5.2放射性元素的衰变课件高二下学期物理人教版选择性(1)2

第五章

原子核第二节

放射性元素的衰变放射性元素放出射线后，它们的原子核还是原来的元素吗？旧核释放某粒子新核

通过上一节课的学习我们知道，在天然放射现象中原子核会放出α粒子或β粒子，这样由于核电荷数变了，它在元素周期表中的位置就变了，就变成另一种原子核。我们把这种变化称为原子核的衰变。

思考与讨论1.定义：

原子核自发地放出α或β粒子后，从而转变为新核的变化。2.分类：α衰变β衰变思考1：有γ衰变吗？一、原子核的衰变γ射线产生的原因：原子核的能量与原子的能量一样，其变化是不连续的，因此也存在能级。放射性的原子核在发生α衰变、β衰变时，蕴藏在核内的能量会释放出来，使产生的新核处于高能级，高能级不稳定，这时它要向低能级跃迁，能量以γ光子的形式辐射出来。因此，γ射线经常是伴随α射线和β射线产生的。注意：单个原子一次只能发生一种衰变；当一块放射性物质连续衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随着γ射线辐射。这时，放射性物质发出的射线中就会同时具有α、β、γ三种射线。一、原子核的衰变思考2：这些衰变方程的质量数和电荷数有什么规律吗？质量数守恒电荷数守恒3.衰变的规律动量守恒一、原子核的衰变思考3：在α衰变中，新核的质量数与原来核的质量数有什么关系？相对于原来的核在周期表中的位置，新核在周期表中的位置应该前移还是后移？要移动几位？α衰变的通式：

每发生一次α衰变，新核的质量数要减少4，电荷数要减少2，即原子序数减少2，这样新核在周期表中的位置要向前移动2位。

一、原子核的衰变思考4：在β衰变中，新核的质量数与原来核的质量数有什么关系？相对于原来的核在周期表中的位置，新核在周期表中的位置应该前移还是后移？要移动几位？β衰变的通式：

每发生一次β衰变，新核的质量数不改变，电荷数要增加1，即原子序数增加1，这样新核在周期表中的位置要向后移动1位。一、原子核的衰变思考、讨论：(1)原子核是由哪两部分粒子组成的(2)原子核内有没有单独存在的α粒子和电子？(3)衰变产生的α粒子和电子是怎么产生的？一、原子核的衰变4.衰变的本质：

α

粒子γ光子α衰变：原子核内的2个质子和2个中子结合成一个整体(α粒子)从核中抛射出来。β衰变：原子核内的1个中子转化成1个质子和一个电子。4.衰变的本质：

课堂小练：1、写出下列放射性元素的α衰变方程：（1）钍核（2）铜核2、写出下列放射性元素的β衰变方程：（1）铋核（2）钋核说明：1.中间用单箭头，不用等号；2.质量数守恒，电荷数守恒;3.方程及生成物要以实验为基础.例3：核经一系列的衰变后变为核，问：(1)一共经过几次α衰变和几次β衰变？(2)与相比，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。本题中，U核的质子数=92，中子数=238-92=146；Pb核的质子数=82，中子数=206-82=124。所以Pb核的质子数少10，中子数少22。238=206+4x92=82+2x-yx=8，y=6对点训练BD

【2021·全国甲卷】

如图-所示,一个原子核X经图中所示的一系列α、β衰变后,生成稳定的原子核Y,在此过程中放射出电子的总个数为(

)A.6 B.8 C.10 D.14Am/m0t/天3.81/22×3.81/43×3.81/81/164×3.8……观察思考：①放射性元素衰变的快慢有规律吗？可以用什么物理量来定量描述？②根据氡的衰变，如何用公式表示剩余质量与衰变时间之间的关系？放射性元素氡的剩余质量与原有质量的比值随时间的变化关系图每经过3.8天氡222的剩余质量就是原来的一半二、半衰期若放射性元素原来的质量为m0

、原子数为N0；剩余的质量m，剩余的原子数为N，半衰期为，半衰期个数为n，经过时间t，则：剩余的质量为：剩余的个数为：2.意义：表示放射性元素衰变快慢的物理量。1.定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。

不同的放射性元素其半衰期不同。经过n个半衰期(T)其剩余的质量为：

3.公式：

质量与原子个数相对应，故经过n个半衰期后剩余的粒子数为：

二、半衰期4.注意：①元素的半衰期由原子核内部的因素决定，只与元素的种类有关，跟元素所处

的物理或化学状态无关。不同元素半衰期不同。②半衰期是一个统计规律，只对大量的原子核才适用，对少数原子核是不适用的。二、半衰期例4：2014年5月7日南京发生放射源铱－192丢失事件，铱－192化学符号是Ir，原子序数是77，半衰期为74天。铱－192通过β衰变放出γ射线，γ射线可以穿透10～100mm厚的钢板。设衰变产生的新核用X表示，写出铱－192的衰变方程

