高中物理 第十九章 原子核 2 放射性元素的衰變課堂導(dǎo)引素材 新人教版選修3-5（通用）

2 放射性元素的衰變 互動(dòng)課堂疏導(dǎo)引導(dǎo)一、核反應(yīng)方程利用高能粒子轟擊原子核，會(huì)發(fā)生核反應(yīng)而產(chǎn)生新的原子.無(wú)論是核衰變還是核反應(yīng)，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都守恒.對(duì)衰變和衰變的實(shí)質(zhì)的正確理解1.原子核放出粒子或粒子后，就變成了新的原子核，我們把這種變化稱為原子核的衰變.粒子、粒子及粒子都是從原子核里發(fā)射出來(lái)的，但不能認(rèn)為原子核是由這些粒子組成的，原子核是由質(zhì)子和中子組成的.2.衰變的實(shí)質(zhì)是原子核中的2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合在一起發(fā)射出來(lái)的，衰變的方程.3.衰變的實(shí)質(zhì)是原子核內(nèi)的一個(gè)中子變成一個(gè)質(zhì)子和電子，放出高速電子流，衰變的方程.4.在發(fā)生、衰變的過(guò)程中，由于新核處于不穩(wěn)定狀態(tài)，它要通過(guò)輻射光子而達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)，因此射線總是伴隨、衰變而產(chǎn)生.說(shuō)明：核反應(yīng)過(guò)程一般都不是可逆的，所以核反應(yīng)只能用單向箭頭表示反應(yīng)方向，不能用等號(hào)連接.核反應(yīng)的生成物一定要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，不能憑空只依據(jù)兩個(gè)守恒杜撰出生成物來(lái)寫核反應(yīng)方程.核反應(yīng)中遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，核反應(yīng)過(guò)程中反應(yīng)前后的總質(zhì)量一般會(huì)發(fā)生變化（質(zhì)量虧損）而釋放出核能.當(dāng)放射性物質(zhì)發(fā)生連續(xù)衰變時(shí)，原子核中有的發(fā)生衰變，有的發(fā)生衰變，同時(shí)伴隨著輻射.5.確定衰變次數(shù)的方法設(shè)放射性元素經(jīng)過(guò)n次衰變和m次衰變后，變成穩(wěn)定的新元素，則表示該核反應(yīng)的方程為：.根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可列方程：A=A+4n,Z=Z+2n-m.以上兩式聯(lián)立解得：,.由此可見(jiàn)，確定衰變次數(shù)可歸結(jié)為解一個(gè)二元一次方程組.二、半衰期1.半衰期表示放射性元素衰變的快慢，放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間叫做這種元素的半衰期.公式,.式中N0、m0表示衰變前的放射性元素的原子核數(shù)和質(zhì)量，N、m表示衰變后尚未發(fā)生衰變的放射性元素的原子核數(shù)和質(zhì)量，t表示衰變的時(shí)間，表示半衰期.2.不同的放射性元素，半衰期不同，甚至相差十分懸殊；衰變速度越快的元素，其半衰期越短.如氡222衰變?yōu)獒?18的半衰期為3.8天，而鈾238衰變?yōu)殁Q234的半衰期長(zhǎng)達(dá)4.5×109年.3.影響因素：半衰期由放射性元素的原子核內(nèi)部的因素決定，跟原子所處的物理狀態(tài)（如壓強(qiáng)、溫度）或化學(xué)狀態(tài)（如單質(zhì)、化合物）無(wú)關(guān)，因?yàn)檫@些因素都不能改變?cè)雍说慕Y(jié)構(gòu).4.規(guī)律理解：半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，只對(duì)大量原子核適用，對(duì)于少數(shù)個(gè)別的原子核，其衰變毫無(wú)規(guī)律，何時(shí)衰變、何時(shí)衰變一半，都是不可預(yù)知的.