第五章　2　第1课时　原子核的衰变　半衰期 课件

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DIWUZHANG第五章第1课时　原子核的衰变　半衰期 学习目标1.知道什么是衰变，知道α衰变和β衰变，能运用衰变规律写出衰变方程(重点)。2.知道半衰期的概念和半衰期的统计意义，能利用半衰期公式进行计算(重难点)。 一、原子核的衰变二、半衰期课时对点练内容索引一原子核的衰变1.定义：原子核自发地放出 或 ，而变成另一种原子核的变化。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 ，电荷数 ， _____。(2)β衰变：原子核放出β粒子的衰变。进行β 衰变时，质量数 ，电荷数 ， 的β衰变方程： ＋_____。3.衰变规律：原子核衰变时 和 都守恒。α粒子β粒子减少4减少2不变加1电荷数质量数如图为α衰变、β衰变示意图。(1)当原子核发生α衰变时，原子核的质子数和中子数如何变化？思考与讨论答案　原子核发生α衰变时，质子数减少2，中子数减少2。(2)当发生β衰变时，新核的核电荷数相对原来的原子核在元素周期表中的位置怎样变化？答案　原子核发生β衰变时，新核的核电荷数增加1，新核在元素周期表中的位置向后移动一位。(1)原子核在衰变时，它在元素周期表中的位置不变。(　　)(2)β衰变是原子核外电子的电离。(　　)(3)某原子发生β核衰变时，放出一个β粒子后，原子核的中子数少1，原子序数加1。(　　)(4)原子核发生α衰变时，原子核的质量数减少2。(　　)√×××　 是一种放射性元素，能够自发地进行一系列放射性衰变，如图所示，则下列说法正确的是A.图中a是208B.Y和Z都是β衰变C.X衰变放出的电子是中子转变为质子时产生的D.X衰变中放出的射线电离能力最强√原子核衰变的理解　放射性元素镎　　　　 是用人工的方法发现的，镎237不稳定，它经过一系列α衰变、β衰变后变成铋 这些衰变是A.7次α衰变和4次β衰变B.4次α衰变和4次β衰变C.7次α衰变和5次β衰变D.6次α衰变和4次β衰变√假设需经过x次α衰变，y次β衰变，根据电荷数和质量数守恒有93＝2x－y＋83,237＝4x＋209，解得x＝7，y＝4，故A正确，B、C、D错误。1.衰变方程的书写：衰变方程用“→”，而不用“＝”表示，因为衰变方程表示的是原子核的变化，而不是原子的变化。2.衰变次数的判断技巧根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m。(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。　(2022·镇江市高二期末)在足够大的匀强磁场中，静止的钠的同位素发生衰变，沿与磁场垂直的方向释放出一个粒子后，变为一个新核，新核与放出的粒子在磁场中运动的轨迹均为圆，如图所示。下列说法正确的是A.轨迹1是新核的径迹B.轨迹2是新核的径迹C.　　 发生的是α衰变D.新核沿顺时针方向旋转√设质量为m、电荷量为q的粒子在磁感应强度大小为B的匀强磁场中做速率为v、半径为R的匀速圆周运动，则根据牛顿第二定律有qvB＝ 解得R 衰变过程动量守恒，系统初动量为零，则根据反冲运动规律可知新核和放出的粒子动量大小相等，而新核的电荷量一定比粒子的电荷量大，所以新核的轨迹半径较小，粒子的轨迹半径较大，则轨迹1是放出的粒子的径迹，轨迹2是新核的径迹，故A错误，B正确；因为新核带正电，根据左手定则可以判定新核一定沿逆时针方向旋转，所以放出的粒子一定沿顺时针方向旋转，则放出的粒子带负电， 发生的是β衰变，故C、D错误。二半衰期放射性同位素衰变的快慢有一定的规律。例如氡222经过α衰变成为钋218。如图所示，横坐标表示时间，纵坐标表示任意时刻氡的质量m与t＝0时的质量m0的比值。通过观察，你发现了什么规律？答案　每过3.8 d就有一半的氡发生了衰变。1.定义：放射性元素的原子核有 发生衰变所需的时间。2.特点：(1)不同的放射性元素，半衰期 ，甚至差别非常大。(2)放射性元素衰变的快慢是由 决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。3.适用条件：半衰期描述的是 ，不适用于少数原子核的衰变。