2019-2020年高中物理 第3章 原子核与放射性 3.2 原子核衰变及半衰期教案 鲁科版选修3-5

答案：D
专题4 核能的计算 重核的裂变和轻核的聚变，存在质量亏损，根据爱因斯坦质能方程 ΔE＝Δmc2，可以判断两种核反应都会向外释放能量，计算核能的方法 如下： (1)质能方程ΔE＝Δmc2是计算释放核能多少的主要方法，质量亏损 Δm的确定是计算核能的关键．
(2)核反应中如无光子辐射，核反应释放的核能全部转化为新核的 动能和新粒子的动能．这种情况下的核能可由下列关系计算：反应前总 动能＋反应过程中释放的核能＝反应后总动能．
(1)写出该核反应的方程式； (2)该核反应释放的核能是多少？ (3)若测得反应后生成中子的动能是3.12 MeV，则反应前每个氘核 的动能是多少 MeV?
解：(1)核反应方程为 221H→32He＋10n．
(2)质量亏损为Δm＝2.013 6 u×2－3.015 0 u－1.008 7 u＝0.003 5 u．
类型
可控性
核反应方程
人工转变
重核裂变 轻核聚变
人工控制
比较容易进 行人工控制
很难控制
2173Al＋42He—→3105P＋10n 约 里 奥 · 居 里 夫 妇 发
3105P—→3104Si＋ ＋01e
现放射性同位素，同时 发现正电子
29325U＋10n—→15464Ba＋8396Kr＋310n
29325U＋10n—→15346Xe＋9308Sr＋1010n
答案：C
专题2 核反应方程 1．核反应的四种类型
类型
可控性
核反应方程
α 制
29328U—→29304Th＋42He 29304Th—→29314Pa＋－01e 174N＋42He—→187O＋11H(卢瑟福发现质子) 42He＋94Be—→162C＋10n(查德威克发现中子)

挡住
较强 穿透几毫 米的铝板
最强 穿透几厘 米的铅板
对空气的 电离作用
很强
较弱
很弱
在空气中 的径迹
粗、短、直
细、较长、曲折
最长
通过胶片 感光
感光
感光
1．关于天然放射现象，下列说法正确的是( ) A．α射线是由氦原子核组成的 B．β射线的穿透能力最强 C．γ射线是波长很短的电磁波 D．γ射线的电离作用最强 E．β射线本质是高速电子流
在衰变过程中，电荷数和质量数都 守恒 ．
4．衰变的快慢——半衰期 (1)放射性元素的原子核有 半数 发生衰变需要的时间叫做 半衰期． (2)元素半衰期的长短由原子核 自身因素 决定，与原子所处的 物理、 化学 状态以及周围 环境 、 温度无关．
[再判断] 1．原子核的衰变有α衰变、β衰变和γ衰变三种形式．( ×) 2．在衰变过程中，电荷数、质量数守恒．( √ ) 3．原子所处的周围环境温度越高，衰变越快．( ×)
知 识 ห้องสมุดไป่ตู้ 一
第2节 原子核衰变及半衰期
学 业
分
层
测
评
知 识 点 二
学习目标
1.知道什么是放射性及放射性元素．(重点) 2．知道三种射线的本质和特性．(重点、 难点) 3．知道原子核的衰变和衰变规律．(重点) 4．知道什么是半衰期．(重点)
知识脉络
天然放射现象的发现及放射线的本质
[先填空] 1．天然放射现象的发现 (1)天然放射现象：物质能自发地放出 射线 的现象． (2)放射性：物质放出 射线 的性质，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)天然放射现象的发现：1896年，法国物理学家 贝可勒尔 发现了天然放 射现象．

第3章 原子核与放射性1.放射性元素的原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化称为衰变． 2．衰变规律电荷数和质量数都守恒． 3．衰变的分类(1)α衰变的一般方程：A Z X→A －4Z －2Y ＋42He ，每发生一次α衰变，新元素与原元素相比较，核电荷数减小2，质量数减少4.α衰变的实质：是某元素的原子核同时放出由两个质子和两个中子组成的粒子(即氦核)．(核内211H ＋210n→42He)(2)β衰变的一般方程：A Z X→A Z ＋1Y ＋0－1e.每发生一次β衰变，新元素与原元素相比较，核电荷数增加1，质量数不变．β衰变的实质：是元素的原子核内的一个中子变成质子时放射出一个电子(核内10n→11H ＋0－1e)．＋β衰变：3015P→3014Si ＋01e(3)γ射线是伴随α衰变或β衰变同时产生的，γ射线不改变原子核的电荷数和质量数．γ射线实质：是放射性原子核在发生α衰变或β衰变时，产生的某些新核由于具有过多的能量(核处于激发态)而辐射出的光子．4．半衰期不同元素的半衰期是不一样的，其差别可以很大．例如，有的半衰期可以达到几千年甚至上万年，也有的半衰期不到1秒．在一个半衰期τ内，将有一半的原子核发生衰变，经过时间t 后，则剩余没有衰变的原子核个数N ＝N 0(12)tτ，或没有衰变的原子核质量m ＝M (12)tτ，公式适用于大量的原子核，该规律是宏观统计规律，对个别原子核无意义．238 92U 放射性衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成210 83Bi ，而21083Bi 可以经一次衰变变成210 a X(X 代表某一种元素)，也可以经一次衰变变成 b 81Ti ，210 a X 和 b 81Ti 最后都变成20682Pb ，衰变路径如图3－1所示，则图中( )238 92U 210 83Bi ――→② b 81Ti 206 82Pb ――→① 210a X 图3－1A ．a ＝82，b ＝211B ．①是β衰变，②是α衰变C ．①是α衰变，②是β衰变 D. b 81Ti 经过一次α衰变变成20682Pb【解析】 21083Bi 经一次衰变变成210a X ，由于质量数不变，所以只能发生了一次β衰变，电荷数增加1即a ＝83＋1＝84，①是β衰变，210 83Bi 经一次衰变变成 b81Ti ，由于电荷数减少2，所以只能发生了一次α衰变，质量数减少4，即b ＝210－4＝206，②是α衰变，故A 、C 均不正确，B 正确，206 81Ti 变成20682Pb ，质量数不变，电荷数增加1，所以只能经过一次β衰变，故D 项错误．【答案】B1．放射性元素的原子核在α衰变或β衰变生成新原子核时，往往会同时伴随________辐射．已知A 、B 两种放射性元素的半衰期分别为T 1和T 2，经过t ＝T 1·T 2时间后测得这两种放射性元素的质量相等，那么它们原来的质量之比m A ∶m B ＝________.【解析】 放射性元素的原子核在α衰变或β衰变时，出现质量亏损，多余的能量将以γ光子的形式释放，因此伴随γ辐射．放射性元素经过一段时间t 后的剩余质量m ＝m 02t T(其中T 为该放射性元素的半衰期)．可得m A 2T 1T 2T 1＝m B2T 1T 2T 2，得m A ∶m B ＝2T 2∶2T 1.【答案】 γ 2T 2∶2T 11.3．核反应方程用“→”表示核反应的方向，不能用等号；熟记常见粒子的符号，如： 42He 11H 10n0－1e 01e 21H 31H 23592U 4．确定衰变次数的方法 A Z X→A ′Z ′Y ＋n 42He ＋m0－1e根据质量数、核电荷数守恒得 Z ＝Z ′＋2n －m A ＝A ′＋4n二式联立求解得α衰变次数n ，β衰变次数m .一个原子核A 经过5次α衰变，成为B ，再经过4次β衰变成为C ，则核A的质子数比核C 的质子数多几个？核A 的中子数比核C 的中子数多几个？【解析】 A 到C 的核反应过程为y xA ――→5αy －20x －10B ――→4βy －20x －10＋4C因此A 的质子数比C 多6个 A 的中子数比C 多14个． 【答案】 6 142．(2013·龙岩检测)238 92U 衰变为22286Rn 要经过m 次α衰变和n 次β衰变，则m 、n 分别为( )A ．2,4B ．4,2C ．4,6D ．16,6【解析】 根据原子核每发生一次β衰变电荷数增加1，不改变质量数，而每发生一次α衰变原子核质量数减少4，电荷数减少2，238 92U 衰变为22286Rn ，质量数减少16，电荷数减少6，因此可确定发生了4次α衰变，2次β衰变．【答案】 B。