活學(xué)巧用【例1】對(duì)天然放射現(xiàn)象，下列說(shuō)法中正確的是（）A.粒子帶正電，所以射線一定是從原子核中射出的B.粒子帶負(fù)電，所以射線有可能是核外電子C.粒子是光子，所以射線有可能是由原子發(fā)光產(chǎn)生的D.射線、射線、射線都是從原子核內(nèi)部釋放出來(lái)的思路解析：衰變的實(shí)質(zhì)是原子核中的兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)氦核放出的，衰變的實(shí)質(zhì)是一個(gè)中子變成一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，然后釋放出電子，衰變是伴隨衰變和衰變而產(chǎn)生.所以這三種射線都是從原子核內(nèi)部釋放出來(lái)的.答案：AD【例2】 原子核發(fā)生衰變時(shí)，此粒子是（）A.原子核外的最外層電子B.原子核外的電子躍遷時(shí)放出的光子C.原子核內(nèi)存在著的電子D.原子核內(nèi)的一個(gè)中子變成一個(gè)質(zhì)子時(shí)，放射出一個(gè)電子解析：因原子核是由帶正電荷的質(zhì)子和不帶電的中子組成的，原子核內(nèi)并不含電子.但在一定條件下，一個(gè)中子可以轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)負(fù)電子，一個(gè)質(zhì)子可以轉(zhuǎn)化成一個(gè)中子和一個(gè)正電子，其轉(zhuǎn)化可用下式表示：, 由上式可看出粒子（負(fù)電子）是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化而來(lái)，正電子是由原子核內(nèi)的質(zhì)子轉(zhuǎn)化而來(lái).答案：D【例3】 (釷)經(jīng)過(guò)一系列和衰變，變成 (鉛)，問(wèn)經(jīng)過(guò)了多少次衰變？經(jīng)過(guò)了多少次衰變？思路解析：由衰變和衰變的規(guī)律分析.由于衰變不影響質(zhì)量數(shù)的變化，所以質(zhì)量數(shù)的變化決定了衰變的次數(shù)，由變?yōu)橘|(zhì)量數(shù)減少了232-208=24，每一次衰變質(zhì)量數(shù)減少4，因此衰變的次數(shù)為6次.6次衰變，電荷數(shù)應(yīng)減少6×2=12，而現(xiàn)在只減少了90-82=8，所以應(yīng)有4次衰變（每次衰變?cè)黾右粋€(gè)電荷數(shù)）.答案：經(jīng)過(guò)6次衰變，4次衰變.【例4】 關(guān)于放射性元素的半衰期，下列說(shuō)法中正確的是（）A.原子核全部衰變所需要的時(shí)間的一半B.原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時(shí)間C.原子量減少一半所需要的時(shí)間D.元素質(zhì)量減半所需要的時(shí)間思路解析：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時(shí)間叫做這種元素的半衰期，它與原子核全部衰變所需要的時(shí)間的一半不同.放射性元素發(fā)生衰變后成了一種新的原子核，原來(lái)元素的原子核的個(gè)數(shù)不斷減少；當(dāng)原子核的個(gè)數(shù)減半時(shí)，放射性元素的原子核的質(zhì)量也減半.故選項(xiàng)B、D正確.答案：BD【例5】下列有關(guān)半衰期的說(shuō)法正確的是（）A.放射性元素的半衰期越短，表明有半數(shù)原子核發(fā)生衰變所需的時(shí)間越短，衰變速度越快B.放射性元素的樣品不斷衰變，隨著剩下未衰變的原子核的減少，元素的半衰期也變短C.把放射性元素放在密封的容器中，可以減慢放射性元素的衰變速度D.降低溫度或增大壓強(qiáng)，讓該元素與其他物質(zhì)形成化合物，均可減小衰變速度思路解析：半衰期的長(zhǎng)短僅由元素本身決定，與原子所處的物理狀態(tài)和化學(xué)狀態(tài)均無(wú)關(guān).故僅A正確.答案： A