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素材粤教版选修3.doc

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2 核衰变与核反应方程1．衰变:原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种新的________,这种变化叫做原子核的衰变．衰变的类型:原子核的自发衰变有两种，一种是______衰变，一种是______衰变．而γ射线是伴随着α衰变或β衰变时产生的．2．衰变方程：在衰变过程中遵守________守恒和________守恒．3．半衰期：放射性元素的原子核有______发生衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期．根据半衰期的概念可得：剩余原子核数目:N余＝N原（错误!）错误!,剩余元素质量m余＝m原（错误!)错误!。

半衰期由放射性元素的______________的因素决定，跟原子所处的物理状态(如压强、温度等)或化学状态（如单质或化合物）无关．不同的放射性元素，半衰期______．4．对天然放射现象,下列说法中正确的是（)A．α粒子带正电，所以α射线一定是从原子核中射出的B．β粒子带负电,所以β粒子有可能是核外电子C．γ射线是光子，所以γ射线有可能是原子发光产生的D．α射线、β射线、γ射线都是从原子核内部释放出来的5．一个放射性原子核，发生一次β衰变，则它的（)A．质子数减少一个，中子数不变B．质子数增加一个，中子数不变C．质子数增加一个，中子数减少一个D．质子数减少一个，中子数增加一个6．下列关于放射性元素的半衰期的几种说法,正确的是（）A．同种放射性元素，在化合物中的半衰期比单质中长B．把放射性元素放在低温处，可以减缓放射性元素的衰变C．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,只对大量的原子核适用D．氡的半衰期是3。

8天，若有4个氡原子核，则经过7.6天后就只剩下一个【概念规律练】知识点一原子核的衰变1．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是( ）A．原子最外层电子B．原子的最内层电子C．原子核内的中子变化为质子时产生的电子D．原子核内的质子变化为中子时产生的电子2．原子核错误!U经放射性衰变①变为原子核错误!Th，继而经放射性衰变②变为原子核错误!Pa,再经放射性衰变③变为原子核错误!U.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衰变知识点二半衰期3．关于半衰期，下面各种说法中正确的是（）A．所有放射性元素都有一定的半衰期，半衰期的长短与元素的质量有关B．半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间C．一块纯净的放射性元素的矿石,经过一个半衰期以后，它的总质量仅剩下一半D．放射性元素在高温和高压的情况下,半衰期要变短，但它与其他物质化合后,半衰期要变长4．若放射性元素A的半衰期为4天,放射性元素B的半衰期为5天，则相同质量的放射性元素A和B经过20天，剩下的两元素质量的比mA∶mB为（）A．30∶31 B．31∶30C．1∶2 D．2∶1【方法技巧练】一、α、β衰变次数的确定方法5．放射性同位素钍232经α、β衰变会生成氡，其衰变方程为错误!Th→错误!Rn＋xα＋yβ，其（)A．x＝1,y＝3 B．x＝2，y＝3C．x＝3，y＝1 D．x＝3,y＝26．天然放射性元素20890Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变之后，变成22086Rn（铅)．下列论断中正确的是（）A．衰变过程共有6次α衰变和4次β衰变B．铅核比钍核少8个质子C．β衰变所放出的电子来自原子核外轨道D．钍核比铅核多24个中子二、半衰期在考古学中的应用方法7．某考古队发现一古生物骸骨．考古专家根据骸骨中错误!C的含量推断出了该生物死亡的年代,已知此骸骨中错误!C的含量为活着的生物体中错误!C的1/4，错误!C的半衰期为5 730年,该生物死亡时距今约________年．1．由原子核的衰变规律可知( )A．放射性元素一次衰变可同时产生α射线和β射线B．放射性元素发生β衰变时，新核的化学性质不变C．放射性元素发生衰变的速率跟它所处的物理、化学状态无关D．放射性元素发生正电子衰变时，新核质量数不变，核电荷数增加12．下列关于放射性元素半衰期的几种说法中，正确的是( ）A．利用半衰期，我们能预言某个原子核何时发生衰变B．我们不能预计为数很少的原子核（如几个或几十个）衰变掉一半需要多少时间C．同种放射性元素在化合物中的半衰期比在单质中长D．升高温度可以使半衰期缩短3．某放射性元素的原子核A经α衰变得到新核B,B经β衰变得到新核C，则（)A．原子核C的中子数比A少2B．原子核C的质子数比A少1C．原子核C的中子数比B多1D．原子核C的质子数比B少14．下列说法中正确的是( ）A．把放射性元素放在低温处，可以减缓放射性元素的衰变B．把放射性元素同其他稳定元素结合变成化合物,放射性元素的半衰期不变C．半衰期是放射性元素的原子核全部衰变所需时间的一半D．某一铅的矿石中发现有20个氡原子核，经过3。

