高中物理3-5 天然放射现象

物理选修3-5知识点总结1、一般物体热辐射除了与温度有关外，还与物体的材料和表面状况有关。

2、黑体辐射的规律为温度越高各种波长的辐射强度都增加，同时，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。

右图会画3、光电效应（光照到金属上，打出电子的现象）①赫兹最早发现光电效应现象，爱因斯坦引入普朗克量子理论提出了光子说，成功解释了光电效应。

②能够发生光电效应的条件：入射光频率≥金属的极限频率（截止频率），入射光波长≤金属极限波长入射光能量hν≥金属逸出功③任一种金属，都有自己的极限频率νC，极限波长λc对应金属的逸出功W0，W O = hνC = hc/λc④入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9s；⑤光电子最大初动能与入射光的频率有关，但不成正比，而与入射光强弱无关。

关系式为 E K = hν- W O =hc/λ—W O，光电子最大初动能只随着入射光频率的增大．．；．．而增大右图E K -υ图像：横轴的交点:金属的截止频率νc：纵轴的交点为: -E= -W0图线的斜率k =普朗克常量h不同金属在同一张E K-ν图像中，斜率一样⑥光电管内被光照的金属为阴极K，当其与电源负极相连时，所接为正向电压。

见右上图若能发生光电效应，滑动头P在最左端时，U=0，电流≠0。

滑动头右移，电流增大然后趋于某最大值（饱和）。

⑦当入射光颜色不变时（即频率不变），入射光越强，单位时间内入射的光子数越多，则单位时间内射出的光电子数越多，饱和光电流越大⑧当阴极K与电源正极相连时，所接为反向电压。

滑动头右移，电流逐渐减小到0.光电流恰好为0时，对应的反向电压叫遏止电压(U C)： U C e=E K⑨遏止电压Uc与入射光频率ν关系：U C e=hν-W O Uc=( hν—hνc)/e图像U C—υ如左图：横轴交点：金属的截止频率，I 纵轴交点= -W O /e斜率为h/e⑩右上图为光电流与电压关系：可见对同一光电管（即W0逸出功一样），入射光频率不变，遏止电压不变；入射光频率越大，遏止电压越大（图中，U C1>U C2，是因为蓝光频率大于黄光频率）⑾由I－U图象可以得到的信息(1)遏止电压U c：图线与横轴的交点的绝对值.(2)饱和光电流I m：电流的最大值.(3)最大初动能：E km＝eU c.例：用5eV的光子照射光电管，其电流表示数随电压变化如右图，图中Uc=3V，则，光电子最大初动能= 3ev 光电管金属逸出功=2ev例：当用一束紫外线照在原来不带电的验电器金属球上的锌板时，发生了光电效应，则锌板打出电子，锌板带正电，与它相连的验电器金属箔带正电。

高中物理：选修3-5知识点总结+精讲大全！高中物理选修3—5是必考内容，今天带来了它的知识点总结和精讲精华第十六章：动量守恒定律▐一、动量；动量守恒定律1、动量可以从两个侧面对动量进行定义或解释①物体的质量跟其速度的乘积，叫做物体的动量。

②动量是物体机械运动的一种量度。

动量的表达式P=mv。

单位是。

动量是矢量，其方向就是瞬时速度的方向。

因为速度是相对的，所以动量也是相对的。

2、动量守恒定律当系统不受外力作用或所受合外力为零，则系统的总动量守恒。

动量守恒定律根据实际情况有多种表达式，一般常用等号左右分别表示系统作用前后的总动量。

运用动量守恒定律要注意以下几个问题：①动量守恒定律一般是针对物体系的，对单个物体谈动量守恒没有意义。

②对于某些特定的问题, 例如碰撞、爆炸等，系统在一个非常短的时间内，系统内部各物体相互作用力，远比它们所受到外界作用力大，就可以把这些物体看作一个所受合外力为零的系统处理, 在这一短暂时间内遵循动量守恒定律。

③计算动量时要涉及速度，这时一个物体系内各物体的速度必须是相对于同一惯性参照系的，一般取地面为参照物。

④动量是矢量，因此“系统总动量”是指系统中所有物体动量的矢量和，而不是代数和。

⑤动量守恒定律也可以应用于分动量守恒的情况。

有时虽然系统所受合外力不等于零，但只要在某一方面上的合外力分量为零，那么在这个方向上系统总动量的分量是守恒的。

⑥动量守恒定律有广泛的应用范围。

只要系统不受外力或所受的合外力为零，那么系统内部各物体的相互作用，不论是万有引力、弹力、摩擦力，还是电力、磁力，动量守恒定律都适用。

系统内部各物体相互作用时，不论具有相同或相反的运动方向；在相互作用时不论是否直接接触；在相互作用后不论是粘在一起，还是分裂成碎块，动量守恒定律也都适用。

3、动量与动能、动量守恒定律与机械能守恒定律的比较。

动量与动能的比较：①动量是矢量, 动能是标量。

②动量是用来描述机械运动互相转移的物理量，而动能往往用来描述机械运动与其他运动(比如热、光、电等)相互转化的物理量。

高三物理原子核的天然衰变试题答案及解析1.（5分）以下关于天然放射现象，叙述正确的是（填正确答案标号。

选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分）A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减少B．β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的C．在α，β，γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强D．铀核衰变为铅核的b过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变E．α衰变的实质是原子核内个质子和两个中子结合成一个α粒子的【答案】CDE【解析】半衰期是放射性元素有半数发生衰变的时间，由原子核的种类决定，与温度等外界因数无关，故A错误；β衰变的实质是原子核中的中子转变成质子和电子，即电子来源于原子核，故B错误；在α．β．γ这三种射线中，γ射线是波长很短的电磁波．其穿透能力最强，α射线是He 原子核，带正电，故其电离能力最强，故C正确；铀核（）衰变为铅核（）的过程的方程为：，即每次α衰变放出一个α粒子，每次β衰变放出一个电子，故D正确；α衰变的实质是原子核内个质子和两个中子结合成一个α粒子的，E正确；【考点】半衰期、α衰变、β衰变、天然放射现象、核反应方程式2.碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有A．B．C．D．【答案】C【解析】放射性物质发生衰变时，由原子核的衰变公式，其中为半衰期的次数，解得，故选C.【考点】本题考查了原子核的衰变规律、半衰期的计算.3.发生衰变有多种可能性。

其中的一种可能是先衰变成，再一次衰变变成（X 代表某种元素），或再经一次衰变变成最后都衰变成，衰变路径如图所示。

则由图可知：①②③④四个过程中，是衰变；是衰变。

【答案】②③；①④【解析】1）衰变有放出，质量数减少数4，而荷电荷数减少2，而衰变有放出，质量数不变，荷电荷数增加1，由质量数和电荷数守恒即可判断，得出正确答案。

【考点】衰变和衰变4.（6分）2011年3月11日本福岛核电站发生核泄漏事故，其中铯137（Cs）对核辐射的影响最大，其半衰期约为30年。

高中物理选修3-5知识点整理1、普朗克量子假说1.创立标志：1900年普朗克在德国的《物理年刊》发表《论正常光谱能量分布定律》的论文，标志着量子论的诞生。

2.量子论的主要内容：①普朗克认为物质的辐射能量并不是无限可分的，其最小的、不可分的能量单元即“能量子”或称“量子”，也就是说组成能量的单元是量子。

②物质的辐射能量不是连续的，而是以量子的整数倍跳跃式变化的。

3.量子论的开展①1905年，爱因斯坦将量子概念推广到光的传播中，提出了光量子论。

②19___年，英国物理学家玻尔把量子概念推广到原子内部的能量状态，提出了一种量子化的原子构造模型，丰富了量子论。

③到1925年左右，量子力学最终建立。

4．实验规律：1〕随着温度的升高，黑体的辐射强度都有增加；2〕随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短方向挪动。

2、光电效应1、光电效应⑴光电效应在光〔包括不可见光〕的照射下，从物体发射出电子的现象称为光电效应。

⑵光电效应的实验规律：装置：如右图。

①任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能发生光电效应，低于极限频率的光不能发生光电效应。

②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，光随入射光频率的增大而增大。

③大于极限频率的光照射金属时，光电流强度〔反映单位时间发射出的光电子数的多少〕，与入射光强度成正比。

④ 金属受到光照，光电子的发射一般不超过10－9秒。

2、光子说⑴量子论：1900年德国物理学家普朗克提出：电磁波的发射和吸收是不连续的，而是一份一份的，每一份电磁波的能量⑵光子论：1905年爱因斯坦提出：空间传播的光也是不连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量3、光的波粒二象性实物粒子也具有波动性，这种波称为德布罗意波，也叫物质波。

满那么以下关系：从光子的概念上看，光波是一种概率波.4、原子核式构造模型1、电子的发现和汤姆生的原子模型：⑴电子的发现：1897年英国物理学家汤姆生，对阴极射线进展了一系列研究，从而发现了电子。

高二(3233)班选修3-5总结一,动量定理的理解与应用1.容易混淆的几个物理量的区别(1)动量与冲量的区别：即等效代换为变力的冲量I。

(2)应用Δp＝F·t求恒力作用下的曲线运动中物体动量的变化。

曲线运动中物体速度方向时刻在改变，求动量变化Δp＝p′－p需要应用矢量运算方法，比较复杂。

如果作用力是恒力，可以求恒力的冲量，等效代换动量的变化。

(3)用动量定理解释现象。

用动量定理解释的现象一般可分为两类：一类是物体的动量变化一定，分析力与作用时间的关系；另一类是作用力一定，分析力作用时间与动量变化间的关系。

分析问题时，要把哪个量一定、哪个量变化搞清楚。

(4)处理连续流体问题(变质量问题)。

通常选取流体为研究对象，对流体应用动量定理列式求解。

3．应用动量定理解题的步骤(1)选取研究对象。

(2)确定所研究的物理过程及其始、末状态。

(3)分析研究对象在所研究的物理过程中的受力情况。

(4)规定正方向，根据动量定理列方程式。

(5)解方程，统一单位，求解结果。

4．动量守恒定律与机械能守恒定律的比较①一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关． ②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关． a ．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加．b ．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．4．★★★普朗克能量子：带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍．即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的．这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子．能量子的大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h 称为普朗克常量．爱因斯坦光子说：空间传播的光本身就是一份一份的，每一份能量子叫做一个光子．光子的能量为ε＝hν。

二、光电效应规律(1)每种金属都有一个极限频率．(2)光电流的强度与入射光的强度成正比．(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的．(4)光子的最大初动能与入射光的强度无关，随入射光的频率增大而增大． 理解：（1）光照强度（单色光）光子数光电子数饱和光电流 （2）光子频率ν光子能量ε＝hν爱因斯坦光电效应方程（密立根验证）E k ＝hν－W 0遏制电压U c e=E k三、光的波粒二象性与物质波光电效应是指物体在光的照射下发射出电子的现象，发射出的电子称为光电子。

