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高中物理选择性必修第三册 第五章：原子核 第 2 节:放射性元素的衰变
第 2节：放射性元素的衰变
问题与思考：
在古代，不论是东方还是西方，都有一批人追求“点石成金”之术，他们试图利用化学方法将一些普通的矿石变成黄金。当然，这些炼金术士的希望都破灭了。那么，真的存在能让一种元素变成另一种元素的过程吗？
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电离能力
贯穿能力
速度
成分
射线
射线
射线
高能量电磁波或光子流（中性）
1/10光速
接近光速
光速
很弱（空气中只能前进几厘米）
较强（几毫米厚的铝板）
很强（几厘米厚的铅板）
很强
较弱
很弱
2 射线的性质
射线性质
1 天然放射现象
物质不断自发地放射出射线的现象。
物质自发放射射线的性质
放射性：
具体有放射性的元素
放射性元素：
（Z≥83及Z＜83的部分元素 ）
温故知新
氦原子核
高速电子流
一、原子核的衰变
1.原子核的衰变：原子核放出 α粒子或 β粒子转变为新核的变化叫做原子核的衰变。
2.种类：
原子核自发地放出α粒子或β粒子，由于核电荷数变了，它在元素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（decay）。
铀238放出一个α粒子后，质量数减少4，电荷数减少2，成为新核。这个新核就是钍234
这种衰变过程叫作α衰变
一、原子核的衰变
2.种类：
????????????????????????在 α衰变时产生的 ????????????????????????????（钍）也具有放射性，它能放出一个β粒子而变为????????????????????????????（镤）
?
放出β粒子的衰变叫作β衰变
一、原子核的衰变
3.原子核衰变的规律：
衰变原则
质量数守恒，电荷数守恒。
（1）?衰变：放出?粒子
（2） ?衰变：放出?粒子
在这个衰变过程中，衰变前的质量数等于衰变后的质量数之和 ；衰变前的电荷数等于衰变后的电荷数之和。大量事实表明，原子核衰变时电荷数和质量数都守恒。
（3） ?衰变：
总是伴随? 射线或? 射线产生
放射性元素衰变不可能有单独的γ衰变！
衰变后元素的核电荷数变了，它在元素周期表的位置就变了，变成另一种原子核，即生成了新的原子核！
一、原子核的衰变
3.原子核衰变的规律：
4、α衰变与β衰变的实质
一、原子核的衰变
两个中子和两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，放射性元素就发生了α衰变
β衰变的实质在于核内的中子转化成了一个质子和一个电子
二、半衰期
1、半衰期的概念
放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，叫作这种元素的半衰期（half life）
一个氡原子核在3.8天内有50%的概率发生衰变而成其他元素，1kg氡原子里有大量的氡原子核，从统计学上看，经过3.8天，有一半的氡原子核发生衰变。大概还剩下0.5kg的氡原子。
一些元素的半衰期：
氡222衰变为钋218的半衰期为3.8天
镭226衰变为氡222的半衰期为1620年
铀238衰变为钍234的半衰期长达4.5×109年
氡的衰变
m：任意时刻氡的质量
m0：t=0时的质量
②放射性元素衰变发生在原子核内部，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。
①放射性元素的半衰期，描述的是统计规律。是对大量的原子核整体衰变做出的“统计预测”，对单个原子核说它的半衰期是没有意义的。
二、半衰期
2、对半衰期的理解
氡的衰变
m：任意时刻氡的质量
m0：t=0时的质量
③经时间t，未衰变元素的质量
质量与原子个数相对应，故经过n个半衰期后剩余的粒子数为：
三、核反应
1.第一次原子核人工转变：
卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素——氧17和一个质子，即：
2.核反应：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应。
与衰变过程一样，在核反应中，质量数守恒、电荷数守恒。
卢瑟福发现质子
查德威克发现中子
三、放射性同位素
很多元素都存在一些具有放射性的同位素，它们被称为放射性同位素。
1、放射性同位素的分类