本章优化总结几个重要的核反应原子核的变化叫做核反应，常见的核反应有：衰变、人工转变、裂变和聚变等几种类型．不论是哪种类型的核反应，都遵守质量数守恒和电荷数守恒，这是写核反应方程的重要依据．但是，写核反应方程时，应以实验事实为依据，而不能仅仅根据这两条守恒定律随意去写实际上不存在的核反应．下面我们进行列表比较．衰变人工转变重核裂变轻核聚变概念原子核自发地放出人工用高速粒子轰重核分裂成质量较轻核结合成质量较量较大的原子核（多选）能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列释放核能的反应方程，表述正确的有( ）A．错误!H＋错误!H→错误!He＋错误!n是核聚变反应B．错误!H＋错误!H→错误!He＋错误!n是β衰变C．错误!U＋错误!n→错误!Ba＋错误!Kr＋3错误!n是核裂变反应D．错误!U＋错误!n→错误!Xe＋错误!Sr＋2错误!n是α衰变［解析] A、B所列反应是核聚变，不是β衰变，β衰变要放出电子，故A对B错；C、D两种反应都是核裂变,故C对D错．[答案] AC核反应中的守恒量在各种核反应中，存在着一些“守恒量”,这些“守恒量”为我们提供了解决核反应中电荷、质量、能量、动量变化问题的方法和依据．概括为“五个守恒”：（1）质量数守恒；(2)电荷数守恒；(3)质能守恒（“亏损质量”与释放或吸收的“核能"相当)；(4）能量守恒；（5)动量守恒．用速度几乎为零的慢中子轰击静止的硼核（错误!B)，产生锂核(7，3Li）和α粒子．已知中子质量m n＝1。

008 665 u,硼核质量m B ＝10。

016 77 u，锂核质量m Li＝7.018 22 u，α粒子质量mα＝4。

001 509 u．涉及动量问题时,质量亏损不计．(1)写出该反应的核反应方程;（2）求出该反应放出的能量ΔE；（3)若该反应中放出的能量全部变成生成物的动能,则锂核和α粒子的动能各是多少？（1 u相当于931。

