5.2放射性元素的衰变-【帮课堂】2023-2024学年高二物理同步学与练（人教版2019选择性必修第三册）

5.2 放射性元素的衰变 知识点一、原子核的衰变 1．定义：原子核自发地放出 或 ，而变成另一种原子核的变化． 2．衰变类型 (1)α衰变： 原子核放出α粒子的衰变．进行α衰变时，质量数 ，电荷数 ，U的α衰变方程：U→Th＋ . (2)β衰变： 原子核放出β粒子的衰变．进行β 衰变时，质量数 ，电荷数 ，Th的β衰变方程：Th→Pa＋ . 3． 衰变规律： 守恒， 守恒． 原子核衰变的理解 衰变类型 α衰变 β衰变 衰变方程 X→Y＋He X→　AZ＋1Y＋　e 衰变实质 2个质子和2个中子结合成氦核2H＋2n→He 1个中子转化为1个质子和1个电子n→H＋e 典型方程 U→Th＋He Th→Pa＋e 衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒 知识点二、半衰期 1．定义：放射性元素的原子核有 发生衰变所需的时间． 2．特点 (1)不同的放射性元素，半衰期 ，甚至差别非常大． (2)放射性元素衰变的快慢是由 决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件 3．适用条件：半衰期描述的是 ，不适用于少数原子核的衰变． 对半衰期规律的理解 半衰期 定义 放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间 衰变规律 N余＝N原，m余＝m原式中N原、m原分别表示衰变前的原子核数和质量，N余、m余分别表示衰变后的尚未发生衰变的原子核数和质量，t表示衰变时间，τ表示半衰期. 影响因素 由原子核内部因素决定，跟原子所处的外部条件、化学状态无关 半衰期规律是对大量原子核衰变行为作出的统计结果，可以对大量原子核衰变行为进行预测，而单个特定原子核的衰变行为不可预测 知识点三、核反应 1．定义：原子核在其他粒子的轰击下产生 或者发生状态变化的过程． 2．原子核的人工转变：卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，核反应方程N＋He→ . 3．遵循规律： 守恒，电荷数守恒． 核反应方程 条件 用α粒子、质子、中子，甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变. 实质 用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使核发生了转变 规律 (1)质量数、电荷数守恒；(2)动量守恒 原子核人工转变的三大发现 (1)1919年卢瑟福发现质子的核反应方程： N＋He→O＋H (2)1932年查德威克发现中子的核反应方程： Be＋He→C＋n (3)1934年约里奥—居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程： Al＋He→P＋n；P→Si＋e. 核反应过程一般都是不可逆的，核反应方程不能用等号连接，只能用单向箭头表示反应方向 知识点四、放射性同位素及其应用 1．放射性同位素：具有 的同位素． 2．应用： (1)射线测厚仪：工业部门使用放射性同位素发出的射线来测厚度． (2)放射治疗． (3)培优、保鲜． (4)示踪原子：一种元素的各种同位素具有 化学性质，用放射性同位素代替非放射性的同位素后可以探测出原子到达的位置． 知识点五、辐射与安全 1．人类一直生活在放射性的环境中． 2．过量的射线对人体组织有 作用．在使用放射性同位素时，必须严格遵守操作规程，注意人身安全，同时，要防止 对水源、空气、用具等的污染． [例题1] （2021秋•如皋市校级期末）如图，一个原子核X经图中所示的一系列α、β衰变后，生成稳定的原子核Y，在此过程中放射出He的总个数为（　　） A．6 B．8 C．10 D．14 [例题2] （2021•乙卷）医学治疗中常用放射性核素113In产生γ射线，而113In是由半衰期相对较长的113Sn衰变产生的。对于质量为m0的113Sn，经过时间t后剩余的113Sn质量为m，其t图线如图所示。从图中可以得到113Sn的半衰期为（　　） A．67.3d B．101.0d C．115.1d D．124.9d [例题3] （2022春•船营区校级期中）目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素。比如，有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放射出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病。根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是（　　） A．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的 B．氡的半衰期为3.8天，若取4