4.2 放射性元素的衰变-【步步高】2019版学案导学与随堂笔记物理（粤教版选修3-5）

第二节　放射性元素的衰变 [学习目标] 1.知道三种射线的特征，知道衰变的概念.2.知道α、β衰变的实质，知道γ射线是怎样产生的，会写α、β衰变方程.3.知道什么是半衰期，会利用半衰期解决相关问题. 一、原子核的衰变 [导学探究] 1.怎样用电场或磁场判断α、β、γ射线粒子的带电性质？ 答案　让三种射线通过匀强电场，则γ射线不偏转，说明γ射线不带电.α射线偏转方向和电场方向相同，带正电，β射线偏转方向和电场方向相反，带负电.或者让三种射线通过匀强磁场，则γ射线不偏转，说明γ射线不带电，α射线和β射线可根据偏转方向和左手定则确定带电性质. 2.如图1为α衰变、β衰变示意图. 图1[来源:学*科*网] (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？ (2)当发生β衰变时，新核的核电荷数相对原来的原子核变化了多少？新核在元素周期表中的位置怎样变化？ 答案　(1)α衰变时，质子数减少2，中子数减少2. (2)β衰变时，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. [知识梳理]　原子核的衰变 1.对三种射线的认识 种类 α射线 β射线 γ射线 组成 高速氦核流 高速电子流 光子流(高频电磁波) 带电荷量 2e －e 0 速率 0.1c 0.99c c 贯穿本领 最弱，用一张纸就能挡住 较强，能穿透几毫米厚的铝板 最强，能穿透几厘米厚的铅板 电离作用 很强 较弱 很弱 2.定义：原子核放出α粒子或β粒子，变成新元素原子核的过程. 3.衰变类型 (1)α衰变：放射性元素放出α粒子的衰变过程.放出一个α粒子后，核的质量数减少4，电荷数减少2，成为新核. (2)β衰变：放射性元素放出β粒子的衰变过程.放出一个β粒子后，核的质量数不变，电荷数增加1. 4.衰变规律：原子核衰变时电荷数和质量数都守恒. 5.γ射线 γ射线是伴随α衰变或β衰变同时产生的，γ射线不改变原子核的电荷数和质量数. [即学即用]　判断下列说法的正误. (1)α射线实际上就是氦原子核，α射线具有较强的穿透能力.(　×　) (2)β射线是高速电子流，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板.(　√　) (3)γ射线是能量很高的电磁波，电离作用很强.(　×　) (4)原子核在衰变时，它在元素周期表中的位置不变.(　×　) (5)发生β衰变是原子核中的电子发射到核外.(　×　) 二、半衰期 [导学探究]　(1)什么是半衰期？对于某个或选定的几个原子核能根据该种元素的半衰期预测它的衰变时间吗？ (2)某放射性元素的半衰期为4天，若有10个这样的原子核，经过4天后还剩5个，这种说法对吗？ 答案　(1)半衰期是一个时间，是某种放射性元素的大量原子核有半数发生衰变所用的时间的统计规律，故无法预测单个原子核或几个特定原子核的衰变时间. (2)半衰期是大量放射性元素的原子核衰变时所遵循的统计规律，不能用于少量的原子核发生衰变的情况，因此，经过4天后，10个原子核有多少发生衰变是不能确定的，所以这种说法不对. [知识梳理]　半衰期 1.定义：放射性元素的原子核数目因衰变减少到原来的一半所经过的时间. 2.半衰期公式：m＝，其中T1/2为半衰期. 3.特点 (1)不同的放射性元素，半衰期不同，甚至差别非常大. (2)放射性元素衰变的快慢是由核内部自身因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件无关. 4.适用条件：半衰期描述的是统计规律，不适用于单个原子核的衰变. [即学即用]　判断下列说法的正误. (1)同种放射性元素，在化合物中的半衰期比在单质中长.(　×　) (2)把放射性元素放在低温处，可以减缓放射性元素的衰变.(　×　) (3)放射性元素的半衰期与元素所处的物理和化学状态无关，它是一个统计规律，只对大量的原子核才适用.(　√　) (4)氡的半衰期是3.8天，若有4个氡原子核，则经过7.6天后只剩下一个氡原子核.(　×　) 一、三种射线 1.三种射线的实质 α射线：高速氦核流，带2e的正电荷； β射线：高速电子流，带e的负电荷； γ射线：光子流(高频电磁波)，不带电. 2.三种射线在电场中和磁场中的偏转 (1)在匀强电场中，γ射线不发生偏转，做匀速直线运动，α粒子和β粒子沿相反方向做类平抛运动，在同样的条件下，β粒子的偏移大，如图2所示. 　 图2　　　　　　　图3 (2)在匀强磁场中，γ射线不发生偏转，仍做匀速直线运动，α粒子和β粒子沿相反方向做匀速圆周运动，且在同样条件下，β粒子的轨道半径小，如图3所示. 例1　如图4所示，R是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场，LL′是厚纸板，MM′是荧光屏，实验时，发现在荧光屏的O、P两点处有亮斑，由此可知磁场的方向、到达O点的射线种类、到达P点的射线种类应属于下表中的(　　)