第二节放射性元素的衰变班级姓名学号评价【自主学习】一、学习目标1.知道原子核的衰变及规律，理解半衰期的意义2.知道三种射线的本质，能利用磁场区分它们3.知道放射现象的实质是原子核的衰变4.知道什么是核反应，会写核反应方程式二、重点难点1.α衰变和β衰变的规律及衰变方程2.半衰期的意义及计算三、问题导学1．三种射线的本质是什么？2．什么是半衰期？3．什么叫核反应？四、自主学习（阅读课本P71-74页，《金版学案》P67-69知识点1、2、3）1．完成《金版学案》P67预习篇五、要点透析见《金版学案》P67-69知识点1、2、3【预习自测】1．如图所示P为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场的作用下分成a、b、c三束．则a、b、c三束中哪个是α射线、哪个是β射线、哪个是γ射线？2．一个放射性原子核，发生一次β衰变，则它的( )A．质子数减少一个，中子数不变 B．质子数增加一个，中子数不变C．质子数增加一个，中子数减少一个 D．质子数减少一个，中子数增加一个3．下列关于放射性元素的半衰期的几种说法，正确的是( )A．同种放射性元素，在化合物中的半衰期比单质中长B．把放射性元素放在低温处，可以减缓放射性元素的衰变C．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，只对大量的原子核适用D．氡的半衰期是3.8天，若有4个氡原子核，则经过7.6天后就只剩下一个【巩固拓展】课本作业P73讨论交流；练习2、3、4、5、63．(单选)原子核发生β衰变时，此β粒子是 ( )A．原子核外的最外层电子B．原子核外的电子跃迁时放出的光子C．原子核内存在着电子D．原子核内的一个中子变成一个质子时，放射出一个电子4．(双选)2011年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站的核泄漏事故．在泄露的污染物中含有131I和137Cs两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射．在下列四个式子中，有两个能分别反映131I和137Cs衰变过程，它们分别是________和_______(填入正确选项前的字母)．5．某放射性元素原为8 g，经6天时间已有6 g发生了衰变，此后它再衰变1 g，还需几天？第二节放射性元素的衰变班级姓名学号评价●【课堂检测】1. (双选)将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，图中表示射线偏转情况中正确的是( )2．238 92U核经一系列的衰变后变为206 82Pb核，问：(1)一共经过几次α衰变和β衰变？(2)206 82Pb与238 92U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．3．放射性元素的原子核在发生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τ1和τ2，经过t＝τ1·τ2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＝________.●【互动研讨】1.三种射线的本质:α射线是；β射线是；γ射线是2.衰变分类（1）α衰变：A Z X→_ __Y＋42He实质： 2个中子和2个质子结合成氦核并释放出来（2）β衰变：A Z X→________Y＋0－1e实质：中子转化成一个质子且放出一个电子（即β粒子），其转化方程为：10n→11H＋__ ________.3．衰变规律：一、_ __守恒_；二、_ ___守恒．4．半衰期公式：N ＝______________，m＝________________.班级姓名学号评价【当堂训练】1．(双选)如图3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，粒子在磁场中的运动轨迹如图(a)、(b)所示，则关于射线的判断，下列说法正确的是( )A．a、d射线为β射线B．b、e射线为γ射线C．c、f射线为α射线D．α射线和β射线在电场中的动能会增加，在磁场中动能不变2．(单选)放射性同位素钍232经α、β衰变会生成氡，其衰变方程为A．x＝1，y＝3 B．x＝2，y＝3C．x＝3，y＝1 D．x＝3，y＝23．(单选)若放射性元素A的半衰期为4天，放射性元素B的半衰期为5天，则相同质量的放射性元素A和B经过20天，剩下的两元素质量之比m A∶m B为 ( ) A．30∶31 B．31∶30C．1∶2 D．2∶1学习心得：。

4。

2 核衰变与核反应方程课堂互动三点剖析一、三种射线二、核反应方程利用高能粒子轰击原子核，会发生核反应而产生新的原子。

无论是核衰变还是核反应，质量数守恒和电荷数都守恒。

对α衰变和β衰变的实质的正确理解（1)原子核放出α粒子或β粒子后，就变成了新的原子核，我们把这种变化称为原子核的衰变.α粒子、β粒子及γ粒子都是从原子核里发射出来的,但不能认为原子核是由这些粒子组成的，原子核是由质子和中子组成的.（2）α衰变的实质是原子核中的2个质子和2个中子结合在一起发射出来的，α衰变的方程He Y X A Z AZ 4242+−→−--、实质He n H 42101122−→−+。

（3）β衰变的实质是原子核内的一个中子变成一个质子和电子，放出高速电子流,β衰变的方程e Y X A Z A Z 011-++−→−、实质.011110++−→−-e H n （4）在发生α、β衰变的过程中,由于新核处于不稳定状态，它要通过辐射光子而达到稳定的状态，因此γ射线总是伴随α、β衰变而产生. 三、半衰期（1)半衰期表示放射性元素衰变的快慢,放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫做这种元素的半衰期.公式N=2121)21(,)21(00T t T tm m N =。

式中N 0、m 0表示衰变前的放射性元素的原子核数和质量，N 、m 表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子核数和质量，t 表示衰变的时间，21T 表示半衰期.（2）不同的放射性元素，半衰期不同，甚至相差十分悬殊；衰变速度越快的元素，其半衰期越短。

如氡222衰变为钋218的半衰期为3。

8天，而铀238衰变为钍234的半衰期长达4。

5×109年。

（3)影响因素：半衰期由放射性元素的原子核内部的因素决定，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，因为这些因素都不能改变原子核的结构. （4）规律理解:半衰期是一个统计规律,只对大量原子核适用，对于少数个别的原子核，其衰变毫无规律，何时衰变、何时衰变一半,都是不可预知的。

