5.2 放射性元素的衰变-【创新大课堂系列】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册同步辅导与测试(人教版)

又由入射的光子数决定，因此>I'。 4 -×0.1c× -≈370.9 答案D 1 0.99c 2 [典例3]解析由光电流I与电压U的关系图像可知，α光对应的1 1836 遏止电压大于b光对应的逼止电压，结合Ek=hv一W。和Ek=eU.{ 由此可见，A项正确，B项错误； 可知，a光光子的频率大于b光光子的频率，水对a光的折射率大于： 带电粒子垂直进入匀强电场，设初速度为，垂直电场线方向位移 对b光的折射率，故A正确：根据折射率n=C可知，a光在水中的 为x,沿电场线方向位移为y,则有 传播速度更小，故B正确：光电管的极限频率与自身的性质有关，与 I=vot,y-2 m 照射光的频率无关，故C错误：由光电流I与电压U的关系图像可 知，当滑动变阻器的滑片滑到最左端时，电压U为零，但光电流I不 消去t可得y gEx? 2mv 为零，故D错误。 答案AB 对某一确定的x值，α、3粒子沿电场线偏转距离之比为 [典例4]解析 一群处于=5激发态的氢原子，向低能级跃迁时最 多可辐射出C唱=10种不同频率的光，故A错误：根据g -mv ya ga mg v 2=2×1836×(0.99c) 可 。一1 4 (0.1c)237.5 由此可见，C项错误，D项正确。 知，口√，氢原子中的电于从高能级向低能级跃迁时轨道丰径减 答案AD 更占2 小，则电子速率增大，故B错误；根据玻尔理论可知， 一群处于n 5探究导入提示：(1)说明质子是原子核的组成部分。 激发态的氢原子，向低能级跃迁时可辐射出的10种不同频率的光 (2)说明原子核内除质子外，还有其他粒子存在。 子中，只有n=5能级向=1能级跃迁时辐射的光于的能量值大于！[典例2]解析原子序数与核内质子数、核电荷数、中性原子的核外 13eV,为13.06eV,能使该金发生光电效应，故C正确；由于 电子数都是相等的，原子核的质量数等于核内质子数与中子数之 10种光子中能量值最大的光子的能量值仅为13.06eV,所以福射， 。由此可得： 出的光子无论使哪一种金属发生光电效应，逸出的光电子的动能都！ (1)镭核中的质子数等于其原子序数，故质子数为88，中子数N等于原 一定小于13.06eV,故D错误。 子核的质量数A与质子数Z之差，即N=A一Z=226-88=138。 答案C (2)镭核所带电荷量 [典例5]解析根据能级跃迁知识，从n=4能级跃迁到n=3能级 Q=Ze=88×1.6×10-19C=1.408×10-17C 和从n=4能级跃迁到n=2能级以及从n=3能级跃迁到n=2能级！ (3)中性镭原子，核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88。 辐射的光子能量均小于3eV,而从n一4能级跃迁到n一1能级和从 答案 (1)88 138(2)1.408×10-17C(3)88 n=3能级跃迁到n=1能级以及从n=2能级跃迁到n=1能级辐射 :针对训练 的光子能量均大于3V且小于124eV,所以这群氧原子辐射的光3.解析在对天然放射现象的研究中发现，射线与原子核外的电于无 中，有三种频率的光为紫外线，故A错误：这群氢原子辐射的光中， 关，也就是说射线来自原子核，因此说明了原子核可以再分，故A正 当氢原子从=4能级向n=3能级跃迁时，波长最长，此光子能量 确：原子核的电荷数不是它的电荷量，质量数也不是它的质量，故B 为五三 -E3 -0.85eV一（一1.51）eV=0.66eV,故B正确；在 错误：卢瑟福通过实验发现了质子，并猜想原子核内可能还存在中 氢原子辐射的光中，从一4能级跃迁到基态释放的光子能量最大， 子，查德威克通过实验证实了原子核中存在中子，故C错误：原子 其波长最小，能使光刻机雕刘尺寸最小，其光子能量为E 核。Th的质子数为90，中子数为144，故D错误 E -0.85eV-(-13.6)eV=12.75eV,故C正确；在光刻机的 答案A 物镜和硅晶圈之间充满水，光频率不变，速度减小，可知光的波长在·4解析 原子核的原子序数与核内质子数、核电荷数、核外电子数都 水中将变短，打在硅晶圆上的光的波长将变短，得以刻出更精密的： 是相等的，原子核的质量数（核子数）等于核内质子数与中子数之 芯片，故D正确。 