原子核的衰变1.了解天然放射现象与其规律，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和区分方法．(重点)3．知道α和β衰变规律，了解半衰期的概念．(难点)[学生用书P54]一、天然放射性的发现定义：物理学中把物质能自发地放射出射线的现象，叫做天然放射现象；物质放出射线的性质叫做放射性；具有放射性的元素，叫做放射性元素．原子序数大于83的所有元素，都有放射性．能自发地放出射线的元素叫做天然放射性元素．二、天然放射线中的“三剑客〞三种射线的本质和特点的比拟如下表所示：实质速度贯穿本领电离本领α射线氦核42He达到光速的110差，不能穿透一层纸强β射线电子0－1e速度可达光速的99% 较强，能穿透几毫米厚的铝板较弱γ射线电磁波：光子光速强，能穿透几厘米厚的铅板很弱1．(1)α射线实际上就是氦原子核，α射线具有较强的穿透能力．( )(2)β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)γ射线是能量很高的电磁波，电离作用很强．( )提示：(1)×(2)√(3)×三、放射性元素的衰变1．衰变：原子核由于放出某种粒子而转变成新核的变化．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粒子的衰变叫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(1)α衰变：A Z X→42He＋A－4Z－2Y(2)β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．2．(1)原子核发生衰变，变成了一种新的原子核．( )(2)原子核衰变时质量是守恒的．( )(3)β衰变时放出的电子就是核外电子．( )提示：(1)√(2)×(3)×四、放射性元素的半衰期1．概念：放射性元素的原子核有半数发生衰变的时间．2．特点：放射性元素衰变的快慢是由原子核本身的因素决定的，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，有不同的半衰期．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．3．(1)半衰期可以表示放射性元素衰变的快慢．( )(2)半衰期是放射性元素的大量原子核衰变的统计规律．( )(3)对放射性元素加热时，其半衰期缩短．( )提示：(1)√(2)√(3)×对三种射线的理解[学生用书P54] 1．三种射线的本质特征(1)α射线：卢瑟福经研究发现，α粒子带两个单位正电荷，质量数为4，即α粒子是氦核，其速度是光速的110，有较大的动能．特性：贯穿本领小，但电离作用强，能使沿途中的空气电离．(2)β射线：贝克勒尔证实，β射线是高速运动的电子流，其速度可达光速的99%. 特征：贯穿本领大，能穿透黑纸，甚至几毫米厚的铝板，但电离作用较弱．(3)γ射线是一种能量很高的电磁波，波长很短，在10－10 m以下．特征：贯穿本领最强，能穿透几厘米厚的铅板，但电离作用最弱．2．在电场、磁场中偏转情况的比拟(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，如图甲所示．(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．(1)三种射线能量都很高，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．(2)β射线中的电子是从原子核中释放出的，并不是原子核外面的电子跃迁出来形成的．如下列图，R是一种放射性物质，虚线方框内是匀强磁场，LL′是厚纸板，MN是荧光屏，实验时，发现在荧光屏的O、P两点处有亮斑，由此可知磁场的方向、到达O点的射线、到达P点的射线应属于( )磁场方向到达O点的射线到达P点的射线A竖直向下βαB竖直向下αβC垂直纸面向里γβD垂直纸面向外γα[思路点拨] 根据三种射线的不同贯穿本领和磁场对运动电荷的作用来判定三种射线的运动情况．[解析] 放射性物质放射出来的射线共有α、β、γ三种．其中α、β射线垂直于磁场方向进入磁场区时将受洛伦兹力作用，故打在O点的射线应为γ射线，由于α射线贯穿本领弱，不能射穿厚纸板，故到达P点的应是β射线，依据β射线的偏转方向与左手定如此可知磁场方向垂直纸面向里，应当选项C正确．[答案] C三种射线的比拟方法(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．(3)要知道α、β、γ三种射线，α、β是实物粒子，γ射线是电磁波谱中的一员．对原子核衰变的理解[学生用书P55]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，并不明确原子核内有α粒子或β粒子；原子核发生衰变后“就变成新的原子核〞．1．衰变方程通式α衰变：A Z X →A －4Z －2Y ＋42Heβ衰变：A Z X →A Z ＋1Y ＋0－1e2．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个质子结合得比拟结实，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．衰变时α、β衰变次数确实定设放射性元素A Z 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 ，如此表示该核反响的方程为：AZ X →A ′Z ′Y ＋n 42He ＋m 0－1e. 先根据质量数守恒列方程：A ＝A ′＋4n ，求α衰变次数n ，然后利用电荷数守恒列方程：Z ＝Z ′＋2n －m ，求β衰变次数m .(1)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．原子核238 92U 经放射性衰变①变为原子核234 90Th ，继而经放射性衰变②变为原子核23491Pa ，再经放射性衰变③变为原子核234 92U ，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[解题探究] (1)α、β衰变遵循什么规律？(2)每发生一次α衰变，质子数、中子数如何变化？β衰变呢？[解析] 23892U ――→①234 90Th ，质量数少4，电荷数少2，说明①为α衰变.234 90Th ――→②234 91Pa ，质子数加1，质量数不变，说明②为β衰变，中子转化成质子.234 91Pa ――→③234 92U ，质子数加1，质量数不变，说明③为β衰变，中子转化成质子．应当选A.[答案] A在处理α衰变和β衰变次数的问题时，首先由开始的原子核和最终的原子核确定质量数的变化，由此得出α衰变的次数，由α衰变引起的电荷数的改变与实际电荷数的改变确定β衰变的次数．对半衰期的理解[学生用书P56]1．公式：根据半衰期的概念，可总结出公式N 余＝N 原⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ，m 余＝m 原⎝ ⎛⎭⎪⎫12tτ 式中N 原、m 原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N 余、m 余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．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．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．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．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14 6C ，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．(2)假设测得一古生物遗骸中的14 6C 含量只有活体中的25%，如此此遗骸距今约有多少年？[思路点拨] (1)根据质量守恒和电荷数守恒写出衰变方程．(2)由古生物14C 的含量与活体14C 的含量比照可确定其半衰期数，即可计算出古生物的年代．[解析] (1)14 6C 的β衰变方程为：146C→0－1e ＋14 7N.(2)14 6C 的半衰期τ＝5 730年．生物死亡后，遗骸中的14 6C 按其半衰期变化，设活体中14 6C 的含量为N 0，遗骸中的146C 含量为N ，如此 N ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τN 0， 即0.25N 0＝⎝ ⎛⎭⎪⎫12t 5 730N 0，故t 5 730＝2，t ＝11 460年． [答案] (1)14 6C→0－1e ＋14 7N (2)11 460年碘131的半衰期约为8天．假设某药物含有质量为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.m32解析：选C.经过32天即4个半衰期，碘131的含量变为m ′＝m 24＝m16，C 项正确． α衰变、β衰变在磁场中的轨迹分析[学生用书P56]设有一个质量为M 0的原子核，原来处于静止状态．当发生一次α(或β)衰变后，释放的粒子的质量为m ，速度为v ，产生的反冲核的质量为M ，速度为V .1．动量守恒关系：0＝mv ＋MV 或mv ＝－MV .2．在磁场中轨迹的特点：当粒子和反冲核垂直进入磁感应强度为B 的匀强磁场时，将在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，且轨迹如下列图．(1)轨道半径的大小：因为粒子与反冲核的动量大小相等，所以轨道半径与电荷量成反比，即R ＝mv Bq ∝1q .当发生α衰变时：R αR M ＝Z －22.当发生β衰变时：R βR M ＝Z ＋11.如果测出轨道的半径比，可以求出Z ，从而判定是什么原子核发生了衰变．(2)运行周期的长短：在同样的条件下，运行周期与粒子和反冲核的比荷成反比，即T ＝2πm Bq ∝m q. (3)径迹的特点：粒子的轨道半径大，反冲核的轨道半径小．α粒子与反冲核带同种电荷，两轨道外切；β粒子与反冲核带异种电荷，两轨道内切；γ射线的径迹为与反冲核的径迹相切的直线．静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它放出一个α粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得α粒子和反冲核轨道半径之比为44∶1，如下列图，如此如下说法错误的答案是( )A ．α粒子与反冲核的动量大小相等，方向相反B ．原来放射性元素的原子核电荷数为90C ．反冲核的电荷数为88D ．α粒子和反冲粒子的速度之比为1∶88[解析] 微粒之间相互作用的过程中遵循动量守恒，由于初始总动量为0，如此末动量也为0，即α粒子和反冲核的动量大小相等、方向相反，选项A 正确．由于释放的α粒子和反冲核均在垂直于磁场的平面内且在洛伦兹力作用下做圆周运动，由Bqv ＝m v 2R 得：R ＝mv qB. 假设原来放射性元素的核电荷数为Q ，如此对α粒子：R 1＝p 1B ·2e 对反冲核：R 2＝p 2B 〔Q －2〕e. 由于p 1＝p 2，得R 1∶R 2＝44∶1，Q ＝90，所以选项B 、C 正确．它们的速度大小与质量成反比，应当选项D 错误．[答案] D[随堂检测][学生用书P57]1．与原子核内部变化有关的现象是( )A．电离现象B．光电效应现象C．天然放射现象D．α粒子散射现象解析：选C.电离现象是核外电子脱离原子核的束缚，光电效应是核外电子跃迁，α粒子散射现象也是在原子核外进展的，没有涉与原子核内部的变化，只有天然放射现象是在原子核内部发生的．2．关于天然放射现象，如下说法正确的答案是( )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．通过化学反响不能改变物质的放射性解析：选D.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，本质是高速电子束，B错误；γ射线是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．3．一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方程为238 92U→234 90Th＋42He.