⑴天然放射性同位素:不过40多种
⑵人工放射性同位素:已达1000多种
2、人工放射性同位素的优势（与天然的放射性物质相比）
⑴放射强度容易控制。
⑵半衰期短，废料易处理。
(3)可以制成各种需要的形状。
很多元素都存在一些具有放射性的同位素，他们被称为放射性同位素。既有天然放射性同位素，也有人工合成的放射行同位素。
射线测厚装置
放射治疗
辐射育种
三、放射性同位素及其应用
碘 131 用于甲状腺疾病的诊断
利用磷的放射性同位素检测棉花的磷肥吸收情况
三、放射性同位素及其应用
培优、保鲜
过量的射线对人体组织有破坏作用，这些破坏往往是对细胞核的破坏，有时不会马上察觉。因此，在使用放射性同位素时，必须严格遵守操作规程，注意人身安全，同时，要防止放射性物质对空气、水源、用具等的污染。存在射线危险的地方，常能看到如图所示的标志。
四、辐射与安全
国际通用的辐射性标志
人类一直生活在放射性的环境中。例如，地球上的每个角落都有来自宇宙的射线，我们周围的岩石，其中也有放射性物质。我们的食物和日常用品中，有的也具有放射性，例如，食盐和有些水晶眼镜片中含有钾40，香烟中含有钋210，这些也是放射性同位素，不过它们辐射的强度都在安全剂量之内。
1986年4月26日苏联发生切尔诺贝利核泄漏事故
四、辐射与安全
切尔诺贝利核辐射危害严重，导致事故前后3个月内有31人死亡，之后15年内有6-8万人死亡，13.4万人遭受各种程度的辐射疾病折磨，方圆30公里地区的11.5万多民众被迫疏散。
四、辐射与安全
广岛原子弹事件
动物变异
植物变异
四、辐射与安全
1．关于天然放射现象，下列说法正确的是（　　）
A．放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就是半衰期
B．放射性元素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γ射线
C．当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发生β衰变
D．放射性物质放出的射线中，α粒子动能很大，因此贯穿物质的本领很强
B
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2．一个原来静止的 原子核，辐射出α粒子，它的两个产物在垂直于它们速度方向的匀强磁场中运动，它们的轨迹和运动方向(图中用箭头表示)可能是下图中哪一个（???）
D
高中物理选择性必修第三册 第五章：原子核 第 2 节:放射性元素的衰变
3．氡222衰变为钋218的半衰期为3.8d．20g氡222经7.6d后还剩下（ ）
A．10g
B．5g
C．2.6g
D．1.25g
B
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4．氡的半衰期是3.8天，下列说法正确的是(　　)
A．升高温度，可以使氡的半衰期变短
B．增加压强，可以使氡的半衰期变短
C．4克氡原子核，经过7.6天就只剩下1克氡原子核
D．4个氡原子核，经过7.6天就只剩下1个氡原子核
C
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5．下列关于原子核的衰变规律的说法中，正确的是（ ）　　
A．放射性元素一次衰变可同时产生α射线和β射线
B．放射性元素发生α衰变，新核的化学性质不变
C．随着放射性元素的衰变，其半衰期也在变
D．放射性元素的半衰期跟它所处的物理、化学状态无关
D
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6．元素X是放射性元素Y的同位素，X与Y分别进行了如下的衰变： ，则下列叙述中正确的是（　　）
A．Q和S是同位素
B．X和R的原子序数相同
C．X和R的质量数相同
D．R的质子数多于上述任一元素的质子数
AD
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7．下列说法正确的是（　　）
BC
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8． （钍）经过一系列α和β衰变后，变成 ，下列正确的是（　 　）
A．铅核比钍核少8个质子
B．铅核比钍核少16个中子
C．共经过4次α衰变和6次β衰变
D．共经过6次α衰变和4次β衰变
ABD
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