和，由此可知这两种镭是同位素，核内的质子数均为88，核子数分别 答案BCD 为226和228，中子数分别为138和140，原子的化学性质由核外电 第五章原子核 子数决定，由于它们的核外电子数相同，故它们的化学性质也相同。 原子核的组成 故正确答案为A、C。 誉客 AC 必备知识·自主梳理 !素养演练·提升技能 一、1.(1)贝克勒尔(2)射线天然(3)83832.(1)粒子流 ·1.解析α粒子散射现象说明了原子的核式结构，但与原子核内部结 电离(2)电子流铝板(3)电磁波铅板 构变化无关，A错误；光电效应现象说明光具有粒子性，原子发光现 二、1.卢瑟福氨原子核3.质子中子核子 4.质子数 原子序 象显示了原子能级的不连续性，均与原子核内部结构无关，C、D错 数5.质子数中子数6.质量数电荷数7.质子数中子数 误：天然放射现象是原子核内部结构变化引起的，B正确。 自主评价 答案B 1.(1)×(2)/(3)/(4)×(5)W/ 2.解析在元素周期表中查到铅的原子序数为82，即一个铅原子中有 2.提示：卢瑟福认为，占原子质量绝大部分的带正电的那部分物质集1 82个质子，由于原子是电中性的，则核外电子有82个：根据质量数 中在很小的空间范囿。绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向， (核子数)等于质子数与中子数之和可知，铅原子核的中子数为 前进，只有极少数α粒子有机会与原子核接近，受到原子核较大的 207一82=125，故选项B正确」 斥力而发生明显的偏转。 答案B 关键能力·合作探究 3.解析 任意一种元素的几种同位素，具有相同的质子数、核电荷数 要点1 和核外电子数，且化学性质相同，但质量数（核子数）和中子数都不 探究导入提示：(1)说明α射线带正电，阝射线带负电，Y射线不： 相等，故选项A正确 带电。 答案 A (2)说明射线比荷小于B射线的比荷 4.解析 天然放射现象说明原子核具有复杂的结构，选项A错误；因 [典例1]解析R放射出来的射线共有a、B,Y三种，其中a、B射线！ 黑纸只能挡住a射线，则打到a点的为3射线，打到b点的为Y射 垂直于磁场方向进入磁场区城时将受到洛伦兹力作用，丫射线不偏 线，由左手定则可知，Q、P之间的匀强磁场垂直纸面向外，选项B错 转，故打在(O点的应为Y射线：由于：射线贯穿本领弱，不能射穿厚 误，C正确：比放射性元素放出的射线中有α射线、B射线和Y射线， 纸板，故到达P点的应是3射线：依据B射线的偏转方向及左手定 选项D错误。 则可知磁场方向垂直纸面向里。 答案 C 答案C 2 放射性元素的衰变 针对训练 !必备知识·自主梳理 1.解析 在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减 -、1.a粒子3粒子原子核3.He 9e4.(1)电荷数质量数 小，说明射线中有穿透力很弱的粒子，即α粒子；在铝片和计数器之 二、1.半数2.核内部自身不同 问再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，说明穿过铝片 的粒子中无带电粒子，故只有Y射线。因此放射源可能是α和Y的 三、1.(1)新原子核(2)卢瑟福()十1H质量数电荷数 混合放射源，C正确。 3.(1)放射治疗(2)示踪原子(3)过量放射性物质 答案C :自主评价 2.解析 已知α粒子带正电，B粒子带负电，Y射线不带电，根据正、负 :1.(1)/ (2)×(3)/(4)/ (5)/ 电荷在磁场中运动受洛伦兹力方向和正、负电荷在电场中受电场力 ·2.提示：不是。经过一个半衰期，该种元素的原子核有半数发生变化 方向，可知A、B、C、D四幅图中，α、3粒子的偏转方向都是正确的，但 转变成其他元素，但核内的核子（质子和中子）并没有这么明显的 偏转的程度需进一步判断。 :关键能力·合作探究 带电粒子在磁场中做匀速图周运动，其半径=，将其数据代入，！要点 Ba 则α粒子与B粒子的半径之比为 探究导入提示：手机和微波炉等确实能产生电磁波，Y射线也是电磁 波，但两者在能量上有较大的区别，手机等放出的电磁波属于微波 范囿，与Y射线相比，穿透本领及电离本领都很弱，对人体危害很 ra mg vg ga 小。