如下说法正确的答案是( )A．衰变后钍核的动能等于α粒子的动能B．衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小C．铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间D．衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量解析：选B.静止的铀核在衰变过程中遵循动量守恒，由于系统的总动量为零，因此衰变后产生的钍核和α粒子的动量等大反向，即p Th＝pα，B项正确；因此有2m Th E kTh＝2mαE kα，由于钍核和α粒子的质量不等，因此衰变后钍核和α粒子的动能不等，A项错误；半衰期是有半数铀核衰变所用的时间，并不是一个铀核衰变所用的时间，C项错误；由于衰变过程释放能量，根据爱因斯坦质能方程可知，衰变过程有质量亏损，因此D项错误．4．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，如下说法正确的答案是( )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：选C.γ射线为电磁波，在电场、磁场中均不偏转，故②和⑤表示γ射线，A、B、D项错；α射线中的α粒子为氦的原子核，带正电，在匀强电场中，沿电场方向偏转，故③表示α射线，由左手定如此可知在匀强磁场中α射线向左偏，故④表示α射线，C项对．5．完成如下核反响方程：(1)14 7N＋10n→14 6C＋________；(2)14 7N＋42He→17 8O＋________；(3)10 5B＋10n→________＋42He；(4)94Be＋42He→________＋10n；(5)5626Fe＋21H→5727Co＋________；其中________是发现质子的核反响方程，________是发现中子的核反响方程．解析：根据核反响过程中质量数和电荷数守恒，可以判定：(1)11H；(2)11H，这是发现质子的核反响方程；(3)73Li；(4)12 6C，是发现中子的核反响方程；(5)10n.答案：11H11H73Li12 6C10n (2) (4)[课时作业][学生用书P110(单独成册)]一、单项选择题1．关于天然放射现象，如下说法正确的答案是( )A．放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就是半衰期B．放射性物质放出的射线中，α粒子动能很大，因此贯穿物质的本领很强C．当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发生β衰变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射线解析：选D.半衰期的概念是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，而不是原子核内的核子半数发生衰变所需的时间，选项A错误；放射性物质放出的射线中，α粒子的动能很大，但由于它与外界物质的原子核碰撞时很容易损失能量，因此它贯穿物质的本领很小，选项B错误；放射性元素发生衰变是因为原子核不稳定所引起的，与核外电子的能量上下无关，选项C错误；放射性元素发生衰变后的新核从高能级向低能级跃迁时会以光子的形式放出能量，γ射线即为高能的光子流，选项D正确．2．如下关于半衰期的说法中正确的答案是( )A．放射性元素的半衰期越短，明确有半数原子核发生衰变所需要的时间越短，衰变速度越快B．放射性元素的样品不断衰变，随着剩下的未衰变的原子核的减少，元素的半衰期也变短C．把放射性元素放在密封的容器中，可以减慢放射性元素衰变的速度D．降低温度或增大压强，让放射性元素与其他物质形成化合物，均可以减小该元素的衰变速度解析：选A.放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核半数发生衰变所需要的时间，它反映了放射性元素衰变的快慢，衰变越快，半衰期越短；某种元素的半衰期长短由其本身因素决定，与它所处的物理状态或化学状态无关，故上述选项只有A正确．3．关于放射性元素的α衰变和β衰变，如下说法中正确的答案是( )A．原子核每放出一个α粒子，原子序数减少4B．原子核每放出一个α粒子，原子序数增加4C．原子核每放出一个β粒子，原子序数减少1D．原子核每放出一个β粒子，原子序数增加1解析：选D.发生一次α衰变，核电荷数减少2，质量数减少4，原子序数减少2；发生一次β衰变，核电荷数增加1，原子序数增加1.4．如下表示放射性元素碘131(131 53I)β衰变的方程是( )A.13153I→127 51Sb＋42HeB.13153I→13154Xe＋0－1eC.13153I→13053I＋10nD.13153I→13052Te＋11H解析：选B.A选项不是β衰变过程，故A错误；β衰变的特点是放出电子，而B选项既满足质量数守恒又满足电荷数守恒，故B正确；C、D中放出的是中子和质子，不符合β衰变的特点．5.实验观察到，静止在匀强磁场中A 点的原子核发生β衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意图如图，如此( )A ．轨迹1是电子的，磁场方向垂直纸面向外B ．轨迹2是电子的，磁场方向垂直纸面向外C ．轨迹1是新核的，磁场方向垂直纸面向里D ．轨迹2是新核的，磁场方向垂直纸面向里解析：选D.根据动量守恒定律，原子核发生β衰变后产生的新核与电子的动量大小相等，设为p .根据qvB ＝mv 2r ，得轨道半径r ＝mv qB ＝p qB，故电子的轨迹半径较大，即轨迹1是电子的，轨迹2是新核的．根据左手定如此，可知磁场方向垂直纸面向里．选项D 正确．6．铀239(239 92U)经过衰变可产生钚239(239 94Pu)．关于铀239的衰变，如下说法正确的答案是( )A.239 94Pu 与239 92U 的核内具有一样的中子数和不同的核子数B ．放射性物质239 92U 发生β衰变时所释放的电子来源于核外电子C.239 92U 经过2次β衰变产生239 94PuD ．温度升高，239 92U 的半衰期减小解析：选C.239 92U 的质量数A ′＝239，核电荷数Z ′＝92，如此中子数n ′＝239－92＝147，23994Pu 的质量数A ＝239，核电荷数Z ＝94，如此中子数n ＝A －Z ＝239－94＝145，故核子数一样，但中子数不同，故A 错误．β衰变是原子核的衰变，与核外电子无关，β衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子同时释放出来的，故B 错误.239 92U→2 0－1e ＋23994Pu ，显然反响物的质量数为239，而生成物的质量数为239，故质量数守恒；而反响物的核电荷数为92，故核电荷数守恒，反响能够发生，故C 正确．半衰期与物体的温度、状态均无关，而是由核内部自身因素决定的，故D 错误．二、多项选择题7．天然放射性元素232 90Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变之后，变成208 82Pb(铅)．如下论断中正确的答案是( )A ．衰变的过程共有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个中子解析：选AB.由于β衰变不会引起质量数的减少，故可先根据质量数的减少确定α衰变的次数为：x ＝232－2084＝6，再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定β衰变的次数应满足：2x －y ＝90－82＝8，y ＝2x －8＝4.钍232核中的中子数为232－90＝142，铅208核中的中子数为208－82＝126，所以钍核比铅核多16个中子，铅核比钍核少8个质子．由于物质的衰变与元素的化学状态无关，所以β衰变所放出的电子来自原子核内10n →11H ＋0－1e ，所以选项A 、B 正确．8．关于天然放射性，如下说法正确的答案是( )A ．所有元素都有可能发生衰变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 ．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线解析：选BC.自然界中绝大局部元素没有放射现象，选项A 错误；放射性元素的半衰期只与原子核结构有关，与其他因素无关，选项B 、C 正确；原子核发生衰变时，不能同时发生α和β衰变，γ射线伴随这两种衰变产生，应当选项D 错误．9．14C 发生放射性衰变成为14N ，半衰期约5 700年．植物存活期间，其体内14C 与12C 的比例不变；生命活动完毕后，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．如下说法正确的答案是( )A ．该古木的年代距今约5 700年B ．12C 、13C 、14C 具有一样的中子数C ．14C 衰变为14N 的过程中放出β射线D ．增加样品测量环境的压强将加速14C 的衰变解析：选AC.古木样品中14C 的比例是现代植物所制样品的二分之一，根据半衰期的定义知该古木的年代距今约5 700年，选项A 正确．同位素具有一样的质子数，不同的中子数，选项B 错误.14C 的衰变方程为14 6C →14 7N ＋0－1e ，所以此衰变过程放出β射线，选项C 正确．放射性元素的半衰期与核内部自身因素有关，与原子所处的化学状态和外部条件无关，选项D 错误．10.在匀强磁场中，一个原来静止的原子核发生了衰变，得到两条如下列图的径迹，图中箭头表示衰变后粒子的运动方向．不计放出光子的能量，如此如下说法正确的答案是( )A ．发生的是β衰变，b 为β粒子的径迹B ．发生的是α衰变，b 为α粒子的径迹C ．磁场方向垂直于纸面向外D ．磁场方向垂直于纸面向里解析：选AD.放射性元素放出β粒子时，β粒子与反冲核的速度相反，而电性相反，如此两个粒子受到的洛伦兹力方向一样，两个粒子的轨迹应为内切圆，故放出的是β粒子，放射性元素放出粒子时，两带电粒子的动量守恒，由半径公式可得轨迹半径与动量成正比，与电荷量成反比，而β粒子的电荷量比反冲核的电荷量小，如此β粒子的半径比反冲核的半径大，故b 为β粒子的运动轨迹，应当选项A 正确，由左手定如此知磁场方向垂直纸面向里，选项D 正确．三、非选择题11．恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反响，当温度达到108 K 时，可以发生“氦燃烧〞．(1)完成“氦燃烧〞的核反响方程：42He ＋________→84Be ＋γ.(2)84Be 是一种不稳定的粒子，其半衰期为2.6×10－16 s ．一定质量的84Be ，经7.8×10－16 s 后所剩84Be 占开始时的多少？解析：(1)根据核反响方程的电荷数守恒，质量数守恒可知核反响方程应为42He ＋42He ―→84Be ＋γ. (2)m m 0＝⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫123＝18. 答案：(1)42He (2)18(或12.5%) 12．(1)原子核23290Th 具有天然放射性，它经过假设干次α衰变和β衰变后会变成新的原子核．如下原子核中，有三种是232 90Th 衰变过程中可以产生的，它们是________．A.208 82PbB.211 82PbC.216 84PoD.228 88RaE.226 88Ra(2)一静止的238 92U 核经α衰变成为234 90Th 核，释放出的总动能为4.27 MeV.问此衰变后234 90Th 核的动能为多少MeV(保存1位有效数字)?解析：(1)选ACD.发生1次α衰变时核子的质量数减4，电荷数减2；发生1次β衰变时，质量数不变，电荷数加1.先从质量数的变化分析，易得A 、C 、D 正确．(2)据题意知，此α衰变的衰变方程为：23892U ―→234 90Th ＋42He ，根据动量守恒定律得m αv α＝m Th v Th① 式中，m α和m Th 分别为α粒子和Th 核的质量，v α和v Th 分别为α粒子和Th 核的速度，由题设条件知：12m αv 2α＋12m Th v 2Th ＝E k ② m αm Th ＝4234③ 式中E k ＝4.27 MeV ，是α粒子与Th 核的总动能．由①②③式得12m Th v 2Th ＝m αm α＋m ThE k 代入数据得，衰变后23490Th 核的动能12m Th v 2Th ≈0.07 MeV. 答案：(1)ACD (2)0.07 MeV。

