高中物理 第十九章 原子核 2 放射性元素的衰变学案 新人教版选修3-5-新人教版高二选修3-5物理学案VIP免费

2放射性元素的衰变一、原子核的衰变1．衰变原子核放出α粒子或β粒子，变成了一种新的原子核，这种变化叫做原子核的衰变．2．衰变的类型原子核的自发衰变有两种，一种是α衰变，一种是β衰变．而γ射线是伴随着α衰变或β衰变产生的．3．衰变方程α衰变：U→Th＋Heβ衰变：Th→Pa＋e4．衰变的规律(1)遵守三个守恒：原子核衰变时遵守电荷数守恒，质量数守恒，动量守恒．(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(伴随的γ射线除外)．有人说：“γ射线是电磁波，对人类有害，手机、微波炉等用电器都能产生电磁波，因而不能使用！”这种说法对吗？提示：不对，手机和微波炉等确实能产生电磁波，γ射线也是电磁波，但两者在能量上有较大的区别，手机等放出的电磁波属于微波范围，波长与γ射线相比较大，频率较小，因而穿透本领及电离本领都很弱，对人体危害很小．但γ射线频率很大，能量很高，因而使用不当时，对人体危害较大．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期．2．公式用希腊字母τ表示半衰期，剩余原子核数目：N余＝N原()，剩余元素质量m余＝m原().3．说明统计规律，对大量原子核成立．4．有关因素半衰期由放射性元素的核内部自身的因素决定，跟原子所处的物理状态(如压强、温度等)或化学状态(如单质或化合物)无关．5．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．半衰期就是原子核衰变了一半的时间，所以两个原子核经过一个半衰期后就会有一个核发生了衰变，而另一个核完好并不发生衰变，对不对，为什么？提示：不对，半衰期是一个统计规律，只对大量原子核适用，对于少数个别的原子核，其衰变毫无规律，何时衰变、何时衰变一半，都是不可预知的．考点一原子核衰变及其规律1．α衰变和β衰变的实质(1)α衰变的实质：在放射性元素的原子核中，2个中子和2个质子结合得比较紧密，在一定条件下作为一个整体从较大的原子核中抛射出来，这就是α衰变现象．即2n＋2H→He(2)β衰变的实质：β衰变是原子核中的中子放出一个电子，即β粒子放射出来，同时还生成一个质子留在核内，使核电荷数增加1，即n→H＋e2．衰变次数的计算方法(1)计算依据：确定衰变次数的依据是两个守恒规律，即质量数守恒和核电荷数守恒．(2)计算方法：设放射性元素X经过n次α衰变和m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X→Y＋nHe＋me.根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m.以上两式联立解得n＝，m＝＋Z′－Z.由此可见，确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组．【例1】放射性元素钚核Pu经过多少次α、β衰变后将变成铅核Pb?可由衰变规律写出通用的衰变方程，即：设放射性元素X经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素：X―→Y＋nHe＋me.然后根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m.以上两式联立解得n＝，m＝＋Z′－Z.【答案】9次α衰变，6次β衰变【解析】设此过程中发生了x次α衰变、y次β衰变，则衰变方程可以写成根据衰变中的电荷数守恒与质量数守恒建立下面方程：解得：x＝9，y＝6.故此过程经历了9次α衰变与6次β衰变．总结提能确定衰变次数，往往由质量数的改变先确定α衰变的次数，因为β衰变对质量数无影响，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数，这种做法比较简捷．由原子核的衰变规律可知(C)A．放射性元素一次衰变可同时产生α射线和β射线B．放射性元素发生β衰变时，新核的化学性质不变C．放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制D．放射性元素发生正电子衰变时，新核质量数不变，核电荷数增加1解析：一次衰变不可能同时产生α射线和β射线，只可能同时产生α射线和γ射线或β射线和γ射线；原子核发生衰变后，新核的核电荷数发生了变化，故新核(新的物质)的化学性质应发生改变；发生正电子衰变，新核质量数不变，核电荷数减少1.考点二放射性元素的半衰期及其应用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：N余＝N...