19.3 探测射线的方法 19.4 放射性的应用与防护（学案）-【成才之路】2020-2021学年高中新课程物理同步学习指导（人教版选修3-5）

现行旧教材·高中新课程学习指导 第二节　 放射性元素的衰变 课前预习反馈 　 　 知识点 1:α 粒子　 β 粒子　 另一种　 α 衰变　 β 衰变　 42 He　 0 - 1 e　 电荷数　 质量数 知识点 2:半数　 内部　 物理状态　 化学状态　 大量　 无法　 大量 的原子核 判一判 (1) × 　 (2) × 　 (3) × 　 (4)√　 (5)√ 选一选 D　 23892 U 衰变为 234 91 Pa 要经过 1 次 α 衰变和 1 次 β 衰变,A 错误;β 射 线是高速电子流,B 错误;半衰期与原子所处的物理,化学状态无关,C 错误;天然放射现象说明原子核可分,D 正确。 想一想 只要测出古化石中14 C 的含量就可以根据14 C 的半衰期推断古化石 的年龄。 课内互动探究 　 　 思考讨论 1:(1)当原子核发生 α 衰变时,原子核的质子数和中子数 各减少 2 个。 因为 α 粒子是原子核内 2 个质子和 2 个中子结合在一起 发射出来的。 (2)当原子核发生 β 衰变时,新核的核电荷数相对于原来增加了 1 个。 新核在元素周期表中的位置向后移动了 1 个位次。 典例 1:(1)设23892 U 衰变为 206 82 Pb 经过 x 次 α 衰变和 y 次 β 衰变。 由 质量数守恒和电荷数守恒可得 238 = 206 + 4x ① 92 = 82 + 2x - y ② 联立①②解得 x = 8,y = 6,即一共经过 8 次 α 衰变和 6 次 β 衰变。 (2)由于每发生一次 α 衰变质子数和中子数均减少 2,每发生一次 β 衰变中子数少 1,而质子数增 1,故20682 Pb 较 238 92 U 质子数少 10, 中子数 少 22。 (3)核反应方程为 238 92 U → 206 82 Pb + 8 4 2 He + 6 　 0 - 1 e。 对点训练 1:BD　 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。 　 　 思考讨论 2:(1)由衰变图可看出,每经过一个半衰期,氡原子核的 质量变为原来的 1 2 。 (2)经过两个半衰期未衰变的原子核还有 1 4 。 典例 2:2. 5 × 105 m3 解析:由每分钟衰变次数与其质量成正比出发,运用半衰期知识可 求出存水量。 设放射性同位素原有质量为 m0 ,10 天后其质量剩余为 m,水库存水 量为 Qm3 ,由每分钟衰变次数与其质量成正比可得 10Q 8 × 107 = m m0 ,由半衰 期公式得: m = m0 ( 1 2 ) t T , 由 以 上 两 式 联 立 代 入 数 据 得: 10Q 8 × 107 = ( 1 2 ) 10 2 = ( 1 2 )5 ,解得水库存水量为 2. 5 × 105 m3 。 对点训练 2:BC　 放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的 时间叫半衰期,这是一个统计规律,对于大量的原子核才适用,对于少量 原子核是不成立的,放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身决定 的,与外界的物理和化学状态无关,故 A、D 错误,B、C 正确。 课堂巩固达标 1. B　 α 射线的穿透能力弱于 γ 射线的穿透能力,A 错误;钋(21884 )衰变过 程中产生质量亏损,根据质能方程可知,会释放能量,B 正确;质量为 m 的钋核经过 276 天,两个半衰期,每经过一个半衰期质量变为原来 的一半,所以经过两个半衰期质量变为原来的 1 4 ,C 错误;半衰期不会 随着温度而改变,D 错误。 2. BD　 由于测定出该岩石中含有的铀是岩石形成初期时的一半,由图 像可知对应的时间是 45 亿年,即地球年龄大约为 45 亿年,半衰期为 45 亿年,A 错误,B 正确;由图像知,90 亿年对应的 N N0 = 1 4 ,设铅原子 的数目为 N′,则: N N + N′ = 1 4 ,所以 N N′ = 1 3 ,即 90 亿年时的铀铅原子 数之比为 1︰3,C 错误,D 正确。 故选 BD。 3. D　 β 衰变产生电子,质量数不变,核电荷数增加 1;α 衰变产生氦核, 质量数减少 4,核电荷数减少 2。 过程①质量数不变,故它发生的是 β 衰变;过程③质量数减少 4,故应该是 α 衰变;过程②核电荷数减少 2, 故是 α 衰变;过程④核电荷数增加 1,说明是 β 衰变。 故选项 D 正确。 第三节　 探测射线的方法 第四节　 放射性的应用与防护 课前预习反馈 　 　 知识点 1