2放射性衰变[学习目标] 1.了解放射性的发现,知道什么是放射性和天然放射性.2.知道三种射线的种类性质.3.知道衰变及两种衰变的规律,能熟练写出衰变方程.4.了解半衰期的概念及有关计算.一、天然放射现象1.1896年,法国物理学家亨利·贝克勒尔发现铀化合物能放出某种射线使密封完好的照相底片感光,这种性质称为放射性.后来,物理学家居里夫妇又相继发现了放射性元素钋和镭.2.放射性元素自发地发出射线的现象,叫天然放射现象.天然放射现象说明原子核具有复杂结构.3.自然界中多种元素都能自发地放出射线,原子序数大于或等于83的元素都具有放射性,较轻的元素有些也具有放射性.二、衰变1.放射性衰变：放射性元素是不稳定的,它们会自发地蜕变为另一种元素,同时放出射线,这种现象为放射性衰变.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.衰变方程举例：(1)α衰变：238 92U→234 90Th＋42He(2)β衰变：234 90Th→234 91Pa＋0－1e.4.原子核衰变前、后电荷数和质量数均守恒.三、三种射线的性质1.α射线：带正电的α粒子流,α粒子是氦原子核,α射线的速度只有光速的10%,穿透能力弱,一张薄薄的铝箔或一层裹底片的黑纸,都能把它挡住.2.β射线：带负电的电子流,它的速度很快,穿透力强,在空气中可以走几十米远,而碰到几毫米厚的铝片就不能穿过了.3.γ射线本质上是一种波长极短的电磁波,穿透力极强,能穿过厚的混凝土和铅板. 四、半衰期1.半衰期：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.2.半衰期是大量原子核衰变的统计规律,反映放射性元素衰变的快慢.3.半衰期是由原子核自身的因素决定的,跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系. [即学即用]1.判断下列说法的正误.(1)α射线实际上就是氦原子核,α射线具有较强的穿透能力.( × ) (2)原子核在衰变时,它在元素周期表中的位置不变.( × ) (3)同种放射性元素,在化合物中的半衰期比在单质中长.( × )(4)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.( √ )(5)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的含量大约还有______________. 答案m 16解析 由题意可知m 余＝m (12)328＝m 16.一、天然放射现象和三种射线[导学探究] 如图1为三种射线在磁场中的运动轨迹示意图.图1(1)α射线向左偏转,β射线向右偏转,γ射线不偏转说明了什么？(2)α粒子的速度约为β粒子速度的十分之一,但α射线的偏转半径大于β射线的偏转半径说明什么问题？答案 (1)说明α射线带正电,β射线带负电,γ射线不带电.(2)根据带电粒子在匀强磁场中运动的半径公式r ＝m v qB 可知,α粒子的m q 应大于β粒子的mq ,即α粒子的质量应较大. [知识深化] 1.三种射线的实质α射线：α粒子流,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2所示.图2(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3所示.图33.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.例1如图4所示,R是一种放射性物质,虚线框内是匀强磁场,LL′是厚纸板,MM′是荧光屏,实验时,发现在荧光屏的O、P两点处有亮斑,由此可知磁场的方向、到达O点的射线种类、到达P点的射线种类应属于下表中的()图4答案 C解析R放射出来的射线共有α、β、γ三种,其中α、β射线垂直于磁场方向进入磁场区域时将受到洛伦兹力作用而偏转,γ射线不偏转,故打在O点的应为γ射线；由于α射线穿透本领弱,不能射穿厚纸板,故到达P点的应是β射线；依据β射线的偏转方向及左手定则可知磁场方向垂直纸面向里.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)射线来自于原子核,说明原子核是可以再分的.2.对三种射线性质的理解：(1)α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电.α射线、β射线是实物粒子,而γ射线是光子流,属于电磁波的一种.(2)α射线、β射线都可以在电场或磁场中偏转,但偏转方向不同,γ射线则不发生偏转.(3)α射线穿透能力弱,β射线穿透能力较强,γ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5所示,由此可推知()图5A.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,是一种电磁波答案 D解析①射线能被一张纸挡住,说明它的穿透能力较差,①射线是α射线,α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；②射线的穿透能力较强,说明它是β射线,β射线是高速电子流,β射线来自原子核,不是来自原子核外的电子,选项A错误；③射线的穿透能力最强,能够穿透几厘米厚的铅板,③射线是γ射线,γ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、原子核的衰变规律与衰变方程[导学探究]如图6为α衰变、β衰变示意图.图6(1)当原子核发生α衰变时,原子核的质子数和中子数如何变化？(2)当发生β衰变时,新核的核电荷数相对原来的原子核变化了多少？新核在元素周期表中的位置怎样变化？答案(1)α衰变时,质子数减少2,中子数减少2.(2)β衰变时,核电荷数增加1.新核在元素周期表中的位置向后移动一位.[知识深化]1.衰变种类、实质与方程(1)α衰变：A Z X―→A－4Y＋42HeZ－2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α衰变现象.如：238 92U―→234 90Th＋42He.(2)β衰变：A Z X―→A Z+1Y＋0－1e.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,使电荷数增加1,β衰变不改变原子核的质量数,其转化方程为：10n―→11H＋0－1e.如：234 90Th―→234 91Pa＋0－1e.(3)γ射线经常是伴随α衰变和β衰变产生的.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A Z 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：AX―→A′Z′Y＋n42He＋m0－1eZ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 －A ′4,m ＝A －A ′2＋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.(2)技巧：为了确定衰变次数,一般先由质量数的改变确定α衰变的次数(这是因为β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β衰变的次数.例223892U 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 6 (2)10 22(3)238 92U ―→206 82Pb ＋842He ＋6－1e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)衰变方程为238 92U―→206 82Pb＋842He＋60－1e.1.衰变方程的书写：衰变方程用“―→”,而不用“＝”表示.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2在横线上填上粒子符号和衰变类型.(1)238 92U→234 90Th＋________,属于________衰变(2)234 90Th→234 91Pa＋________,属于________衰变(3)210 84Po→210 85At＋________,属于________衰变(4)6629Cu→6227Co＋________,属于________衰变答案(1)42Heα(2)0－1eβ(3)0－1eβ(4)42Heα解析根据质量数守恒和电荷数守恒可以判断：(1)中生成的粒子为42He,属于α衰变.(2)中生成的粒子为0－1e,属于β衰变.(3)中生成的粒子为0－1e,属于β衰变.(4)中生成的粒子为42He,属于α衰变.三、对半衰期的理解和有关计算[导学探究]1.什么是半衰期？对于某个或选定的几个原子核能根据该种元素的半衰期预测它的衰变时间吗？答案 半衰期是一个时间,是某种放射性元素的大量原子核有半数发生衰变所用的时间的统计规律,故无法预测单个原子核或几个特定原子核的衰变时间.2.某放射性元素的半衰期为4天,若有10个这样的原子核,经过4天后还剩5个,这种说法对吗？ 答案 半衰期是放射性元素的大量原子核衰变时所遵循的统计规律,不能用于少量的原子核发生衰变的情况,因此,经过4天后,10个原子核有多少发生衰变是不能确定的,所以这种说法不对. [知识深化]1.半衰期：表示放射性元素衰变的快慢.2.半衰期公式：N 余＝N 原(12)1/2tT ,m 余＝m 0(12)1/2tT,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,半衰期只适用于大量的原子核.4.应用：利用半衰期非常稳定的特点,可以测算其衰变过程,推算时间等.例3(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.元素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.例4 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14 6C,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.(2)若测得一古生物遗骸中的14 6C 含量只有活体中的25%,则此遗骸距今约有多少年？答案 (1)14 6C ―→0－1e ＋14 7N (2)11 460年 解析 (1)14 6C 的β衰变方程为：14 6C ―→0－1e ＋14 7N.(2)14 6C 的半衰期T 1/2＝5 730年.生物死亡后,遗骸中的14 6C 按其半衰期变化,设活体中14 6C 的含量为N 0,遗骸中14 6C 的含量为N ,则N ＝(12)1/2tTN 0,即0.25N 0＝(12)5730tN 0,故t5 730＝2,t ＝11 460年.1.半衰期由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都无关.2.半衰期是一个统计规律,适用于对大量原子核衰变的计算,对于少数原子核不适用.针对训练3 大量的某放射性元素经过11.4天有78的原子核发生了衰变,该元素的半衰期为( ) A.11.4天 B.7.6天 C.5.7天 D.3.8天答案 D解析 由于经过了11.4天还有18的原子核没有衰变,由m ＝⎝⎛⎭⎫12n m 0,可知该放射性元素经过了3个半衰期,即可算出半衰期是3.8天,故D 正确.1.(天然放射现象的认识)(多选)下列哪些现象能说明射线来自原子核( ) A.三种射线的能量都很高B.射线的强度不受温度、外界压强等物理条件的影响C.元素的放射性与所处的化学状态(单质、化合态)无关D.α射线、β射线都是带电的粒子流 答案 BC解析 能说明射线来自原子核的证据是元素的放射性与其所处的化学状态和物理状态无关,B 、C 正确.2.