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第五章 原子核
第2节 放射性元素的衰变
高二物理（人教版2019）
知识回顾
1、三种射线的本质分别是什么？
2、射线来源于何处？
射线与核外电子无关，来自原子核。
3、原子核由什么组成？
原子核由质子和中子组成
（质子和中子通称为核子）
核电荷数Z=质子数=原子序数=荷外电子数
质量数A=核子数=质子数+中子数
在古代，不论是东方还是西方，都有一批追求，“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？
新课引入

α衰变：放出α粒子的衰变，如:
β衰变：放出β粒子的衰变，如:
1.定义：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：
原子核发生衰变时，衰变前后的电荷数和质量数都守恒．
3.规律：
4.衰变方程
α衰变：
β衰变：
说明：1. 中间用单箭头，不用等号；
2. 质量数守恒，电荷数守恒;
3. 方程及生成物要以实验为基础.
一、 原子核的衰变
结果: 新核在元素周期表中位置前移2位
（原子序数减2）
本质: 原子核内的一个中子变成质子，同时放出一个电子，
结果: 新核在元素周期表中位置后移
1位 （原子序数增1）
α衰变：
β衰变：
本质: 原子核内少了两个质子和两个中子
（原子核中的两个中子和两个质子结合形成ɑ粒子并释放出来）
5、本质：
6 、γ辐射：
γ射线经常是伴随α射线和 β射线产生的
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
化学方程式
核反应方程式
联系
电荷、质量守恒
电荷数、质量数守恒
区别
用符号
用箭头
注意：核反应方程式中质量数守恒指衰变前后核子的总数不变，
并不是质量不变！
区分：核反应与化学反应
设 经一X次α衰变和Y次β衰变后的产物：
质量数守恒：
电荷数守恒：
衰变方程：
解得：
BD　
解析：α衰变时核电荷数减2，质量数减4，β衰变时核电荷数加1，质量数不变；设发生了x次α衰变和y次β衰变，则根据质量数和电荷数守恒有：2x－y＋86＝88,4x＋222＝226，解得x＝1，y＝0，A错误；同理可判断选项C错误；BD正确。
[2021·全国甲卷] 如图-所示,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.14
A
设有一个质量为M0的原子核，原来处于静止状态。当发生一次α(或β)衰变后，释放的粒子的质量为m，速度为v，产生的反冲核的质量为M，速度为V：（1）．动量守恒关系 0＝mv＋MV 或 mv＝－MV
7、α衰变和β衰变在磁场中的轨迹分析
（2）．在磁场中径迹的特点
例2(多选)A、B是两种放射性元素，原来都静止在同一匀强磁场，其中一个放出α粒子，另一个放出β粒子，运动方向都与磁场方向垂直。图中a、b与c、d分别表示各粒子的运动轨迹，下列说法中正确的是 (　 　)
A．磁场方向一定为垂直纸面向里
B．A放出的是α粒子，B放出的是β粒子
C．b为α粒子运动轨迹，c为β粒子运动轨迹
D．a轨迹中粒子比b轨迹中的粒子动量大
BC　
11.4
7.6
3.8
1/2
1/4
1/8
m/m0
t /天
0
1、定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。
氡的衰变
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
m/m0
t /天
3.8
1/2
2×3.8
1/4
3×3.8
1/8
1/16
4×3.8
…
…
2、公式：若放射性元素原来的质量为m0 、原子数为N0；剩余的质量m，剩余的原子数为N，经过时间t，则：
二、 半衰期
由图可知：氡的半衰期为3.8天

① 经过n个半衰期(T)其剩余的质量为：
② 经过n个半衰期后剩余的粒子数为：
3. 补充几点：
①半衰期是一个统计规律，只对大量的原子核才适用。
②不同元素的原子核半衰期差异很大。
③每一种原子核的半衰期是固定的，由原子核内部结构决定，与外部因素无关。
一种放射性元素，不管它是以单质的形式存在，还是与其他元素形成化合物，或者对它施加压力、提高温度，都不能改变它的半衰期
例3.下列关于放射性元素半衰期的说法正确的是(　　)
A．半衰期越长对环境的影响时间越长
B．通过化学方法可以改变放射性元素的半衰期
C．通过物理方法可以改变放射性元素的半衰期
D．100个放射性元素原子核经过一个半衰期后剩余50个未衰变的原子核
A
A
1.定义：
原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核或者发生状态变化的过程。
2.原子核的人工转变
I·约里奥·居里，1900～1958
F·约里奥·居里，1897～1956
法国科学家。是P·居里和M·居里的女儿和女婿.由于发现人工放射性而获得1935年诺贝尔化学奖.
发现质子
发现中子
发现放射性同位素和正电子
六 核反应
具体实例1：质子的发现—卢瑟福 α粒子轰击氮原子核
具体实例2：中子的发现----查德威克a粒子轰击铍原子核
具体实例3：约里奥·居里夫妇用α粒子轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测到了正电子
3.书写核反应方程需注意的问题
（2）核反应方程要满足：电荷数守恒，质量数守恒
（3）熟记并会写，中子、质子、电子、正电子、氕、氘、氚、α粒子
（4）熟记并会写元素周期表前二十位元素符号
（1）核反应方程用箭头“ ”，不能用“=”
例4.完成下列核反应方程，并指出其中哪个是发现质子的核反应方程，哪个是发现中子的核反应方程．
变式训练4.在中子、质子、电子、正电子、α粒子中选出一个适当的粒子，分别填在下列核反应式的横线上．
2.放射性同位素的分类
①天然放射性同位素。
②人工放射性同位素。
3.人工放射性同位素的优势
①放射强度容易控制。
②半衰期短，废料易处理。
1.放射性同位素：具有放射性的同位素.
四、 放射性同位素及其应用
①射线测厚仪
在钢板一面，放置γ射线源，另一面放着接收装置。那么钢板越厚，接收到了射线信号越弱，根据信号强度就可以测量金属板的厚度。
②放射治疗
利用γ射线的高能量治疗癌症
经照射 未经照射
培优育种
③农业应用
γ射线使种子的遗传基因发生变异，杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期等
【练习1】1934年，约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝核1327????????，产生了第一个人工放射性核素X：????+1327????????→????+????。X的原子序数和质量数分别为( 　 B )
A.15和28 B.15和30
C.16和30 D.17和31
?
【练习2】国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台，如图所示。下列核反应中放出的粒子为中子的是(　 B 　)
A.714????俘获一个α粒子，产生817????并放出一个粒子
B.1327????????俘获一个α粒子，产生1530????并放出一个粒子
C.511????俘获一个质子，产生48????????并放出一个粒子
D.36????????俘获一个质子，产生23????????并放出一个粒子
?
【练习3】氡的半衰期是3.8天，下列说法正确的是(　 C　 )
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
一、原子核的衰变
2.衰变原则：
质量数守恒，电荷数守恒。
1.原子核的衰变：
（1）?衰变:原子核放出?粒子的衰变叫做?衰变．
（2）β衰变:原子核放出β粒子的衰变叫做β衰变．
（3）γ射线:伴随?射线或?射线产生.
二、半衰期
1、半衰期: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、不同的放射性元素，半衰期不同
放射性元素衰变的快慢是核内部自身因素决定。
课堂小结
放射性元素半衰变是一个统计规律。

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