但Y射线频率很大，能量很高，因而使用不当时，对人体危害 较大。 217 [典例1]解析(1)设2U衰变为5Pb经过x次a衰变和y次3衰 性质相同，也要利用衰变规律不受物理、化学变化的影响，同时还要 变。由质量数守恒和电荷数守恒可得 考虑放射性废料容易处理，因此选项A、B,C正确，选项D不正确。 238=206+4.x ① 答案 ABC 92=82+2了3 ②！8.解析15()衰变的方程为1()→1N十9，A正确，不符合题意：将 联立①②解得x=8,y=6 放射性同位素5()注入人体，在人体内衰变放出正电子，与人体内负 即一共经过8次α衰变和6次B衰变 电子相逼而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理 (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3 后产生清晰的图像，故其作用为示踪原子，B正确，不符合题意；该 衰变中子数减少1，而质子数增加1，故Pb较2U质子数少10，中， 正、负电子湮灭后生成两个光子，即e十。1e →2Y,C错误，符合题 子数少22。 意：PET所选的放射性同位素的半衰期应小于人体的代谢周期，否 (3)衰变方程为8U →29Pb十8He+6_Ye。 则无法通过探测器探测到，D正确，不符合题意。 答案(1)8次4衰变和6次B衰变(2)1022 答案C (3)238U →82Pb+82He十6-1e :素养演练·提升技能 针对训练 :1.解析半衰期是指原子核有半数发生衰变所需要的时间，故A错 1.解析发生一次《衰变，核电荷数减少2，质量数减少4，原子序数减 误，B正确：发生《衰变时质子数少2，新原子核在周期表中的位置 少2：发生一次3衰变，核电荷数、原子序数增加1。 向左移动2位，发生3衰变时质子数多1，新原子核在周期表中的位 答案AD 置向右移动1位，故C错误，D正确。 2.解析 X的中子数为146，质子数为92，质量数为146十92=238，Y 答案BD 的中子数为124，质子数为82，质量数为124十82一206，质量数减少！2.解析核反应前后核子数相等，核反应遵循的是质量数守恒而不是 238一206=32，发生α衰变的次数为32÷4=8，发生3衰变的次数 质量守恒，故A错误：根据核反应的特点可知，核反应方程2U 为82一(922×8)=6，即在此过程中放射出电子的总个数为6，A 2Th十He腐于a衰变，故B正确：核反应方程号N十He 正确。 答案A →()十H属于人工核反应，故C正确；3衰变是原子核的衰变， 要点2 与核外电子无关，3衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一 探究导入提示：不对。放射性元素的原子核有半数发生衰交所需的： 个质子的同时释放出来的，故D错误。 时间叫作这种元素的半衰期。经过第二个1620年后镭226还剩 答案BC 2.5g ·3.解 人工放射性同位素的半衰期都比较短，疫变得快，对环境的 [典例2]解析(1)C的3衰变方程为： 危害较小，故A正确：α射线能使空气分子电离成导体，所以能够消 除静电，Y射线的电离本领较小，故B错误：根据放射性同位素的应 gC→0ie十1N。 用可知，用放射性同位素参与化学反应可以起到示踪的作用，故C (2)14C的半衰期x=5730年 正确：放射性同位素大多是人工合成的同位素，成本高，存在量较 生物死亡后，遗骸中的C按其半衰期变化，设活体中C的含量为： 少，不能作为核燃料进行发电，故D错误。 答案 AC N。,遗骸中的C含量为N,则N=No（2) 因为药物的血浆半衰期为2小时，经过6小时，即3个半衰 期，血浆中的药物浓度下降至2,5毫克/升，所以该药物的用药时间 间隔约为6小时，故C正确。 即0.25No=No 写0故，730=2，月11460年 答案C 答案(1)14C →°1e+14N(2)11460年 5.解析测得一具古生物遗藏中C含量只有活体中的12.5%，即3，经 针对训练 3.解析放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核半数发生衰 过了3个半衰期，故这具遗藏距今约有5730×3=17190（年）。 