2024-2025學(xué)年高中物理第3章原子核與放射性第2節(jié)原子核衰變及半衰期教學(xué)案魯科版選修3-5

PAGEPAGE1第2節(jié)原子核衰變及半衰期1.了解自然放射現(xiàn)象及其規(guī)律．(重點(diǎn))2.知道三種射線的本質(zhì)，以及如何利用磁場區(qū)分它們．(重點(diǎn))3．知道放射現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是原子核的衰變．4.知道兩種衰變的基本性質(zhì)，并駕馭原子核的衰變規(guī)律．(重點(diǎn))5．理解半衰期的概念．(重點(diǎn)＋難點(diǎn))一、自然放射現(xiàn)象eq\a\vs4\al(1.)定義：物質(zhì)能自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象．eq\a\vs4\al(2.)物質(zhì)放出射線的性質(zhì)，叫做放射性．eq\a\vs4\al(3.)具有放射性的元素，叫做放射性元素．eq\a\vs4\al(4.)自然放射現(xiàn)象最先是由貝克勒爾于1896年發(fā)覺的．人類對(duì)原子核變更規(guī)律的相識(shí)，是從自然放射現(xiàn)象的發(fā)覺起先的．自然放射性現(xiàn)象的發(fā)覺有何意義？提示：自然放射現(xiàn)象使人們相識(shí)到原子核具有困難的內(nèi)部結(jié)構(gòu)．二、放射線的本質(zhì)eq\a\vs4\al(1.)α射線是高速運(yùn)動(dòng)的氦原子核粒子流．速度約為光速的0.1倍，電離作用很強(qiáng)，穿透實(shí)力很弱．eq\a\vs4\al(2.)β射線是高速運(yùn)動(dòng)的電子流，速度約為光速的0.9倍，電離作用較弱，穿透本事較強(qiáng)．eq\a\vs4\al(3.)γ射線是波長很短的電磁波，它的電離作用很弱，穿透實(shí)力很強(qiáng)．1．(1)α射線事實(shí)上就是氦原子核，α射線具有較強(qiáng)的穿透實(shí)力．()(2)β射線是高速電子流，很簡單穿透黑紙，也能穿透幾毫米厚的鋁板．()(3)γ射線是能量很高的電磁波，電離作用很強(qiáng)．()提示：(1)×(2)√(3)×三、原子核的衰變種類方程規(guī)律原子核的衰變?chǔ)了プ儯悍懦靓亮Ｗ拥乃プ僥q\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He質(zhì)量數(shù)、核電荷數(shù)守恒β衰變：放出β粒子的衰變eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)eγ衰變2．(1)原子核發(fā)生衰變，變成了一種新的原子核．()(2)原子核衰變時(shí)質(zhì)量是守恒的．()(3)β衰變時(shí)放出的電子就是核外電子．()提示：(1)√(2)×(3)×四、半衰期eq\a\vs4\al(1.)定義：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變須要的時(shí)間．eq\a\vs4\al(2.)公式：m＝Meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(t/τ)．m為該元素剩余的質(zhì)量，M為該元素原來的質(zhì)量，t為經(jīng)過的時(shí)間，τ為半衰期．eq\a\vs4\al(3.)影響因素：元素半衰期的長短由原子核自身因素確定，跟原子所處的物理狀態(tài)(如溫度、壓強(qiáng))或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)無關(guān)．eq\a\vs4\al(4.)適用條件：半衰期描述的是大量原子核的統(tǒng)計(jì)行為，說明在大量原子核群體中，經(jīng)過肯定時(shí)間將有肯定比例的原子核發(fā)生衰變．3．(1)半衰期可以表示放射性元素衰變的快慢．()(2)半衰期是放射性元素的大量原子核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律．()(3)對(duì)放射性元素加熱時(shí)，其半衰期縮短．()提示：(1)√(2)√(3)×對(duì)三種射線的相識(shí)eq\a\vs4\al(1.)三種射線的比較α射線β射線γ射線組成高速氦核流高速電子流光子流(高頻電磁波)帶電荷量2e－e0質(zhì)量4mpmp＝1.67×10－27kgeq\f(mp,1840)靜止質(zhì)量為零速度0.1c0.9cc在電場或磁場中偏轉(zhuǎn)與α射線反向偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)貫穿本事最弱用紙能攔住較強(qiáng)穿透幾毫米的鋁板最強(qiáng)穿透幾厘米的鉛板對(duì)空氣的電離作用很強(qiáng)較弱很弱在空氣中的徑跡粗、短、直細(xì)、較長、曲折最長通過膠片感光感光感光eq\a\vs4\al(2.)