19.2 放射性元素的衰变-2019-2020学年人教版物理选修3-5知识点突破

19.2 放射性元素的衰变 学习目标 1．知道α和β衰变的规律及实质。　 2．理解半衰期的概念。　 3．会利用半衰期进行简单的运算。 重点：1．原子核衰变的规律及实质。 2．半衰期的概念及影响因素。 难点：1．衰变的实质。 2．半衰期的概念。 知识点一、原子核的衰变 1．定义：原子核放出α或β粒子，由于核电荷数变了，它在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。 2．衰变类型：一种是α衰变，另一种是β衰变，而γ射线是伴随α衰变或β衰变产生的。 3．衰变过程：（1）α衰变规律：X―→Y＋He。 （2）β衰变规律：X―→Y＋e。 4．衰变方程式遵守的规律： （1）遵守三个守恒：①质量数守恒；②核电荷数守恒；③动量守恒。 （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（伴随的γ射线除外）。 5．对α衰变和β衰变的实质的正确理解 （1）原子核的衰变：原子核放出α粒子或β粒子后就变成了新的原子核，我们把这种变化称为原子核的衰变。α粒子、β粒子及γ射线都是从原子核里发射出来的，但不能认为原子核是由这些粒子组成的，原子核是由质子和中子组成的。 （2）α衰变的实质：2n＋2H―→He，是原子核中的2个质子和2个中子结合在一起发射出来的。 （3）β衰变的实质：n―→H＋e，是原子核内的一个中子变成一个质子和电子，从而放出高速电子流。原子核内虽然没有电子，但核内的的质子和中子是可以相互转化的。当核内的中子转化为质子时同时要产生一个电子。这个电子从核内释放出来，就形成了β衰变。β粒子用e或p表示。钍234核的衰变方程式：Th―→Pa+e。可以看出新核少了一个中子，却增加了一个质子，并放出一个电子。 衰变前后核电荷数、质量数都守恒，新核的质量数不会改变但核电荷数应加1。 （4）γ射线：是伴随α衰变或β衰变产生的，γ射线不改变原子核的电荷数和质量数。其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变时，产生的某些新核由于具有过多能量（核处于激发态）而辐射出γ光子。γ射线本质是能量，不能单独发生。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（伴随的γ射线除外）。 【题1】对天然放射现象，下列说法中正确的是 A．α粒子带正电，所以α射线一定是从原子核中射出的 B．β粒子带负电，所以β射线有可能是核外电子 C．γ粒子是光子，所以γ射线有可能是由原子发光产生的 D．α射线、β射线、γ射线都是从原子核内部释放出来的 【题2】原子核发生β衰变时，此β粒子是 A．原子核外的最外层电子 B．原子核外的电子跃迁时放出的光子 C．原子核外存在着的电子 D．原子核内的一个中子变成一个质子时，放射出的一个电子 6．确定衰变次数的方法 （1）题境：设放射性元素X经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定新元素Y。 （2）反应方程：X―→Y＋nHe＋me （3）根据电荷数和质量数守恒列方程A＝A′＋4n Z＝Z′＋2n－m 两式联立解得：n＝　m＝＋Z′－Z。 7．写核反应方程的基本原则：是质量数守恒和电荷数守恒，依据这两个原则列方程就可确定α衰变和β衰变的次数，根据每发生一次α衰变新核的质子数和中子数均比原来的核少2，每发生一次β衰变中子数少1，质子数多1，就可计算多次衰变后的核与原来核的质子数和中子数的差值，也可根据其核电荷数和核质量数进行推算。 【特别提醒】①核反应中遵循质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中反应前后的总质量一般会发生变化（质量亏损）而释放出核能。 ②当放射性物质发生连续衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随着γ辐射。 ③为了确定衰变次数，一般是由质量数的改变先确定α衰变的次数，这是因为β衰变的次数的多少对质量数没有影响，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数。 【题3】如图为α衰变、β衰变示意图。 （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？为什么？ （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？ 【题4】U核经一系列的衰变后变为Pb核，问： （1）一共经过几次α衰变和几次β衰变？ （2）Pb与U相比，质子数和中子数各少多少？ （3）综合写出这一衰变过程的方程。 【题5】某放射性元素经过6次α衰变和8次β衰变，生成了新核。则新核和原来原子核相比 A．质子数减少了12 B．质子数减少了20 C．中子数减少了14 D．核子数减少了24 知识点二、半衰期 1．意义：半衰期表示放射性元素的衰变的快慢 2．定义：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。同一放射元素具有的衰变速率一定，不同元素半衰期不同，有的差别很大。 3．公式N余＝N原（），m余＝m原（），式中N