梳理与总结半数不同核内部自身的因素统计规律4.衰变规律N余＝ ，m余＝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，T1/2表示半衰期。1.放射性元素衰变有一定的速率。镭226衰变为氡222的半衰期为1 620年，有人说：20 g镭226经过1 620年有一半发生衰变，镭226还有10 g，再经过1 620年另一半镭226也发生了衰变，镭226就没有了。这种说法对吗？为什么？思考与讨论答案　不对。经过第二个1 620年后镭226还剩5 g。2.若有10个具有放射性的原子核，经过一个半衰期，则一定有5个原子核发生了衰变，这种说法是否正确，为什么？答案　这种说法是错误的，因为半衰期描述的是大量放射性元素衰变的统计规律，不适用于少量原子核的衰变。　(2023·盐城市高二期中)下列关于放射性元素半衰期的几种说法正确的是A.半衰期是放射性元素的原子核全部衰变所需时间的一半B.我们能预计数量很少的原子核衰变掉一半需要多少时间C.同种放射性元素不论在化合物中还是单质中半衰期都一样D.氡的半衰期是3.8天，经过7.6天，有 的氡原子核发生了衰变√半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变所用的时间，A错误；半衰期是对大量原子核做出的统计规律，对为数很少的原子核不适用，B错误；半衰期反映的是原子核的特性，跟元素的化学状态无关，C正确；根据半衰期的概念可知，氡的半衰期是3.8天，经过7.6天，有 的氡原子核发生了衰变，D错误。 　碳14测年是考古中常用的一种测年法，碳14是放射性核，其半衰期是5 730年，自然界中的碳14参与碳循环，生物体死亡后，立即停止与生物圈的碳交换，其碳14含量开始减少。通过测量样品中残留的碳14含量，就可以知道有机物死亡的时间。现有一份古生物化石，其中碳14在碳原子中所占的比例只是现代生物中的 则此化石形成距今的年数是A.11 460年 B.17 190年C.22 920年 D.28 650年√由题意可知，古生物化石已经经过了4个半衰期，则此化石形成距今时间为t＝5 730×4年＝22 920年，故选C。三课时对点练考点一　原子核的衰变1.含有钍 元素的花岗岩会释放出放射性气体氡 从而放出α、β、γ射线，下列说法正确的是A.发生α衰变时，生成的原子核比原来的原子核少4个中子B.β衰变所释放的电子来自原子核的最外层C.γ射线的穿透能力和电离能力均最强D.α射线、β射线、γ射线都是从原子核内部释放出来的123456789101112基础对点练√123456789101112发生α衰变时，生成的原子核比原来的原子核少两个质子，4个核子，所以少2个中子，故A错误；β衰变所释放的电子来自原子核内部的一个中子转化成一个质子的同时释放出来的，故B错误；γ射线电离能力最弱，但穿透能力最强，故C错误；三种射线都是从原子核内部释放出来的，故选D。A.电子 B.质子C.中子 D.正电子123456789101112√123456789101112√123456789101112C.衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变D.衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变123456789101112√123456789101112由237－209＝4x,93－2x＋y＝83可得x＝7，y＝4，即衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变，选项C正确，D错误。考点二　半衰期5.下列说法正确的是A.放射性元素的样品不断衰变，虽然剩下未衰变的原子核越来越少，但 元素的半衰期不变B.放射性元素放在真空中衰变加快√123456789101112D.温度越高，放射性元素衰变越快123456789101112放射性元素的样品不断衰变，虽然剩下未衰变的原子核越来越少，但元素的半衰期不变，因为半衰期只与原子核自身性质有关，与外界因素无关，所以A正确，B、D错误；6.(2022·山东卷)碘125衰变时产生γ射线，医学上利用此特性可治疗某些疾病。碘125的半衰期为60天，若将一定质量的碘125植入患者病灶组织，经过180天剩余碘125的质量为刚植入时的123456789101112√7.