第五章 2.放射性元素的衰变-2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册【新课程同步训练】学习手册（人教版）

学 第五章 原 子 核 变式训练 2 三个原子核 X 、 Y 、 Z ， X 核放出一个正 电子后变为 Y 核， Y 核与质子发生核反应后 生成 Z 核并放出一个氦 （ 4 2 He ）， 则下面说法 正确的是 （ ） A． X 核比 Z 核多一个质子 B． X 核比 Z 核少一个中子 C． X 核的质量数比 Z 核质量数大 3 D． X 核与 Z 核的总电荷是 Y 核电荷的 3 倍 拓 展 创 新 人们在认识原子核结构的过程中， 主要 提出了五种具体的模型： 气体模型、 液滴模 型、 α 粒子模型、 壳层模型、 综合模型。 各 种模型分别适用于核现象的一个特定方面， 但迄今为止还没有哪一个模型能恰当地、 圆 满地描述放射性衰变到核反应和裂变的广阔 范围里的一切现象。 此外， 还须进一步研究 质子—质子、 质子—中子、 中子—中子这三 种相互作用， 以便说明原子核的主要性质。 有些实验表明， 核内除了质子和中子外， 还 可能存在其他粒子， 例如， 当核被高能激发 时出现 π 介子； 近些年又发现了含有超粒子 的超核。 这些问题还和迅速发展的 “基本粒 子” 物理紧密相关。 因此， 人类仍然需要对 原子核的结构及其内部运动规律进行不断地 探索。 变式训练答案 1. B ２. C 知 识 梳 理 知识点 1 原子核的衰变 1. 定义： 原子核放出 α 粒子或 β 粒子后变 成新的原子核， 这个变化叫衰变。 2. 规律： 原子核衰变时， 质量数和电荷数都 守恒。 3. 分类 α 衰变——核电荷数减少 2 ， 质量数减 少 4 。 β 衰变——核电荷数增加 1 ， 质量数 不变。 γ 射线伴随 α 、 β 衰变产生， 放出 γ 射 线时电荷数和质量数均不变。 4. 本质： α 衰变是在一定条件下， 原子核中 的两个中子和两个质子会结合起来形成 α 粒子， 并被释放出来。 此时的原子核就发 生了 α 衰变。 β 衰变是核内的中子转化为质子和电 子， 电子从核内发射出来， 核反应方程是 A Z X→ A Z+1 Y+ 0 -1 e 。 γ 光子是 α 或 β 衰变后， 产生的新核由 于具有过多的能量 （核处于激发态） 而辐射 出来的。 知识点 2 半衰期 1. 半衰期： 放射性元素的原子核有半数发生 衰变的时间。 它是一个统计规律， 适用于 大量的原子核。 2. 放射性元素的衰变 107 学 第三册 （人教版）高中物理选择性必修 2. 说明： 衰变是原子核内部发生的变化， 而 温度、 压力、 与其他元素化合等因素无法 影响到原子核内部， 所以放射性与元素的 物理或化学状态无关。 知识点 3 探测射线的方法 威耳逊云室 ， 气泡室 ， 盖革 - 米勒计 数器。 知识点 4 核反应 1. 核反应： 原子核在其他粒子的轰击下产生 新的原子核的过程叫核反应。 在核反应中 质量数守恒、 电荷数守恒。 人工转变核反应方程： 14 7 N+ 4 2 He→ 17 8 O+ 1 1 H （发现质子的核反应 方程） 9 4 Be+ 4 2 He→ 12 6 C+ 1 0 n （发现中子的核反应方 程） 原子核人工转变的意义： （ 1 ） 可以研究原子核的构成。 （ 2 ） 可以发现和制造新的元素。 2. 人工放射性同位素 （ 1 ） 放射性同位素： 有些同位素具有放射 性， 叫作放射性同位素。 放射性同位素有天然放射性同位素和人 工转变放射性同位素两种， 它们的化学性 质相同。 （ 2 ） 举例： 约里奥 - 居里夫妇发现具有放射 性的磷 30 方程： 27 13 Al+ 4 2 He→ 30 15 P+ 1 0 n 。 （ 3 ） 人工放射性同位素的优点 放射强度容易控制， 形状容易控制， 半 衰期短， 废料容易处理。 3. 放射性同位素的应用 （ 1 ） 利用射线 射线测厚装置， 烟雾报警器， 放射治 疗， 培育新品种， 延长保质期。 （ 2 ） 作为示踪原子 棉花对磷肥的吸收， 甲状腺疾病的诊断。 知识点 5 辐射与安全 人类一直生活在放射性环境中， 不过这 些放射都在安全剂量之内， 对我们没有伤 害。 然而过量的射线对人体组织有破坏作 用， 这种破坏往往是对细胞的破坏， 有时不 会被马上察觉。 要 点 突 破 要点 1 原子核的衰变规律 原子核发生衰变过程中遵循质量数守恒 而不是质量守恒。 其过程可用核反应方程 表示。 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， 这时发出的射线中就会同时 具有 α 、 β 和 γ 三种射线。 例 1 用中子轰击铝 27 13 Al ， 产生 24 11 Na 和 X 粒 子， 24 11 Na 具有放射性， 它衰变后变成 24 12 Mg ， 则