2018-2019学年高中物理 第三章 原子核 3.2 放射性 衰变 教科版选修3-5

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新课标 ·物理 选修1-2
课
当
前
堂
自
双
主
基
导 学
放射线对人体和生物体的危害很大，且看不见、摸不着， 达 标
课 又因半衰期很长，故其危害很长时间不能消除，为了安全我
堂
课
互 动
们要远离放射源．
时 作
探
业
究
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如图 3－3－1 所示是工厂利用放
课
当
前 自
射线自动控制铝板厚度的装置示意图．
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(2)分类
课 前 自 主 导 学
课 堂 互 动 探 究
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α粒子
当
堂
双
基
达
质量数 电荷数
标
课 时 作 业
β粒子
同时产生
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(3)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
课
当
前 自
间．
堂 双
主
基
导 学
②决定因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核本身的 达 标
7.6 天后就只剩下一个
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课
当
前 自
【解析】 放射性元素的半衰期与其是单质还是化合物 堂 双
主
基
导 学
无关，与所处的物理、化学状态无关，只取决于原子核的内
达 标
课 部因素，故 A、B 错；半衰期是一个统计规律，对于少量的
堂
课
互 动
原子核不适用，故 C 对 D 错．
时 作
探 究
【答案】 C

半衰期的理解及计算
【典例3】 地球的年龄到底有多大，科学家们是利用天然放射性 元素的衰变规律来推测的．通过对目前发现的最古老的岩石中 铀和铅含量的测定，测定出该岩石中含有的铀是岩石形成初期 时(岩石形成初期不含铅)的一半．铀238衰变后形成铅206，铀 238的相对含量随时间的变化规律如图3-2-4所示．图中N为铀 238的原子数，N0为铀和铅的总原子数，则由此可以断定：
α粒子和β粒子衰变的实质 α粒子实质就是氦核，它是由两个质子和两个中子组成的．当 发生α衰变时，原子核中的质子数减少2，中子数也减少2，因 此新原子核的电荷数比未发生衰变时的原子核的电荷数少2， 为此新原子核比原来的原子核在元素周期表中的位置向前移动 两位． β衰变是原子核中的一个中子转化成一个电子，即放出一个β粒 子，同时还生成一个质子留在核内，使核电荷数增加1，但β衰 变不改变原子核的质量数，所以发生β衰变后，新原子核比原 来的原子核在周期表中的位置向后移动一位．
很强
与α射线 反向偏转 较强穿透几毫 米的铝板
较弱
不偏转
最强穿透几厘 米的铅板 很弱
研究放射性的意义 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．
得8－6＝8×12 Tt ＝2 即放射性元素从8 g衰变为6 g余下2 g时需要2个半衰期． 因为t＝6天，所以T＝2t ＝3天，即半衰期是3天． 而余下的2 g衰变1 g需1个半衰期T＝3天． 所以此后它再衰变1 g，还需3天． 答案 3天
；具有放射性的元素叫
二、三种射线的本质
α 射线实际上就是 氦原子核，速度可达到光速的

解析 答案
(2)若测得一古生物遗骸中的146C含量只有活体中的25%，则此遗骸距今约 有多少年？
答案 11 460年 解析 146C 的半衰期 T1/2＝5 730 年.
生物死亡后，遗骸中的146C 按其半衰期变化，
设活体中146C 的含量为 N0，遗骸中146C 的含量为 N，
则
N＝(12)
t
N ， T1/2 0
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. 答案 146C―→－01e＋147N 解析 146C 的 β 衰变方程为：146C―→－01e＋147N.
(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
A.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
解析 答案
(3)21804Po→21805At＋__－_01e___，属于___β__衰变 解析 生成的粒子为－01e，属于 β 衰变. (4)6269Cu→6227Co＋__42_H_e____，属于___α_____衰变 解析 生成的粒子为42He，属于 α 衰变.
解析 答案
三、对半衰期的理解和有关计算
(2)β 衰变：AZX―→Z+A1Y＋－01e. 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＋ －01e. 如：23940Th―→23941Pa＋－01e. (3)γ射线经常是伴随α衰变和β衰变产生的.

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【 】