答案 17190 变所需的时间，它反映了放射性元素衰变速度的快慢，半衰期越短， 则衰变趣快：某种元素的半衰期由其自身因素决定，与它所处的物 3 核力与结合能 理、化学状态无关，故A正确，B、C、D错误。 必备知识·自主梳理 答案A 、1.(2)电磁2.(1)核子(2)原子核(3)10-1 4.解析设刚植入时碘的质量为m,经过180天后的质量为m,根据 二、1.核子能量2.核子数平均牢固稳定3.m24.小于 m=mo（2)】 1 、 =m() 自主评价 ,代入数据解得m=mo（2) = ,1.(1)×(2)×(3)/ :2.提示：不对。在核反应中质量数守恒即核子的个数不交，只是核子 组成原子核时，仿佛变“轻”了一些，原子核的质量总是小于其全部 答案B 核子质量之和，即发生了质量亏损，核子的个数并没有变化。 要点3 关键能力·合作探究 探究导入，提示：衰交是具有放射性的不稳定核白发进行的变化，原！要点】 子核的人工转交是利用。粒子、质子、中子或y光子轰击靶核发生！探究导入提示：弱相互作用的作用距离为1018m,强相互作用的作 的交化。所有的原子核都可能发生人工转变。 用距离为10一15m,电磁力主要体现在原子、分子层面，万有引力主 [典例3]解析(1)核反应方程为 要在宏观和宇观尺度上发辉作用。所以顺序为：弱相互作用、强相 He+Na→i8Mg十H。 互作用、电磁相互作用、引力相互作用。 (2)a粒子，新核的质量分别为4m、26m,质子的速率为，因为是对：[典例1]解析核力是强相互作用的一种表现，它的作用范图在 心正碰，由动量守恒定律得 1.5×1015m之内，核力比库仑力大得多，选项B正确，A错误：核 力在大于0.8X10-15m时表现为引力，且随距离增大而减小：在距 4m,=26m×六-mw 离小于0.8X1015m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在 解得≈0.23c。 起，选项C正确：人们对核力的了解还不是很清楚，这是科学家们奋 答案(1)He+Na→8Mg十1H(2)0.23 力攻克的堡垒，选项D错误。 针对训练 答案BC 5,解析根据核反应的质量数和电荷数守恒知，X1为H,选项A错针对训练 :1.解析由核力的特点知道，只有相距1.5×10一15m内的核子之间 误；X2为H,选项B错误：X3为n,选项C错误；X1为H,选项D 存在核力，核力发生在相邻核子之间。 正确 答案BD 答案D 6.解析 中反应放出电子，属于目袭变，故A错误：B中反应是聚变2.解析 核力是一种很强的力，应存在于相邻的核子之间，作用范围 在1.5X1015m之内，由题意知，F·d=W=E,则F 反应（以后学到），故B错误：C中反应放出α粒子，属于α衰变，故C 错误：D中反应属于原子核的人工转变，故D正确。 10×10×1.6×10-1" N=1.6×10N,故选项C正确。 答案D 10-13×10-2 要点4 答案C 探究导入提示：应选用半衰期较短的。因为半衰期短的放射性废料！要点2 容易处理。当然也不能选用太短的，否则就需要频繁更换放射原 !探究导入 提示：(1)不是。结合能是要把原子核分开成核子时吸收 料了。 的能量，并不是原子核具有的能量」 [典例4幻解析三种同位素的化学性质无明显差异，A错误：三种同！ (2)不一定。结合能是核子结合成原子核放出的能量或原子核拆散 位素的原子核不同，则原子光语不同，B正确：由题意可知，C自发！ 成核子吸收的能量，而比结合能是核子结合成原子核时每个校子平 均放出的能量或原子核拆散成核子时每个核子平均吸收的能量，结 进行B衰变，衰变后原子序数会增加1，故衰变后的新核为N,质量 数不变，C、D错误。 合能大的原子核，比结合能不一定大：结合能小的原子核，比结合能 不、一定小、 答案B 针对训练 :[典例2]解析因D、E的核子平均质量比F的大，因此，原子核D 骑数特盛树赞公结素树位袋防纸克：老素生风失精资艺季 和E结合成原子核F时，有质量亏损，结合过程中一定会释放能量， A正确，B错误：而原子核A的核子平均质量比原子核B、C的核子 218第五章原子核 :4.(多选)2Ra是2Ra的一种同位素，对于这两种 针对训练 : 镭的原子而言，下列说法正确的有 ( 3.下列关于原子核的相关说法中正确的是 ( A.它们具有相同的质子数和不同的质量数 A.