2019年秋粤教版高中物理选修3-5课件+教师用书+分层测试：第4章 第2节　放射性元素的衰变 (3份打包)

第二节　放射性元素的衰变 [学习目标]　1.知道三种射线的本质和特点.2.理解原子核的衰变及核反应规律．(重点、难点)3.知道半衰期的概念，会应用半衰期解决有关问题．(重点) 一、原子核的衰变 1．放射性物体放出的射线常见的有三种：α射线、β射线、γ射线，其实质分别是高速α粒子流、高速电子流、频率很高的电磁波． 2．三种射线的特点 (1)α射线：速度可达光速的，电离作用强，贯穿本领很小． (2)β射线：速度可达光速的99%，电离作用较弱，贯穿本领较强． (3)γ射线：是频率很高的电磁波，波长很短，电离作用最小，贯穿本领最强． 3．原子核的衰变 (1)衰变定义：一种元素经放射过程，变成另一种元素的现象，称为原子核的衰变． (2)衰变分类 ①α衰变：放出α粒子的衰变． ②β衰变：放出β粒子的衰变． (3)衰变方程 HeTh＋U→ ePa＋Th→ (4)衰变规律 ①原子核衰变时电荷数和质量数都守恒． ②任何一种放射性元素只有一种放射性，不能同时既有α放射性又有β放射性，而γ射线伴随α衰变或β衰变产生． 4．γ射线的产生：放射性的原子核在发生α衰变或者β衰变后，产生的新核往往处于高能级，它要向低能级跃迁，并辐射γ光子，故γ射线是伴随α射线或β射线产生的． 二、半衰期 1．定义：原子核数目因衰变减少到原来的一半所经过的时间，叫做半衰期．记为T1/2. 2．衰变规律 m＝m0 (其中m0为衰变前的质量，m为t时间后剩余的放射性元素的质量)． 3．放射性元素的平均存活时间称为平均寿命． 1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)三种射线都是从原子外层电子激发出来的． (×) (2)原子核发生α衰变时，核的质子数减少2，而质量数减少4. (√) (3)原子核发生衰变时，质量数和电荷数都守恒． (√) (4)半衰期的大小反映了放射性元素衰变的快慢． (√) (5)放射性元素衰变的速率，与原子所处的物理状态和化学状态有关． (×) 2．如图所示为研究某未知元素放射性的实验装置，实验开始时在薄铝片和荧光屏之间有图示方向的匀强电场E，通过显微镜可以观察到，在荧光屏的某一位置上每分钟闪烁的亮点数．若撤去电场后继续观察，发现每分钟闪烁的亮点数没有变化；如果再将薄铝片移开，观察到每分钟闪烁的亮点数大大增加，由此可以判断，放射源发出的射线可能为(　　) A．β射线和γ射线 B．α射线和β射线 C．β射线和X射线 D．α射线和γ射线 D　[α射线本质是高速氦核流，β射线是高速电子流，γ射线是电磁波，三者通过电场时，发生偏转的是α射线和β射线，不偏转的是γ射线，撤去电场后，发现每分钟闪烁的亮点数没有变化，则射线中含有γ射线；γ射线的穿透能力最强，α射线穿透能力最弱，薄铝片可以挡住α射线，不能挡住β射线和γ射线，由此判断，放射源发出的射线可能为α射线和γ射线，D选项正确．] 3．(多选)已知钚的一种同位素的半衰期为24 100年，其衰变方程为He＋γ，下列有关说法正确的是(　　)Pu→X＋ A．X原子核中含有92个质子 B．100个Pu经过24 100年后一定还剩余50个 C．由于衰变时释放巨大能量，衰变过程质量数不再守恒 D．衰变发出的γ放射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力 AD　[根据电荷数守恒和质量数守恒可知，质量数等于质子数和中子数之和，X的电荷数为92，质量数为235，质子数是92，中子数为143，A选项正确；半衰期是统计规律，对大量的原子核适用，对个别的原子核没有意义，B选项错误；由于衰变时释放巨大能量，衰变过程总质量减小，但质量数仍旧守恒，C选项错误；衰变发出的γ放射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力，D选项正确．] 三种放射线的衰变 1.α、β、γ三种射线的性质、特征的比较 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 质量 4mp mp＝1.67×10－27kg 静止质量为零 速度 0.1c 0.99c c 贯穿本领 最弱 用一张纸就能挡住 较强 穿透几毫米的铝板 最强 穿透几厘米的铅板 电离作用 很强 较弱 很弱 2.在电场、磁场中偏转情况的比较 (1)不论在电场还是磁场中，γ射线总是做匀速直线运动，不发生偏转． (2)在匀强电场中，α和β粒子沿相反方向做类平抛运动，且在同样的条件下，β粒子的偏移较大． 如图所示． (3)在匀强磁场中，在同样的条件下，α和β粒子沿相反方向做匀速圆周运动，且在同样条件下，β粒子的轨道半径较小，偏转较大． 如图所示． 【例1】　如图所示，R是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场，LL′是厚纸板，MN是荧光屏，实验时，发现在荧光屏的O、P两点处有亮斑