个粒子后，核的质量数减少4，电荷数减少2，成为新核.2衰变放射性元素放出粒子的衰变过程.放出一个粒子后，核的质量数不变，电荷数增加1.4.衰变规律原子核衰变时电荷数和质量数都守恒.5.射线射线是伴随衰变或衰变同时产生的，射线不改变原子核的电荷数和质量数.二.半衰期1.定义放射性元素的原子核数目因衰变减少到原来的一半所经过的时间.2.半衰期公式m212tTm，其中T2为半衰期.3.特点1不同的放射性元素，半衰期不同，甚至差别非常大.2放射性元素衰变的快慢是由核本身因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件无关.4.适用条件半衰期描述的是统计规律，不适用于单个原子核的衰变.1.判断下列说法的正误.1射线实际上就是氦原子核，射线具有很强的穿透能力.2射线是高速电子流，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板.3射线是能量很高的电磁波，电离作用很强.4原子核在衰变时，它在元素周期表中的位置不变.5放射性元素的半衰期与元素所处的物理和化学状态无关，它是一个统计规律，只对大量的原子核才适用.6氡的半衰期是3.8天，若有4个氡原子核，则经过7.6天后只剩下一个氡原子核.2.碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为m的碘131，经过32天后，该药物中碘131的质量大约还有_________________________________________________________ _.答案m16解析根据半衰期公式可知m余32812mm16.一.三种射线1.三种射线的实质射线高速氦核流，带2e的正电荷；射线高速电子流，带e的负电荷；射线光子流高频电磁波，不带电.2.三种射线在电场中和磁场中的偏转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，在同样的条件下，粒子的偏移大，如图1所示.图1图22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，粒子的轨道半径小，如图2所示.例1一置于铅盒中的放射源可以发射.和射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔，铝箔后面的空间有一匀强电场.进入电场后，射线变为a.b两束，射线a沿原来的方向行进，射线b发生了偏转，如图3所示，则图中的射线a为________射线，射线b为________射线.图3答案解析放射源可以发射..三种射线，射线的穿透能力弱，不能穿透铝箔，射线和射线的穿透能力强，可以穿透铝箔.由于射线带负电，经过电场时受到电场力的作用会发生偏转，射线不带电，经过电场时不发生偏转，所以图中射线a是射线，射线b是射线.1.对放射性和射线的理解1一种元素的放射性，与其是单质还是化合物无关，这说明一种元素的放射性和核外电子无关.2射线来自原子核，说明原子核是可以再分的.2.对三种射线性质的理解1射线带正电.射线带负电.射线不带电.射线.射线是实物粒子，而射线是光子流，属于电磁波的一种.2射线.射线都可以在电场或磁场中偏转，但偏转方向不同，射线则不发生偏转.3射线穿透能力弱，射线穿透能力较强，射线穿透能力最强，而电离本领相反.针对训练1天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图4所示，由此可推知图4A.来自原子核外的电子B.的电离作用最强，是一种电磁波C.的电离作用较强，是一种电磁波D.的电离作用最弱，是一种电磁波答案D解析射线能被一张纸挡住，说明它的穿透能力差，所以射线是射线，射线是高速运动的氦核流，它的穿透能力差，电离作用最强，选项B错误；射线的穿透能力较强，能穿透纸和几毫米厚的铝板，说明它是射线，射线来自原子核，不是来自原子核外的电子，选项A错误；射线的穿透能力最强，能够穿透几厘米厚的铅板，射线是射线，射线的电离作用最弱，穿透能力最强，它是能量很高的电磁波，故选项C错误，D正确.二.原子核的衰变1.衰变类型.实质与方程1衰变AZXA4Z2Y42He实质原子核中，2个中子和2个质子结合得比较牢固，有时会作为一个整体从较大的原子核中被释放出来，这就是放射性元素发生的衰变现象.如23892U23490Th42He.2衰变AZXAZ1Y01e.实质原子核中的中子转化成一个质子且放出一个电子即粒子，使电荷数增加1，衰变不改变原子核的质量数，其转化方程为10n11H01e.如23490Th23491Pa01e.3射线是伴随衰变或衰变产生的.实质发生衰变或衰变后的原子核往往处于高能级，在向低能级跃迁时以光子的形式向外辐射能量.2.衰变规律衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒.3.确定原子核衰变次数的方法与技巧1方法设放射性元素AZX 经过n次衰变和m次衰变后，变成稳定的新元素AZY，则衰变方程为AZXAZYn42Hem01e根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程AA4n，ZZ2nm.2技巧为了确定衰变次数，一般先由质量数的改变确定衰变的次数这是因为衰变次数的多少对质量数没有影响，然后根据衰变规律确定衰变的次数.