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

我带领班子成员及全体职工，积极参加县委、政府和农牧局组织的政治理论学习，同时认真学习业务知识，全面提高了自身素质，增强职工工作积极性，杜绝了纪律松散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：原子核放出粒子或粒子，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)衰变：原子核放出粒子的衰变，进行衰变时，质量数减少4，电荷数减少2，U的衰变方程：UThHe.(2)衰变：原子核放出粒子的衰变，进行 衰变时，质量数不变，电荷数增加1，Th的衰变方程：ThPae3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，为什么会放出粒子？粒子又从何而来？射线呢？答案衰变的实质：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粒子，使核电荷数增加1，但衰变不改变原子核的质量数，其转化方程为：nHe.射线是在发生或衰变过程中伴随产生的，且射线是不带电的，因此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)经过一系列衰变和衰变之后，变成Pa(铅)下列说法中正确的是()A衰变的过程共有6次衰变和4次衰变B铅核比钍核少8个质子C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衰变的次数为：x6，再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定衰变的次数应满足：2xy90828，y2x84.钍232核中的中子数为23290142，铅208核中的中子数为20882126，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)一共经过几次衰变和几次衰变？(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次衰变和y次衰变，由质量数守恒和电荷数守恒可得2382064x92822xy联立解得x8，y6.即一共经过8次衰变和6次衰变(2)由于每发生一次衰变质子数和中子数均减少2，每发生一次衰变中子数少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UPb8He6e.答案(1)8次衰变，6次衰变(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衰变的次数，然后计算出电荷数的改变，由其差值可确定衰变的次数二、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5 700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5 700年B12C、13C、14C具有相同的中子数C14C衰变为14N的过程中放出射线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()A11.4天 B7.6天C5.7天 D3.8天答案D解析由于经过了11.4天还有没有衰变，由半衰期计算公式mnm0，可说明该放射性元素经过了3个半衰期，即可算出半衰期是3.8天，故D正确.1(原子核的衰变)下列说法中正确的是()A衰变放出的电子来自组成原子核的电子B衰变放出的电子来自原子核外的电子C衰变说明原子核中含有粒子D射线总是伴随其他衰变发生，它的本质是电磁波答案D解析原子核发生衰变中放出的电子是原子核内的中子转化为质子而释放的电子，A、B错误；射线是具有放射性元素的原子核在发生衰变时，两个中子和两个质子结合在一起从原子核中释放出来，C错误；射线总是伴随其他衰变发生，它的本质是电磁波，故D正确2(原子核的衰变)(多选)U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1所示，可以判断下列说法正确的是()图1A图中a是84，b是206BY是衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子时产生的CY和Z是同一种衰变D从X衰变中放出的射线电离能力最强答案AC解析Bi衰变成Po，质量数不变，可知发生的是衰变，则电荷数多1，可知a84，Bi衰变成Tl，知电荷数少2，发生的是衰变，质量数少4，则b206，故A正确，B错误；Z衰变，质量数少4，发生的是衰变，Y和Z是同一种衰变，故C正确；从X衰变中放出的射线是射线，电离能力不是最强，故D错误3(半衰期的理解及计算)下列有关半衰期的说法正确的是()A放射性元素的半衰期越短，表明有半数原子核发生衰变所需的时间越短，衰变速度越快B放射性元素的样品不断衰变，随着剩下未衰变的原子核的减