4.2核衰变与核反应方程学案【学习目标】(1)知道天然放射现象的原因是核的衰变(2)知道三种射线的本质，以及如何运用磁场和电场来区分它们.(3)知道用衰变和「■衰变.(4)会书写核反应方程(5)知道半衰期的概念，会用半衰期描述衰变的速度，知道半衰期的统计意义.【学习重点】核反应方程【知识要点】1、原子核的衰变(1)原子核的衰变原子核放出a或B粒子，由于核电荷数变了，它在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。

一种物质变成另一种物质。

(2)a衰变铀238核放出一个a粒子后，核的质量数减少4，核电荷数减少2，变成新核--钍234 核。

那这种放出a粒子的衰变叫做a衰变。

这个过程可以用衰变方程式来表示：23892U T2349o Th+42He(3 )衰变方程式遵守的规律第一、质量数守恒第二、核电荷数守恒a 衰变规律：Az X f A-4Z-2 Y+42He(4)3衰变钍234核也具有放射性，它能放出一个3粒子而变成2349i Pa (镁)，那它进行的是3衰变，请同学们写出钍234核的衰变方程式？3粒子用0-i e表示。

钍234核的衰变方程式：2349o Th~2349i Pa+0-i e衰变前后核电荷数、质量数都守恒，新核的质量数不会改变但核电荷数应加 13 衰变规律：A Z X^A Z+1Y+-1 e(5)丫射线是由于原子核在发生a衰变和3衰变时原子核受激发而产生的光(能量)辐射，通常是伴随a射线和3射线而产生。

丫射线的本质是能量。

理解丫射线的本质，不能单独发生。

2、半衰期半衰期表示放射性元素的衰变的快慢；放射性元素的原子核，有半数发生衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期；半衰期描述的对象是大量的原子核，不是个别原子核，这是一个统计规律说明：一种元素的半衰期与这种元素是以单质形式还是以化合物形式存在，或者加压，增温均不会改变。

【问题探究】问题1:原子核既然是由质子和中子组成，那为什么还会从原子核里发射出a粒子和3粒子？解答：实际上，发射出来的a粒子和3粒子仍是原子核的质子和中子结合或转化而成的。