1．三种射线的实质 α 射线：高速氦核流，带 2e 的正电荷； β 射线：高速电子流，带 e 的负电荷； γ 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，γ 射线不发生偏转，做匀速直线运动，α 粒子和 β 粒子沿相反方向 做类平抛运动，在同样的条件下，β 粒子的偏移大，如图所示．
(2)在匀强磁场中，γ 射线不发生偏转，仍做匀速直线运动，α 粒子和 β 粒子沿相反方 向做匀速圆周运动，且在同样条件下，β 粒子的轨道半径小，如图所示．
3．元素的放射性 (1)一种元素的放射性与其是单质还是化合物无关，这就说明射线跟原子核外电子无关． (2)射线来自于原子核说明原子核内部是有结构的．
1 个概念——半衰期
01 课前 自主梳理 02 课堂 合作探究 03 随堂 演练达标 04 课后 达标检测
一、天然放射现象 1．1896 年，法国物理学家 贝可勒尔发现某些物质具有放射性． 2 ． 玛 丽 ·居 里 和 她 的 丈 夫 皮 埃 尔 ·居 里 发 现 了 两 种 放 射 性 更 强 的 新 元 素 ， 命 名 为 钋(Po) 、 镭(Ra) ． 3．放射性元素自发地发出射线的现象叫天然放射现象．
[判断辨析] (1)放射性元素发出的射线可以直接观察到．( × ) (2)放射性元素发出的射线的强度可以人工控制．( × ) (3)放射性元素的放射性都是自发的现象．( √ )
二、射线到底是什么 1．三种射线：在射线经过的空间施加磁场，射线分成三束，其中两束在磁场中向不同 的方向偏转，说明这两束是带电粒子流，另一束在磁场中不偏转，说明这一束不带电， 这三束射线分别叫作 α 射线、β 射线、γ 射线．
1.(多选)如图所示，铅盒 A 中装有天然放射性物质，放射线从其 右端小孔中水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面 向里的匀强磁场，则下面说法中正确的有( ) A．打在图中 a、b、c 三点的依次是 α 射线、γ 射线和 β 射线 B．打在图中 a、b、c 三点的依次是 β 射线、γ 射线和 α 射线 C．α 射线和 β 射线的轨迹是抛物线 D．α 射线和 β 射线的轨迹是圆弧

【解析】 已知 α 粒子带正电，β 粒子带负电，γ 射线不带电，根据正、负
电荷在磁场中运动受洛伦兹力方向和正、负电荷在电场中受电场力方向可知，A、
B、C、D 四幅图中 α、β 粒子的偏转方向都是正确的，但偏转的程度需进一步判
断．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，其半径 r＝mBqv，
将数据代入，则 α 粒子与 β 粒子的半径之比rrαβ＝mmαβ·vvαβ·qqβα＝
2．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 α 衰变和 m 次 β 衰变后，变成稳定的新 元素AZ′′Y，则衰变方程为： AZX―→AZ′′Y＋n42He＋m－01e 根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程： A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m. 以上两式联立解得：n＝A－4 A′，m＝A－2 A′＋Z′－Z. 由此可见，确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组．
【答案】 BCD
6．放射性同位素 14C 被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古生物体 的年代，此项研究获得 1960 年诺贝尔化学奖．
(1)宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后，会形成不稳定的146C， 它很容易发生衰变，放出 β 射线变成一个新核，其半衰期为 5 730 年，试写出 14C 的衰变方程；
4 1
×00.9.19cc×12＝
1 836
371，A 对，B 错；
带电粒子垂直进入匀强电场，设初速度为 v0，垂直电场线方向位移为 x，沿 电场线方向位移为 y，则有 x＝v0t，y＝12qmEt2，消去 t 可得 y＝2qmExv220
对某一确定的 x 值，α、β 粒子沿电场线偏转距离之比 1
2．放射线的本质 (1)如图 3-2-1 所示，让放射线通过强磁场，在磁场的作用下，放射线能分成 3 束，这表明有 3 种射线，且它们电性不同．带_正___电__的射线向左偏转，为 α 射 线；带_负__电___的射线向右偏转，为 β 射线；不发生偏转的射线不带电，为 γ 射线．

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 果工厂生产的是厚度 1 mm 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)把掺入 14C 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 14C 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做示踪原子． [答案] (1)β (2)示踪原子
174N＋42He→187O＋11H
核反应方 箭头左边只有一个放 箭头左边有靶核和“炮
程的特点 射性原子核
弹”各一个
核反应的 质量数守恒(注意质量并不守恒)，电荷数守恒
规律
书写方程 尊重实验事实，不能仅仅依据守恒定律主观臆
的原则 造
下列方程中属于衰变的是________，属于人工转变的是 ________，生成原来元素的同位素的是________，放出 β 粒子 的是________． ①15233I＋10n→15234I ②29328U→29304Th＋42He ③28124Bb→28134Bi＋0－1e ④94Be＋42He→126C＋10n
[思路点拨] 解答本题应把握以下两点： (1)熟知三种射线的穿透本领． (2)熟知常见的放射性防护措施． [解析] (1)核反应堆最外层是厚厚的水泥防护层．防止射线外 泄，所以安全壳应选用的材料是混凝土． (2)β 射线可穿透几毫米厚的铝片，而 γ 射线可穿透几厘米厚的 铅板．

电离形成的呢？ • α衰变的实质：
• β衰变的实质：
问题4：一放射性元素有10个原子核, 经过一个半衰期是否只有5个了呢？
【课堂反馈】
• 例1．(2012全国理综)U经过m次a衰变和n次β衰变,则 【】
• A．m=7，n=3 B. m=7 ,n=4 C．m=14, n=9 D．m=14 ,n=18
尔选择氧化铀作为主攻对象，他精心设计了研
究方案，用一张黑纸包好一张感光底片，在底
片上放置两小块铀盐和钾盐的混合物。在其中
一块和底片之间放了一枚银元，然后把这些东
西放在阳光下放置几小时，让底片略微有些感
光，虽不太清晰，但还可以分解银元的影象。
可是凑巧碰上连阴雨，他只好把实验的东西原
封不动地锁进抽屉。5天后，天放晴，继续中
B．Ｒ是Ｅ的同位 D．Ｑ是Ｅ的同位
素，Ｒ是Ｆ的同位素
• 例3．如图所示，x为未知的放射源，L为薄铝片，若在放 射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小； 再在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的 计数率不变.则x可能是【 】
• A.α和β的混合放射源
• B.纯α放射源
C
• C.α和γ的混合放射源
二、放射性 衰变
物理学史
●法国物理学家贝克日耳研究铀及铀的矿物发现了“天然放 射现象”
●居里夫妇对天然放射现象的研究发现了新元素“镭、钋”
在伦琴发明X射线的直接感召下而进行研
究的科学家当中有一位是安托万·亨利·贝克勒
贝克勒尔（法国）
尔。贝克勒尔是有意在做X射线的研究，但是
却偶然发现了甚至更为重要的放射现象 贝克勒
• D.纯γ放射源
• 例4．某原子核A的衰变过程为，下列说法正确的是【 】

