β－ 衰变发生的条件：
()0
d E β?
>()()
A Z M A Z M Y X ,1,+> 衰变前母核原子质量必须大于衰变后子核原子质量。
电荷数数分
分别为Z 和Z ＋1的同量异位素，只要前者的原子质量大于后者，就能发生β-衰变。
由于：2
2e i m c B >>所以，能发生 β＋ 衰变的原子核总可以发生轨道电子俘获，反过来不成立。
EC 衰变的后续过程：
特征X 射线；
俄歇电子。
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 19．2 放射性元素的衰变 ★新课标要求 （一）知识与技能 1、知道放射现象的实质是原子核的衰变 2、知道两种衰变的基本性质,并掌握原子核的衰变规律 3、理解半衰期的概念 （二）过程与方法 1、能够熟练运用核衰变的规律写出核的衰变方程式 2、能够利用半衰期来进行简单计算（课后自学）
（三）情感、态度与价值观 通过传说的引入,对学生进行科学精神与唯物史观的教育,不断的设疑培养学生对科学孜孜不倦的追求,从而引领学生进入一个美妙的微观世界， ★教学重点 原子核的衰变规律及半衰期 ★教学难点 半衰期描述的对象 ★教学方法
第十四章原子核和放射性 通过复习后，应该: 1.掌握原子核的结构和性质 2.掌握原子核的放射性衰变 3.掌握核衰变的规律和衰变常量与半衰期 4.了解射线与物质作用及防护 5.课后作业题 14-1 如果原子核半径公式为R=1.2×10 -15A1/3 （A为质量数），试计算:①核物质的密度;②核物质单位体积内的核子数。 解: ①原子核的质量M可表示为M=Au=1.66×10 -27A（u为原子质量单位），而原子核的半径R=1.2×10 -15A1/3，则其体积V为 V=πR 3 =×3.14×（1.2×10 -15A1/3）3 =7.24×10 -45A 由密度的定义可得核物质的密度为 ρ=M/ V=1.66×10 -27 A/7.24×10 -45 A kg·m -3 ≈2.3×10 17 kg·m -3 ②由质量数A和体积V可进一步得到单位体积内的核子数n为 n=A/ V= A/7.24×10 -45A m -3 =1.38×10 44 m -3 14-2 计算2个2H原子核结合成1个4He原子核时释放出的能量（以MeV为单位）。 解: 核反应中质量亏损 △m=2m D-m He =（2×2.013553-4.002603）u=0.024503u, 对应的能量为△E=△m·c2 =0.024503×931.5MeV=22.82MeV 14-3 解释下列名词:（a）同位素、同质异能素、结合能、平均结合能、质量亏损;（b）核衰变、α衰变、β衰变、γ衰变、电子俘获、内转换;（c）半衰期、平均寿命、放射性活度、放射平衡、同位素发生器。 答: （a）①同位素:原子序数Z相同而质量数A不同的核素在元素周期表中占有相同的位置，这些核素称为同位素。②同质异能素:原子核通常处于基态，但也有些原子核处于寿命较长的亚稳态能级，与处于基态的同原子序数同质量数的原子核相比，这些处于亚稳态的原子核叫做同质异能素。③结合能:当核子与核子结合成原子核时，要释放出能量，这些能量称为它们的结合能，它也等于原子核完全分解为自由核子时所吸收的能量。④平均结合能:若某原子核的结合能为△E，核子数（即质量数）为A，则两者的比值△E/A叫做平均结合能，其大小可以表示原子核结合的稳定程度。⑤质量亏损:原子核的静止质量要比组成它的核子的静止质量总和要小一些，这一差值叫做质量亏损。 （b）①核衰变:放射性核素能够自发地进行多种方式的变化，并释放能量，这种变化称为核衰变。②α衰变:原子核放射出氦核He （即α粒子）的衰变叫做α衰变。③β衰变: 它包括β- 、β+、电子俘获三种。β-衰变:当原子核内中子过多，质子偏少时，其中一个中子会自动转变为质子，原子核放出一个电子（即β-粒子）和一个反中微子，这叫做β-衰变。β+衰变是:当原子核内质子过多，中子偏少时，其中一个质子自动转变为中子，发射出一个正电子和一个中微子，在这个过程中原子核发射出正电子（即β+粒子），这叫β+衰变。电子俘获:在中子过少的原子核内，质子也可以俘获一个核外电子，发射中微子，而转变成中子，这叫电子俘获。④γ衰变:原子核处于激发态时，会跃迁到能量较低的激发态或
19．2 放射性元素的衰变 ★新课标要求 （一）知识与技能 1、知道放射现象的实质是原子核的衰变 2、知道两种衰变的基本性质，并掌握原子核的衰变规律 3、理解半衰期的概念 （二）过程与方法 1、能够熟练运用核衰变的规律写出核的衰变方程式 2、能够利用半衰期来进行简单计算（课后自学） （三）情感、态度与价值观 通过传说的引入，对学生进行科学精神与唯物史观的教育，不断的设疑培养学生对科学孜孜不倦的追求，从而引领学生进入一个美妙的微观世界。 ★教学重点 原子核的衰变规律及半衰期 ★教学难点 半衰期描述的对象 ★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：同学们有没有听说过点石成金的传说，或者将一种物质变成另一种物质。 学生讨论非常活跃，孙悟空，八仙，神仙；魔术，街头骗局。 点评：通过这样新颖的课题引入，给学生创设情景，能充分调动学生的积极性，挑起学生对未知知识的热情。 教师：刚才同学们讲的都很好，但都是假的。孙悟空，八仙，神仙：人物不存在。魔术，街头骗局：就是假的。 学生顿时安静，同时也心存疑惑：当然是假的，难道还有真的不成？ 点评：对于学生来讲要使其相信科学技术反对迷信，同时也要提高警惕小心上当受骗，提高学生自我保护意识。更加吊起了学生学习新知识的胃口，为新课教学的顺利进行奠定了基础。