(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.α射线的本质是带正电的α粒子流 B.β射线是不带电的光子流C.三种射线中电离作用最强的是γ射线D.一张厚的黑纸可以挡住α射线,但挡不住β射线和γ射线答案AD解析α射线的本质是带正电的α粒子流,β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α射线,C错误；一张厚的黑纸可以挡住α射线,但挡不住β射线和γ射线,D 正确.3.(原子核的衰变)下列说法中正确的是()A.β衰变放出的电子来自组成原子核的电子B.β衰变放出的电子来自原子核外的电子C.α衰变说明原子核中含有α粒子D.γ射线总是伴随其他衰变发生,它的本质是电磁波答案 D解析原子核发生β衰变中放出的电子是原子核内的中子转化为质子而释放的电子,A、B错误；α射线是具有放射性的元素的原子核在发生衰变时两个中子和两个质子结合在一起从原子核中释放出来,γ射线总是伴随其他衰变发生,它的本质是电磁波,故C错误,D正确.4.(半衰期)下列有关半衰期的说法正确的是()A.放射性元素的半衰期越短,表明有半数原子核发生衰变所需的时间越短,衰变速度越快B.放射性元素的样品不断衰变,随着剩下的未衰变原子核的减少,元素半衰期也变长C.把放射性元素放在密封的容器中,可以减慢放射性元素的衰变速度D.降低温度或增大压强,让该元素与其他物质形成化合物,均可减小衰变速度答案 A解析放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间,它反映了放射性元素衰变速度的快慢,半衰期越短,则衰变越快；某种元素的半衰期长短由其本身因素决定,与它所处的物理、化学状态无关,故A正确,B、C、D错误.5.(衰变方程)下列表示放射性元素碘131(131 53I)β衰变的方程是()A.131 53I→127 51Sb＋42HeB.131 53I→131 54Xe＋0－1eC.131 53I→130 53I＋10nD.131 53I→130 52Te＋11H答案 B解析β衰变是原子核自发地释放一个β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.一、选择题考点一天然放射现象及三种射线1.下列说法正确的是()A.任何元素都具有放射性B.同一元素,单质具有放射性,化合物可能没有C.元素的放射性与温度无关D.放射性就是该元素的化学性质答案 C2.(多选)在人类对微观世界进行探索的过程中,科学实验起到了非常重要的作用.下列说法符合历史事实的是()A.密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值B.贝克勒尔通过对天然放射现象的研究,发现了原子中存在原子核C.居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素D.卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子答案AC3.(多选)下列关于放射性元素发出的三种射线的说法中正确的是()A.α粒子就是氢原子核,它的穿透本领和电离本领都很强B.β射线是电子流,其速度接近光速C.γ射线是一种频率很高的电磁波,它可以穿过几厘米厚的铅板D.以上三种说法均正确答案BC解析α粒子是氦原子核,它的穿透本领很弱而电离本领很强,A项错误；β射线是电子流,其速度接近光速,B项正确；γ射线的波长很短,穿透能力很强,可以穿透几厘米厚的铅板,C项正确,D项错误.4.如图1所示,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()图1A.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射线答案 C解析γ射线为电磁波,在电场、磁场中均不偏转,故②和⑤表示γ射线,A、B、D项错；α射线中的α粒子为氦原子核,带正电,在匀强电场中,沿电场方向偏转,故③表示α射线,由左手定则可知在匀强磁场中α射线向左偏,故④表示α射线,C项对.考点二原子核的衰变5.(多选)由原子核的衰变规律可知()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与原来的核的化学性质相同C.放射性元素衰变的快慢跟它所处的物理、化学状态无关D.放射性元素发生正电子衰变时,产生的新核质量数不变,电荷数减少1答案CD6.某原子核A先进行一次β衰变变成原子核B,再进行一次α衰变变成原子核C,则()A.核C的质子数比核A的质子数少2B.核A的质量数减核C的质量数等于3C.核A的中子数减核C的中子数等于3D.核A的中子数减核C的中子数等于5答案 C解析原子核A进行一次β衰变后,一个中子转变为一个质子并释放一个电子,再进行一次α衰变,又释放两个中子和两个质子,所以核A比核C多3个中子、1个质子,选项C正确,A、B、D错误.7.(多选)238 92U是一种放射性元素,能够自发地进行一系列的放射性衰变,如图2所示,可以判断下列说法正确的是()图2A.图中a是84,b是206B.Y是β衰变,放出电子,电子是由中子转变成质子时产生的C.Y和Z是同一种衰变D.从X衰变中放出的射线电离性最强答案AC解析210 83Bi衰变成210a Po,质量数不变,可知发生的是β衰变,则电荷数多1,可知a＝84,210 83Bi衰变成b81Tl,知电荷数少2,发生的是α衰变,质量数少4,则b＝206,故A正确,B错误.Z衰变,质量数少4,发生的是α衰变,Y和Z是同一种衰变,故C正确.从X衰变中放出的射线是β射线,电离能力不是最强,故D错误.8.由于放射性元素237 93Np的半衰期很短,所以在自然界一直未被发现,只是在使用人工的方法制造后才被发现.已知237 93Np 经过一系列α衰变和β衰变后变成209 83Bi,下列判断中正确的是( ) A.20983Bi 的原子核比237 93Np 的原子核少28个中子B.衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变C.衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变D.衰变前比衰变后所有物质的质量数少 答案 B解析 依题意有：237－2094＝7就可知道发生了7次α衰变,发生β衰变的次数为：237－2092＋83－93＝4,即发生了4次β衰变,B 正确,C 错误；它们的中子数分别为：237－93＝144,209－83＝126,中子数之差为：144－126＝18,故A 错误；根据衰变规律可知,反应前后质量数守恒,D 错误. 考点三 半衰期9.(多选)下列关于放射性元素的半衰期的说法中正确的是( ) A.同种放射性元素,在化合物中的半衰期比在单质中长B.放射性元素的半衰期与元素所处的物理状态和化学状态无关,它是一个统计规律,只对大量的原子核才适用C.氡的半衰期是3.8天,若有4 g 氡原子核,则经过3.8天就只剩下2 g 氡D.氡的半衰期是3.8天,若有4 个氡原子核,则经过3.8天就只剩下2个 答案 BC解析 放射性元素的半衰期由核内部因素决定,跟原子所处的物理状态和化学状态无关,它是一个统计规律,只对大量的原子核才适用,A 、D 错误,B 正确；氡的半衰期是3.8天,则4 g 氡原子核经3.8天剩余质量M ＝M 0×(12)1/2tT ＝4 g ×(12)3.83.8＝2 g,C 正确.10.放射性元素氡(222 86Rn)经α衰变成为钋(21884Po),半衰期约为3.8天,但勘测表明,经过漫长的地质年代后,目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素222 86Rn 的矿石,其原因是( ) A.目前地壳中的222 86Rn 主要来自于其他放射性元素的衰变 B.在地球形成的初期,地壳中元素222 86Rn 的含量足够高C.当衰变产物218 84Po 积累到一定量以后,218 84Po 的增加会减慢222 86Rn 的衰变进程D.222 86Rn 主要存在于地球深处的矿石中,温度和压力改变了它的半衰期 答案 A解析 地壳中222 86Rn 主要来自其他放射性元素的衰变,则A 正确,B 错误；放射性元素的半衰期与外界环境等因素无关,则C 、D 错误.考点四 衰变和半衰期综合应用11.(多选)静止在匀强磁场中的某放射性元素的核,放出的一个α粒子和反冲核轨道半径之比R ∶r ＝30∶1,如图3所示,则( )图3A.衰变后瞬间α粒子与反冲核的动量大小相等、方向相反B.反冲核的原子序数为62C.原来放射性元素的原子序数为62D.反冲核与α粒子的速度之比为1∶62 答案 AC解析 由动量守恒得M v ′＋m v ＝0,其中M v ′为反冲核的动量,m v 为α粒子的动量,则α粒子与反冲核的动量大小相等、方向相反,故A 正确.设Q 为原来放射性元素的原子核的电荷数,则反冲核的电荷数为Q －2,α粒子的电荷数为2.反冲核的轨道半径r ＝M v ′B (Q －2)e ,α粒子的轨道半径R ＝m vB ·2e ；又R ∶r ＝30∶1,联立可得Q ＝62,故B 错误,C 正确.由于无法确定二者的质量数关系,故无法确定其速度关系,故D 错误. 二、非选择题12.(原子核衰变的综合分析)天然放射性铀(238 92U)发生衰变后产生钍(23490Th)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)核的速度为v 2,且与铀核速度方向相同,试估算产生的另一种新核的速度.答案 (1)238 92U ―→234 90Th ＋42He (2)1214v ,方向与铀核速度方向相同 解析 (1)原子核衰变时电荷数和质量数都守恒,有238 92U ―→234 90Th ＋42He.(2)由(1)知新核为氦核,设一个核子的质量为m ,则氦核的质量为4m 、铀核的质量为238m 、钍核的质量为234m ,氦核的速度为v ′,由动量守恒定律得238m v ＝234m ·v 2＋4m v ′, 解得v ′＝1214v ,方向与铀核速度方向相同.13.(原子核的衰变)足够强的匀强磁场中有一个原来静止的氡核222 86Rn,它放射出一个α粒子后变为Po 核.假设放出的α粒子运动方向与磁场方向垂直,求：(1)α粒子与Po 核在匀强磁场中的轨迹圆的半径之比,并定性画出它们在磁场中运动轨迹的示意图.(2)α粒子与Po 核两次相遇的时间间隔与α粒子运动周期的关系；(设质子和中子质量相等)(3)若某种原来静止的放射性元素在匀强磁场中垂直磁场方向发生β衰变,则β粒子和反冲核在磁场中运动轨迹的示意图与上述α衰变运动轨迹示意图有何不同？答案 (1)42∶1 见解析图 (2)Δt ＝109T α (3)见解析解析 (1)氡核的α衰变方程为222 86Rn →218 84Po ＋42He.衰变的极短过程中系统动量守恒,设α粒子速度方向为正,则由动量守恒定律得0＝m αv α－m Po v Po ,即m αv α＝m Po v Po .α粒子与反冲核在匀强磁场中,洛伦兹力提供做匀速圆周运动的向心力q v B ＝m v 2r ,r ＝m v qB ,故r αr Po＝q Po q α＝842＝421,示意图如图甲所示.甲(2)它们在磁场中运动的周期T ＝2πr v ＝2πm qB ∝m q ,它们的周期之比为T αT Po ＝m αm Po ·q Po q α＝4218·842＝84109, 即109T α＝84T Po ,这样α粒子转109圈,Po 核转84圈,两者才相遇.所以,α粒子与Po 核两次相遇的时间间隔Δt ＝109T α.(3)若放射性元素在匀强磁场中垂直磁场方向发生β衰变,则衰变前后系统动量守恒,β粒子和反冲核也在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,但由于β粒子带负电,反冲核带正电,它们运动方向相反,但受的洛伦兹力方向相同,所以它们的轨迹圆是内切的,且β粒子的轨迹半径大于反冲核的轨迹半径,其运动轨迹的示意图如图乙所示.乙。