第一节走进原子核第二节放射性元素的衰变[目标定位] 1.知道什么是放射性、放射性元素、天然放射现象.2.知道原子核的组成，会正确书写原子核的符号.3.知道原子核的衰变及两种衰变的规律，掌握三种射线的特性.4.会用半衰期描述衰变的快慢，知道半衰期的统计意义．一、放射性的发现1．放射性1896年法国物理学家享利·贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物都能够发出看不见的射线，物质放射出射线的性质叫做放射性．2．放射性元素具有放射性的元素叫放射性元素．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)和镭(Ra)．3．天然放射性元素能自发地放出射线的元素叫做天然放射性元素．原子序数大于83的所有元素，都有放射性．原子序数小于等于83的元素，有的也具有放射性．4．放射性发现的意义放射性的发现揭示了原子核结构的复杂性．二、原子核的组成1．质子的发现：卢瑟福用α粒子轰击氮核获得了质子．2．中子的发现：卢瑟福的学生查德威克通过实验证实了中子的存在．3．原子核的组成：由质子和中子组成，因此它们统称为核子．4．原子核的电荷数：等于原子核的质子数即原子的原子序数．5．原子核的质量数：等于质子数和中子数的总和．6．原子核的符号：A Z X，其中X为元素符号，A为原子核的质量数，Z为原子核的电荷数．三、放射线的本质1．射线种类放射性物质发出的射线有三种：α射线、β射线、γ射线．2．放射线的本质(1)α射线是高速运动的α粒子流，射出时的速度可达0.1c.(2)β射线是高速运动的电子流，射出时速度可达0.99c.(3)γ射线是波长很短的电磁波．四、原子核的衰变 1．衰变一种元素经放射过程变成另一种元素的现象． 2．衰变方程(1)α衰变的一般方程为MZ X→M －4Z －2Y ＋42He ，每发生一次α衰变，新元素与旧元素相比较，核电荷数减2，质量数减4.(2)β衰变的一般方程为MZ X→ MZ ＋1Y ＋ 0－1e ，每发生一次β衰变，新元素与旧元素相比较，核电荷数加1，质量数不变． 3．γ射线γ射线是伴随α衰变、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． 五、半衰期1．定义：原子核数目因衰变减少到原来的一半所经过的时间．2．公式：m ＝，m 0表示放射性元素衰变前的质量，m 为经过时间t 后剩余的放射性元素的质量．预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中一、原子核的组成 1．原子核的组成原子核是由质子、中子构成的，质子带正电，中子不带电．不同的原子核内质子和中子的个数并不相同．原子核的直径为10－15～10－14m.2．原子核的符号和数量关系 (1)符号：AZ X.(2)基本关系：核电荷数＝质子数(Z)＝元素的原子序数＝核外电子数．质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数．【例1】 已知镭的原子序数是88，原子核的质量数是226.试问： (1)镭核中有几个质子？几个中子？ (2)镭核所带电量是多少？(3)若镭原子呈电中性，它核外有几个电子？(4)22888Ra 是镭的一种同位素，让22688Ra 和22888Ra 以相同速度垂直射入磁感应强度为B 的匀强磁场中，它们运动的轨迹半径之比是多少？ 答案 (1)88 138 (2)1.41×10－17C (3)88(4)113∶114解析 因为原子序数与核内质子数、核电荷数、中性原子的核外电子数都是相等的，原子核的质量数等于核内质子数与中子数之和．由此可得：(1)镭核中的质子数等于其原子序数，故质子数为88，中子数N 等于原子核的质量数A 与质子数Z 之差，即 N ＝A －Z ＝226－88＝138. (2)镭核所带电荷量Q ＝Z e ＝88×1.6×10－19 C≈1.41×10－17 C.(3)镭原子呈电中性，则核外电子数等于质子数，故核外电子数为88.(4)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力为洛伦兹力，故有Bqv ＝m v 2r，两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，故r 226r 228＝226228＝113114. 借题发挥 对核子数、电荷数、质量数的理解(1)核子数：质子和中子的质量差别非常微小，二者统称为核子，所以质子数和中子数之和叫核子数．(2)电荷数(Z)：原子核所带的电荷等于质子电荷的整数倍，通常用这个数表示原子核的电量，叫做原子核的电荷数．(3)质量数(A)：原子核的质量等于核内质子和中子的质量总和，而质子与中子质量几乎相等，所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数叫做原子核的质量数． 针对训练1 在α粒子轰击金箔的散射实验中，α粒子可以表示为42He ，42He 中的4和2分别表示( )A ．4为核子数，2为中子数B ．4为质子数和中子数之和，2为质子数C ．4为核外电子数，2为中子数D ．4为中子数，2为质子数 答案 B解析 根据42He 所表示的物理意义，原子核的质子数决定核外电子数，原子核的电荷数就是核内的质子数，也就是这种元素的原子序数．原子核的质量数就是核内质子数和中子数之和，即为核内的核子数.42He 符号的左下角表示的是质子数或相应中性原子核外电子数，即为2，42He 符号左上角表示的是核子数，即为4，故选项B 正确．