教师：那有没有真的（科学的）能将一种物质变成另一种物质呢？ 学生愕然。 点评：进一步吊起了学生学习新知识的胃口。 教师：有（大声，肯定地回答） 学生惊讶，议论纷纷。 点评：再一次吊起了学生学习新知识的胃口。 通过这样四次吊胃口，新课的成功将是必然。 教师：这就是我们今天要学习的放射性元素的衰变。 点评：及时推出课题。 （二）进行新课 1．原子核的衰变 教师：原子核放出α或β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。 学生豁然开朗：科学、真实的将一种物质变成另一种物质，原来就是原子核的衰变。 点评：及时给出问题的答案，学生并不会索然无味，相反会对原子核的衰变这一新知识产生浓厚的兴趣。 教师：铀238核放出一个α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α粒子的衰变叫做α衰变。 学生定有这样的想法：放出α粒子的衰变叫做α衰变。那放出β粒子的衰变叫做β衰变？ 点评：这里一下子会出现了“α衰变”，“衰变方程式”两个新名词，教师要耐心的讲解，学生有插嘴的，如果正确要及时肯定并表扬。 教师：这个过程可以用衰变方程式来表示：23892U→23490Th+42He（一边说一边写，不要解释，要请学生来分析其中的奥秘） 学生定有这样的想法：衰变方程式和化学反应方程式、离子反应方程式有何联系与区别？ 点评：理论基础：建构主义认为学习过程是学生在一定条件下，对客观事物反映的过程。是一个主动建构过程，作为认识对象的知识并不像实物一样可以由教师简单地传递给学生，须由学生自己来建构，并纳入他自己原有的知识结构中，别人是无法替代的。在此要充分利用学生原有的知识基础即：化学反应方程式、离子反应方程式，来帮助学生自己来建构衰变方程式，并把它纳入自己原有的知识结构中去。 学生充分讨论：衰变方程式和化学反应方程式、离子反应方程式有何联系与区别，并由学生自己表述。 点评：可以让学生自己归纳总结，有不到之处教师再帮助总结。
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? ????12t τ，m 余＝m 0? ?? ??12t τ. 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 B．原子核发生衰变时要遵守电荷数守恒和质量守恒 C．大量原子核发生衰变时一定同时放出α射线、β射线、γ射线 D．原子核发生衰变时产生的α射线、β射线、γ射线都是从原子核内部释放出来的 解析：α射线、β射线都是高速带电粒子流，γ射线不带电，是光子流，A错误；原子核发生衰变时遵守电荷数守恒和质量数守恒，但质量不守恒，B错误；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从原子核中辐射出来，β衰变的实质是原子核中的一个中子变成一个质子和一个电子，γ射线伴随α衰变或β衰变的产生而产生，所以这三种射线都是从原子核内部释放出来的，大量原子核发生衰变时不一定同时放出α射线、β射线、γ射线，C错误，D正确． 答案：D 3．(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
天然放射现象 天然放射现象显示出（ ） A .原子不是单一的基本粒子 C .原子内部大部分是空的 3衰变中所放出的电子，来自（ A .原子核外内层电子［来源:学 衰变习题 B .原子核不是单一的基本粒子 D .原子有一定的能级 ） B .原子核内所含电子 D ?原子核内质子衰变为中子放出的电子 C .原子核内中子衰变为质子放出的电子 a 射线的本质是（ ） A .电子流 B .高速电子流 C . 4 .按照电离能力来看，放射性元素放出的三种射线由弱到强的排列顺序是（ A. a 射线，3射线，丫射线 C. 丫射线，a 射线，3射线 5.下列四个方程中，属于衰变的是 A. 2H+；HT ；He+0 n C. 23^+0nT 噹 6 .一个氡核222 衰变掉氡的质量，以及 A.0.25g , a 粒子 C.0.25g , 3 粒子 7 .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18个氡原子核，经过 7.6天就只剩下4.5个。 D. 氡的半衰期为3.8天，18克氡原子核，经过 7.6天就只剩下4.5克氡原子核。 8 .由292U 衰变为282 Pb 要经过X 次a 衰变和y 次3衰变，其中（ ） A.x = 6, y = 8 B.x = 8, y = 6 C.x = 16, y = 22 D.x = 22, y = 16 9 .近段时间，朝鲜的“核危机”引起了全世界的瞩目，其焦点问题就是朝鲜核电站采用的是轻 239 （ 239 PU ）。 