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→234 91Pa＋__ 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。
2 放射性元素的衰变
记一记
放射性元素的衰变知识体系
1个概念——半衰期
2种衰变——α衰变，β衰变
辨一辨
1.原子核在衰变时，它在元素周期表中的位置不变．(×)
2．发生β衰变是原子核中的电子发射到核外．(×)
3．γ射线经常是伴随α射线和β射线产生的．(√)
4．半衰期是原子核有半数发生衰变需要的时间，经过两个半衰期原子核就全部发生衰变．(×)
5．根据半衰期的计算，我们可以知道一个特定的原子核何时发生衰变．(×)
6．半衰期与原子所处的化学状态和外部条件都无关．(√)
想一想
1.半衰期与哪些因素有关？适用条件是什么？半衰期公式是什么？
提示：半衰期只与物质的种类有关，与物质的物理性质、化学性质无关．适用条件为统计规律下的大量原子核，不适用于单个原子核．半衰期公式为N余＝N原12tτ，m余＝m012tτ.
2．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？为什么？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？
提示：当原子核发生α衰变时，原子核的质子数减小2，中子数减小2，因为α衰变的实质是2个质子和2个中子结合在一起从原子核中被抛射出来．β粒子为 0－1e，发生β衰变时核电荷数增加1，所以原子序数增加1.
思考感悟：
练一练
1.某放射性元素的原子核发生2次α衰变和6次β衰变，关于它的原子核的变化，下列说法中正确的是( )
A．中子数减少8 B．质子数减少2
C．质子数增加2 D．核子数减少10
解析：发生2次α衰变质量数减少8，电荷数减少4，发生6次β衰变质量数不变，电荷数增加6，最终质量数减少8，电荷数增加2，所以核子数减少8，质子数增加2，中子数减少10.选项C正确．
答案：C
2．[2019·山东济南一模]下列观点正确的是( )
A．α射线、β射线、γ射线都是高速带电粒子流
高中物理选修3-5
1 2 放射性元素的衰变
一、选择题(1～8为单选题，9～10为多选题)
1.关于放射性元素的α衰变和β衰变，下列说法中正确的是( )
A.原子核每放出一个α粒子，原子序数减少4
B.原子核每放出一个α粒子，原子序数增加4
C.原子核每放出一个β粒子，原子序数减少1
D.原子核每放出一个β粒子，原子序数增加1
2.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.元素质量减少一半所需要的时间
3.放射性元素氡(22286Rn)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22286Rn的矿石，其原因是( )
A.目前地壳中的22286Rn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22286Rn的含量足够高
C.当衰变产物21884Po积累到一定量以后，21884Po的增加会减慢22286Rn的衰变进程
D.22286Rn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
4.人们在海水中发现了放射性元素钚(23994Pu).23994Pu可由铀239(23992U)经过n次β衰变而产生，则n为( )
A.2B.239C.145D.92
5.最近几年，科学家在超重元素的探测方面取得了重大进展.1996年，科学家们在研究某两个重离子结合成超重元素的反应时，发现生成的超重元素的核AZX经过6次α衰变后的产物是253100Fm.由此可以判定生成的超重元素的原子序数和质量数分别是( )
A.124、259 B.124、265
C.112、265 D.112、277
6.放射性同位素钍232经α、β衰变会生成氡，其衰变方程为2329023290Th→22086Rn＋xα＋yβ，其中( )
人教版高中物理选修3-5 19.2放射性元素的衰变－半衰期问题常见的几种题型（含解析）
1 / 3 人教版高中物理选修3-5解半衰期问题常见的几种题型
1.考查放射性元素半衰期的有关特性的题型
例1.关于半衰期，以下说法正确的是 （ ）
A．同种放射性元素在化合物中的半衰期比单质中长。
B．升高温度可以使半衰期缩短
C．氡的半衰期为3.8天，若有四个氡原子核，经过7.6天就只剩下一个
D．氡的半衰期为3.8天，4克氡原子核，经过7.6天就只剩下1克
解析：考虑到放射性元素衰变的快慢是跟原子所处的物理状态或化学状态无关，又考虑到半衰期是一种统计规律，即给定的四个氡核是否马上衰变会受到各种偶然因素的支配。根据公式01()2tTmm可知正确选项为D。
这类问题主要是运用半衰期的公式01()2tTmm及01()2tTNN进行简单计算以及检查学生对半衰期特性是否做到真正的理解
2.两种放射性元素，半衰期不同，经过相同的时间，计算其开始时两种核的质量之比及个数之比
例2.两种放射性元素的原子Aac和Bbd，其半衰期分别为T和T21。若经过2T后两种元素的核的质量相等，则开始时两种核的个数之比为________________；若经过2T后两种核的个数相等，则开始时两种核的质量之比为_________________。
解析：若开始时两种核的个数分别为1N和2N，则经时间2T后剩下的核的个数就分别为141N和2161N，而此时两种核的质量相等，于是有
1211416NaNb
由此可得 N1:N2=b:4a。
若开始时两种核的质量分别为1m和2m，则经时间2T后剩下的核的质量就分别为141m和2161m，而此时两种核的个数相等，于是有
bmam16421
由此可得 bamm4::21。
这种类型的问题有时是要求计算其剩余的或者已衰变的质量之比．其解题思路基本相同.