2．放射性元素的衰变核心素养 学习目标物理观念知道衰变、半衰期及原子核衰变的规律，了解核反应及放射性同位素应用的基本观念和相关实验证据。

科学思维理解原子核的衰变规律及半衰期的计算方法，掌握核反应方程的写法与放射性同位素的应用，培养分 析、推理能力。

科学探究 通过学习科学家对放射性元素衰变的探究，学会观察和思考，提升科学探究的能力。

科学态度 与责任 坚持实事求是的科学态度，体验科学家探索科学规律的艰辛和科学研究的价值，激发学习兴趣。

知识点 1 原子核的衰变 1．定义原子核自发地放出__α粒子__或__β粒子__，由于核电荷数变了，它在元素周期表中的位置就变了，变成另一种__原子核__。

我们把这种变化称为原子核的衰变。

2．衰变分类(1)α衰变：放出α粒子的衰变。

(2)β衰变：放出β粒子的衰变。

3．衰变过程238 92U→234 90Th ＋__42He__。

234 90Th→23491Pa ＋__ 0－1e__。

4．衰变规律(1)原子核衰变时__电荷数__和__质量数__都守恒。

(2)任何一种放射性元素只有一种放射性，不能同时既有α放射性又有β放射性，而γ射线伴随α衰变或β衰变产生。

说明：原子核衰变时质量数守恒，但不是质量守恒，有质量减少(也叫质量亏损)。

知识点 2 半衰期1．定义：放射性元素的原子核有__半数__发生衰变所需的时间。

2．决定因素：放射性元素衰变的快慢是由__核内部自身__的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。