光子流［来源： D .高速氦核流 B. 3射线, D. 丫射线, B ） a 射线，丫射线 3射线，a 射线 B. U +0 nT^Xe+^Sr+20n D. 86Rn 衰变成钋核21884P O 并放出一个粒子，其半衰期为 22286Rn 衰变成21884PO 的过程放出的粒子是（ B.0.75g , a 粒子 D.0.75g , 3 粒子 ） 234 234 0 9o Th — 9i Pa 9 4, , 12 1 4Be 2He 》6O 0n 3.8天，1g 氡经过7.6天 ) 水堆还是重水堆。因为重水堆核电站在发电的同时还可以产出供研制核武器的钚 这种29：Pu 可由铀239 （ 292u ）经过衰变而产生，则下列判断中正确的是（ A . 29T PU 与29；u 的核内具有相同的中子数 C . 2<32）u 经过2次3衰变产生2 9：Pu 10. 某放射性元素的原子核静止在匀强磁场中， 垂直，测得a 粒子和反冲核轨道半径之比为 A. 衰变瞬间， B. 衰变瞬间， ） B . 2 9：pu 与2<32* U 的核内具有相同的质子数 D. 2 9；U 经过1次a 衰变产生239Pu 当它放出一个a 粒子后，速度方向与磁场图方向 44:1 ,如图所示，则（ ） a 粒子与反冲核的动量大小相等，方向相反 a 粒子与反冲核的动能相等 90 1:88 C. 放射性元素原子核的核电荷数为 D. a 粒子和反冲核的速度之比为 11. 完成下面的核反应方程式 28；Ra ^Rn 2 8； Pb > 2 8a Bi _________ X 冷 X X X X X X X X X y X X X 冥
α、β衰变规律的比较 1、α衰变、β衰变规律对照表 衰变类型α衰变β衰变 衰变方程 衰变的实质 某元素的原子核同时放出由 两个质子和两个中子组成的 氦核 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 特点 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 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 衰变规律电荷数守恒、质量数守恒 2、α衰变、β衰变次数确定的方法 （1）基本依据：核反应中的电荷数守恒、质量数守恒。 （2）方法：设放射性元素X经过m次α衰变和n次β衰变后，变成稳定的新元素Y，则表示该核反应的方程为，根据电荷数守恒、质量数守恒可列出方程 由以上式子可解得因而可以确定α衰变、β衰变次数，实质上是可以归结为求解一个二元一次方程组。 3、典型例题 例1. （钍）经过一系列α和β衰变，变成（铅），下列说法正确的是（） A. 铅核比钍核少8个质子 B. 铅核比钍核少16个中子 C. 共经过4次α衰变和6次β衰变 D. 共经过6次α衰变和4次β衰变 解析：由原子核符号的意义，很容易判定AB正确。至于各种衰变的次数，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 （次） 再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判β衰变的次数y应满足 所以（次），即D正确。答案ABD。
例2. 铀（）经过α、β衰变形成稳定的铅（），问在这一变化过程中，共转变为质子的中子数是（） A. 6 B. 14 C. 22 D. 32 解析：衰变为，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。 例 3. 如图所示，两个相切的圆表示一个静止原子核发生某种核变化后，产生的两种运动粒子在匀强磁场中的运动轨迹，可能的是（） A. 原子核发生了α衰变 B. 原子核发生了β衰变 C. 原子核放出了一个正电子 D. 原子核放出了一个中子 解析：两个相切的圆表示在相切点处是静止的原子核发生了衰变，无外力作用，动量守恒，说明原子核发生衰变后，新核与放出的粒子速度方向相反，若是它们带相同性质的电荷，则它们所受的洛伦兹力方向相反，则轨道应是外切圆，若它们所带电荷性质不同，则它们的轨道应是内切圆。图示的轨迹说明放出了正电荷，所以可能是α衰变或放出了一个正电子，故AC正确。 本题仅仅只是判断衰变的种类，而没有判断轨迹是属于哪种粒子的。处于静止状态时的原子核发生的衰变，它们的动量大小相等，而新核的电量一般远大于粒子（α、β）的电量， 又在同一磁场中，由洛伦兹力提供向心力，其运动的半径，此式的分子是相等的， 分母中电量大的半径小，电量小的半径大。所以，一般情况下，半径小的是新核的轨迹，半径大的是粒子（α、β或正电子）的轨迹。 （素材和资料部分来自网络，供参考。可复制、编制，期待您的好评与关注）
