高中物理 第19章 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[学习目标]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，掌握原子核的衰变规律．(重点)3.会用半衰期描述衰变的快慢，知道半衰期的统计意义．会利用半衰期解决相关问题．(重点、难点)一、原子核的衰变1．定义原子核放出α粒子或β粒子，则核电荷数变了，变成另一种原子核，这种变化称为原子核的衰变．2．衰变分类(1)α衰变：放出α粒子的衰变．(2)β衰变：放出β粒子的衰变．3．衰变过程U→Th＋HeTh→Pa＋e4．衰变规律(1)原子核衰变时电荷数和质量数都守恒．(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，而γ射线伴随α衰变或β衰变产生．二、半衰期1．定义放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．2．决定因素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．不同的放射性元素，半衰期不同．3．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．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)原子核发生α衰变时，核的质子数减少2，而质量数减少4.(√)(2)原子核发生β衰变时，原子核的质量不变．(×)(3)原子核发生衰变时，质量数和电荷数都守恒．(√)(4)半衰期是放射性元素的大量原子核衰变的统计规律．(√)(5)对放射性元素加热时，其半衰期缩短．(×)2．(多选)原子核U经放射性衰变①变为原子核Th，继而经放射性衰变②变为原子核Pa，再经放射性衰变③变为原子核U.下列选项正确的是()A．①是α衰变B．②是β衰变C．③是β衰变D．③是γ衰变[解析]U\s\up10(①)Th，质量数少4，电荷数少2，说明①为α衰变.Th\s\up10(②)Pa，质子数加1，质量数不变，说明②为β衰变，中子转化成质子.Pa\s\up10(③)U，质子数加1，质量数不变，说明③为β衰变，中子转化成质子．[答案]ABC3．(多选)14C发生放射性衰变成为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]古木样品中14C的比例是现代植物所制样品的二分之一，根据半衰期的定义知该古木的年代距今约5700年，选项A正确；同位素具有相同的质子数，不同的中子数，选项B错误；14C的衰变方程为C→N＋e，所以此衰变过程放出β射线，选项C正确；放射性元素的半衰期与核内部自身因素有关，与原子所处的化学状态和外部条件无关，选项D错误．[答案]AC原子核衰变的理解1．衰变实质α衰变：原子核内两个质子和两个中子结合成一个α粒子，并在一定条件下作为一个整体从较大的原子核中抛射出来，产生α衰变.2n＋2H→Heβ衰变：原子核内的一个中子变成一个质子留在原子核内，同时放出一个电子，即β粒子放射出来．n→H＋e2．衰变规律原子核发生衰变时，遵循三个守恒定律(1)衰变前后的电荷数守恒．(2)质量数守恒．(3)动量守恒．3．衰变方程通式(1)α衰变：X→Y＋He(2)β衰变：X→Y＋e4．确定原子核衰变次数的方法与技巧(1)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，则衰变方程为：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．(2)技巧：为了确定衰变次数，一般先由质量数的改变确定α衰变的次数(这是因为β衰变的次数多少对质量数没有影响)，然后根据衰变规律确定β衰变的次数．【例1】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...