例2原子核23892U经放射性衰变变为原子核23490Th，继而经放射性衰变变为原子核23491Pa，再经放射性衰变变为原子核23492U.放射性衰变.和依次为A.衰变.衰变和衰变B.衰变.衰变和衰变C.衰变.衰变和衰变D.衰变.衰变和衰变答案A解析根据衰变反应前后的质量数守恒和电荷数守恒特点，23892U核与23490Th核比较可知，衰变的另一产物为42He，所以衰变为衰变，选项B.C错误；23491Pa核与23492U核比较可知，衰变的另一产物为01e，所以衰变为衰变，选项A正确，D错误.例323892U核经一系列的衰变后变为20682Pb核，问1一共经过几次衰变和几次衰变220682Pb与23892U相比，质子数和中子数各少了多少3综合写出这一衰变过程的方程.答案18621022323892U20682Pb842He601e解析1设23892U衰变为20682Pb经过x次衰变和y次衰变，由质量数守恒和电荷数守恒可得2382064x92822xy联立解得x8，y6.即一共经过8次衰变和6次衰变2由于每发生一次衰变质子数和中子数均减少2，每发生一次衰变，中子数减少1，质子数增加1，故20682Pb较23892U质子数少10，中子数少22.3衰变方程为23892U20682Pb842He601e.1.衰变方程的书写衰变方程用“”，而不用“”表示，因为衰变方程表示的是原子核的变化，而不是原子的变化.2.衰变次数的判断技巧1衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒.2每发生一次衰变质子数.中子数均减少2.3每发生一次衰变中子数减少1，质子数增加1.针对训练2在横线上填上粒子符号和衰变类型.123892U23490Th________，属于________衰变223490Th23491Pa________，属于________衰变321084Po21085At________，属于________衰变46629Cu6227Co________，属于________衰变答案142He201e301e442He解析根据质量数和电荷数守恒可以判断1中生成的粒子为42He，属于衰变.2中生成的粒子为01e，属于衰变.3中生成的粒子为01e，属于衰变.4中生成的粒子为42He，属于衰变.三.对半衰期的理解1.对半衰期的理解半衰期是表示放射性元素衰变快慢的物理量，同一放射性元素具有的衰变速率一定，不同元素的半衰期不同，有的差别很大.2.半衰期公式N余N原212tT，m余m0212tT式中N原.m0表示衰变前的原子核数和质量，N余.m余表示衰变后的尚未发生衰变的原子核数和质量，t表示衰变时间，T2表示半衰期.3.适用条件半衰期是一个统计概念，是对大量的原子核衰变规律的总结，对于一个特定的原子核，无法确定其何时发生衰变，但可以确定各个时刻发生衰变的概率，即某时衰变的可能性，因此，半衰期只适用于大量的原子核.例4碘131核不稳定，会发生衰变，其半衰期为8天.1碘131核的衰变方程13153I________衰变后的元素用X表示.2经过________天75的碘131核发生了衰变.答案113154X01e216解析1根据衰变过程电荷数守恒与质量数守恒可得衰变方程13153I13154X01e.2每经1个半衰期，有半数原子核发生衰变，经2个半衰期将剩余14，即有75发生衰变，即经过的时间为16天.针对训练3多选14C发生放射性衰变成为14N，半衰期约5700年.已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减小.现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一.下列说法正确的是A.该古木的年代距今约5700年B.12C.13C.14C具有相同的中子数C.14C衰变为14N的过程中放出射线D.增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变答案AC解析因古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，则可知经过的时间为一个半衰期，即该古木的年代距今约为5700年，选项A正确；12C.13C.14C具有相同的质子数，由于质量数不同，故中子数不同，选项B错误；根据核反应方程可知，14C衰变为14N的过程中放出电子，即放出射线，选项C正确；外界环境不影响放射性元素的半衰期，选项D错误.1.三种射线的特性多选天然放射性物质的射线包含三种成分，下列说法中正确的是A.射线的本质是高速氦核流B.射线是不带电的光子C.三种射线中电离作用最强的是射线D.一张厚的黑纸可以挡住射线，但挡不住射线和射线答案AD 解析射线的本质是高速氦核流，射线是高速电子流，A正确，B错误；三种射线中电离作用最强的是射线，C错误；一张厚的黑纸可以挡住射线，但挡不住射线和射线，D正确.2.半衰期的理解多选关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的是A.原子核全部衰变所需要的时间的一半B.原子核有半数发生衰变所需要的时间C.相对原子质量减少一半所需要的时间D.