辽宁省高中物理人教版选修3-5第十九章第2节放射性元素的衰变同步练习 姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、选择题 (共7题；共14分) 1. （2分）(2020·厦门模拟) 烟雾探测器使用了一种半衰期为432年的放射性元素镅来探测烟雾。当正常空气分子穿过探测器时，镅衰变所释放的射线会将它们电离，从而产生电流。一旦有烟雾进入探测腔内，烟雾中的微粒会吸附部分射线，导致电流减小，从而触发警报。则（） A . 镅放出的是X射线 B . 镅放出的是γ射线 C . 1mg的镅经864年将有0.75mg发生衰变 D . 发生火灾时，烟雾探测器中的镅因温度升高而半衰期变短 2. （2分）下列说法中正确的是（） A . 光电效应是原子核吸收光子向外释放电子的现象 B . 一群处于n=3能级激发态的氢原子，自发跃迁时能发出3种不同频率的光 C . 放射性元素发生一次β衰变，原子序数增加2 D . 汤姆生通过α粒子散射实验建立了原子的核式结构模型 3. （2分） (2017高二下·信阳期中) 元素X是Y的同位素，分别进行下列衰变过程：X P Q，Y R S，则下列说法错误的是（） A . Q与s是同位素
B . x与R原子序数相同 C . R 的质子数不少于上述任何元素 D . R比S的中子数多2 4. （2分） (2017高二下·包头期中) 关于天然放射线性质的说法正确的是（） A . γ射线就是中子流 B . α射线有较强的穿透性 C . β射线是高速电子流 D . 电离本领最强的是γ射线 5. （2分）关于不同射线的性质，下列说法中正确的是（） A . α射线是原子核发生衰变时放射出的氦核，它的电离作用最弱 B . β射线是原子的外层电子电离形成的电子流，它具有较强的穿透能力 C . γ射线是电磁波，它的传播速度等于光速 D . 以上说法都不正确 6. （2分） (2017高二下·重庆期中) 当前房地产很火爆，在居室装修中经常用到花岗岩，大理石等材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，如有些含有铀、钍的花岗岩会释放出放射性气体氡，氡会发生放射性衰变，放出α、β、γ射线，已知氡的半衰期为3.8天，则下列说法正确的是（） A . 发生α衰变时，生成的核与原来的核相比，中子数少4 B . 发生β衰变时，释放出电子，说明原子核内有电子存在 C . γ射线一般伴随着α或β射线产生，其中γ射线的穿透能力最强，电离能力却最弱 D . 若只有4个氡核，经7.6天一定只剩下1个氡核 7. （2分）核可以通过衰变产生粒子，下列说法中正确的有（）
高中物理人教版选修3-5第十九章第2节放射性元素的衰变同步练习A卷 姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、选择题 (共7题；共14分) 1. （2分）(2020·榆林模拟) 下列说法中正确的是（） A . 原子核发生衰变时都遵守电荷守恒、质量守恒、能量守恒 B . U+ n→ Ba+ Kr+3 n为核衰变方程 C . 光电效应说明了光具有粒子性 D . 康普顿散射实验说明了光具有波动性 2. （2分） (2020高二下·辽宁月考) 1933年至1934年间，约里奥·居里夫妇用α粒子轰击铝箔时，发生的核反应方程为，反应生成物像天然放射性元素一样衰变，放出正电子e，且伴随产生中微子，核反应方程为。则下列说法错误的是（） A . 当温度、压强等条件变化时，放射性元素30P的半衰期不变 B . 中微子的质量数A=0，电荷数Z=0 C . 正电子产生的原因可能是核外电子转变成的 D . 核反应过程中存在质量亏损 3. （2分） (2017高二下·吉林期中) 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有关 C . 当放射性元素与别的元素形成化合物时其放射性消失 D . α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强 4. （2分） (2017高二下·射洪期中) 下列说法正确的是（） A . α射线的贯穿本领比γ射线强 B . β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流 C . 用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期 D . 原子核经过衰变生成新核，则新核的质量总等于原核的质量 5. （2分）关于不同射线的性质，下列说法中正确的是（） A . α射线是原子核发生衰变时放射出的氦核，它的电离作用最弱 B . β射线是原子的外层电子电离形成的电子流，它具有较强的穿透能力 C . γ射线是电磁波，它的传播速度等于光速 D . 以上说法都不正确
高中物理α、β衰变规律的比较 学法指导 山东 王昭娟 1 2、α衰变、β衰变次数确定的方法 （1）基本依据：核反应中的电荷数守恒、质量数守恒。 （2）方法：设放射性元素X 经过m 次α衰变和n 次β衰变后，变成稳定的新元素Y ， 则表示该核反应的方程为e n He m Y X 0 142A Z A Z -''++→，根据电荷数守恒、质量数守恒可列出方程n m 2Z Z ,m 4A A -+'=+'= 由以上式子可解得.Z Z 2 A A n ,4A A m -'+' -='-= 因而可以确定α衰变、β衰变次数，实质上是可以归结为求解一个二元一次方程组。 3、典型例题 例1. Th 232 90（钍）经过一系列α 和β衰变，变成Pb 208 82（铅） ，下列说法正确的是（ ） A. 铅核比钍核少8个质子 B. 