2020-2021学年高二物理人教版选修3-5学案：第十九章 第2节 放射性元素的衰变 Word版含解析

1、第2节放射性元素的衰变1了解衰变的概念，知道放射现象的实质就是原子核的衰变。2了解半衰期的概念，知道半衰期的统计意义，能利用半衰期进行简单的计算。3知道两种衰变的实质，会利用衰变规律写出衰变方程。一、原子核的衰变1原子核放出粒子或粒子，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。原子核衰变时电荷数和质量数都守恒。2衰变原子核进行衰变时，质量数减少4，电荷数减少2。u的衰变方程为uthhe。3衰变原子核进行衰变时，质量数不变，电荷数增加1。th的衰变方程为thpae。二、半衰期1定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间，叫做这种元素的半衰

2、期。2特点(1)放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。不同元素有不同的半衰期。(2)半衰期是大量原子核衰变的统计规律。判一判(1)射线经常是伴随衰变或衰变产生的，是由于衰变后的新核具有较大能量，处于激发态，向低能级跃迁时辐射出来的一种光子。()(2)原子核放出一个光子不会改变它的质量数和电荷数。()(3)改变放射性元素的原子所处的化学状态或物理条件，半衰期会改变。()(4)半衰期对单个原子核和少数原子核也有意义。()提示：(1)(2)(3)(4)想一想(1)在衰变中生成的新核相对于原来的核在周期表中的位置应当前移还是后移？提示：衰变后生成的新核电

3、荷数减少，在周期表中位置前移。(2)衰变过程原子核释放出电子，那么原子核内是否含有电子？提示：原子核内不存在电子。粒子是衰变过程核内的一个中子转变成一个质子和一个电子，电子被释放出来即为粒子。(3)10个铀238经过一个半衰期就剩5个了对吗？提示：不对。半衰期是大量原子核衰变的统计规律。课堂任务原子核的衰变1衰变规律：原子核衰变前后的电荷数和质量数都守恒。2衰变方程示例衰变：xyhe；衰变：xye。3衰变和衰变的实质(1)衰变：在放射性元素的原子核中，2个中子和2个质子结合得比较牢固，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衰变现象。(2)衰变：原子核中的中子转化成一

4、个质子且放出一个电子即粒子，使核电荷数增加1。但衰变不改变原子核的质量数。4两类核衰变在磁场中的径迹：静止核在磁场中自发衰变，其轨迹为两相切圆，衰变时两圆外切，衰变时两圆内切，根据动量守恒定律m1v1m2v2和r知，半径小的为新核，半径大的为粒子或粒子，其特点对比如下表：5衰变次数的确定：设放射性元素x经过n次衰变和m次衰变后变成稳定的新元素y，则表示该过程的方程为xynheme。根根电荷数守恒和质量数守恒可列方程：aa4n，zz2nm。例1(多选)天然放射性元素th(钍)经过一系列衰变和衰变之后，变成pb(铅)。下列论断中正确的是()a衰变过程共有6次衰变和4次衰变b铅核比钍核少8个质子c衰

5、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(1)衰变后新核质量数减少是什么原因导致的？提示：衰变引起的，衰变不引起质量数的变化。(2)如何确定衰变次数？提示：衰变次数x6，结合电荷数的变化情况判断衰变次数应为：2xy9082，y4。规范解答由于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衰变的次数为：x6，再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定衰变的次数应满足：2xy90828y2x84。钍232核中的中子数为23290142，铅208核中的中子数为20882126，所以钍核比铅核多16个中子，铅核比钍核少8个质子，d错误；衰变所放出的电子来自原子核内nhe，c错误；故a

6、、b正确。完美答案ab放射性元素衰变的三条规律(1)遵循质量数守恒和电荷数守恒。(2)一次衰变使原子核质子数、中子数均减少2个，核子数减少4个。(3)一次衰变使原子核中子数减少1，质子数增加1，核子数(质量数)不变。u核经过一系列的衰变后变为pb核，问： (1)一共经过几次衰变和几次衰变？(2)pb与u相比，质子数和中子数各少多少？(3)写出这一衰变过程的方程。答案(1)共经过8次衰变和6次衰变(2)质子数少10，中子数少22(3)upb8he6e解析(1)设u衰变为pb经过x次衰变和y次衰变。根据质量数守恒和电荷数守恒，可得2382064x92822xy联立解得x8，y6，即一共经过8次衰变

7、和6次衰变。(2)由于每发生一次衰变质子数和中子数均减少2，经过8次衰变质子数和中子数各减少16；每发生一次衰变中子数减少1，而质子数增加1,6次衰变中子数减少6，质子数增加6。故比u质子数少10，中子数少22。(3)核反应方程为：upb8he6e。课堂任务半衰期1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，同一放射元素具有的衰变速率一定，不同元素半衰期不同，有的差别很大。2半衰期公式：。式中n原、m0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

8、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。例2放射性同位素na的样品经过6小时还剩下没有衰变，它的半衰期是()a2小时 b1.5小时 c1.17小时 d0.75小时(1)剩余质量如何计算？提示：m余m原n可得剩余质量，n为半衰期个数。(2)半衰期个数如何求得？提示：n可得半衰期个数，t为衰变时间。规范解答我们知道，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，再经一个半衰期这又会衰变一半，只剩，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，得t2小时。完美答案a半衰期公式m余m0的灵活应用(1)借助公式计算剩余质量。(2)借助公式计算已衰变质量mm0m余。(3)借助公式计算半衰期。(4)借助公式计算物体存在时间。 有甲、乙两种放射性元素，半衰期分