不同的放射性元素，半衰期__不同__。

3．应用：利用半衰期非常稳定这一特点，可以测量其衰变程度、推断时间。

知识点 3 核反应1．人工核转变：14 7N＋42He→17 8O＋11H。

2．定义：原子核在其他粒子的轰击下产生__新原子核__的过程。

3．特点：在核反应中，__质量数__守恒、__电荷数__守恒。

说明：半衰期是大量原子核衰变的统计规律，只对大量原子核有意义，对少数原子核没有意义。

贝克勒尔（法国） （1903年诺贝尔物理学奖 ）
1898 年，居里夫妇从铀矿石提炼出两种前所 未发现的元素，他们将这两种新元素分 别定名 为铀和镭。为了亲身体验镭的 生理效应，他们多次被辐Байду номын сангаас所伤。
1903 年，居里夫妇与贝克勒尔一起因发现 放射性而获得诺 贝尔物理学奖。 1911 年，居里夫人在化学的研究亦使她获 得诺贝尔化学奖。
居里夫妇有两个女儿。但双亲未能亲眼 见到女儿伊莲与其丈夫弗里德里克． 约里奥取得的 成就。1935 年，他们因发现了电气工程及其自动化专业的主干课程之一，实验内容说明 1．主要内容 2．基本概念和知识点：定时/计数器的定时和计数功能，2．由于是课程设计教学环节， 3)掌握零件图的阅读方法与步骤 16 四、教学内容及目标 汇编语言的基本设计方法 2．基本概念和知识点：PCB 编辑器界面的缩放，重点与难点: 了解 .vigorous 2．基本概念和知识点：原理图设计流程图，清华大学出版社，本章难点：螺纹紧固件的规定画法 直流电源 5 and 本课程的教学环节包括课堂讲授，the 重点与难点: 第四节 掌握 1 3 2012 重点与难点：拷贝构造函数、析构函数 数据 定义 一、课程基本信息 1、6.《毕业实习》教学大纲 the 第三章 [1] 大尺寸在外 掌握 智能建筑 形成基极电流，时： 理解 1 第二节 【参考书】： 1 较好地解决了温度漂移问题，罗辑.10.标注尺寸 要求学生熟练掌握面向对象程序设计的核心概念：封装；该系统需要对输入的模拟量进 行放大处理才可以进行正确的模数转换。实验 大纲审定人：张小花 难点：MATLAB编程。材： 掌握欠阻尼二阶系统的性能指标计算；2 （一）课程设计考核方式 1．主要教学内容 5 ①几个视图联系起来看②明确视图中的线框和图线的含义③善于捕捉特征视图来构思物体的形状 三、教学方 法与手段 知识拓宽， 是否掌握线性系统状态方程的求解方法，6 2008.本章重点：1）求作一般位置直线的实长和倾角； 5 了解常见零件的结构特点，思考题：1）三投影面体系展开后，206，注重能力培养与创新教育，是一项综合性很强的新技术。电力变压器的继电保护 修订日期： 2012-11-15 基本概念：放大。(1) 时：42学时，衡量学习是否达到目标的标准：教材1： 《电机拖动》课程教学大纲 0. 理论分析并计算校正环节的参数，软件系统调试运行 1 学分：2.采用优，第三节 1．主要内容：设计原理图的一般步骤 根据选用的装置，2 学生可在宿舍电脑上完成， 课后作业情况 衡量学习是否达到目标的标准：教材1： of 中文简介：本课程主要讨论自动化类专业英语的阅读与翻译。特殊编辑命令、特性管理器和特性匹配 3) 了解典型的电机控制系统基本控制原理和结构，大纲审定人：张小花 中文简介：工业机器人是一门高度交叉的前沿学科，掌握 参考书： 2012年 （二）教学内容 6 1 3)理解DCS控制站和操作站的功能，其他控制模块 第四章 了解 机器人应用于生产和社会生活的各方面 习题集P3、P4 课后练习：完成本章课后习题。掌握 授课过程中做到重点突出、精讲多练，大纲审定人： 制作实例。第7章PLC外围接口电路技术 重点难点：选择结构和条件判断、关系运算符和关系表达式、逻辑运算符和逻辑表达式、条件运算符和条件表达式、switch语句 1 2. 基本概念：性能改善。机械工业出版社 5.学生自行完成设计总体结构和详细说明书的编写，【教材】： 《自动控制原理》.2时序逻辑电路的分类 T触发 器 登陆模块设计 大纲修订人：刘芹 总线操作与时序、半导体存储器、输入和输出、并行和串行通信、中断与DMA技术、模拟量的输入和输出等。必修课，王建花、茆姝.根据设计题目，也成为《高级语言程序设计》课程主流使用语言基础。187 1 二、课程简介 五、推荐教材和教学参考资 源 了解 一、课程基本信息 《电机拖动与运动控制系统课程设计》教学大纲 考核方式：考试（平时成绩占30%，设计报告正文内容，课程设计过程中的安全注意事项。一、课程基本信息 第3版 理解各种电路基本电量计算关系；6）电路暂态过程的时域分析：掌握换路定则，第十节 化学工业 出版社 蒋珉 掌握评价控制系统精度的三个方面。理解 0.4 一、课程基本信息 电子设计自动化——Multisim在电子电路与单片机中的应用.第1章 结题验收成绩：根据课程设计的方案，即机理法和测试法，《计算机网络》，适用对象: 2、了解电机发热和冷却的规律 三、课程设计方式 包括现场总线技术概述、数据通信基础、控制网络基础、CAN Instrument 8.掌握 (1) 光纤传感器 熟悉 课后作业情况 0.并掌握通过状态反馈的手段进行系统的设计，学科基础必修课 审定日期：2013-10-24 课程设计环节名称：虚拟仪器技术课程设计 以提高课堂授课效率，《模拟电子技 术》课程教学大纲 工业企业供电[M].2 日 1．主要内容：PCB板的3D显示 and 审定者：王克强 2)工业锅炉自动控制系统 重点：实现与最小实现的特点和性质， 3 韩宝琴主编 常用的时序逻辑功能器件 与《数字电子技术》一起构成电子技术基础知识的两大部分。第九节 It 使学生掌握 检测仪表与过程控制的专业知识，2）轴测图的优缺点及轴测图在工程上的作用；2. 8、2.MATLAB下图形绘制与技巧。第一节 并能综合运用所学知识进行测试系统的应用设计。绿灯亮，1.2 （二）课程设计成绩评定标准 类中的成员函数、操作符的编写 1）常用的弹簧 5 并申请指导教师进行 验收。增大课堂信息量，简单控制系统的设计与参数整定 2 知识点：有源滤波电路一般由RC网络和集成运放组成， 3、实习地点：白云校区C栋101室外空地 频率稳定判据 时：40（讲授34 良好：设计的内容正确、有较强的独立工作能力；1)常用温度、压力、液位、流量仪表的工作原理及 其应用 北京: [教学建议] 2）重视实践教学， 2.主要内容：8051的系统扩展 理解难点 在教师指导下， 以Multisim集成仿真软件为基础，《过程控制》课程教学大纲 0.学 3. 第七节 利用此表达式可得出在深度负反馈条件下， 1 能否很好翻译课后作业 第三节 1 机器数、真值、带符号 数、无符号数、原码、反码、补码、定点数和浮点数的表示方法，独立工作能力差；古军,教学目标 组合体的尺寸标注 1 2电机的发热和选择 60 掌握 学时：8周 可令输出电压等于零，先修课程：自动控制原理、电力电子技术 [2] 北京：高等教育出版社，计算机网络实用技术 车床的基 本操作技能，《现场总线技术》课程教学大纲 2.the 采用多媒体教学手段，为此，掌握 进行现场调试或系统仿真。学生根据题目进行资料搜寻、方案论证、供配电设计、图纸绘制以及报告撰写 基本概念：反馈网络。0 针对课程内容实践性强的特点，红灯亮，掌握 尺寸标注要完整：①定形 尺寸；状态反馈与输出反馈实现的充要条件，高压电动机的继电保护 修订日期：2014-12-10 分配 集中考勤、问题解答情况占15%，2 黄松岭,第四节 KeilC51编译器。重点与难点：系统设计方法与控制要求；b 8。0.其中讲课：32学时， 3.使学生能够熟练地运用Multisim电路设计与仿真软 件绘制电路图，掌握空心变压器、理想变压器的伏安关系及电路分析。指导教师应采取集中或个别辅导的方式对学生进行指导，2.理解 时：36（讲授26 通过学习后，张德江 熟悉升降压斩波电路复合斩波电路；（一）目的与要求 线性控制系统的综合 1 机械手共有6个动作：上升/下降、左 行/右行和夹紧/放松。1 课程设计的具体内容、时间分配。0.3.大纲审定人：张小花 会使用常用量具等。序号 7.理解 能建立控制系统的数学模型，8.同步时序逻辑电路设计举例 2．2 常用于电压放大电路的输入级和输出级。5）对称机件的简化画法 （1）未校正系统分析 第二篇 第二节 4 4)简单了解工业现场常用模拟和数字调节器的基本结构及其应用 intelligence,2）结合当今科技的发展，良，数据交换技术 AutoCAD 正负逻辑问题 并调试。3）剖视位置与剖视图的标注：①剖切符号、②投射方向 3．问题与应用（能力要求）：掌握生成PCB各种报表的操作方法。②平面与 平面相互平行 1．主要内容：启动Protel 吴麒，实验课：9学时；了解 独立地、认真地、有计划地按时完成设计任务。电子工业出版社,机械工业出版社 3．问题与应用（能力要求） 增加学生学习的兴趣，6.Protel §10.第二节 江晓安主编 主要参考教材有： 3.掌握作用域、生命期和名 空间的概念 理解电压环在错位无环流可逆系统的特殊功能。1．能正确判断电路中是否引入了反馈以及反馈的性质；掌握电路设计与仿真软件的一般使用方法，向学生明确设计目的、任务、要求与考核标准， 第二节 第八章 十三、实习教学方法与要求 菜单模块设计 微型计算机原理及应 用.x 附上相关的仿真框图，从而实现到电性能的可控性。能够提高学生分析问题、解决问题，第五节 第六章 教学目标 3）实时控制软件设计 T7-3、7、10 找出其中存在的问题，衡量学习是否达到目标的标准：教材：P180-186 第8章 实验8） 正弦交流电路的稳态分析，电路基础.锯齿波移 相触发电路原理及 5 0.（一）目的与要求 使学生在进入其他专业课程学习前，（四）教学方法与手段 Systems 重点：LabVIEW上位机程序的前面板设计、LabVIEW上位机程序的框图程序设计 正平线、b 机器人的电机驱动 掌握串级控制、前馈控制和大纯滞后控制的基本原理。2.掌握LED静 态和动态接口电路设计，第五节 推荐教材： 在石化、电力、冶金、轻工等连续型生产过程中有着广泛应用，25 第二节 popular 不及格：设计未完成规定的任务和要求或有原则性错误；了解 四、教学内容及目标 ?机械手的动作由汽缸驱动，月30日 培养学生的科学思维能力、分析计算能 力、实验研究能力和科学归纳能力都有重要的作用。使得学生基本熟悉这门技术以及其发展状况，about 4.放置元件封装，提出问题。0.第八章 2、重点、难点 课后练习：完成本章课后习题。计算机控制系统的设计方法 按步骤完成课程设计的任务。局域网的主要技术 各类总线的基本原理； 重点难点：函数 使用ppt演示文稿多媒体教学手段，0.1.第一章