铅核比钍核少16个中子 C. 共经过4次α衰变和6次β衰变 D. 共经过6次α衰变和4次β衰变 解析：由原子核符号的意义，很容易判定AB 正确。至于各种衰变的次数，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64 208 232x =-=（次） 再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判β衰变的次数y 应满足,88290y x 2=-=-所以48x 2y =-=（次），即D 正确。答案ABD 。 例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，共转变为质子的中子数是（ ） A. 6 B. 14 C. 22 D. 32 解析：U 23892衰变为Pb 206 82，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 。 例3. 如图所示，两个相切的圆表示一个静止原子核发生某种核变化后，产生的两种运动
高中物理-放射性同位素练习 1．原子核在其他粒子的轰击下产生新的原子核的过程中叫_________________,与衰变一样,该过程中也遵守____________守恒和_____________守恒。 2．放射性同位素主要应用它的__________________,以及作为________________。 3．写出下列核反应方程,并注明对应的人名： 发现质子：_______________________________________,________________； 发现中子：_______________________________________,________________； 发现正电子：_____________________________________,________________。 4．有人工方法获得放射性同位素,这是一个很重要的发现,天然的放射性同位素不过40几种,而今天人工制造的放射性同位素已达到1000多种,每种元素都有放射性同位素。放射性同位素在、、和等许多方面都得了广泛的应用。 5．关于放射性同位素,下列说法正确的是( ) A．放射性同位素与放射性元素一样,都具有一定的半衰期,衰变规律一样 B．放射性同位素衰变可以生成另一种新元素 C．放射性同位素只能是天然衰变时产生的,不能用人工方法测得 D．以上说法都不对 6．关于同位素,下列说法正确的是( ) A．原子序数等于核内质子数与核外电子数之差 B．原子序数等于核内质子数与中子数之差 C．原子序数相同的元素,互为同位素 D．核内质子数相同的元素,互为同位素 7．用中子轰击铝27,产生钠24和X粒子,钠24具有放射性,它衰变后生成镁24,则X粒子和钠的衰变过程分别是( ) A．质子,α衰变 B．电子,α衰变 C．α粒子,β衰变 D．正电子,β衰变 8．一质子以107m/s的速度撞击一个静止的铝原子核后被俘获,铝原子核变成硅原子核。已知铝原子核的质量是质子的27倍,硅原子核的质量是质子的28倍,则( ) A．核反应方程为27 13Al＋1 1 H→28 14 Si
2019-2020年高中物理（SWSJ）教科版选修3-5教学案：第三章第2节放射性衰变(含 答案) (对应学生用书页码P34) 一、天然放射现象的发现 1．1896年，法国物理学家贝可勒尔发现，铀和含铀矿物能够发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光。物质放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。 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)。 二、三种射线的本质 1．α射线实际上就是氦原子核，速度可达到光速的1 10，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，它的速度更大，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和几十厘米厚的混凝土。 三、原子核的衰变 1．放射性元素的原子核放出某种粒子后变成新原子核的变化叫衰变。 2．能放出α粒子的衰变叫α衰变，产生的新核，质量数减少4，电荷数减少2，新核在元素周期表中的位置向前移动两位，其衰变规律是A Z X―→A－4 Z－2 Y＋42He。 3．能放出β粒子的衰变叫β衰变，产生的新核，质量数不变，电荷数加1，新核在元素周期表中的位置向后移动一位，其衰变规律A Z X―→A Z＋1Y＋__0－1e。 4．γ射线是伴随α衰变、β衰变同时产生的。 β衰变是原子核中的中子转化成一个电子，同时还生成一个质子留在核内，使核电荷数增加1。 四、半衰期 1．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．放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的。 3．跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。 4．半衰期是大量原子核衰变的统计规律。