(2022·苏州市高二期中)医学治疗中常用放射性核素113In产生γ射线，而113In是由半衰期相对较长的113Sn衰变产生的。对于质量为m0的113Sn，经过时间t后剩余的113Sn质量为m，其 图线如图所示。从图中可以得到113Sn的半衰期为A.67.3 d B.101.0 dC.115.1 d D.124.9 d 123456789101112√123456789101112T＝182.4 d－67.3 d＝115.1 d故选C。8.(2021·全国甲卷)如图，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.14123456789101112√能力综合练123456789101112由电荷数与质量数守恒可得238＝206＋4a；92＝82＋2a－b解得a＝8，b＝6，故放出6个电子，故选A。9.(2023·盐城市高二月考)科学家利用天然放射性的衰变规律，通过对目前发现的古老岩石中铀含量来推算地球的年龄，铀238的相对含量随时间的变化规律如图所示，下列说法正确的是123456789101112B.2 000个铀核经过90亿年，一定还有500个铀核 未发生衰变D.测得某岩石中现含有的铀是岩石形成初期时的一半，可推算出地球的 年龄约为90亿年√123456789101112铀238发生α衰变的方程为半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数的原子核衰变不适应，选项B错误；测得某岩石中现含有的铀是岩石形成初期时的一半，即经过了一个半衰期，可推算出地球的年龄约为45亿年，选项D错误。123456789101112√123456789101112根据题意设半衰期为t0的元素原子核数为x，另一种元素原子核数为y，依题意有x＋y＝N在t＝4t0时，原子核数为x的元素经历了4个半衰期，原子核数为y的元素经历了2个半衰期，则此时未衰变的原子核总数为11.(2023·南通市海门中学高二期中)在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于发生衰变而得到了一张两个相切圆的径迹照片(如图所示)，今测得两个相切圆半径之比1∶93。则：123456789101112答案　β衰变　小圆1　理由见详解　(1)试判断发生的是什么衰变，并指出新核的轨迹是哪个？说明理由；123456789101112由动量守恒可知新核和释放的粒子动量大小相等，方向相反，取大圆和小圆切点分析，二者速度方向相反，洛伦兹力方向相同，说明二者带异种电荷，可以判断发生的是β衰变，由牛顿第二定律可得Bqv＝新核和释放的β粒子动量大小相等，由上式分析可知新核电荷量大，则轨道半径小，故小圆1为新核的运动轨迹。(2)这个原子核原来所含的质子数是多少？123456789101112答案　92123456789101112β粒子实质是电子，带电荷量为e，由前面表达式可知电荷量和半径成反比，则有代入数值可得q1＝93q2＝93e发生β衰变的实质是原子核里面的中子转化成一个质子和电子，从而说明原来核所含的质子数为92。12.(2022·南通市高二期末)静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核发生衰变，放出的粒子速度方向与磁场方向垂直，粒子和新核的轨迹如图所示。则A.该放射性元素原子核发生的是β衰变B.粒子和新核的速度之比等于粒子和新核的质量之比C.粒子和新核的轨迹半径之比等于新核和粒子的电荷　量之比D.粒子和新核运动的周期之比等于粒子和新核的比荷之比123456789101112尖子生选练√123456789101112静止的原子核发生α衰变时，粒子与新核的运动方向相反，根据左手定则可判断出二者所受洛伦兹力方向恰好相反，即轨迹为外切圆，故A错误；原子核发生衰变时，系统的动量守恒，即粒子与新核的动量大小相等，方向相反，即m粒子v粒子＝m新核v新核可知，粒子和新核的速度之比等于新核和粒子的质量之比，故B错误；123456789101112易知粒子和新核的轨迹半径之比等于新核和粒子的电荷量之比，故C正确；易知粒子和新核运动的周期之比等于新核和粒子的比荷之比，故D错误。BENKEJIESHU本课结束