天然放射现象的发现说明了原子核是可以再分的 B.它们具有相同的中子数和不同的原子序数 B.原子核的电荷数不是它的电荷量，但质量数是 C.它们具有相同的核电荷数和不同的中子数 它的质量 C.卢瑟福通过实验发现了质子和中子 D.它们具有相同的核外电子数和不同的化学 D.原子核3Th的核内有90个中子 性质 素养演练·提升技能 达标训练素养提高 1.下列现象中，与原子核内部结构变化有关的是 4.(新情景题)如图所示，在某次 ( 实验中把放射源放入铅制成的 A.α粒子散射现象 B.天然放射现象 容器中，射线只能从容器的小 C.光电效应现象 D.原子发光现象 孔射出。在小孔前Q处放置一 2.在元素周期表中查到铅的原子序数为82，一个铅： 张黑纸，在黑纸后P处放置照 原子质量数为207，下列说法正确的是( ) 相机底片，Q、P之间为垂直纸（非黑纸）面的匀强 A.核外有82个电子，核内有207个质子 磁场（图中未画出），整个装置放在暗室中。实验 B.核外有82个电子，核内有82个质子 中发现，在照相机底片的a、b两处被感光(b点正 C.核内有82个质子，207个中子 对铅盒的小孔)。下列有关说法正确的是( D.核内有125个核子 A.天然放射现象说明原子具有复杂的结构 3.氢有三种同位素，分别是氕(H)、氘(H)、氚 B.Q、P之间的匀强磁场垂直纸面向里 (H),下列说法正确的是 ( C.通过分析可知，打到a处的射线为B射线 A.它们的质子数相等 D.此放射性元素放出的射线中只有α射线和B B.它们的物理性质和化学性质均不相同 射线 C.它们的核子数相等 D.它们的中子数相等 温馨提示 请做课时分层检测（二十） 2 放射性元素的衰变 (1)了解原子核的衰变。 物理观念 (2)知道半衰期及其统计规律。 (3)知道放射性同位素及其应用，知道射线的危害及防护。 科学思维 根据质量数守恒和电荷数守恒写出反应方程。 科学探究 利用4C的半衰期估算植物的年龄。 科学态度与责任 了解放射性技术在生活、科技领域的应用，培养对发展科学技术的热爱。 必备知识·自主梳理 预习新知夯实基础 一、原子核的衰变 变成另一种 ,我们把这种变化称为原子 1.定义 核的衰变 原子核自发地放出 或 ,由于核2.衰变分类 电荷数变了，它在元素周期表中的位置就变了， (1)a衰变：放出a粒子的衰变。 (2)B衰变：放出B粒子的衰变。 99 物理·选择性必修第三册 3.衰变过程 (2)人工放射性同位素优点 288U→286Th+ ①资源丰富，应用广泛 28Th→21Pa十 ②放射强度容易控制，废料容易处理。 4.衰变规律 3.放射性同位素的应用与防护 (1)原子核衰变时 和 都守恒。 (1)应用射线：应用Y射线可以测厚度、医疗方面 (2)当放射性物质连续衰变时，原子核中有的发： 的 、照射种子培育优良品种等。 生α衰变，有的发生3衰变，同时伴随着Y射线辐 (2)示踪原子：棉花枝株吸收磷的情况、碘用于甲 射。这时，放射性物质发出的射线中就会同时具 状腺疾病的诊断、有关生物大分子的结构及其功 有a、B和Y三种射线。 能的研究，要借助于 二、半衰期 (3)辐射与安全：人类一直生活在放射性的环境 1.定义 中， 的射线对人体组织有破坏作用。要 放射性元素的原子核有 发生衰变所需 防止 对水源、空气、用具等的污染。 的时间。 自主评价 2.决定因素 放射性元素衰变的快慢是由 的因素决1.判断正误 定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关： (1)原子核发生α衰变时，核的质子数减少2，而 系。不同的放射性元素，半衰期 质量数减少4。 () 3.应用 (2)原子核发生阝衰变时，原子核的质量不变。 利用半衰期非常稳定这一特点，可以测量其衰变 ( 程度、推断时间。 (3)衰变和原子核的人工转变均满足质量数守恒 三、核反应放射性同位素及其应用辐射与安全 和电荷数守恒。 () 1.核反应 (4)医学上利用射线进行放射治疗时，要控制好 (1)定义：原子核在其他粒子的轰击下产生 放射的剂量。 () 或者发生状态变化的过程 (5)发现质子、发现中子和发现放射性同位素P (2)原子核的人工转变 的核反应均属于原子核的人工转变。 () 用α粒子轰击氮原子核，产生了氧的一2.情景思考 种同位素，同时产生一个质子。