【成才之路】2016高中物理第19章第2节放射性元素的衰变同 步练习新人教版选修3-5 基础夯实 一、选择题(1～4题为单选题，5题为多选题) 1．(山东昌乐二中2014～2015学年高二下学期检测)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．原子核内存在着的电子 D．原子核内的一个中子变成一个质子时，放射出的一个电子 答案：D 解析：因原子核是由带正电荷的质子和不带电的中子组成的，原子核内并不含电子，但在一定条件下，一个中子可以转化成一个质子和一个电子，其转化可表示为10n→11H＋ 0－1e。由上式可看出β粒子是由原子核内的中子转化而来的。 2．目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如，有些含有铀、钍的花岗石等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放射出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是( ) A．氡的半衰期3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下一个原子核了 B．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 C．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要的时间越短，衰变速度越大 D．降低温度或增大压强，让该元素与其他物质形成化合物，均可以减小衰变速度 答案：C 解析：4个氡原子核，不是大量原子核，半衰期不适用，A错。因半衰期决定于原子核的内部因素，与化学状态、外部条件无关，故B、D均错。半衰期短，则衰变快，C对。 3．据媒体报道，叛逃英国的俄罗期前特工利特维年科在伦敦离奇身亡。英国警方调查认为毒杀利特维年科的是超级毒药——放射性元素(210 84Po)。210 84Po的半衰期为138天，经过α衰变生成稳定的铅(206 82Pb)，经过276天，100g 210 84Po已衰变的质量为( ) A．25g B．50g C．75g D．100g 答案：C 解析：100g P O经1个半衰期衰变的质量为50g，再经过1个半衰期衰变的质量为25g，
xxxXXXXX学校XXXX年学年度第二学期第二次月考 XXX年级xx班级 姓名：_______________班级：_______________考号：_______________ 题号 一、选 择题二、填 空题 三、多 项选择 总分 得分 一、选择题 （每空分，共分） 1、下列说法中正确的是（） A.射线比射线更容易使气体电离 B.核反应堆产生的能量来自轻核的聚变 C.射线在电场和磁场中都不会发生偏转 D.太阳辐射的能量主要来源于太阳内部重核的裂变 2、关于天然放射现象，以下叙述正确的是（） A.若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小 B.衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时产生的 C.在、、这三种射线中，射线的穿透能力最强，射线的电离能力最强 D.铀核（U）衰变为铅核（Pb）的过程中，要经过8次衰变和10次衰变 评卷人得分
3、放射性元素能自发地放出射线，变成别的元素，同时伴随核能的释放.下列表述中正确的是（） A.、、三种射线都是电磁波 B.在、、三种射线中电离能力最弱的是射线 C.太阳辐射的能量是由轻核聚变产生的 D.将放射性元素掺杂到其他稳定元素中并大幅度降低其温度，它的半衰期不发生改变 4、目前，核反应产生的核能主要来源于U的裂变，则下列说法中正确的是（） 原子核中有92个质子、143个核子 的一种可能的裂变是变成两个中等质量的原子核，核反应方程为 ，说明U是由Ba和Kr组成的 是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短 D.若一个铀核在裂变前后的质量亏损为，则其释放的核能为 5、8.放射性同位素可用来推算文物的“年龄”。的含量每减少一半要经过约5730年。某考古小组挖掘到一块动物骨骼，经测定还剩余1/8，推测该动物生存年代距今约为（） ×3年 ×4年 ×6年 ×8年 6、一个氡核22286Rn衰变成钋核21884Po并放出一个粒子，其半衰期为天，1g氡经过天衰变掉氡的质量，以及22286Rn衰变成21884Po的过程放出的粒子是（） A.0.25g，a粒子 B.0.75g，a粒子