少，元素半衰期也变长C把放射性元素放在密封的容器中，可以减慢放射性元素的衰变速度D降低温度或增大压强，让该元素与其他物质形成化合物，均可减小衰变速度答案A解析放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核半数发生衰变所需的时间，它反映了放射性元素衰变的快慢，半衰期越短，则衰变越快；某种元素的半衰期长短由其本身因素决定，与它所处的物理、化学状态无关，故A正确，B、C、D错误4(半衰期的理解及计算)碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为m的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有()A. B. C. D.答案C解析根据半衰期公式m余m原，将题目中的数据代入可得C正确，A、B、D错误.题组一对原子核的衰变的理解1由原子核的衰变可知()A放射性元素一次衰变就同时产生射线和射线B放射性元素发生衰变，产生的新核的化学性质不变C衰变说明原子核内部存在氦核D放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出射线答案D解析原子核发生衰变时，一次衰变只能是衰变或衰变，而不能同时发生衰变和衰变，发生衰变后产生的新核往往处于高能级，要向外以射线的形式辐射能量，故一次衰变只可能同时产生射线和射线，或射线和射线，A错，D对；原子核发生衰变后，核电荷数发生了变化，变成了新核，故化学性质发生了变化，B错；原子核内的2个中子和2个质子能十分紧密地结合在一起，因此在一定条件下它们会作为一个整体从较大的原子核中被抛射出来，于是放射性元素发生了衰变，C错2放射性同位素钍232经、衰变会生成氡，其衰变方程为90Th86Rnxy，其中()Ax1，y3 Bx2，y3Cx3，y1 Dx3，y2答案D解析根据衰变方程左右两边的质量数和电荷数守恒可列方程解得x3，y2.故答案为D.3(多选)以下说法中，正确的是()A.U衰变成Pb要经过6次衰变和8次衰变B一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为这束光的光强太小C原子核发生一次衰变时，其内部的一个中子转变为一个质子和一个电子D射线与射线一样是电磁波，穿透本领远比射线强答案AC解析根据一次衰变，质量数减小4，质子数减小2，而一次衰变，质量数不变，质子数增加1，铀核(U)衰变为铅核(Pb)的过程中，质量数减少32，而质子数减少10，因此要经过8次衰变、6次衰变，故A正确；不能发生光电效应，是因为这束光的频率小于极限频率，而与光的强度大小无关故B错误；原子核发生一次衰变时，质量数不变而电荷数增加1，是其内部的一个中子转变为一个质子和一个电子，故C正确；射线是电子流，不是电磁波，故D错误4(多选)有一种新型镍铜长效电池，它是采用半衰期长达100年的放射性同位素镍63(Ni)和铜两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍63发生衰变时释放电子给铜片，把镍63和铜片作电池两极，外接负载为负载提供电能下面有关该电池的说法正确的是()A镍63的衰变方程是NiCueB镍63的衰变方程是NiCueC外接负载时镍63的电势比铜片高D该电池内电流方向是从镍片到铜片答案AC解析镍63的衰变方程为NiCue，选项A对，B错；电流方向为正电荷定向移动方向，在电池内部电流从铜片到镍片，镍片电势高，选项C对，D错5铀裂变的产物之一氪90(Kr)是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90(Zr)，这些衰变是()A1次衰变，6次衰变B4次衰变C2次衰变D2次衰变，2次衰变答案B解析原子核每经过一次衰变，质量数减少4，电荷数减少2；每经过一次衰变，电荷数增加1，质量数不变方法一衰变的次数为n0(次)，衰变的次数为m40364(次)方法二设氪90(Kr)经过x次衰变，y次衰变后变成锆90(Zr)，由衰变前后的质量数、电荷数守恒得4x9090,2xy4036，解得x0，y4.题组二对半衰期的理解和计算6(多选)关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的是()A原子核全部衰变所需要的时间的一半B原子核有半数发生衰变所需要的时间C相对原子质量减少一半所需要的时间D元素原子核总质量减半所需要的时间答案BD解析放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间叫做这种元素的半衰期，它与原子核全部衰变所需要的时间的一半不同放射性元素发生衰变后成了一种新的原子核，原来的放射性元素原子核的个数不断减少；当原子核的个数减半时，该放射性元素的原子核的总质量也减半，故选项B、D正确7.Th具有放射性，它能放出一个新的粒子而变为镤Pa，同时伴随有射线产生，其方程为ThPaX，钍的半衰期为24天则下列说法中正确的是()AX为质子B