第十九章原子核新课标要求1．内容标准（1）知道原子核的组成。

知道放射性和原子核的衰变。

会用半衰期描述衰变速度，知道半衰期的统计意义。

（2）了解放射性同位素的应用。

知道射线的危害和防护。

例1 了解放射性在医学和农业中的应用。

例2 调查房屋装修材料和首饰材料中具有的放射性，了解相关的国家标准。

（3）知道核力的性质。

能简单解释轻核与重核内中子数、质子数具有不同比例的原因。

会根据质量数守恒和电荷守恒写出核反应方程。

（4）认识原子核的结合能。

知道裂变反应和聚变反应。

关注受控聚变反应研究的进展。

（5）知道链式反应的发生条件。

了解裂变反应堆的工作原理。

了解常用裂变反应堆的类型。

知道核电站的工作模式。

（6）通过核能的利用，思考科学技术与社会的关系。

例3 思考核能开发带来的社会问题。

（7）初步了解恒星的演化。

初步了解粒子物理学的基础知识。

例4 了解加速器在核物理、粒子物理研究中的作用。

2．活动建议：（1）通过查阅资料，了解常用的射线检测方法。

（2）观看有关核能利用的录像片。

（3）举办有关核能利用的科普讲座。

新课程学习19．1 原子核的组成★新课标要求（一）知识与技能1．了解天然放射现象及其规律。

2．知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们。

3．知道原子核的组成，知道核子和同位素的概念。

（二）过程与方法1．通过观察，思考，讨论，初步学会探究的方法。

2．通过对知识的理解，培养自学和归纳能力。

（三）情感、态度与价值观1．树立正确的，严谨的科学研究态度。

2．树立辨证唯物主义的科学观和世界观。

★教学重点天然放射现象及其规律，原子核的组成。

★教学难点知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们。

★教学方法教师启发、引导，学生讨论、交流。

★教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备★课时安排1 课时★教学过程（一）引入新课教师：本节课我们来学习新的一章：原子核。

本章主要介绍了核物理的一些初步知识，核物理研究的是原子核的组成及其变化规律，是微观世界的现象。

积盾市安家阳光实验学校《天然放射现象》知识及题型归纳天然放射现象是高考常考点。

对该知识的考查主要集中在：（1）三种射线的特性及鉴别；（2）半衰期的理解及用；（3）衰变规律及用一、三种射线的特性及鉴别种类带电量质量数符号电离性穿透性实质来源α射线+2e 4（p）很强最弱，纸能挡住高速的氦核流v≈0．1c两个中子和两个质子结合成团从原子核中放出β射线-e 0 弱较强，穿几mm铝板高速的电子流v≈c原子核中的中子转换成质子时从原子核中放出γ射线0 0 γ很小最强，穿几cm铅波长极短的电磁波原子核受激发产生的三种射线在匀强磁场、匀强电场、正交电场和磁场中的偏转情况比较：如⑴、⑵图所示，在匀强磁场和匀强电场中都是β比α的偏转大，γ不偏转；区别是：在磁场中偏转轨迹是圆弧，在电场中偏转轨迹是抛物线。

⑶图中γ肯打在O点；如果α也打在O点，则β必打在O点下方；如果β也打在O点，则α必打在O点下方。

例1、如图所示，R为放射源，虚线范围内有垂直于纸面的磁声B，LL’为厚纸板，MN为荧光屏，今在屏上P点处发现亮斑，则到达P点处的放射性物质微粒和虚线范围内B的方向分别为（）A．a粒子，B垂直于纸面向外B．a粒子，B垂直于纸面向内C．β粒子，B垂直于纸面向外D．β粒子，B垂直于纸面向内解析：由于a粒子贯穿本领很弱，只能穿透几厘米空气，因此穿透厚纸板到达屏上P点处不可能是a粒子；由于粒子不带电，穿过B区域不会发生偏转，因此到达P点处的也不可能是γ粒子；由此可知，到达P点处的必然是β粒子。