二、三种射线的本质及特点1．α、β、γ三种射线的性质、特征比较(1)在匀强电场中，α射线偏转较小，β射线偏转较大，γ射线不偏转，如图1甲所示．图1(2)在匀强磁场中，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径较小，γ射线不偏转，如图乙所示．【例2】 一置于铅盒中的放射源发射出的α、β和γ射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔，铝箔后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 沿原来方向行进，射线b 发生了偏转，如图2所示，则图中的射线a 为________射线，射线b 为________射线．图2答案 γ β解析 在三种射线中，α射线带正电，穿透能力最弱，γ射线不带电，穿透能力最强；β射线带负电，穿透能力一般，综上所述，结合题意可知，a 射线应为γ射线，b 射线应为β射线．借题发挥 (1)α射线是α、β、γ三种射线中贯穿本领最弱的一种，它穿不过白纸． (2)要知道三种射线的成分，贯穿本领和电离本领的强弱．(3)要知道α、β、γ三种射线的本质，α、β是实物粒子，γ射线是电磁波谱中的一员． 针对训练2 (多选)天然放射性物质的放射线包括三种成分，下列说法正确的是( )A ．一张厚的黑纸能挡住α射线，但不能挡住β射线和γ射线B ．某原子核在放出γ射线后会变成另一种元素的原子核C ．三种射线中对气体电离作用最强的是α射线D ．β粒子是电子，但不是原来绕核旋转的核外电子 答案 ACD解析 由三种射线的本质和特点可知，α射线贯穿本领最弱，一张黑纸都能挡住，而挡不住β射线和γ射线，故A 正确；γ射线是伴随α、β衰变而产生的一种电磁波，不会使原核变成新核，故B 错；三种射线中α射线电离作用最强，故C 正确；β粒子是电子，来源于原子核，故D 正确． 三、原子核的衰变1．原子核放出α粒子或β粒子后，变成另一种原子核，这种现象称为原子核的衰变． 2．α衰变：(1)原子核进行α衰变时，质量数减少4，电荷数减少2.(2)α衰变的实质：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释放出来，这就是放射性元素发生的α衰变现象． 3．β衰变：(1)原子核进行β衰变时，质量数不变，电荷数增加1.(2)β衰变的实质：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，其转化方程为：10n→11H ＋ 0－1e. 4．衰变规律：衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒．5．γ射线是在发生α或β衰变过程中伴随产生的，且γ射线是不带电的，因此γ射线并不影响原子核的核电荷数，不会改变元素在周期表中的位置． 6．确定衰变次数的方法设放射性元素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 ，则衰变方程为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.【例3】238 92U核经一系列的衰变后变为206 82Pb核，问：(1)一共经过几次α衰变和几次β衰变？(2)206 82Pb与238 92U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(1)8次α衰变，6次β衰变(2)10个；22个(3)见解析解析(1)设238 92U衰变为206 82Pb经过x次α衰变和y次β衰变，由质量数守恒和电荷数守恒可得238＝206＋4x①92＝82＋2x－y②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＋60－1e.借题发挥衰变次数的判断方法(1)衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒．(2)每发生一次α衰变质子数、中子数均减少2.(3)每发生一次β衰变中子数减少1，质子数增加1.针对训练3 235 92U经过m次α衰变和n次β衰变，变成207 82Pb，则( )A．m＝7，n＝3 B．m＝7，n＝4C．m＝14，n＝9 D．m＝14，n＝18答案 B解析根据题意有：235－4m＝207,92－2m＋n＝82，解得m＝7，n＝4，选项B正确．四、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，m余＝m0式中N 原、m 0表示衰变前的原子数和质量，N 余、m 余表示衰变后的尚未发生衰变的原子数和质量，t 表示衰变时间，T 1/2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β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 (1)13154X ＋ 0－1e (2)16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：13153I ―→13154X ＋ 0－1e. (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4 氡222是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤．它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一．其衰变方程是22286Rn→21884Po ＋________.已知22286Rn 的半衰期约为3.8天，则约经过________天，16 g 的22286Rn 衰变后还剩1 g. 答案 42He 15.2解析 根据核反应过程中电荷数守恒和质量数守恒可得该反应的另一种生成物为42He.根据m 余＝m 原和tT 1/2＝4， 解得t ＝3.8×4天＝15.2天.原子核的组成1．(多选)氢的原子核有三种，分别是氕(11H)、氘(21H)、氚(31H)，则( ) A ．它们的质子数相等B ．它们原子的核外电子数不相等C ．它们的核子数相等D ．它们的化学性质相同 答案 AD解析 氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3，质子数和核外电子数均相同，都是1，中子数等于核子数减去质子数，故中子数各不相同，A 正确；元素化学性质决定于中性原子的核外电子数，三个原子核化学性质相同，D 正确．2．人类探测月球时发现，在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦，它可作为未来核聚变的重要原料之一，氦的该种原子核应表示为( )A.43HeB.32HeC.42HeD.33He答案 B解析氦的同位素质子数一定相同，质量数为3，故应表示为32He，B正确．原子核的衰变及三种射线的性质3. (多选)图3中P为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场的作用下分成a、b、c三束，以下判断正确的是( )图3A．a为α射线、b为β射线B．a为β射线、b为γ射线C．b为γ射线、c为α射线D．b为α射线、c为γ射线答案BC解析由题图可知电场线方向向右，α射线带正电，所受电场力方向与电场线方向一致，故α射线向右偏转，即c为α射线；β射线带负电，所受电场力方向与电场线方向相反，故β射线向左偏转，即a为β射线；γ射线不带电，不发生偏转，即b为γ射线．故选项B、C正确．4．(多选)关于天然放射性，下列说法正确的是( )A．所有元素都可能发生衰变B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强E．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线答案BCD解析原子序数大于83的元素才可以发生衰变，原子序数小于等于83的元素有的可以发生衰变，有的不可以发生衰变，A错误；放射性元素的半衰期与元素所处的物理、化学状态无关，B、C正确；三种射线α、β、γ穿透能力依次增强，D正确；原子核发生α或β衰变时常常伴随着γ光子的产生，但同一原子核不会同时发生α衰变和β衰变，E错误．5．“朝核危机”引起全球瞩目，其焦点就是朝鲜核电站采用轻水堆还是重水堆．重水堆核电站在发电的同时还可以生产出可供研制核武器的钚239(239 94Pu)，这种钚239可由铀239(23992U)经过n 次β衰变而产生，则n 为( ) A ．2 B ．239 C ．145 D ．92 答案 A解析 β衰变规律是质量数不变，质子数增加1.23994Pu 比23992U 质子数增加2，所以发生2次β衰变，A 对．半衰期的理解与计算6．放射性元素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 A解析 放射性元素衰变一半所用的时间是一个半衰期，剩下的元素再经一个半衰期只剩下14，再经一个半衰期剩18，所以题中所给的6小时为三个半衰期的时间，因而该放射性同位素的半衰期应是2小时，也可根据m 余＝m 原，即18＝，得T 12＝2小时．(时间：60分钟)题组一 原子核的组成1．关于质子与中子，下列说法不正确的是( ) A ．原子核(除氢核外)由质子和中子构成 B ．质子和中子统称为核子C ．卢瑟福发现了质子，并预言了中子的存在D ．卢瑟福发现了中子，并预言了质子的存在 答案 D解析 原子核内存在质子和中子，中子和质子统称为核子，卢瑟福只发现了质子，以后又预言了中子的存在．2．若用x 代表一个中性原子中核外的电子数，y 代表此原子的原子核内的质子数，z 代表此原子的原子核内的中子数，则对23490Th 的原子来说( ) A ．x ＝90 y ＝90 z ＝234 B ．x ＝90 y ＝90 z ＝144 C ．x ＝144 y ＝144 z ＝90D．x＝234 y＝234 z＝324答案 B解析质量数＝质子数＋中子数，中性原子中：质子数＝核外电子数，所以选B选项正确．3．(多选)以下说法中正确的是( )A．原子中含有带负电的电子，所以原子带负电B．原子核中的中子数一定跟核外电子数相等C．用α粒子轰击氮、氟、钠、铝等元素的原子核都可以打出质子，因此人们断定质子是原子核的组成部分D．绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于原子核的电荷量跟质子的电荷量之比，因而原子核内还存在一种不带电的中性粒子答案CD解析原子中除了有带负电的电子外，还有带正电的质子，故A错；原子核中的中子数不一定跟核外电子数相等，故B错；正是用α粒子轰击原子核的实验才发现了质子，故C正确；因为绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于原子核的电荷量跟质子的电荷量之比，才确定原子核内还有别的中性粒子，故D正确．题组二三种射线性质的比较4．