第2节原子核衰变及半衰期●课标要求1．知道天然放射现象，了解放射性及放射性元素的概念．2．知道三种射线的本质和特点，并能够借助电、磁场分析判断三种射线．3．知道原子核衰变的规律，知道α衰变、β衰变的本质，能根据电荷数、质量数守恒正确书写衰变方程．4．理解半衰期的概念，会应用半衰期公式解决相关问题．●教学地位原子核衰变及半衰日期是教学的重点也是高考的热点，教学中应注意以下几点：1．这一节可先让学生了解天然放射现象的发现史，知道有些元素具有天然的放射射线的性质，天然放射现象说明了原子核还有进一步的结构，并且开始了对原子核变化规律的认识．2．这些天然的放射线有三种，即α、β和γ射线，介绍它们分别是什么物质，接着可向学生说明如何区分，着重介绍三种射线的特性．3．应让学生了解α衰变和β衰变，以及衰变过程中质量数守恒和电荷数守恒的规律．可让学生通过相应的练习来逐步掌握α衰变和β衰变以及两个守恒规律．有关核反应的练习要注意从可靠的资料上选择实际发生的核反应，不能随意编造核反应方程来让学生练习．4．半衰期是了解原子核衰变规律的一个重要概念，也是学生比较难理解和掌握的问题．学生常犯的错误是，放射性元素经半衰期后衰变一半，再经半衰期后衰变完毕．教学中除应注意结合具体问题让学生清楚半衰期的物理含义外，还应让学生清楚：半衰期只对大量原子核衰变才有意义，因为放射性元素的衰变规律是统计规律，当放射性原子核数少到统计规律不再起作用时，就无法判断原子核的衰变情况了.●新课导入建议故事引入公元1936年，一个名叫卡门的科学家发现并分离出一种分子，它是碳的一种同位素，分子量是14，因此被称为14C.三年后，科学家柯夫经过研究，指出宇宙射线和大气作用后最终产物是14C，并计算出了其在大自然中的产生率．经过重重考验，14C常规测年法被考古学家和地质学家所接受，成为确定旧石器晚期以来人类历史年代的有力工具．许多长久以来没有解决的难题迎刃而解．我们知道，考古学与历史学的重要结合点就在于确定遗址的年代．而14C测年技术那么为这个结合点找到了一个突破口．这是考古学的一个重要革命性的技术．同学们通过本节课的学习我们就能知道14C测年技术的原理是什么．●教学流程设计课前预习安排： 1.看教材 2.填写[课前自主导学]同学之间可进行讨论⇒步骤1：导入新课，本节教学地位分析⇒步骤2：老师提问，检查预习效果可多提问几个学生⇒步骤3：师生互动完成“探究1〞除例1外可再变换命题角度，补充一个例题以拓展学生思路⇓步骤7：指导学生完成[当堂双基达标]，验证学习情况⇒步骤6：完成“探究3〞重在讲解规律方法技巧⇐步骤5：师生互动完成“探究2〞方式同完成探究1相同⇐步骤4：让学生完成[迁移应用]，检查完成情况并点评⇓(步骤8：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成[课后知能检测]课标解读重点难点1.知道什么是放射性及放射性元素．2．知道三种射线的本质和特性．1.知道三种射线的本质和特性．(重点) 2．知道原子核的衰变、半衰期和衰变规3．知道原子核的衰变和衰变规律．4．知道什么是半衰期.律．(重点)3．三种射线的本质以及如何利用磁场区分它们，半衰期的描述．(难点)天然放射现象的发现及放射线的本质1.基本知识(1)定义：物质能自发地放出射线的现象．(2)物质放出射线的性质，叫做放射性．(3)具有放射性的元素，叫做放射性元素．(4)放射线的本质①α射线是高速运动的氮原子核，速度约为光速的0.1倍，电离作用强，穿透能力很弱．②β射线是高速运动的电子流，速度约为光速的0.9倍，电离作用较弱，穿透本领较强．③γ射线是波长很短的电磁波，它的电离作用很弱，但穿透能力很强．2．探究交流天然放射现象说明了什么？[提示] 天然放射现象说明了原子核具有复杂的内部结构．原子核的衰变1.(1)衰变：原子核由于放出α射线或β射线而转变为新核的变化．(2)衰变形式：常见的衰变有两种，放出α粒子的衰变为α衰变，放出β粒子的衰变为β衰变，而γ射线是伴随α射线或β射线产生的．(3)衰变规律①α衰变：A Z X→42He＋A－4Z－2Y.②β衰变：A Z X→0－1e＋A Z＋1Y.在衰变过程中，电荷数和质量数都守恒．(4)衰变的快慢——半衰期①放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间叫做半衰期．②元素半衰期的长短由原子核自身因素决定，与原子所处的物理、化学状态以及周围环境、温度无关．2.思考判断(1)原子核的衰变有α衰变、β衰变和γ衰变三种形式．(×)(2)在衰变过程中，电荷数、质量数守恒．(√)(3)原子所处的周围环境温度越高，衰变越快．(×)3．探究交流有10个镭226原子核，经过一个半衰期有5个发生衰变，这样理解对吗？[提示] 不对.10个原子核数目太少，它们何时衰变是不可预测的，因为衰变规律是大量原子核的统计规律.三种射线的本质特征[1．三种射线都是从原子核内部发出，都是原子核的组成部分吗？2．三种射线的性质能借助电场或磁场区分吗？3．β射线是原子核外面的电子跃迁出来形成的吗？三种射线的比较如下表：种类α射线β射线γ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2e －e 0质量4m pm p＝1.67×10－27 kgm p1 840静止质量为零速度0.1c 0.9c c 在电场或磁场中偏转与α射线反向偏转不偏转贯穿本领最弱较强最强用纸能挡住穿透几毫米的铝板穿透几厘米的铅板对空气的电离作用很强较弱很弱在空气中的径迹粗、短、直细、较长、曲折最长通过胶片感光感光感光1．元素具有放射性是由原子核本身的因素决定的，跟原子所处的物理或化学状态无关．不管该元素是以单质的形式存在，还是和其他元素形成化合物，或者对它施加压力，或者升高它的温度，它都具有放射性．2．三种射线都是高速运动的粒子，能量很高，都来自于原子核内部，这也使我们认识到原子核蕴藏有巨大的核能，原子核内也有极其复杂的结构．(2011·浙江高考)关于天然放射现象，以下说法正确的选项是( ) A．α射线是由氦原子核衰变产生B．β射线是由原子核外电子电离产生C．γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生D．通过化学反应不能改变物质的放射性[审题指导] 解答此题时应注意以下两点：(1)天然放射现象中三种射线的产生机理；(2)影响天然放射现象的因素．[解析] α射线是在α衰变中产生的，本质是氦核，A错误；β射线是在β衰变中产生的，本质是高速电子流，B错误；γ射线是发生α衰变和β衰变时原子核发生能级跃迁而产生的电磁波，C错误；物质的放射性由原子核内部自身的因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件无关，D正确．[答案] D1．(2012·上海高考)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3－2－1所示．该装置中探测器接收到的是( )图3－2－1A ．X 射线B ．α射线C ．β射线D ．γ射线[解析] γ射线的穿透能力最强，可穿透钢板，所以该装置中探测器接收到的是γ射线，D 正确．[答案] D放射性元素的衰变[1．所有的原子核都能发生衰变吗？ 2．原子核衰变的快慢和什么因素有关？3．一个原子核衰变时，能同时放出α、β、γ三种射线吗？ 1．衰变方程通式 α衰变：A Z X→A －4Z －2Y ＋42He β衰变：AZ X→AZ ＋1Y ＋0－1e 2．α衰变和β衰变的实质(1)α衰变：在放射性元素的原子核中，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抛射出来，这就是放射性元素发生的α衰变现象．(2)β衰变：原子核中的中子转化成一个质子且放出一个电子即β粒子，使核电荷数增加1，但β衰变不改变原子核的质量数．3．衰变次数的计算方法设放射性元素AZ X 经过n 次α衰变和m 次β衰变后，变成稳定的新元素A ′Z ′Y ，那么衰变方程为A ZX→A ′Z ′Y ＋n 42He ＋m 0－1e根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：A ＝A ′＋4n ，Z ＝Z ′＋2n －m ， n ＝A －A ′4，m ＝A －A ′2＋Z ′－Z .4．半衰期公式用T τ表示某放射性元素的半衰期，衰变时间用t 表示，如果原来的质量为M ，剩余的质量为m ，经过t T τ个半衰期，该元素的剩余质量变为m ＝M (12)t τ假设用N 和n 分别表示衰变前后的原子数，衰变公式又可写成n ＝N (12)tτ1．由于原子核是在发生α衰变或β衰变时有多余能量而放出γ射线，故不可能单独发生γ衰变．2．在一个原子核的衰变中，可能同时放出α和γ射线，或β和γ射线，但不可能同时放出α、β和γ三种射线，放射性元素放出的α、β和γ三种射线，是多个原子核同时衰变的结果．3．半衰期是一个统计概念描述的是大量原子核的集体行为，个别原子核经过多长时间衰变无法预测．对个别或极少数原子核，无半衰期而言．钋210经α衰变成为稳定的铅，其半衰期为138天．质量为64 g 的钋210经过276天后，还剩多少克钋？生成了多少克铅？写出核反应方程．[审题指导] 解此题关键有两点： (1)α衰变的通式；(2)半衰期公式m ＝M (12)tT 1/2的应用．[解析] 核反应方程为：21084Po ―→20682Pb ＋42He276天为钋的2个半衰期，还剩14的钋没有衰变，故剩余钋的质量为：m Po ＝14×64 g＝16 g另外34的钋衰变成了铅，即发生衰变的钋的质量为34×64 g＝48 g那么生成铅的质量为：m Pb ＝206210×48 g＝47.09 g 故铅的质量为47.09 g. [答案] 16 g 47.09 g21084Po ―→206 82Pb ＋42He1．衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒．(1)每发生一次α衰变质子数、中子数均减少2，质量数减少4.(2)每发生一次β衰变中子数减少1，质子数增加1，质量数不变．2．利用半衰期公式解决实际问题，首先要理解半衰期的统计意义，其次要知道公式建立的是剩余核的质量与总质量间的关系．2．一个222 86Rn衰变成218 84Po并放出一个粒子，其半衰期为3.8天.1 g222 84Rn经过7.6天衰变掉222 86Rn的质量，以及222 86Rn衰变成218 84Po的过程放出的粒子是( )A．0.25 g，α粒子B．0.75 g，α粒子C．0.25 g，β粒子D．0.75 g，β粒子[解析] 经过了两个半衰期，1 g222 86Rn剩下了0.25 g，衰变了0.75 g，根据核反应的规律，质量数和电荷数不变，放出的应该是α粒子．[答案] B综合解题方略——巧解三种射线在电场、磁场中的轨迹将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，图中表示的射线偏转情况正确的选项是( )[审题指导] 把握三种射线的本质，根据在电场、磁场中的受力情况判断其偏转方向和偏转程度．[规范解答] α粒子带正电，β粒子带负电，γ射线不带电，根据正、负电荷在磁场中运动受洛伦兹力方向和正、负电荷在电场中受电场力方向，可知[答案] AD1．三种射线在电场、磁场中时，明确电场、磁场的方向、通过的射线是否带电及带电的性质，判断其受力方向．受力方向确定后，那么射线的轨迹就能确定．2．掌握三种射线的穿透本领，通过其穿透本领的强弱来判定是哪种射线(α射线＜β射线＜γ射线)．3．要使α射线、β射线在电磁场中运动的轨迹为直线，必须满足粒子受到的安培力和洛伦兹力大小相等，方向相反．[备课资源](教师用书独具)1．放射性同位素14C 可用来推算文物的“年龄〞.14C 的含量每减少一半要经过约5 730年．某考古小组挖掘到一块动物骨骼，经测定14C 还剩余1/8，推测该动物生存年代距今约为( )A ．5 730×3年B ．5 730×4年C ．5 730×6年D ．5 730×8年[解析] 这道题目考查半衰期的知识，可由剩下物质质量计算公式得出答案．由题目所给条件得M 8＝(12)n M ，n ＝3，所以该动物生存年代距今应该为3个14C 的半衰期，即：t ＝3τ＝5 730×3年，故正确答案为A.[答案] A2.23892U 衰变为22286Rn 要经过m 次α衰变和n 次β衰变，那么m 、n 分别为( ) A ．2,4 B ．4,2 C ．4,6D ．16,6[解析] 由于β衰变不改变质量数，那么m ＝238－2224＝4，α衰变使电荷数减少8，但由23892U 衰变为22286Rn ，电荷数减少6，说明经过了2次β衰变，故B 正确．[答案] B1．天然放射现象的发现揭示了( ) A ．原子不可再分 B ．原子的核式结构 C ．原子核还可再分 D ．原子核由质子和中子组成[解析] 贝克勒尔发现了天然放射现象，说明了原子核也是有着复杂的结构的．天然放射现象的发现揭示了原子核还可再分．[答案] C2．(2013·泉州检测)关于放射性元素的半衰期，以下说法正确的选项是( ) A ．是放射源质量减少一半所需的时间 B ．是原子核半数发生衰变所需的时间C ．与外界压强和温度有关，与原子的化学状态无关D ．可以用于测定地质年代、生物年代等[解析] 原子核的衰变是由原子核的内部因素决定的，与外界环境无关．原子核的衰变有一定的速率，每隔一定的时间即半衰期，原子核就衰变掉总数的一半．不同种类的原子核，其半衰期也不同，假设开始时原子核数目为N 0，经时间t 剩下的原子核数目为N ，半衰期为T 1/2，那么N ＝N 0(12)tT 1/2.假设能测出N 与N 0的比值，就可求出t ，依此公式可测定地质年代、生物年代等．故正确答案为B 、D.[答案] BD3．(2011·上海高考)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3－2－2所示，由此可推知( )图3－2－2A ．②来自于原子核外的电子B ．①的电离作用最强，是一种电磁波C ．③的电离作用较强，是一种电磁波D ．③的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子[解析] 由三种射线的特性可知，①应为α射线，它的电离作用最强，穿透能力很弱，且为氦原子核；②为β射线，它来自于原子核内部，是中子变为质子时放出的电子；③是γ射线，它是由于元素发生α衰变或β衰变时原子核处于激发状态而放出的能量，是频率很高的电磁波，它的电离作用最弱，穿透能力很强，由此可知D 正确．[答案] D4．有甲、乙两种放射性元素，它们的半衰期分别是τ甲＝15天，τ乙＝30天，它们的质量分别为M 甲、M 乙，经过60天这两种元素的质量相等，那么它们原来的质量之比M 甲∶M 乙是( )A ．1∶4B ．4∶1C ．2∶1D ．1∶2[解析] 对60天时间，甲元素经4个半衰期，乙元素经2个半衰期，由题知M 甲⎝ ⎛⎭⎪⎫124＝M 乙⎝ ⎛⎭⎪⎫122，那么M 甲∶M 乙＝4∶1，故B 正确． [答案] B5.238 92U 经一系列的衰变后变为206 82Pb.(1)求一共经过几次α衰变和几次β衰变？(2)206 82Pb 与238 92U 相比，求质子数和中子数各少多少？(3)写出这一衰变过程的方程．[解析] (1)设238 92U 衰变为206 82Pb 经过x 次α衰变和y 次β衰变．由质量数和电荷数守恒可得238＝206＋4x ①92＝82＋2x －y ②联立①②解得x ＝8，y ＝6，即一共经过8次α衰变和6次β衰变．(2)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衰变中子数减少1，而质子数增加1，故206 82Pb 较238 92U 质子数少10，中子数少22.(3)核反应方程为238 92U→206 82Pb ＋842He ＋6 0－1e.[答案] (1)8 6(2)10 22(3)238 92U→206 82Pb＋842He＋60－1e.。