β?Negatron (electron) emission. Conversion of a neutron to a proton and emission of an electron and an antineutrino 60Co → 60Ni + e?+ νˉ β+Positron emission. Conversion of a proton to a neutron and emission of an positron and an neutrino. Always in competition with EC decay. 22Na → 22Ne + e++ ν EC Electron capture. Capture of an atomic electron converting a proton to a neutron and emission of a neutrino. 57Co + e?→ 57Fe + ν αAlpha (4He) emission.238U → 231Pa + α IT Isomeric transition. γ-ray or conversion electron emission from an long-lived metastable state. γ-ray emission from short-lived excited states frequently accompanies all decay modes. 137m Ba → 137Ba + γ(662 k eV) SF Spontaneous fission. Splitting of nucleus into to lighter nuclei, usually accompanied by neutron emission. 252Cf → 137I + 112Rh + 3n p Proton emission. 145Er → 144Ho + p n Neutron emission. 10Li → 9Li + n β?β?Double negatron emission. Conversion of two neutrons to two protons and emission of two electrons and two antinuetrinos. 128Te → 128Xe + 2e?+ 2νˉ ECEC Double orbital electron capture. Conversion of two protons to two neutrons and emission of two positrons and two neutrinos. 124Xe → 124Te + 2e++ 2ν β?x Negatron-delayed emission of x=n,2n,α,...145Cs → 144Ba + e?+ νˉ + n ECx Electron capture emission of x=p,α,SF,...147Dy → 146Tb + e++ ν + p 14C14C emission. Other nuclei can also be emitted.226Ra → 212Pb + 14C It is generally true that a nucleus can decay by multiple alternative energetically possible decay modes. The decay branching intensities are given, when known.
【知识要点】 一、原子核的衰变 1．衰变：放射性元素原子核放出某种粒子后变成新的原子核。 2．a 衰变：放射性元素放出___________，叫a 衰变。 b 衰变：放射性元素放出___________，叫b 衰变。 3．衰变规律：原子核衰变时，衰变前后的________和________都守恒。 衰变方程：a 衰变_________________________。 b 衰变____________________________。 二、半衰期： 1．放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫做半衰期。 2．半衰期由核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关。 【典型例题】 例1．铀核23892 U 经过______次a 衰变和_______次b 衰变变成稳定的铅核20682.Pb 例2． 23892 U 核经一系列的衰变后变为20682Pb 核，问： （1）一共经过几次a 变和几次b 衰变？ （2） 20682 Pb 与23892U 相比，质子和中子数各少多少？ （3）综合写出这一衰变过程的方程。 例3．静止在匀强磁场中的某种放射性元素的原子核，当它放出一个a 粒子后，其速度方向 与磁场方向垂直，测得a 粒子和反冲核轨道半径之比为44：1，如图所示，则 A ．a 粒子与反冲粒子的动量大小相等，方向相反 B ．原来放射性元素的原子核电荷数为90 C ．反冲核的核电荷数为88 D ．a 粒子和反冲粒子的速度之比为1：88 例4．地球的年龄到底有多大？科学家利用天然放射性元素的衰变规律，通过对目前发现的 最古老的岩石中铀和铅含量的测定，推算出该岩石中含有的铀的岩石形成初期的一半，铀238的相对含量随时间的变化关系如图所示，由此可以判断出 A ．铀238的半衰期为90亿年 B ．地球的年龄大致为45亿年 C ．被测定的古老岩石样品在90亿年后的铀、铅比例为1：4 D ．被测定的古老岩石样品在90亿年后的铀、铅比例大于1：3 【课堂检测】 1．关于放射性元素原子核的衰变，下列叙述中正确的是 （ ） A ．g 射线是伴随a 射线或b 射线而发射出来的 B ．某种放射性元素的半衰期不随化学状态、温度等的变化而变化