该元素原子核的总质量减半所需要的时间答案BD解析放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间叫做这种元素的半衰期，它与原子核全部衰变所需要的时间的一半不同.放射性元素发生衰变后成为一种新的原子核，原来的放射性元素原子核的个数不断减少，当原子核的个数减半时，该放射性元素的原子核的总质量也减半，故选项B.D正确.3.衰变方程识别下列表示放射性元素碘13113153I衰变的方程是A.13153I12751Sb42HeB.13153I13154Xe01eC.13153I13053I10nD.13153I13052Te11H答案B解析衰变是原子核自发地释放一个粒子即电子产生新核的过程，原子核衰变时质量数与电荷数都守恒，结合选项分析可知，选项B正确.4.衰变次数的计算重水堆核电站在发电的同时还可以产生可供研制核武器的钚23923994Pu，钚239可由铀23923992U经过n 次衰变而产生，则n为A.2B.239C.145D.92答案A解析衰变规律是质量数不变，质子数增加1.23994Pu比23992U质子数多2，所以发生2次衰变，A对.5.半衰期的相关计算一个氡核22286Rn衰变成钋核21884Po，并放出一个粒子，其半衰期T3.8天.1写出该核反应方程；2求32g氡经过多少天衰变还剩余1g氡.答案122286Rn21884Po42He219解析1根据衰变过程中质量数和电荷数守恒可知该核反应的方程是22286Rn21884Po42He.2根据半衰期公式可知，m余m原122tT，解得t3.8天519天.。

第四节核力与结合能1。

知道核力及其性质． 2.认识原子核的结合能及质量亏损，并能应用质能方程进行计算．3．了解轻核和重核内中子数、质子数具有不同比例的原因．一、核力及其性质1．核力：组成原子核的核子之间有很强的相互作用力，使核子能够克服库仑斥力而紧密地结合在一起，这种力称为核力．2．核力的性质:核力是一种很强的力，在约0。

5×10－15m～2×10－15m的距离内主要表现为引力，在大于2×10－15m的距离时核力就迅速减小为零，所以核力是一种短程力．在小于0.5×10－15m 的距离内，核力又转变为强大的斥力而使核子不融合在一起．1．（1）核力是强相互作用,在任何情况下都比库仑力大．（) (2）原子核内的质子是靠万有引力来抗衡库仑斥力的．( )(3)弱相互作用是引起β衰变的原因．（)提示：（1)×（2)×(3)√二、重核与轻核1．原子核中的质子数又称为原子序数．2．重核：排在周期表中比较靠后的元素对应的原子核叫重核．3．轻核:排在周期表中比较靠前的元素对应的原子核叫轻核．三、结合能1．结合能：由于核子间存在着强大的核力，要把原子核拆散成核子，需要克服核力做功，也就是需要提供一定的能量．反过来，核子结合成原子核时也会放出一定的能量,这个能量叫做原子核的结合能．2．爱因斯坦质能方程：核子结合成原子核时，反应前后存在质量亏损，亏损的质量与反应中释放的能量相对应，它们之间的关系遵循爱因斯坦的质能方程．即ΔE＝Δmc2,ΔE为反应中释放的能量,即结合能，Δm为质量亏损．3．平均结合能：原子核的结合能与核子数之比称为该原子核的平均结合能，平均结合能越大，核越稳定．2．（1）组成原子核的核子越多，它的结合能就越大．( )(2）结合能越大，核子结合得越牢固，原子越稳定．（)（3）比结合能越大的原子核越稳定,因此它的结合能也一定越大．（）提示：(1)√（2）×（3)×对结合能的理解1．核反应伴随能量的变化因为核子间存在着巨大的核力作用，所以原子核是一个坚固的集体．要把原子核拆散成核子,需要克服核力做巨大的功,需要巨大的能量．一个氘核被拆成一个中子和一个质子时，需要能量等于或大于2.2 MeV的γ光子照射．核反应方程为γ＋2，1H→错误!H＋错误!n.相反的过程，当一个中子和一个质子结合成一个氘核时会释放出2。

第四章 原子核第二节 放射性元素的衰变A 级 抓基础1．在轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度，其检测装置由放射源、探测器等构成，如图所示．该装置中探测器接收到的是( )A ．X 射线B ．α射线C ．β射线D ．γ射线解析：首先，放射源放出的是α射线、β射线、γ射线，无X 射线，A 项错误；另外α射线穿透本领最弱，一张纸就能挡住，而β射线穿透本领较强能穿透几毫米厚的铝板，γ射线穿透本领最强，可以穿透几厘米厚的铅板，而要穿过钢板只能是γ射线，因此D 项正确.答案：D2．(多选)关于原子核的衰变，下列说法中正确的是( )A ．α粒子来自于原子核，说明原子核里含有α粒子B ．β粒子来自于原子中的电子，正如光电效应一样C ．某些原子核发生衰变说明它们是不稳定的D ．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的解析：发生β衰变时，原子核内的中子转化为质子和电子，B 错误，D 正确；原子核由质子和中子组成，并不含有α粒子，A 错误；某些原子核的核子间结合不太牢固、不稳定，会放出α粒子，C 正确．答案：CD3．放射性同位素2411Na 的样品经过6小时还剩下18 没有衰变，它的半衰期是( ) A ．2小时B ．1.5小时C ．1.17小时D ．0.75小时 答案：A4．碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰期为8天．(1)碘131核的衰变方程：131 53I →________(衰变后的元素用X 表示)．(2)经过________天有75 %的碘131核发生了衰变．解析：(1)根据质量数、电荷数守恒，131 53I →131 54X ＋ 0－1e.(2)根据m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12t T 1/2得，0.25m 0＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12t8，解得t ＝16天． 答案：(1)131 53I →131 54X ＋ 0－1e (2)165．完成衰变方程．(1)β衰变：244 83Bi →________＋0－1e ，21084Po →210 85At ＋________， 23490Th →234 91Pa ＋________，(2)α衰变：234 90Th →________＋42He ，23892U →234 90Th ＋________， 6629Cu →6227Co ＋________．(3)234 90Th 衰变成234 91Pa 的半衰期为1.2 min ，则64 g 234 90Th 经过6 min 还有________g 未衰变．解析：(1)244 83Bi →244 84Po ＋ 0－1e ，210 84Po →210 85At ＋ 0－1e ， 23490Th →234 91Pa ＋ 0－1e.(2)234 90Th →230 88Ra ＋42He ，23892U →234 90Th ＋42He ， 6629Cu →6227Co ＋42He. (3)由半衰期公式m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12tT 1/2 得m ＝64×⎝ ⎛⎭⎪⎫1261.2g ＝2 g. 答案：(1)(2)见解析 (3)2B 级 提能力6．如图，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是( )A ．①表示γ射线，③表示α射线B ．②表示β射线，③表示α射线C ．④表示α射线，⑤表示γ射线D ．⑤表示β射线，⑥表示α射线解析：α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电，γ射线在磁场中一定不偏转，②⑤为γ射线；如题图所示的电场中，α射线向右偏，β射线向左偏，①为β射线，③为α射线；在如题图所示磁场中，由左手定则判断，α射线向左偏，β射线向右偏，即④为α射线，⑥为β射线，故正确选项是C.答案：C7．原子核X 经过一次α衰变成原子核Y ，原子核Y 再经一次β衰变变成原子核Z ，则下列说法中正确的是( )A ．核X 的中子数比核Z 的中子数多2B ．核X 的质子数比核Z 的质子数多5C ．核Z 的质子数比核X 的质子数少1D ．原子核X 的中性原子的电子数比原子核Y 的中性原子的电子数少1答案：C8．下列说法正确的是( )A ．根据天然放射现象，卢瑟福提出了原子的核式结构B ．放射性元素的半衰期会随着压力、温度、化合物种类变化而变化C ．铀(238 92U)经过多次α、β衰变形成稳定的铅(20682Pb)的过程中，有6个中子转变成质子D ．一个氡核222 86Rn 衰变成钋核218 84Po 并放出一个粒子，其半衰期为3.8天，则2 g 氡经过7.6天衰变，剩余氡的质量是1 g 解析：由α粒子散射实验的实验现象卢瑟福提出了原子核式结构模型，故选项A 错误；放射性元素的半衰期与物理因素无关，故选项B 错误；衰变方程238 92U →206 82Pb ＋842He ＋60－1e ，故有6个中子变为质子，选项C 正确；剩余的质量为2×⎝ ⎛⎭⎪⎫122 g ＝0.5 g ，故选项D 错误． 答案：C9．放射性在技术上有很多应用，不同的放射源可用于不同目的．下表列出了一些放射性元素的半衰期和可供利用的射线.元素射线 半衰期 钋210α 138天 氡222β 3.8天 锶90β 28年 铀238 α、β、γ4.5×109年 利用适当的放射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀．可利用的元素是( )A ．钋210B ．氡222C ．锶90D ．铀238解析：要测定聚乙烯薄膜的厚度，则要求射线可以穿透薄膜，因此α射线不合适；另外，射线穿透作用还要受薄膜厚度影响，γ射线穿透作用最强，薄膜厚度不会影响γ射线穿透，所以只能选用β射线，而氡222半衰期太小，铀238半衰期太长，所以只有锶90较合适．答案：C10.238 92U 核经一系列的衰变后变为20682Pb 核，问：(1)206 82Pb 与238 92U 相比，质子数和中子数各少了多少？(2)综合写出这一衰变过程的方程．解析：(1)由于每发生一次α衰变质子数和中子数均减少2，每发生一次β衰变中子数少1，而质子数增加1，故206 82Pb较238 92U质子数少10，中子数少22.(2)核反应方程为238 92U→206 82Pb＋842He＋60－1e.答案：(1)10个22个(2)238 92U→206 82Pb＋842He＋60－1e。