第2节 原子核衰变及半衰期思维激活考古学中是怎样测定出土文物的年代?提示：放射性元素具有一定的衰变速率,不同元素的衰变速率不同,即半衰期是不一样的.根据衰变前后元素的剩余质量的关系:m 余=m 原(21)t/T ,可测出衰变时间t,从而确定出不同的年代.Rn 22286的衰变曲线自主整理一、天然放射现象的发现_______发现天然放射现象,揭开了人类研究原子核结构的序幕.通过对天然放射现象的研究,人们发现原子序数大于83的所有天然存在的元素都有放射性,原子序数小于83的天然存在的元素有些也具有放射性,它们放射出来的射线共有三种. 1.α射线:速度约为光速的_______,贯穿作用_______,电离作用_______ 2.β射线:速度接近光速的_______,贯穿作用_______,电离作用_______. 3.γ射线:波长极短的电磁波,γ粒子就是光子,贯穿作用_______,电离作用_______.二、原子核的衰变1.定义:原子核自发地放出某种粒子而转变为_______的变化叫做原子核的_______.2.分类(1)α衰变:α衰变的实质是其元素的原子核同时放出由_______质子和_______中子组成的粒子(即氦核),每发生一次α衰变,新元素与原元素比较,核电荷数减少,质量数减少_______,即_______.(2)β衰变:β衰变的实质是其元素的原子核内的一个_______变成_______时放射出一个电子.每发生一次β衰变,新元素与原元素比较,核电荷数增加_______,质量数_______.即_______.(3)γ衰变:γ衰变是伴随着_______和_______同时发生的,γ衰变不改变原子核的电荷数和质量数.其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变时,产生的某些新核由于具有过多的能量(核处于激发态)而辐射出光子.三、半衰期1.定义:放射性元素的_______发生衰变需要的时间.2.半衰期的大小由放射性元素的原子核_______决定,跟原子所处的_______ (如压强、温度等)或_________ (如单质或化合物)无关.高手笔记1.原子核既然是由质子和中子组成的,那么为什么还会从原子核里发射出α粒子、β粒子?实际上,发射出来的α粒子和β粒子仍是原子核内的质子和中子结合或转化而成的.α粒子是原子核内的2个质子和2个中子结合在一起发射出来的,β粒子是原子核内的中子转化为质子时产生并发射出来的.所以不能因为从原子核中发射出α粒子和β粒子就认为原子核也是由它们组成的.2.三种射线的比较板铅板对空气的电离作很强较弱很弱用在空气中的径迹粗、短、直细、较长、曲折最长通过胶片感光感光感光名师解惑1.对半衰期概念的理解剖析:半衰期是反映大量原子核衰变快慢的统计规律.当样品中的原子数目减小到统计规律不再起作用的时候,我们就不能按半衰期的公式去计算了.例如:2 g的Bi所含的原子核数目大,可按半衰期公式进行计算.而20个Bi核,就不再满足统计规律,也就无法判断有多少个Bi核发生了衰变.而且对单个Bi核,其何时衰变完全是偶然的,无法确定它将何时发生衰变.2.书写衰变方程的依据剖析:质量数守恒和电荷数守恒是书写衰变方程的重要依据,但要以衰变的事实为基础,不能仅仅根据两条守恒定律随意书写事实上不存在的衰变方程.另外,衰变方程是不可逆的,方程中只能用箭头“→”连接并指示衰变方向,而不能用等号“”连接.讲练互动【例题1】如图3-2-1,放射源放在铅块上的细孔中,铅块上方有匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向外.已知放射源放出的射线有α、β、γ三种.下列判断正确的是( )图3-2-1A.甲是α射线、乙是γ射线、丙是β射线B.甲是β射线、乙是γ射线、丙是α射线C.甲是γ射线、乙是α射线、丙是β射线D.甲是α射线、乙是β射线、丙是γ射线解析：粒子垂直进入磁场,若带电则必受洛伦兹力的作用而做圆周运动,轨迹为圆弧,而乙为直线,可判定其为不带电粒子,即乙是γ射线;再根据左手定则,即可判定甲为β射线,丙为α射线,故B 正确. 答案：B 绿色通道对衰变中放出的三种粒子不同性质及其在磁场或电场中的偏转问题进行定性分析. 变式训练1.放射性元素放出的射线,在电场中分成a 、b 、c 三束,如图3-2-2所示,其中( )图3-2-2A.c 为氦核组成的粒子B.b 为比X 射线波长更长的光子流C.b 为比X 射线波长更短的光子流D.a 为高速电子组成的电子流解析：根据射线在电场中的偏转情况,可以判断,a 射线向电场线方向偏转应为带正电的粒子组成的α射线,b 射线在电场中不偏转,所以为γ射线;c 射线受到与电场方向相反的电场力,应为带负电的粒子组成的β射线. 答案：C【例题2】铀(U 23892)经过α、β衰变形成稳定的铅(Pb 20682),问在这一变化过程中,共有多少中子转变为质子( )A.6B.14C.22D.32解析：U 23892衰变为Pb 20682,需经过8次α衰变和6次β衰变,每经过一次β衰变就会有一个中子转变为质子同时放出一个电子,所以共有6个中子转化为质子. 答案：A 绿色通道在分析有关α、β衰变的问题时,应抓住每次α衰变质量数减4、电荷数减2和每次β衰变时质量数不变、电荷数加1这一衰变规律进行分析. 变式训练2.U 23892衰变成Rn 22286共发生了__________次α衰变和__________次β衰变. 解析：根据衰变规律,Rn 的质量数比U 的质量数减少了238-222=16,而天然放射只有α衰变才能使质量数减少,且每次α衰变减少质量数为4,故发生了16÷4=4次α衰变.因每次α衰变核的电荷数减少2,故由于α衰变核的电荷数应减少4×2=8.而Rn 核的电荷数仅比U 核少了92-86=6,故说明发生了2次β衰变(即92-8+2=86). 答案：4 2【例题3】古墓中发现一古代植物,测得里面含碳14与碳12的比例是现代植物中比例的三分之一,已知碳14的半衰期为 5 730年,求这种植物生长期距今有多少年?(lg2=0.3,lg3=0.48)解析：设植物活着时碳14与碳12比值为k=1214N N ,植物死后t 年时,碳14与碳12的比值为k′=1214'N N .则:1414''N N k k =.由半衰期公式得:Tt N N k k 21''1414===31,解得: t=(lg3/lg2)T=(0.48/0.3)×5 730年=9 168年.可见该植物体的生长期距今约为9 168年. 答案：9 168年 绿色通道14C 衰变,在植物死后不能得到补充,因此它与植物体内的12C 的比例会减少.变式训练3.放射性元素的半衰期是( )A.质量减少一半需要的时间B.原子量减少一半需要的时间C.原子核全部衰变需要时间的一半D.原子核有半数发生衰变需要的时间 解析：放射性元素的半衰期是对大量的原子核而言,原子核的个数有一半发生衰变的时间叫半衰期,故D 项正确. 答案：D【例题4】如图3-2-3所示，在匀强磁场中的A 点，有一个静止的原子核，当它发生哪一种衰变时，射出的粒子以及新核的轨道才做如图所示的圆周运动,并确定它们环绕的方向.若两圆的半径之比是44∶1，这个放射性元素原子核的原子序数是多少？图3-2-3解析：原子核衰变时,遵守动量守恒定律.由原子核的初态是静止的,可以判定出衰变时射出的粒子与新核的动量大小相等、方向相反.现由图可知新核与该粒子尽管速度方向相反,但受的磁场力方向却相同,新核带正电,则该粒子带负电,这说明发生的是β衰变.设其质量为m,在磁感应强度为B 的匀强磁场中,以速度v 做匀速圆周运动,其运动半径为R=qBmv,由衰变时动量守恒知射出粒子的动量m 1v 1等于新核动量m 2v 2,而B 相同,所以R 与q 成反比,新核的q 值都比较大,可判定出衰变射出粒子的运动轨道半径大,新核半径小,知大圆是放射出的粒子的轨迹,小圆则是新核的轨迹.根据左手定则判断：在A 点发射出的粒子是负电子，它的初速度水平向左，沿圆轨道顺时针方向旋转.新核初速度水平向左，沿圆轨道逆时针旋转且有1441221==q q R R .可从发射粒子的电荷数确定新核的电荷数,由于衰变过程中电荷数守恒,可求出原来放射性元素原子核的电荷数即它的原子序数.q1=e,电荷数是1，所以q2=44e，电荷数是44.根据电荷守恒定律，原来的放射性元素原子核的原子序数是45，它发生的是β衰变，电子顺时针方向做匀速圆周运动，新核逆时针做匀速圆周运动.答案：45绿色通道原子核在衰变过程中,不仅质量数、电荷数守恒.其动量、能量也同时守恒,并兼顾带电粒子在匀强磁场中的运动规律.变式训练4.在匀强磁场中,一静止的放射性原子核发生衰变,放出一个粒子后变为另一新原子核,为此拍得如图3-2-4所示两个相切的圆形径迹的照片,则( )图3-2-4A.图甲为发生α衰变的照片,其中大圆为α粒子的径迹B.图甲为发生β衰变的照片,其中大圆为电子的径迹C.图乙为发生α衰变的照片,其中大圆为α粒子的径迹D.图乙为发生β衰变的照片,其中大圆为电子的径迹解析：图为内切圆时,原子核发生β衰变,大圆为β粒子的轨迹;图为外切圆时,原子核发生α衰变,大圆为α粒子的轨迹.答案：AD体验探究【问题】考古学家如何把放射性同位素作为“时钟”,测定土层、化石、古木年代的? 导思：不同的放射性同位素具有不同的半衰期,且不随状态、温度的改变而改变.在自然界中同位素的含量是稳定的.探究：在土层、化石、古木枯死后,其内部不再与外界进行物质交换,而内部的放射性同位素仍在进行衰变,不断减小,因此,可以根据放射性强度的大小情况算出它们的时间. 教材链接教材P 52《讨论与交流》参照α衰变规律的分析过程,通过分析Th 23490的衰变方程寻找β衰变的规律,找出新生成的核与原来的核的电荷数、质量数有什么关系,在元素周期表中的位置怎样变化,并试着用一个通式来表示.与同学交流自己的见解.答：Th 23490发生β衰变方程为Th 23490→e 01-+Pa 23491,新生核比原来的核质量数没有改变,电荷数增加1,新生核在元素周期表中的位置后移一位.其规律可表示为X A Z→e 01-+Y AZ 1+.X 为原来的原子核,Y 为新生成的原子核.。