；若现有1g铱－192，经过148天有

g铱－192发生衰变。故有0.75g发生了衰变例5:如图所示，两个相切的圆表示一个静止原子核发生某种衰变后，放出的带电粒子和反冲核在匀强磁场中的运动轨迹，可能是（）

A.原子核发生了α衰变；

B.原子核发生了β衰变

C.大圆为粒子轨迹；

D.小圆为粒子轨迹；

由动量守恒知，新核与粒子动量大小相等，速度反向。由洛伦兹力充当向心力可知：α衰变外切圆，β衰变内切圆。AC大圆为粒子轨迹【菜鸟进击—】在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个α粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图2所示)，今测得两个相切圆半径之比r1∶r2＝44∶1。求：(1)图中哪一个圆是α粒子的径迹？(说明理由)(2)这个原子核原来所含的质子数是多少？圆轨道1设有一个质量为M0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v1，产生的反冲核的质量为M，速度为V2．1．动量守恒关系：0＝mv1＋MV2或mv1＝－MV22．在磁场中径迹的特点α衰变和β衰变在磁场中的轨迹分析1．(原子核的组成)以下说法正确的是(

)A.为钍核，由此可知，钍核的质量数为90，钍核的质子数为234B.为铍核，由此可知，铍核的质量数为9，铍核的中子数为4C．同一元素的两种同位素具有相同的质量数D．同一元素的两种同位素具有不同的中子数D例2.(多选)A、B是两种放射性元素，原来都静止在同一匀强磁场，其中一个放出α粒子，另一个放出β粒子，运动方向都与磁场方向垂直。图中a、b与c、d分别表示各粒子的运动轨迹，下列说法中正确的是(

)A．磁场方向一定为垂直纸面向里B．A放出的是α粒子，B放出的是β粒子C．b为α粒子运动轨迹，c为β粒子运动轨迹D．a轨迹中粒子比b轨迹中的粒子动量大BC

2．(对衰变的理解)(多选)天然放射性元素经过一系列α衰变和β衰变之后，变成。下列论断中正确的是(

)A．铅核比钍核少24个中子

B．铅核比钍核少8个质子C．衰变过程中共有4次α衰变和8次β衰变

D．衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变钍核：质子数90，中子数142铅核：质子数82，中子数126BD232=208+4x90=82+2x-y4．(半衰期)(2018·江苏单科)已知A和B两种放射性元素的半衰期分别为T和2T，则相同质量的A和B经过2T后，剩有的A和B质量之比为(

)A．1∶4B．1∶2C．2∶1D．4∶1经过2T后，A还剩m/4，B还剩m/2，故选择BB1、定义：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核或发生状态变化的过程。3、规律：质量数和电荷数都守恒2、条件：用α粒子、质子、中子，甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变。⑴1919年，卢瑟福发现质子的核反应。⑵1932年查德威克发现中子的核反应。⑶1934年约里奥·居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应。4、原子核人工转变的三大发现三、核反应1.射线测厚仪利用γ射线的穿透特性四、放射性同位素及其应用2.放射治疗利用γ射线高能量治疗癌症四、放射性同位素及其应用3.培优、保鲜经照射未经照射培优育种四、放射性同位素及其应用4.示踪原子四、放射性同位素及其应用人类一直生活在放射性的环境中。例如，地球上的每个角落都有来自宇宙的射线，我们周围的岩石，其中也有放射性物质。我们的食物和日常用品中，有的也具有放射性，例如，食盐和有些水晶眼镜片中含有钾40，香烟中含有钋210，这些也是放射性同位素，不过它们辐射的强度都在安全剂量之内。五、辐射与安全然而过量的射线对人体组织有破坏作用，这些破坏往往是对细胞核的破坏，有时不会马上察觉。因此，在使用放射性同位素时，必须严格遵守操作规程，注意人身安全，同时，要防止放射性物质对空气、水源、用具等的污染。五、辐射与安全存在射线危险的地方，常能看到如图所示的标志。五、辐射与安全1．我国科研人员对“嫦娥五号”月球样品富铀矿物进行分析，确定月球直到20亿年前仍存在岩浆活动。已知铀的一种衰变方程为

，

则（