卢瑟福发现质子： 放射性元素的半衰期是否就是该种元素的核子 的核反应方程：14N十He→ 有半数发生变化的时间？ 遵循规律： 守恒， 守恒。 2.人工放射性同位素 (1)放射性同位素的定义：很多元素都存在一些： 具有放射性的同位素，它们被称为放射性同： 位素。 关键能力·合作探究 讲练设计探究重点 要点1 原子核的衰变规律 探究归纳 探究导入有人说：“y射线 1.衰变的实质 是电磁波，对人类有害， (1)α衰变：原子核内两个质子和两个中子结合成 手机、微波炉等电器都能 一个a粒子，2n十21H→He 产生电磁波，因而不能使 (2)β衰变：原子核内的一个中子变成质子，同时 用！”这种说法对吗？ 放出一个电子，0n→H+_9e。 2.Q衰变、B衰变的比较 衰变类型 a衰变 B衰变 衰变方程 2X→2-Y+He 2X→zAY+-9e 100 第五章原子核 衰变实质 2H+2n→tHe n→lH+_9e A.原子核每放出一个α粒子，原子序数减少2 实例 28U→236Th+2He 236Th→281Pa+-9e B.原子核每放出一个α粒子，原子序数增加4 C.原子核每放出一个β粒子，原子序数减少1 衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒 D.原子核每放出一个B粒子，原子序数增加1 3.确定原子核衰变次数的方法与技巧 2.如图，一个原子核X经图中所示的一系列Q、B衰 (1)方法：设放射性元素X经过n次a衰变和m 变后，生成稳定的原子核Y,在此过程中放射出 次B衰变后，变成稳定的新元素Y,则衰变方 电子的总个数为 程为： 中子数 2X→2Y+nHe+m9e 146 根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程： 142 A=A'+4n,Z=Z'+2n-m。 138 以上两式联立解得=A一A,m=AA+乙-乙。 4 2 130 由此可见，确定衰变次数可归结为解一个二元 126 次方程组。 122 80848892质子数 (2)技巧：为了确定衰变次数，一般先由质量数的 A.6 B.8 C.10 D.14 改变确定α衰变的次数（这是因为阝衰变的次数 多少对质量数没有影响)，然后根据衰变规律确 要点2 半衰期的理解与应用 定B衰变的次数。 探究导入放射性元素衰变有一定的速率。镭226衰 [典例1]2U核经一系列的衰变后变为2Pb 变为氡222的半衰期为1620年，有人说：“10g镭 核，问： 226经过1620年有一半发生衰变，镭226还有5g, (1)一共经过几次α衰变和几次阝衰变？ 再经过1620年另一半镭226也发生了衰变，镭226 (2)28Pb与U相比，质子数和中子数各少了 就没有了”。这种说法对吗？为什么？ 多少？ (3)综合写出这一衰变过程的方程。 [听课记录] 探究归纳 1.意义：表示放射性元素衰变的快慢。 2.半衰期公式：N余=N原 1 2 ,m余=m原 /名师点评/ 式中N原、m原表示衰变前的原子数和质量，N余、 衰变次数的判断方法 余表示衰变后的尚未发生衰变的原子数和质 (1)衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒。 量，t表示衰变时间，x表示半衰期。 (2)每发生一次Q衰变，质子数、中子数均减 3.适用条件：半衰期是一个统计概念，是对大量的 少2。 原子核衰变规律的总结，对于一个特定的原子 (3)每发生一次B衰变，中子数减少1，质子数 核，无法确定其何时发生衰变，半衰期只适用于 增加1。 大量的原子核。 4.应用：利用半衰期非常稳定的特点，可以测算其 针对训练 衰变过程，推算时间等。 1.(多选)原子序数大于或等于83的所有元素，都：[典例2]放射性同位素14C被考古学家称为“碳 能自发地放出射线。这些射线共有三种：α射线、 钟”，它可以用来判定古生物体的年代，此项研究 B射线和Y射线。下列说法中正确的是() 获得1960年诺贝尔化学奖。 101 物理·选择性必修第三册 (1)宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原： 要点3原子核的人工转变和核反应方程 子后，会形成不稳定的C,它很容易发生衰变， 放出B射线变成一个新核，其半衰期为5730年， 探究导入衰变和原子核的人工转变有什么不同？ 