又由于β粒子带的是负电，因此用左手则便可判断B的方向该是垂直于纸面向内。

所以选D。

二、半衰期的理解及用（1）义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间。

（2）意义：反映了核衰变过程的统计快慢程度。

（3）特征：只由核本身的因素所决，而与原子所处的物理状态或化学状态无关。

（4）理解：搞清了对半衰期的如下错误认识，也就正确地理解了半衰期的真正含义。

第十七章波粒二象性1.黑体：完全吸收入射各波长电磁波不反射2.热辐射现象：①任物在任℃都发射各种波长电磁波②辐射能量大小及波长分布与℃有关③既辐射也反射能量3.黑体辐射：①℃↑，黑体的辐射强度↑②℃↑，辐射强度极大值向波长短方移动4.能量子：①1900年普朗克②普`提振动的带电微粒的能量只是最小能量值ε的整数倍③ε＝hν④h普朗克常量＝6.63×10－34J·S ν频率光电效应的实验规律1.光电效应：照射金属光，使金属中的电子从表面逸出光电子：逸出电子勒纳德和汤姆孙等相继实验证实2.饱和电流：光色不变，入射光越强，饱和电流越大，单位时间内发射的光电子数越多3.遏止电压：使光电流减小到0的反向电压U c，光电子一定存在初速度满足12m e u c2＝eU c颜色不同，频率不同，～不同4.光电子的能量只与入射光的频率有关5.截至频率（极限频率）νc不同金属截至～不同6.入射光频率＜νc不发生光电效应7.瞬时性：当频率＞νc，立即产光电流光电效应解释中的疑难1.逸出功W0：脱离做功最小值2.不同金属W0不同3.光↑，逸出电子数↑，光电流↑爱因斯坦的光电效应方程1.光：一份一份的由一个个不可分割的ε组成2.频率为ν的光的能量子为hν，h为普朗克常量3.光子：光的能量子为hν4.金属电子吸一光子获能是hν，一部分克服金属的逸出功W0，剩下表现为逸出后电子的初动能E k即hν＝E k＋W0或E k＝hν－W0（爱因斯坦光点效应方程）（W0交于负半轴）若E k光电子的最大初动能E k＝12m e u c2一个光子只给一个电子输能·爱因`表明：E k与入射光的频率ν有关hν＞W0时，才有光电子逸出，νc＝W0ℎ（光电效应截至频率）·电子一次性全吸能，不累能量时间，光电流几乎瞬时产生·同颜色（ν相同）的光，光较强时，包含光子数↑，照射金属产生光电子↑，饱和电流↑康普顿效应1.光的散射：在介质中与物质微粒相互作用，传播方向改变2.康普顿效应：散射X射线时，除与入射光波长λ0相同的成分，还有波长大于λ0的成分3.光电效应：光子具有能量康普顿效应：光子除了具有能量还具有动量光子的动量1.E＝mc2E一定的能量m一定的质量2.光子的动量：p＝ℎλλ波长h普朗克常量p动量【p＝mc①ε＝hf②ε＝mc2③联解①②③得p＝ℎλ】（f＝ν＝cλc光速f＝ν频率）光的波粒二象性1.波粒二象性：光具有波动性＋粒子性2.能量ε和动量p：描述物质的粒子性的重要物理量3.波长λ或频率ν：描述物质的波动性的典型物理量粒子的波动性1.德布罗意：①提出假设：实物粒子具有波动性②德布罗意波（物质波、概率波）：与实物粒子相联系的波2.概率波1.光的强弱对应光子数目：明纹处光子多，暗纹处光子少光子落在明纹处概率大，暗纹概率小2.光的波动性不是光子之间的相互作用引起，是光子自身固有性质不确定性关系不确定性关系1.托马斯·杨和菲涅耳：光的波动说麦克斯韦：光的电磁理论爱因斯坦：光子理论第十八章原子结构电子的发现原子可以分割，由更小微粒组成电子的发现1.汤姆孙认为阴极射线是带电粒子流2.组成阴极射线的粒子为电子3.热离子发射：金属高温发射粒子现象4.密立根：电荷是量子化，任何带电体的电荷是e的整数倍e＝1.602 177 33（49）×10－19C 原子的核式结构模型汤姆孙：提出“枣糕模型”和“西瓜模型”α粒子散射实验1.α粒子：放射性物质（如铀和镭）发射出来快速运动粒子，带两个单位正电荷2.卢瑟福α粒子轰击金箔实验（α粒子散射实验）3.卢瑟福原子结构模型：原子核：原子中心一个很小的核原子全部的正电荷和质量集在此带负电电子在核外绕核旋转4.对α粒子散射实验数据分析：可估计原子核大小和正电荷数5.原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数（英）汤姆孙：发现电子氢原子光谱光谱1.光谱：光栅或棱镜把各颜色光按波长展开，获光的波长（频率）＋强度分布的记录2.线状谱：光谱有一条条的亮线3.连续光谱：非条，连在一起的光带例：炽热气体、液体及高温高压气体产生4.各原子发射光谱都是线状谱5.亮线：原子的特征谱线（元素发出多少频率的光，就吸收多少频率的光）。

疱丁巧解牛知识·巧学一、天然放射现象1.放射性铀和含铀的矿物质都能够发出看不见的射线，这种射线可以使包在黑纸箱里的照相底片感光.物体放射出射线的性质叫做放射性.深化升华射线是从原子核内部发出的，说明原子核不是最小结构，原子核可以再分。

2。

放射性元素具有放射性的元素叫做放射性元素.放射性并不是少数几种元素才有的.研究发现，原子序数大于或等于83的所有元素，都能自发地放出射线,原子序数小于83的元素，有的也具有放射性，元素这种自发地放出射线的现象叫做天然放射现象,现在用人工的方法也可以制造放射性同位素。

记忆要诀原子序数大于等于83的所有元素都有放射性。

原子序数小于83的元素，有的也具有放射性。

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。

虽然具有天然放射性元素的种类很多，但它们在地球上的含量很少.4。

天然放射现象发现的意义：原子核具有复杂的结构，实际上人们认识到原子核具有复杂结构就是从天然放射性开始的.联想发散原子核内部的消息，最早来自天然放射现象.人们从破解天然放射现象入手,一步步揭开了原子核的秘密.如果一种元素具有放射性，那么不论它是以单质的形式存在，还是以某种化合物的形式存在,放射性都不受影响，也就是说，放射性与元素存在的状态无关，放射性仅与原子核有关.因此，原子核不是组成物质的最小微粒,也存在着一定结构.二、射线到底是什么1.研究方法：让放射线通过电场或磁场来研究其性质。

把样品放在铅块的窄孔底上,在孔的对面放着照相底片，在没有磁场时，发现在底片上正对孔的位置感光了.若在铅块和底片之间放一对磁极，使磁场方向跟射线方向垂直,结果在底片上有三个地方感光了，说明在磁场作用下，射线分为三束，表明这些射线中有的带电,有的不带电，由三种粒子组成，如图19-1-1.图19-1-12.各种射线的本质和特性（1)α射线：卢瑟福经研究发现，α射线粒子带两个单位正电荷,质量数为4,即α粒子是氦核，其速度是光速的1/10，有较大的动能.特性：贯穿本领小，但电离作用强，能使沿途中的空气电离。

物理选修3-5知识点总结一、量子理论的建立黑体和黑体辐射、1、黑体：如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。

2、黑体辐射：黑体辐射的规律为：温度越高各种波长的辐射强度都增加，同时，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。

（普朗克的能量子理论很好的解释了这一现象）3、量子理论的建立：1900年德国物理学家普朗克提出振动着的带电微粒的能量只能是某个最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的能量值ε叫做能量子ε= hνh为普朗克常数（6.63×10-34J.S）二、光电效应光子说光电效应方程1、光电效应（表明光子具有能量）（1）光的电磁说使光的波动理论发展到相当完美的地步，但是它并不能解释光电效应的现象。

在光（包括不可见光）的照射下从物体发射出电子的现象叫做光电效应，发射出来的电子叫光电子。

（2）光电效应的研究结果：①存在饱和电流，这表明入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多；②存在遏止电压：当所加电压U为0时，电流I并不为0。

只有施加反向电压，也就是阴极接电源正极阳极接电源负极，在光电管两级形成使电子减速的电场，电流才可能为0。

使光电流减小到0的反向电压Uc 称为遏止电压E k=eU c。

遏止电压的存在意味着光电子具有一定的初速度；③截止频率：光电子的能量与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关，当入射光的频率高于截止频率时才能发生光电效应v c=w0/h；④光电效应具有瞬时性：光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9s。

规律：①任何一种金属，都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率．．．．．．．．．．．．．．．．，才能产生光电效应；低于这个频率的光不能产生光电效应；②光电子的最大初动能与入射光的强度无关．．；③入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的．．．．．．．．．．．．，一般．．而增大．．．．．．．．．．．．．．．．．．，只随着入射光频率的增大不超过10-9s；④当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比。

1 原子核的组成学习目标知识脉络1.知道天然放射现象及其规律．2．理解三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们．(重点)3．掌握原子核的组成，知道核子和同位素的概念．(重点)4．掌握质量数、电荷数和核子数间的关系．(重点)[先填空]1．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)①放射性：物质发射射线的性质．②放射性元素：具有放射性的元素．③天然放射现象：放射性元素自发地发出射线的现象．(3)原子序数大于或等于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于83的元素，有的也能放出射线．(4)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)．2．三种射线(1)α射线：实际上就是氦原子核，速度可达到光速的110，其电离能力强，穿透能力较差，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住．(2)β射线：是高速电子流，它速度很大，可达光速的99%，它的穿透能力较强，电离能力较弱，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板．(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或几十厘米厚的混凝土．[再判断]1．放射性元素发出的射线的强度可以人工控制．(×)2．放射性元素的放射性都是自发的现象．(√)3．α射线是由高速运动的氦核组成的，其运行速度接近光速．(×)4．β射线能穿透几毫米厚的铅板．(×)5．γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱．(√)[后思考]β射线的本质是高速电子流，示波器中的阴极射线的本质也是高速电子流，这两种射线的来源相同吗？【提示】不同．阴极射线的电子来源于核外电子，β射线的电子来源于原子核．[合作探讨]1896年，法国物理学家贝可勒尔，研究铀和含铀的矿物，发现天然放射现象．探讨1：为什么说天然放射现象的发现使人们认识到原子核具有内部结构？【提示】因为原子核可以放出α、β、γ射线，所以认为原子核具有内部结构．探讨2：让放射源放出的射线垂直于电场方向向上进入水平向左的匀强电场，将会分为几部分？【提示】射线会分为三部分，其中向左偏转的一束为α射线，向右偏转的一束为β射线，向上不发生偏转的一束为γ射线．[核心点击]1．α、β、γ射线性质、特征比较(1)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19-1-1所示．图19-1-1(2)在匀强电场中，α射线偏离较小，β射线偏离较大，γ射线不偏离，如图所示．3．元素的放射性如果一种元素具有放射性，那么不论它是以单质的形式存在，还是以某种化合物的形式存在，放射性都不受影响．也就是说，放射性与元素存在的状态无关，放射性仅与原子核有关．因此，原子核不是组成物质的最小微粒，原子核也存在着一定结构．1．(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【解析】由三种射线的本质和特点可知，α射线穿透本领最弱，一张黑纸都能挡住，而挡不住β射线和γ射线，故A正确；γ射线是一种波长很短的光子，不会使原核变成新核．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．【答案】ACD2．如图19-1-2所示，放射性元素镭释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，其中________是α射线，________是β射线，________是γ射线．图19-1-2【解析】由放射现象中α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电，结合在电场与磁场中的偏转可知②⑤是γ射线，③④是α射线．【答案】③④、①⑥、②⑤3．(多选)如图19-1-3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，则下列说法中正确的有()【导学号：54472069】图19-1-3A．打在图中a、b、c三点的依次是α射线、γ射线和β射线B．α射线和β射线的轨迹是抛物线C．α射线和β射线的轨迹是圆弧D．如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下b【解析】由左手定则可知粒子向右射出后，在匀强磁场中带正电的α粒子受的洛伦兹力向上，带负电的β粒子受的洛伦兹力向下，轨迹都是圆弧．而γ射线不带电做直线运动．所以B错误，A、C正确；如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场时，由于α粒子速度约是光速的110，而β粒子速度接近光速，所以在同样的混合场中不可能都做直线运动，D错误．【答案】AC三种射线的比较方法1．知道三种射线带电的性质，α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电．α、β是实物粒子，而γ射线是光子流，属于电磁波的一种．2．在电场或磁场中，通过其受力及运动轨迹半径的大小来判断α和β射线，由于γ射线不带电，故运动轨迹仍为直线．3．α射线穿透能力较弱，β射线穿透能力较强，γ射线穿透能力最强．[先填空]1．质子的发现(如图19-1-4所示)图19-1-4 2．中子的发现(如图19-1-5所示)图19-1-5 3．原子核的组成由质子和中子组成，它们统称为核子．4．原子核的符号5．同位素具有相同质子数而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置，它们互称同位素．例如，氢有三种同位素，11H、21H、31H.[再判断]1．原子核的核子数等于质子数．(×)2．质量数就是原子核的质量．(×)3．在元素周期表中处在同一位置上，而质量数不同的元素叫同位素．(√) [后思考]同一种元素的几种同位素，它们的化学性质相同吗？为什么？【提示】相同．因为同位素具有相同的质子数，所以具有相同的核外电子数，元素的化学性质取决于核外电子，所以同位素的化学性质相同．[合作探讨]探讨1：既然β射线来源于原子核，那么原子核内存在电子吗？【提示】不存在．β射线是原子核变化时产生的，电子并不是原子核的组成部分．探讨2：原子核的电荷数是不是电荷量？质量数是不是质量？【提示】不是．原子核所带的电荷量总是质子电荷量的整数倍，这个倍数叫作原子核的电荷数．原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数叫原子核的质量数．[核心点击]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．2．原子核的符号和数量关系(1)符号：A Z 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．3．同位素原子核内的质子数决定了核外电子的数目，进而也决定了元素的化学性质，同种元素的质子数相同，核外电子数也相同，所以有相同的化学性质，但它们的中子数可以不同，所以它们的物理性质不同．把具有相同质子数、不同中子数的原子核互称为同位素．4．据最新报道，放射性同位素钬166 67Ho在医疗领域有重要应用，该同位素原子核内中子数与核外电子数之差是()【导学号：54472070】A．32B．67C．99D．166【解析】根据原子核内各量的关系可知核外电子数＝质子数＝67，中子数为166－67＝99，故核内中子数与核外电子数之差为99－67＝32，故A对，B、C、D错．【答案】 A5．(多选)下列说法正确的是( )A.n m X 与n m －1Y 互为同位素B.n m X 与n －1 m Y 互为同位素C.n m X 与n －2m －2Y 中子数相同D.235 92U 核内有92个质子，235个中子【解析】 A 选项中，X 核与Y 核的质子数不同，不能互为同位素；B 选项中n m X 核与n －1 m Y 核质子数都为m ，而质量数不同，则中子数不同，所以互为同位素；C 选项中n m X 核内中子数为n －m ，n －2m －2Y 核内中子数为(n －2)－(m －2)＝n－m ，所以中子数相同；235 92U 核内有143个中子，而不是235个中子．【答案】 BC6．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)镭核所带电荷量是多少？(3)若镭原子呈电中性，它核外有几个电子？(4)228 88Ra 是镭的一种同位素，让226 88Ra 和228 88Ra 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？【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 ＝Ze ＝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Bq v ＝m v 2r ，r ＝m v qB .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. 【答案】 (1)88 138 (2)1.41×10－17 C (3)88(4)113∶114原子核的“数”与“量”辨析1．核电荷数与原子核的电荷量是不同的，组成原子核的质子的电荷量都是相同的，所以原子核的电荷量一定是质子电荷量的整数倍，我们把核内的质子数叫核电荷数，而这些质子所带电荷量的总和才是原子核的电荷量．2．原子核的质量数与质量是不同的，也与元素的原子量不同．原子核内质子和中子的总数叫作核的质量数，原子核的质量等于质子和中子的质量的总和．。

