2 放射性元素的衰变 学习任务一 原子核的衰变 [物理观念] 原子核自发地放出α粒子或β粒子,则核电荷数变了,变成另一种原子核,这种变化称为原子核的衰变. (1)α衰变:原子核放出一个α粒子就发生了一次α衰变,新核的质量数减少了 ,而电荷数减少了 ,用通式表示为 . (2)β衰变:原子核放出一个β粒子就发生了一次β衰变,新核的质量数 ,而电荷数增加了 ,用通式表示为 . (3)衰变规律:原子核衰变时, 和 都守恒. (4)γ射线经常是伴随α射线和β射线而产生,往往是衰变后的新核从高能级向低能级跃迁时辐射出来的,原子核放出一个γ光子不会改变它的 和 . 例1 1964年10月16日,中国第一枚原子弹试爆成功,如图.该原子弹核反应物的主要成分是U.天然U是不稳定的,它通过若干次α衰变和β衰变最终成为稳定的元素Pb,则此过程α衰变和β衰变的次数分别为 ( ) A.7、4 B.5、8 C.12、14 D.14、46 [反思感悟] 变式1 (多选)[2024·河北唐山一中月考] A、B两种放射性元素,原来都静止在同一匀强磁场中,磁场方向如图所示,其中一个放出α粒子,另一个放出β粒子,α与β粒子的运动方向跟磁场方向垂直,图中a、b、c、d表示α粒子、β粒子以及两个新原子核的运动轨迹,则 ( ) A.甲图为α衰变的轨迹图,乙图为β衰变的轨迹图 B.甲图为β衰变的轨迹图,乙图为α衰变的轨迹图 C.b为α粒子轨迹,c为β粒子轨迹 D.a为α粒子轨迹,d为β粒子轨迹 [反思感悟] 【要点总结】 1.对α衰变和β衰变的理解 衰变类型 α衰变 β衰变 衰变方程 XYHe XYe 衰变实质 2个质子和2个中子结合成氦核 H+nHe 1个中子转化为1个质子和1个电子 nHe 典型方程 UThHe ThPae 匀强磁场 中的轨迹 形状 衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒 2.确定原子核衰变次数的方法与技巧 (1)方法:设放射性原子核X经过n次α衰变和m次β衰变后,变成稳定的新原子核Y,则衰变方程为X→Y+He+e,根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程A=A'+4n,Z=Z'+2n-m,联立解得n=,m=+Z'-Z.由此可见,确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组. (2)技巧:为了确定衰变次数,一般先由质量数的改变确定α衰变的次数(这是因为β衰变对质量数没有影响),然后根据衰变规律确定β衰变的次数. 学习任务二 半衰期 [教材链接] 阅读教材“半衰期”相关内容,完成下列填空: (1)半衰期的概念:半衰期表示放射性元素衰变的快慢,放射性元素的原子核有 发生衰变所需的时间叫作这种元素的半衰期. (2)影响半衰期的因素:半衰期由放射性元素的 决定,跟原子所处的 (如压强、温度)和 (如单质、化合物)无关,因为这些因素都不会影响原子核的结构. [科学推理] 用N原、m0表示衰变前的原子数和质量,t表示衰变时间,τ表示半衰期,则衰变后的尚未发生衰变的原子数和质量分别为N余= ,m余= . 例2 [2023·浙江1月选考] 宇宙射线进入地球大气层与大气作用会产生中子,中子与大气中的氮14会产生以下核反应:NnCH,产生的C能自发进行β衰变,其半衰期为5730年,利用碳14的衰变规律可推断古木的年代.下列说法正确的是( ) A.C发生β衰变的产物是N B.β衰变辐射出的电子来自于碳原子的核外电子 C.近年来由于地球的温室效应,引起C的半衰期发生微小变化 D.若测得一古木样品的C含量为活体植物的,则该古木距今约为11 460年 [反思感悟] 变式2 某放射性元素的衰变曲线如图,T为半衰期,以下说法正确的是 ( ) A.k=3 B.k=4 C.若T=5天,那么200个该元素的原子核经kT后一定还剩下25个 D.根据图像可以知道,该元素的半衰期逐渐减小 [反思感悟] 学习任务三 核反应 [教材链接] 阅读教 ... ...
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