试写出14C的衰变方程。 (2)若测得一古生物遗骸中的4C含量只有活体 中的25%，则此遗骸距今约有多少年？ [听课记录] 探究归纳 1.人工转变核反应的条件：用α粒子、质子、中子， 甚至用Y光子轰击原子核使原子核发生转变。 2.核反应的实质：用粒子轰击原子核并不是粒子与 /名师点评/ 核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部 应用半衰期公式m M2)m=N() 的三 使核发生了转变。 3.原子核人工转变的三个典型核反应 点注意 (1)1919年卢瑟福发现质子的核反应： (1)半衰期公式只对大量原子核才适用，对少数 14N+4He→gO+H; 原子核是不适用的。 (2)1932年查德威克发现中子的核反应： (2)明确半衰期公式中m、M的含义及二者的 关系；n、N的含义及二者的关系。 9Be+号He→lC+n: (3)1934年居里夫妇发现放射性同位素和正电子 (3)明确发生衰变的原子核与新产生的原子核 的核反应： 质量之间的比例关系，每衰变一个原子核，就会 产生一个新核，它们之间的质量之比等于各自 3Al+He→gP+n;8P→Si+9c。 4.人工转变核反应与衰变的比较 原子核的质量之比。 原子核的人工转变是一种核反应，是其他粒子 针对训练 与原子核相碰撞的结果，需要一定的装置和条 不同点 件才能发生，而衰变是原子核的自发变化，它不 3.下列有关半衰期的说法正确的是 受物理和化学条件的影响 A.放射性元素的半衰期越短，表明有半数原子核： 发生衰变所需的时间越短，衰变速度越快 人工转变与衰变过程一样，在发生过程中质量 相同点 数与电荷数都守恒，反应前后粒子总动量守恒 B.放射性元素的样品不断衰变，随着剩下未衰变 的原子核的减少，元素半衰期也变长 [典例3] 某实验室工作人员，用初速度为 C.把放射性元素放在密封的容器中，可以减慢放 0.09c(c为真空中的光速)的a粒子轰击静止在 射性元素的衰变速度 匀强磁场中的原子核Na,产生了质子。若某次 D.降低温度或增大压强，让该元素与其他物质形： 碰撞可看作对心正碰，碰后新核的运动方向与α 成化合物，均可减小衰变速度 粒子的初速度方向相同，质子的运动方向与新核 4.(2022·山东等级考)碘125衰变时产生Y射线，： 运动方向相反，它们在垂直于磁场的平面内分别 医学上利用此特性可治疗某些疾病。碘125的 做匀速圆周运动。通过分析轨迹半径，可得出新 半衰期为60天，若将一定质量的碘125植入患 核与质子的速度大小之比为1：10，已知质子质 者病灶组织，经过180天剩余碘125的质量为刚： 量为m。 植入时的 ( (1)写出核反应方程： (2)求出质子的速度大小（结果保留两位有效 A.6 c 数字)。 102 第五章原子核 [听课记录] (2)农业应用一Y射线使种子的遗传基因发生 变异，杀死使食物腐败的细菌、抑制蔬菜发芽、延 长保存期等。 (3)作示踪原子一利用放射性同位素与非放射 性同位素有相同的化学性质。 (4)医学上一利用Y射线的高能量治疗癌症。 [典例4]幽门螺杆菌可以引发多种胃病，因此能 否准确、迅速地检测病人是否受到感染，治疗方 案的选择是个关键。幽门螺杆菌在生命过程中 会产生一种酶，它使尿素分解，生成物中包括二 针对训练 氧化碳。如果在检测前让病人服下少量尿素，根 5.在下列四个核反应方程中，X1、X2、X3和X4各 据呼出的气体中是否含有酶分解尿素产生的二 代表某种粒子。 氧化碳，即可作出诊断。然而，正常新陈代谢也 ①H+X1→He+dn 会产生二氧化碳，为了将二者区分，可以请病人 ②4N+He→1gO+X2 服下用14℃合成的尿素，14C具有放射性，能够自 ③9Be+1He→1号C+Xg 发地进行B衰变，因此检测呼出的二氧化碳是否 ④Mg+十He→3A1+X 具有放射性即可准确判断。但是射线对人体有 则下列判断正确的是 害，所以这不是很好的办法，现在医院里普遍选 A.X1是质子 B.X2是中子 用的尿素是用无放射性的13C合成的，用质谱仪 C.X3是电子 D.X4是质子 或光谱分析的方法检测呼出的二氧化碳中是否 6.