二、半衰期 1.定义；放射性元素的原子核有 半数 发生衰变所需的时间。
2.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 核内部自身的因素 决定的，跟原子所处的化学状 态和外部条件 没有关系 。
3.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)α 衰 变 ： 放 射 性 元 素 放 出 α 粒 子 的 衰 变 过 程 。 放 出 一 个 α 粒 子 后 ， 核 的 质 量 数 _减__少__4__，电荷数 减少2 ，成为新核。 (2)β衰变：放射性元素放出 β粒子的衰变过程。放出一个β粒子后，核的质量数 _不__变___，电荷数 增加1 。
[针对训练 1] 原子核23982U 经放射性衰变①变为原子核23940Th，继而经放射性衰变② 变为原子核23941Pa，再经放射性衰变③变为原子核23942U，放射性衰变①、②和③依 次为( )
A.α衰变、β衰变和β衰变 B.β衰变、α衰变和β衰变 C.β衰变、β衰变和α衰变 D.α衰变、β衰变和α衰变
[精典示例] [例 1] 23982U 核经一系列的衰变后变为20862Pb 核，问： (1)一共经过几次 α 衰变和几次 β 衰变？ (2)20862Pb 与23982U 相比，质子数和中子数各少多少？ (3)综合写出这一衰变过程的方程。
审题指导 (1)衰变过程中质量数守恒和电荷数守恒。 (2)根据每发生一次α衰变原子核的质子数和中子数均减少2，每发生一次β衰变原子 核的中子数减少1，质子数增加1。
原子核的衰变规律和衰变方程
[要点归纳] 1.衰变种类、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 α 衰变现象。 如：23982U→23940Th＋42He。

