高中物理 第十九章 原子核 2 放射性元素的衰变同步备课学案 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[目标定位]1.知道原子核的衰变.2.知道两种衰变的规律及实质，并能熟练写出衰变方程.3.理解半衰期的统计意义．一、原子核的衰变1．定义：原子核放出α粒子或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．原子核衰变时电荷数和质量数都守恒．2．衰变类型(1)α衰变：原子核放出α粒子的衰变，进行α衰变时，质量数减少4，电荷数减少2，U的α衰变方程：U→Th＋He.(2)β衰变：原子核放出β粒子的衰变，进行β衰变时，质量数不变，电荷数增加1，Th的β衰变方程：Th→Pa＋e3．衰变规律：电荷数守恒，质量数守恒．【深度思考】原子核是由质子和中子构成的，那么在衰变时，为什么会放出α粒子？β粒子又从何而来？γ射线呢？答案α衰变的实质：在放射性元素的原子核中，2个中子和2个质子结合得比较牢固，有时会作为一个整体从较大的原子核中释放出来．β衰变的实质：原子核中的中子转化成一个质子且放出一个电子即β粒子，使核电荷数增加1，但β衰变不改变原子核的质量数，其转化方程为：n―→H＋e.γ射线是在发生α或β衰变过程中伴随产生的，且γ射线是不带电的，因此γ射线并不影响原子核的核电荷数，不会改变元素在周期表中的位置．【例1】(多选)天然放射性元素Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变之后，变成Pa(铅)．下列说法中正确的是()A．衰变的过程共有6次α衰变和4次β衰变B．铅核比钍核少8个质子C．β衰变所放出的电子来自原子核核外轨道D．钍核比铅核多24个中子解析由于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：x＝＝6，再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定β衰变的次数应满足：2x－y＝90－82＝8，y＝2x－8＝4.钍232核中的中子数为232－90＝142，铅208核中的中子数为208－82＝126，所以钍核比铅核多16个中子，铅核比钍核少8个质子．由于物质的衰变与元素的化学状态无关，所以β衰变所放出的电子来自原子核内，所以选项A、B正确．答案AB【例2】U核经一系列的衰变后变为Pb核，问：(1)一共经过几次α衰变和几次β衰变？(2)Pb与U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．解析(1)设U衰变为Pb经过x次α衰变和y次β衰变，由质量数守恒和电荷数守恒可得238＝206＋4x①92＝82＋2x－y②联立①②解得x＝8，y＝6.即一共经过8次α衰变和6次β衰变．(2)由于每发生一次α衰变质子数和中子数均减少2，每发生一次β衰变中子数少1，而质子数增加1，故Pb较U质子数少10，中子数少22.(3)衰变方程为U→Pb＋8He＋6e.答案(1)8次α衰变，6次β衰变(2)10个22个(3)见解析衰变次数的分析计算方法：(1)依据：电荷数和质量数守恒．(2)方法：根据β衰变不改变质量数的特点，可根据反应前、后质量数的变化先确定α衰变的次数，然后计算出电荷数的改变，由其差值可确定β衰变的次数．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，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系．3．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，对于一个特定的原子核，无法确定其何时发生衰变，但可以确定各个时刻发生衰变的概率，即某时刻衰变的可能性因此，半衰期只适用于大量的原子核．【例3】(多选)14C发生放射性衰变为14N，半衰期约5700年．已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减少．现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一．下列说法正确的是()A．该古木的年代距今约5700年B．12C、13C、14C具有相同的中子数C．14C衰变为14N的过程中放出β射线D．增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变解析剩余的碳14占，表明经过了一个半衰期，A正确；碳14、13、12的质子数相同，质量数不同，中子数不同，B错误；碳14变为氮14，质量数未变，放出的是电子流，即β射线，C正确；半衰期不受外界环境影响，D错误．答案AC针对训练某放射性元素经过11.4天有的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为()A．11.4天B．7.6天C．5.7天D．...