(多选)对天然放射现象，下列说法中正确的是( )A．α粒子带正电，所以α射线一定是从原子核中射出的B．β粒子带负电，所以β射线有可能是核外电子C．γ粒子是光子，所以γ射线有可能是由原子发光产生的D．α射线、β射线、γ射线都是从原子核内部释放出来的答案AD解析α衰变的实质是原子核中的两个质子和两个中子结合成一个氦核放出的，β衰变的实质是一个中子变成一个质子和一个电子，然后释放出电子，γ射线是伴随α衰变和β衰变而产生的．所以这三种射线都是从原子核内部释放出来的．5.放射性元素放出的射线，在电场中分成A、B、C三束，如图1所示，其中( )图1A．C为氦原子核组成的粒子流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答案 C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射线，所以是α射线；B射线在电场中不偏转，所以是γ射线；C射线在电场中受到与电场方向相反的作用力，应为带负电的粒子，所以是β射线．6．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2所示，由此可推知( )图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答案 D解析衰变的射线均来自于核内，A错；从题图中可看出，一张纸能挡住①射线，则①射线一定是α射线，其贯穿本领最差，电离能力最强，但不是电磁波，而是高速粒子流，B错；铝板能挡住②，而不能挡住③，说明③一定是γ射线，其电离能力最弱，贯穿本领最强，是一种电磁波，属于原子核内以能量形式释放出来的以光速运行的高能光子，D对．题组三原子核的衰变及半衰期7．由原子核的衰变可知( )A．放射性元素一次衰变就同时产生α射线和β射线B．放射性元素发生β衰变，产生的新核的化学性质不变C．α衰变说明原子核内部存在氦核D．放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出γ射线答案 D解析原子核发生衰变时，一次衰变只能是α衰变或β衰变，而不能同时发生α衰变和β衰变，发生衰变后产生的新核往往处于高能级，要向外以γ射线的形式辐射能量，故一次衰变只可能同时产生α射线和γ射线，或β射线和γ射线，A错，D对；原子核发生衰变后，核电荷数发生了变化，变成了新核，故化学性质发生了变化，B错；原子核内的2个中子和2个质子能十分紧密地结合在一起，因此在一定条件下它们会作为一个整体从较大的原子核中被抛射出来，于是放射性元素发生了α衰变，C错．8．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 C解析 根据衰变规律，发生一次α衰变减少两个质子和两个中子，发生一次β衰变减少一个中子而增加一个质子．中性原子的电子数等于质子数．9．铀裂变的产物之一氪90(9036Kr)是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90(9040Zr)，这些衰变是( )A ．1次α衰变，6次β衰变B ．4次β衰变C ．2次α衰变D ．2次α衰变，2次β衰变答案 B解析 原子核每经过一次α衰变，质量数减少4，电荷数减少2；每经过一次β衰变，电荷数增加1，质量数不变．方法一 α衰变的次数为n ＝90－904＝0(次)， β衰变的次数为m ＝40－36＝4(次)．方法二 设氪90(9036Kr)经过x 次α衰变，y 次β衰变后变成锆90(9040Zr)，由衰变前后的质量数、电荷数守恒得4x ＋90＝90,2x －y ＋40＝36，解得x ＝0，y ＝4.10．14C 测年法是利用14C 衰变规律对古生物进行年代测定的方法．若以横坐标t 表示时间，纵坐标m 表示任意时刻14C 的质量，m 0为t ＝0时14C 的质量．下面四幅图中能正确反映14C 衰变规律的是( )答案 C解析 由公式m ＝m 0可知14C 的衰变图象应为C. 11．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的含量大约还有( )A.m 4B.m 8C.m 16D.m 32答案 C解析 根据半衰期公式m ＝m 0，将题目中的数据代入可得C 正确．题组四 综合应用 12．约里奥·居里夫妇因发现人工放射性同位素而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素3015P 衰变成3014Si 的同时放出另一种粒子，这种粒子是________.3215P 是3015P 的同位素，被广泛应用于生物示踪技术.1 mg 3215P 随时间衰变的关系如图3所示，请估算4 mg 的3215P 经________天的衰变后还剩0.25 mg.图3答案 正电子 56解析 衰变方程为3015P ―→3014Si ＋01e ，即这种粒子是正电子．由题图可以看出3215P 的半衰期为14天，则4×＝0.25，得t ＝56天．13．天然放射性铀(238 92U)发生衰变后产生钍(234 90Th)和另一个原子核．(1)请写出衰变方程；(2)若衰变前铀(238 92U)核的速度为v ，衰变产生的钍(234 90Th)核速度为v 2，且与铀核速度方向相同，求产生的另一种新核的速度．答案 (1)见解析 (2)30.25 v解析 (1)238 92U ―→234 90Th ＋42He(2)设另一新核的速度为v ′，铀核质量为238m ，由动量守恒定律得：238mv ＝234m ·v 2＋4mv ′得：v ′＝30.25 v。