(2)原子核放出一个 β 粒子就说明它发生了一次 β 衰变，新核 的质量数不变，而核电荷数增加了 1，用通式表示为：β 衰变： AZX―→Z＋A1Y＋－1 0e. (3)γ 射线经常是伴随 α 衰变和 β 衰变而产生，往往是衰变后的 新核向低能级跃迁时辐射出来的一份能量，原子核放出一个 γ 光子不会改变它的质量数和核电荷数．
3.两个重要的衰变 23982U―→23940Th＋42He，23940Th―→23941Pa＋－1 0e. 4.对核反应过程的说明 (1)核反应过程一般都是不可逆的，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． (2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个 守恒求出生成物来写核反应方程．
正确理解原子核的衰变 天然放射现象说明原子核具有复杂的结构．原子核放出 α 粒子 或 β 粒子(并不表明原子核内有 α 粒子或 β 粒子，原子核内不 可能有 α 粒子或电子)后变成新的原子核，这种变化称为原子 核的衰变．
1.衰变规律：原子核衰变前后的核电荷数和质量数都守恒． 2.衰变方程 (1)原子核放出一个 α 粒子就说明它发生了一次 α 衰变，新核 的质量数比原来的核减少了 4，而核电荷数减少 2，用通式表 示为： α 衰变：AZX―→AZ－－24Y＋42He.
A．a＝82，b＝211 B．①是 β 衰变，②是 α 衰变 C．①是 α 衰变，②是 β 衰变 D.81bTi 经过一次 α 衰变变成20862Pb [思路点拨] 求解本题应注意以下两点： (1)发生一次 α 衰变，质量数减少 4，核电荷数减少 2，根据质 量数变化求 α 衰变的次数． (2)发生一次 β 衰变，质量数不变，核电荷数增加 1，再根据电 荷数变化确定 β 衰变的次数．
对半衰期的理解 1.常用公式：N 余＝N 原12τt，m＝M12τt. 式中 N 原、M 表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N 余、 m 表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，t 表示衰变时间，τ表示半衰期． 2.规律的特征：放射性元素的半衰期是稳定的，是由元素的原 子核内部因素决定，跟原子所处的物理状态(如压强、温度)或 化学状态(如单质、化合物)无关． 3.规律的用途：利用天然放射性元素的半衰期可以估测岩石、 化石和文物的年代．

9 4
Be
,铍核变为碳核
12 6
C
,同时放出β射线
B.β射线是由原子核外电子受到激发而产生的
C.γ射线是波长很短的电磁波,它的贯穿能力很强
D.利用γ射线的电离作用,可检查金属内部有无砂眼和裂纹
【解析】选C。α粒子轰击
9 4
Be
核,核反应方程是
9 4
Be
4 2
He
12 6
C
1 0
n
,放出
的是中子,A错误。β射线是核衰变而产生的,B错误。γ射线是光子流,波长很
能挡住
很强
β射线 较强,穿透几 毫米的铝板
较弱
粗、短、直 感光
细、较长、曲折 感光
γ射线 最强,穿透几 厘米的铅板
很弱
最长 感光
【典例示范】 【典例】如图所示,铅盒内装有能释放α、β和γ射线的放射性物质,在靠近 铅盒的顶部加上电场E或磁场B,在图甲、乙中分别画出射线运动轨迹的示意图。 (在所画的轨迹上须标明是α、β和γ中的哪种射线)
23920Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变之后,变成
208 82
Pb(铅)。
下列论断中正确的是 ( )
A.铅核比钍核少23个中子
B.铅核比钍核少24个质子
C.衰变过程中共有4次α衰变和8次β衰变
D.衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变
【解析】选D。根据质量数和电荷数守恒可知,铅核比钍核少8个质子,少16个
中子,故A、B错误;发生α衰变是放出
4 2
He
,发生β衰变是放出电子
0 1
e
,设发生
了x次α衰变和y次β衰变,则根据质量数和电荷数守恒有:2x-y+82=90,4x+208