下列方程属于原子核人工转变的是 含有13C,就可以判断病人的胃部是否被幽门螺 A.28Th→231Pa十_9e 杆菌感染，这种方法准确、迅速，现在已经得到了 B.}H+H→He+Y 广泛应用。下列说法正确的是 C.28U→26Th+He A.12C、13C、14C的化学性质不同 D.He+3Al-3P++on B.12C、13C、14C的原子光谱不同 C.14C衰变后变为14B 要点4放射性同位素及其应用与防护 D.14C衰变后生成的新核比14C的质量数少 探究导入医学上做射线治疗用的放射性元素，使 [听课记录] 用一段时间后当射线强度降低到一定程度时就 需要更换放射材料，原来的材料成为核废料。这 些放射治疗选用的放射性元素的半衰期应该很 长还是较短？为什么？ 针对训练 7.(多选)人工放射性同位素被用作示踪原子，主要 是因为 探究归纳 A.放射性同位素不改变其化学性质 1.放射性同位素的分类 B.人工放射性同位素的半衰期比天然放射性元 (1)天然放射性同位素。 素的半衰期短得多 (2)人工放射性同位素。 C.半衰期与元素所处的物理、化学状态无关 2.放射性同位素的主要作用 D.放射性同位素容易制造 (1)工业部门使用射线测厚度一 利用Y射线的8.PET(正电子发射型计算机断层显像)的基本原 穿透特性。 理：将放射性同位素O注入人体，参与人体的代 103 物理·选择性必修第三册 谢过程，O在人体内衰变放出正电子，与人体内： B.将放射性同位素O注入人体，其作用为示踪 负电子相遇而湮灭转化为一对Y光子，被探测器 原子 探测到，经计算机处理后产生清晰的图像。根据 C.该正、负电子湮灭的方程为e+01e→y PET原理，下列说法不正确的是 D.PET所选的放射性同位素的半衰期应小于人 A.1O衰变的方程为O→1N+9e 体的代谢周期 素养演练·提升技能 达标训练素养提高 1.(多选)关于原子核的衰变和半衰期，下列说法正： C.用放射性同位素参与化学反应可以起到示踪 确的是 ( 的作用 A.半衰期是指原子核的质量减少一半所需要的： D.放射性同位素可以作为核燃料进行发电 时间 4.根据临床经验，部分药物在体内的代谢也有与原 B.半衰期是指原子核有半数发生衰变所需要的： 子核衰变相似的规律。药物的血浆半衰期是指 时间 药物在血浆中的浓度下降一半所需的时间。某 C.发生α衰变时产生的新原子核在周期表中的 种药物的血浆半衰期为2小时，一次合理剂量的 位置向右移动2位 用药后药物在血浆中的浓度为20毫克/升，若血 D.发生β衰变时产生的新原子核在周期表中的 浆中的药物浓度下降至3毫克/升以下就要补充 位置向右移动1位 用药，则该药物的用药时间间隔约为() 2.(多选)关于核反应，下列说法正确的是( A.2小时B.4小时C.6小时D.8小时 A.在核反应中，质量守恒、电荷数守恒 :5.(新情景题)放射性同位素C被考古学家称为 B.核反应方程8U→23Th十2He属于a衰变 “碳钟”，它可以用来判定古生物的年代。宇宙 C.核反应方程4N+He→1O+H属于原子 射线中高能量中子碰撞空气中的氮原子后，就 核的人工转变 会形成很不稳定的C,它很容易发生阝衰变， D.核反应方程C→1N十_9e属于B衰变，而 变成一个新核，其半衰期为5730年。14C的生 β射线来自原子外层的电子 成和衰变通常是平衡的，即生物活体中C的含 3.(多选)放射性同位素被广泛应用。下列说法正 量是不变的。当生物体死亡后，机体内C的含 确的是 ) 量将会不断减少。若测得一具古生物遗骸中 A.人工放射性同位素的半衰期都比较短，对环境 14C含量只有活体中的12.5%，则这具遗骸距今 的危害较小 约有 年。 B.放射性同位素能够消除静电是因为其发出的 温馨提示 请做课时分层检测（二十一） Y射线 3 核力与结合能 (1)知道四种基本相互作用，知道核力的性质。 物理观念 (2)认识原子核的结合能和比结合能的概念。 (3)知道质量亏损和质能方程。 科学思维 能用质量亏损和质能方程计算核能相关的问题。 科学探究 结合能、比结合能与原子核的稳定性的关系。 科学态度与责任 关注核技术应用对人类生活和社会发展的影响。 必备知识·自主梳理 预习新知夯实基础 一、核力与四种基本相互作用 (2) 相互作用（长程力）。 1.四种基本相互作用 (3)强相互作用（短程力）。 (1)引力相互作用（长程力）。 (4)弱相互作用（短程力）。 104