放射线元素的衰变导练案 1、下列说法中正确的是（） A.射线比射线更容易使气体电离 B.核反应堆产生的能量来自轻核的聚变 C.射线在电场和磁场中都不会发生偏转 D.太阳辐射的能量主要来源于太阳内部重核的裂变 2、关于天然放射现象，以下叙述正确的是（） A.若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小 B.衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时产生的 C.在、、这三种射线中，射线的穿透能力最强，射线的电离能力最强 D.铀核（U）衰变为铅核（Pb）的过程中，要经过8次衰变和10次衰变 3、放射性元素能自发地放出射线，变成别的元素，同时伴随核能的释放.下列表述中正确的是（） A.、、三种射线都是电磁波 B.在、、三种射线中电离能力最弱的是射线 C.太阳辐射的能量是由轻核聚变产生的 D.将放射性元素掺杂到其他稳定元素中并大幅度降低其温度，它的半衰期不发生改变 4、目前，核反应产生的核能主要来源于U的裂变，则下列说法中正确的是（） A.U原子核中有92个质子、143个核子 B.U的一种可能的裂变是变成两个中等质量的原子核，核反应方程为 ，说明U是由Ba和Kr组成的 C.U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短 D.若一个铀核在裂变前后的质量亏损为，则其释放的核能为 5、放射性同位素可用来推算文物的“年龄”。的含量每减少一半要经过约5730年。某考古小组挖掘到一块动物骨骼，经测定还剩余1/8，推测该动物生存年代距今约为（） A.5730×3年 B.5730×4年 C.5730×6年 D.5730×8年 6、一个氡核22286Rn衰变成钋核21884Po并放出一个粒子，其半衰期为3.8天，1g氡经过7.6天衰变掉氡的质量，以及22286Rn衰变成21884Po的过程放出的粒子是（） A.0.25g，a粒子 B.0.75g，a粒子 C.0.25g，β粒子 D.0.75g，β粒子 7、目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素.下列有关放射性知识的说法中正确的是（） A.U衰变成Pb要经过6次β衰变和6次α衰变 B.三种放射线中α射线的电离本领最强，γ射线的穿透本领最强 C.放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的质子转化为中子时产生的 D.β射线与γ射线一样都是电磁波，但β射线穿透本领比γ射线强
α衰变β衰变 氦核子 （1）基本依据：核反应中的电荷数守恒、质量数守恒。 （2）方法：设放射性元素X经过m次α衰变和n次β衰变后，变成稳定的新元素Y，则表示该核反应的方程为，根据电荷数守恒、质量数守恒可列出方程 由以上式子可解得因而可以确定α衰变、β衰变次数， 实质上是可以归结为求解一个二元一次方程组。 3、典型例题 例1. （钍）经过一系列α和β衰变，变成（铅），下列说法正确的是（） D. 共经过6次α衰变和4次β衰变 解析：由原子核符号的意义，很容易判定AB正确。至于各种衰变的次数，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 （次） 再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判β衰变的次数y应满足 所以（次），即D正确。答案ABD。
例2. 铀（）经过α、β衰变形成稳定的铅（），问在这一变化过程中，共转变为质子的中子数是（） A. 6 B. 14 C. 22 D. 32 解析：衰变为，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。 例 3. 如图所示，两个相切的圆表示一个静止原子核发生某种核变化后，产生的两种运动粒子在匀强磁场中的运动轨迹，可能的是（） A. 原子核发生了α衰变 B. 原子核发生了β衰变 C. 原子核放出了一个正电子 D. 原子核放出了一个中子 解析：两个相切的圆表示在相切点处是静止的原子核发生了衰变，无外力作用，动量守恒，说明原子核发生衰变后，新核与放出的粒子速度方向相反，若是它们带相同性质的电荷，则它们所受的洛伦兹力方向相反，则轨道应是外切圆，若它们所带电荷性质不同，则它们的轨道应是内切圆。图示的轨迹说明放出了正电荷，所以可能是α衰变或放出了一个正电子，故AC正确。 本题仅仅只是判断衰变的种类，而没有判断轨迹是属于哪种粒子的。处于静止状态时的原子核发生的衰变，它们的动量大小相等，而新核的电量一般远大于粒子（α、β）的电量， 又在同一磁场中，由洛伦兹力提供向心力，其运动的半径，此式的分子是相等的， 分母中电量大的半径小，电量小的半径大。所以，一般情况下，半径小的是新核的轨迹，半径大的是粒子（α、β或正电子）的轨迹。