1原子核的组成[学习目标] 1.知道什么是放射性、放射性元素及天然放射现象.2.了解三种射线的本质，知道其特点.3.知道原子核的组成，知道原子核的表示方法，理解原子序数、核电荷数、质量数之间的关系.4.了解同位素的概念．一、天然放射现象1．1896年，法国物理学家贝克勒尔发现铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线．2．物质发出射线的性质称为放射性，具有放射性的元素称为放射性元素，放射性元素自发地发出射线的现象，叫作天然放射现象．3.原子序数大于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于或等于83的元素，有的也能发出射线．二、射线的本质1．α射线：(1)是高速粒子流，其组成与氦原子核相同．(2)速度可达到光速的110.(3)电离作用强，穿透能力较弱，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住．2．β射线：(1)是高速电子流．(2)它的速度更大，可达光速的99%.(3)电离作用较弱，穿透能力较强，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板．3．γ射线：(1)是能量很高的电磁波，波长很短，在10－10 m以下．(2)电离作用更弱，穿透能力更强，甚至能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土．三、原子核的组成1．质子的发现：1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子.2．中子的发现：卢瑟福猜想，原子核内可能还存在着一种质量与质子相同，但不带电的粒子，称为中子，查德威克通过实验证实了中子的存在，中子是原子核的组成部分.3．原子核的组成：原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子.4．原子核的符号5．同位素：核中质子数相同而中子数不同的原子，在元素周期表中处于同一位置，它们互称为同位素．例如，氢有三种同位素11H、21H、31H.1．判断下列说法的正误．(1)α射线实际上就是氦原子核，α射线具有较强的穿透能力．(×)(2)β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)γ射线是能量很高的电磁波，电离作用很强．(×)(4)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．(√)2．有关16 8O、17 8O、18 8O三种同位素的比较，试回答下列问题：(1)三种同位素中哪一种粒子数是不相同的？______.A．质子B．中子C．核外电子(2)三种同位素中，哪一个质量最大？__________.(3)三种同位素的化学性质是否相同？__________.答案(1)B(2)18 8O(3)相同解析(1)同位素质子数相同、中子数不同，核外电子数与质子数相同，故粒子数不相同的是中子．(2)16 8O、17 8O、18 8O的质量数分别是16、17、18，故18 8O质量最大．(3)三种同位素质子数相同，故化学性质相同.一、射线的本质导学探究如图1为三种射线在匀强磁场中的运动轨迹示意图．图1(1)α射线向左偏转，β射线向右偏转，γ射线不偏转，说明了什么？(2)α粒子的速度约为β粒子速度的十分之一，但α射线的偏转半径大于β射线的偏转半径，这说明什么问题？答案 (1)说明α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电．(2)根据带电粒子在匀强磁场中运动的半径公式r ＝m v qB 可知，α粒子的m q 应大于β粒子的mq ，即α粒子的质量应较大． 知识深化α、β、γ三种射线的比较种类 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) 质量 4m p (m p ＝1．67× 10－27kg)m p 1 836 静止质量为零带电 荷量 2e －e 0 速率 0.1c0.99cc穿透 能力 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和几十厘米厚的混凝土电离 作用 很强 较弱很弱在磁 场中 偏转 偏转 不偏转(多选)(2020·奉新县第一中学高二月考)将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，下图表示射线偏转情况中正确的是( )答案 AD解析 因α射线是高速氦核流，一个α粒子带两个正电荷，根据左手定则，α射线受到的洛伦兹力向左，因为α粒子质量大，在磁场中做圆周运动的半径大；β射线是高速电子流，带负电荷，受到的洛伦兹力向右，γ射线是光子流，是电中性的，故在磁场中不受磁场的作用力，轨迹不会发生偏转，故A 正确，B 错误；因α射线为氦核流，带正电，且α粒子的质量大，由类平抛运动规律知，α粒子侧向偏移量小；β射线为电子流，带负电，其侧向偏移量大，γ射线为高频电磁波，根据电荷所受电场力特点可知，向左偏的为β射线，不偏转的为γ射线，向右偏的为α射线，故C 错误，D 正确．三种射线在磁场中偏转情况的分析1．γ射线不论在电场还是磁场中，总是做匀速直线运动，不发生偏转．2．α射线和β射线在电场中偏转的特点：在匀强电场中，α和β粒子沿相反方向做类平抛运动，且在同样的条件下，β粒子的偏移量大，根据粒子在电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动，偏移量x 可表示为： x ＝12at 2＝12·qE m ⎝⎛⎭⎫y 0v 2∝q m v2 所以，在同样条件下β与α粒子偏移量之比为 x βx α＝e 2e ×4m p m p 1 836×⎝⎛⎭⎫110c 2(0.99c )2≈37＞1. 3．α射线和β射线在磁场中的偏转特点：在匀强磁场中，α和β粒子沿相反方向做匀速圆周运动，且在同样条件下，β粒子的轨迹半径小，偏移量大，根据q v B ＝m v 2R 得R ＝m v qB ∝m vq .所以，在同样条件下β与α粒子的轨迹半径之比为R βR α＝m p1 8364m p ×0.99c c 10×2e e ≈1371＜1.针对训练 如图2所示，R 是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场B ，LL ′是一厚纸板，MN 是荧光屏，实验时，发现在荧光屏O 、P 两处有亮斑，则下列关于磁场方向、到达O 点的射线、到达P 点的射线的判断，与实验相符的是( )图2磁场方向 到达O 点射线到达P 点射线A 竖直向上 β射线 α射线B 竖直向下 α射线 β射线C 垂直线面向内 γ射线 β射线 D垂直线面向外β射线γ射线答案 C解析 由三种射线的本质知，γ射线在磁场中不偏转，O 处亮斑为γ射线，能穿过厚纸板且在磁场中发生偏转的射线为β射线，再根据偏转方向，结合左手定则可知磁场方向垂直纸面向内，正确选项为C. 二、原子核的组成导学探究 1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子，如图3所示为α粒子轰击氮原子核示意图．图3(1)人们用α粒子轰击多种原子核，都打出了质子，说明了什么问题？ (2)绝大多数原子核的质量数都大于其质子数，说明了什么问题？ 答案 (1)说明质子是原子核的组成部分． (2)说明原子核中除了质子外还有其他粒子． 知识深化 1．原子核(符号A Z X)原子核⎩⎪⎨⎪⎧大小：很小，半径的数量级为10－15～10－14m组成⎩⎪⎨⎪⎧质子：电荷量e ＝＋1.6×10－19C 质量m p＝1.672 621 898×10－27kg 中子：电荷量为0质量m n＝1.674 927 471×10－27kg2．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． 3．同位素(1)同位素指质子数相同、中子数不同的原子核．(2)原子核内的质子数决定了核外电子的数目，进而也决定了元素的化学性质．同种元素的原子，质子数相同，核外电子数也相同，所以有相同的化学性质，但它们的中子数不同，所以它们的物理性质不同．已知镭的原子序数是88，原子核的质量数是226，试问：(1)镭核中质子数和中子数分别是多少？ (2)镭核的核电荷数和所带的电荷量分别是多少？ (3)若镭原子呈中性，它核外有几个电子？(4)228 88Ra 是镭的一种同位素，让226 88Ra 和228 88Ra 以相同的速度垂直射入磁感应强度为B 的匀强磁场中，它们运动的轨道半径之比是多少？ 答案 (1)88 138 (2)88 1.408×10－17C (3)88 (4)113∶114解析 (1)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，镭核中的质子数等于原子序数，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)镭核的核电荷数和所带的电荷量分别是：Z ＝88 Q ＝Ze ＝88×1.6×10－19C ＝1.408×10－17C.(3)核外电子数等于核电荷数，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，洛伦兹力提向心力， 故有q v B ＝m v 2r解得r ＝m vqB二者的速度相同，又由于同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，故r 226r 228＝m 226m 228＝226228＝113114.(多选)下列说法正确的是( )A. n m X 与n m －1Y 互为同位素 B. n m X 与n －1 m X 互为同位素 C. n m X 与 n －2m －2Y 中子数相同D.235 92U 核内有92个质子，235个中子 答案 BC解析 A 选项中 n m X 与n m －1Y 的质子数不同，不是互为同位素，A 错误；B 选项中 n m X 与n －1 m X 的质子数都为m ，而质量数不同，所以互为同位素，B 正确；C 选项中 n m X 内中子数为n －m ， n －2m －2Y 内中子数为(n －2)－(m －2)＝n －m ，所以中子数相同，C 正确；D 选项中235 92U 核内有235－92＝143个中子，而不是235个中子．1．(三种射线的特性)关于α、β、γ三种射线的性质，下列说法中正确的是()A．α射线是带正电的高速粒子流，它的电离作用最弱B．β射线是高速电子流，它的穿透能力最弱C．γ射线是电磁波，它在真空中的传播速度等于光速D．以上说法都不正确答案 C解析α射线是高速粒子流，带正电，其电离作用最强，故A错误；β射线是高速电子流，有很强的穿透能力，故B错误；γ射线是一种电磁波，在真空中以光速传播，故C正确，D 错误．2.(射线的本质)(2020·全国高三课时练习)如图4所示，在某次实验中把放射源放入铅制成的容器中，射线只能从容器的小孔射出．在小孔前Q处放置一张黑纸，在黑纸后P处放置照相机底片，QP之间为垂直纸(非黑纸)面的匀强磁场(图中未画出)，整个装置放在暗室中．实验中发现，在照相机底片的a、b两处被感光(b点正对铅盒的小孔)，则下列有关说法正确的是()图4A．天然放射现象说明原子具有复杂的结构B．QP之间的匀强磁场垂直纸面向里C．通过分析可知，打到a处的射线为β射线D．此放射性元素放出的射线中只有α射线和β射线答案 C解析天然放射现象说明原子核具有复杂的结构，选项A错误；因黑纸只能挡住α射线，则打到a点的为β射线，打到b点的为γ射线，由左手定则可知，QP之间的匀强磁场垂直纸面向外，选项B错误，C正确；此放射性元素放出的射线中有α射线、β射线和γ射线，选项D错误．3．(原子核的组成)在元素周期表中查到铅的原子序数为82，一个铅原子质量数为207，下列说法正确的是()A．核外有82个电子，核内有207个质子B．核外有82个电子，核内有82个质子C．核内有82个质子，207个中子D．核内有125个核子答案 B解析在元素周期表中查到铅的原子序数为82，即一个铅原子中有82个质子，由于原子是电中性的，则核外电子有82个；根据质量数等于质子数与中子数之和可知，铅原子核的中子数为207－82＝125，选项B正确．4．(原子核的组成及同位素)氢有三种同位素，分别是氕(11H)、氘(21H)、氚(31H)()A．它们的质子数相等B．它们的物理性质和化学性质均不相同C．它们的核子数相等D．它们的中子数相等答案 A解析任意一种元素的几种同位素，具有相同的质子数、核电荷数和核外电子数，且化学性质相同，但质量数(核子数)和中子数都不相等，故选项A正确.考点一天然放射现象射线的本质1．关于原子核内部的信息，最早来自天然放射现象．人们从破解天然放射现象入手，一步步揭开了原子核的秘密．下列说法正确的是()A．法国物理学家贝克勒尔发现了X射线B．德国物理学家伦琴发现，铀和含铀的矿物能够发出α射线C．卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子D．居里夫妇通过实验发现了中子答案 C解析法国物理学家贝克勒尔发现了铀和含铀的矿物能够发出射线，A错误；德国物理学家伦琴发现了伦琴射线，又叫X射线，B错误；卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子，并预言了中子的存在，C正确；查德威克通过实验发现了中子，D错误．2．(2020·陕西高二期末)天然放射现象通常会放出三种射线，即α、β、γ射线，关于这三种射线，以下说法正确的是()A．云室中α射线径迹长而粗，这是因为α射线具有较强的穿透能力B．β射线是高速质子流，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板C．γ射线是能量很高的电磁波，在电场和磁场中都不偏转D．用β射线照射带正电的验电器，则验电器的张角会变大答案 C解析由于α粒子的电离本领大，贯穿本领小，所以α射线在云室中的径迹粗而短，故A错误；β射线是高速电子流，这种射线来源于原子核内部，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板，故B错误；γ射线是能量很高的电磁波，因其不带电，所以在电场和磁场中都不偏转，故C正确；β射线是高速电子流，用β射线照射带正电的验电器，与验电器中的正电荷中和，则验电器的张角会变小，故D错误．3．以下事实可作为“原子核可再分”的依据是()A．天然放射现象B．粒子散射实验C．电子的发现D．氢原子发光答案 A解析粒子散射实验说明了原子的核式结构模型，故B错误．电子位于原子核外，不能说明原子核可再分，故C错误．氢原子发光说明核外电子的跃迁，不能说明原子核可再分，故D 错误．4．(2020·灵璧一中期末)在贝克勒尔发现天然放射现象后，人们对射线的性质进行了深入的研究，发现α、β、γ射线的穿透本领不同．如图1为这三种射线穿透能力的比较，图中射线①、②、③分别是()图1A．γ、β、α B．β、γ、αC．α、β、γ D．γ、α、β答案 C解析α射线穿透能力最弱，不能穿透黑纸，故①为α射线；γ射线穿透能力最强，能穿透厚铝板和铅板，故③为γ射线；β射线穿透能力较强，能穿透黑纸，但不能穿透厚铝板，故②是β射线，故C正确．5.放射性元素放出的射线，在电场中分成A、B、C三束，如图2所示，其中()图2A．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A沿电场线方向偏转，应为带正电的粒子组成的射线，所以是α射线；B在电场中不偏转，所以是γ射线；C在电场中受到与电场方向相反的作用力，应为带负电的粒子流，所以是β射线；γ射线的波长比X射线短，故本题选C.6.(多选)如图3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，则下列说法中正确的有()图3A．打在图中a、b、c三点的依次是α射线、γ射线、β射线B．α射线和β射线的轨迹是抛物线C．α射线和β射线的轨迹是圆弧D．如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下b答案AC解析由于γ射线不带电，故不偏转，打在b点；由左手定则可知，粒子向右射出后，在匀强磁场中α粒子受的洛伦兹力向上，β粒子受的洛伦兹力向下，轨迹都是圆弧，A、C正确，B错误．由于α粒子的速度约是光速的110，而β粒子的速度接近光速，所以在同样的复合场中不可能都做直线运动，D错误．考点二原子核的组成7．(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错误；原子核中的中子数不一定跟核外电子数相等，故B错误；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，才确定原子核内还存在一种不带电的粒子，故D正确．8．(2021·高二课时练)原子核中能放出α、β、γ射线，关于原子核的组成，下列说法正确的是()A．原子核中有质子、中子，还有α粒子B．原子核中有质子、中子，还有β粒子C．原子核中有质子、中子，还有γ粒子D．原子核中只有质子和中子答案 D解析在放射性元素的原子核中，2个质子和2个中子结合得较紧密，有时作为一个整体放出，这就是α粒子的来源，不能据此认为α粒子是原子核的组成部分．原子核里是没有电子的，但中子可以转化成质子，并向核外释放一个电子，这就是β粒子．原子核发出射线后处于高能级，在跃迁到低能级时多余的能量以γ光子的形式辐射出来，形成γ射线，故原子核里也没有γ粒子，故D正确．9．(2021·长春市榆树高级中学高二期中)某种元素的原子核用A Z X表示，下列说法中正确的是()A．原子核的质子数为Z，中子数为AB．原子核的质子数为Z，中子数为A－ZC．原子核的质子数为A，中子数为ZD．原子核的质子数为A－Z，中子数为Z答案 B解析根据原子核的符号的含义可知，A表示质量数，Z表示质子数，则中子数为A－Z，故A、C、D错误，B正确．10．(多选)已知226 88Ra是228 88Ra的一种同位素，则下列说法正确的是()A．两者具有相同的质子数和不同的质量数B．两者具有相同的中子数和不同的原子序数C．两者具有相同的核电荷数和不同的中子数D．两者具有相同的核外电子数和不同的化学性质答案AC解析同位素是同一种元素，故质子数、核外电子数及化学性质相同，但中子数不同，故A、C正确，B、D错误．11．(多选)(2020·海安高级中学高二月考)质子数与中子数互换的核互为镜像核，例如32He是31H 的镜像核，同样31H也是32He的镜像核．下列说法正确的是()A.13 7N和13 6C互为镜像核B.15 7N和15 7O互为镜像核C.15 7N和15 8O互为镜像核D．互为镜像核的两个核质量数相同答案ACD解析根据镜像核的定义及质量数A等于核电荷数Z和中子数n之和，可知13 7N和13 6C的质子数与中子数互换了，互为镜像核；15 7N和15 8O的质子数与中子数互换了，互为镜像核，故A、C正确. 15 7N的质子数为7，中子数为8；而16 8O的质子数和中子数都为8，没有互换，不是镜像核，故B错误．互为镜像核的质子数与中子数互换，质子数与中子数之和不变，所以互为镜像核的两个核质量数相同，故D项正确．12.(2021·高二课时练)如图4所示，x为未知放射源，它向右方放出射线，p为一张厚度为0.5 mm左右的薄铝箔，铝箔右侧是一真空区域，内有较强磁场，q为荧光屏，h是观察装置．实验时，若将磁场撤去，每分钟观察到荧光屏上的亮点数基本没有变化，再将铝箔移开，则每分钟观察到荧光屏上的亮点数明显增加，则可知放射源x可能为()图4A．α射线和β射线的混合放射源B．α射线和γ射线的混合放射源C．β射线和γ射线的混合放射源D．α射线、β射线和γ射线的混合放射源答案 B解析将强磁场撤去，每分钟观察到荧光屏上的亮点数基本没有变化，说明磁场对穿过p的射线粒子没有影响，可知射到屏上的是不带电的γ射线；再将厚0.5 mm左右的薄铝箔移开，则每分钟观察到荧光屏上的亮点数明显增加，说明除接收到γ射线外，又收到了原来被薄铝箔p挡住的射线，而厚度为0.5 mm左右的铝箔能挡住的只有α射线，所以此放射源应是α射线和γ射线的混合放射源，故选项B正确．13.质谱仪是一种测量带电粒子的质量及分析同位素的重要工具，它的构造原理如图5所示，离子源S 产生的各种不同正离子束(初速度可视为零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P 上，设离子在P 上的位置到入口处S 1的距离为x .图5(1)设离子质量为m 、电荷量为q 、加速电压为U 、磁感应强度大小为B ，求x 的大小；(2)氢的三种同位素11H 、21H 、31H 从离子源S 出发，到达照相底片的位置距入口处S 1的距离之比x H ∶x D ∶x T 为多少？答案 (1)2B 2mU q(2)1∶2∶ 3 解析 (1)离子在电场中被加速时，由动能定理得qU ＝12m v 2， 进入磁场时洛伦兹力提供向心力，q v B ＝m v 2r，又x ＝2r ， 由以上三式得x ＝2B 2mU q. (2)氢的三种同位素的质量数分别为1、2、3，由(1)结果知，x H ∶x D ∶x T ＝m H ∶m D ∶m T ＝1∶2∶ 3.。

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.。