三種射線產(chǎn)生的機(jī)理α射線核內(nèi)兩個(gè)中子和兩個(gè)質(zhì)子結(jié)合得比較緊密，有時(shí)會(huì)作為一個(gè)整體從較大的原子核中拋射出來．原子核發(fā)生一次α衰變，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)分別削減2β射線核中的中子可以轉(zhuǎn)化為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，產(chǎn)生的電子從核中放射出來，這就是β射線，由于該電子來源于原子核，它的速度遠(yuǎn)大于陰極射線中的電子和核外繞核旋轉(zhuǎn)的電子γ射線原子核的能量也是不連續(xù)的，同樣存在著能級(jí)，能級(jí)越低越穩(wěn)定．放射性原子核在發(fā)生α衰變、β衰變后產(chǎn)生的新核往往處于高能級(jí)，當(dāng)它向低能級(jí)躍遷時(shí)，輻射γ光子．由于原子核中的能級(jí)躍遷輻射出的光子能量特別大，故γ光子的頻率很大將α、β、γ三種射線分別射入勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場，如圖表示射線偏轉(zhuǎn)狀況中正確的是()A．①③ B．①④C．②③ D．②④[思路點(diǎn)撥]求解本題應(yīng)把握以下兩點(diǎn)：(1)α粒子、β粒子在磁場中偏轉(zhuǎn)，求半徑再比較．(2)α粒子、β粒子在電場中做平拋運(yùn)動(dòng)，求偏向位移再比較．[解析]已知α粒子帶正電，β粒子帶負(fù)電，γ射線不帶電，依據(jù)正、負(fù)電荷在磁場中運(yùn)動(dòng)受洛倫茲力方向和正、負(fù)電荷在電場中受電場力方向，可知①、②、③、④四幅圖中，α、β粒子的偏轉(zhuǎn)方向都是正確的，偏轉(zhuǎn)的程度如下：帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其半徑r＝eq\f(mv,Bq)，將其數(shù)據(jù)代入，則α粒子與β粒子的半徑之比為：eq\f(rα,rβ)＝eq\f(mα,mβ)·eq\f(vα,vβ)·eq\f(qβ,qα)＝eq\f(4,\f(1,1840))×eq\f(0.1c,0.99c)×eq\f(1,2)≈eq\f(371,1).由此可見①正確，②錯(cuò)誤．帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場，設(shè)初速度為v0，垂直電場線方向位移為x，沿電場方向位移為y，則有：x＝v0t，y＝eq\f(qE,2m)t2，消去t可得：y＝eq\f(qEx2,2mveq\o\al(2,0)).對(duì)某一確定的x值，α、β粒子沿電場線偏轉(zhuǎn)距離之比為eq\f(yα,yβ)＝eq\f(qα,qβ)·eq\f(mβ,mα)·eq\f(veq\o\al(2,β),veq\o\al(2,α))＝eq\f(2,1)×eq\f(\f(1,1840),4)×eq\f(（0.99c）2,（0.1c）2)≈eq\f(1,38).由此可見③錯(cuò)誤，④正確．[答案]Beq\a\vs4\al()求解此類題目要熟知以下兩點(diǎn)(1)三種射線的帶電性質(zhì)．(2)正、負(fù)電荷在電場或磁場中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及解題方法．1.如圖，放射性元素鐳衰變過程中釋放出α、β、γ三種射線，分別進(jìn)入勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中，下列說法正確的是()A．①表示γ射線，③表示α射線B．②表示β射線，③表示α射線C．④表示α射線，⑤表示γ射線D．⑤表示β射線，⑥表示α射線解析：選C.γ射線為電磁波，在電場、磁場中均不偏轉(zhuǎn)，故②和⑤表示γ射線，A、B、D項(xiàng)錯(cuò)；α射線中的α粒子為氦的原子核，帶正電，在勻強(qiáng)電場中，沿電場方向偏轉(zhuǎn)，故③表示α射線，由左手定則可知在勻強(qiáng)磁場中α射線向左偏，故④表示α射線，C項(xiàng)對(duì)．正確理解原子核的衰變自然放射現(xiàn)象說明原子核具有困難的結(jié)構(gòu)．原子核放出α粒子或β粒子(并不表明原子核內(nèi)有α粒子或β粒子，原子核內(nèi)不行能有α粒子或電子)后變成新的原子核，這種變更稱為原子核的衰變．eq\a\vs4\al(1.)衰變規(guī)律：原子核衰變前后的核電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒．eq\a\vs4\al(2.)衰變方程(1)原子核放出一個(gè)α粒子就說明它發(fā)生了一次α衰變，新核的質(zhì)量數(shù)比原來的核削減了4，而核電荷數(shù)削減2，用通式表示為：α衰變：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)He.(2)原子核放出一個(gè)β粒子就說明它發(fā)生了一次β衰變，新核的質(zhì)量數(shù)不變，而核電荷數(shù)增加了1，用通式表示為：β衰變：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A,Z＋1)Y＋eq\o\al(0,－1)e.(3)γ射線常常是伴隨α衰變和β衰變而產(chǎn)生，往往是衰變后的新核向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出來的一份能量，原子核放出一個(gè)γ光子不會(huì)變更它的質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)．eq\a\vs4\al(3.)兩個(gè)重要的衰變eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He，eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e.eq\a\vs4\al(4.)對(duì)核反應(yīng)過程的說明(1)核反應(yīng)過程一般都是不行逆的，所以核反應(yīng)方程只能用單向箭頭表示反應(yīng)方向，不能用等號(hào)連接．(2)核反應(yīng)的生成物肯定要以試驗(yàn)為基礎(chǔ)，不能憑空只依據(jù)兩個(gè)守恒求誕生成物來寫核反應(yīng)方程．(3)核反應(yīng)中遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，核反應(yīng)過程中反應(yīng)前后的總質(zhì)量一般會(huì)發(fā)生變更．(4)當(dāng)放射性物質(zhì)發(fā)生連續(xù)衰變時(shí)，原子核中有的發(fā)生α衰變，有的發(fā)生β衰變，同時(shí)伴隨著γ輻射，這時(shí)可連續(xù)放出三種射線．eq\o\al(238,92)U放射性衰變有多種可能途徑，其中一途徑是先變成eq\o\al(210,83)Bi，而eq\o\al(210,83)Bi可以經(jīng)一次衰變變成eq\o\al(210,a)X(X代表某一種元素)，也可以經(jīng)一次衰變變成eq\o\al(b,81)Ti，eq\o\al(210,a)X和eq\o\al(b,81)Ti最終都變成eq\o\al(206,82)Pb，衰變路徑如圖所示，則圖中()A．a(chǎn)＝82，b＝211B．①是β衰變，②是α衰變C．①是α衰變，②是β衰變D.eq\o\al(b,81)Ti經(jīng)過一次α衰變變成eq\o\al(206,82)Pb[思路點(diǎn)撥]求解本題應(yīng)留意以下兩點(diǎn)：(1)發(fā)生一次α衰變，質(zhì)量數(shù)削減4，核電荷數(shù)削減2，依據(jù)質(zhì)量數(shù)變更求α衰變的次數(shù)．(2)發(fā)生一次β衰變，質(zhì)量數(shù)不變，核電荷數(shù)增加1，再依據(jù)電荷數(shù)變更確定β衰變的次數(shù)．[解析]eq\o\al(210,83)Bi經(jīng)一次衰變變成eq\o\al(210,a)X，由于質(zhì)量數(shù)不變，所以只發(fā)生了一次β衰變，核電荷數(shù)增加1即a＝83＋1＝84，①是β衰變.eq\o\al(210,83)Bi經(jīng)一次衰變變成eq\o\al(b,81)Ti，由于核電荷數(shù)削減2，所以只發(fā)生了一次α衰變，質(zhì)量數(shù)削減4，即b＝210－4＝206，②是α衰變，故A、C項(xiàng)均錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；eq\o\al(206,81)Ti變成eq\o\al(206,82)Pb，質(zhì)量數(shù)不變，核電荷數(shù)增加1，所以只能經(jīng)過一次β衰變，故D項(xiàng)錯(cuò)誤．[答案]Beq\a\vs4\al()有關(guān)連續(xù)衰變確定衰變次數(shù)的問題應(yīng)留意的兩點(diǎn)(1)由于β衰變不變更質(zhì)量數(shù)，可先依據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒，確定α衰變次數(shù)．(2)再依據(jù)總核電荷數(shù)守恒，確定β衰變次數(shù)．2.原子核eq\o\al(238,92)U經(jīng)放射性衰變①變?yōu)樵雍薳q\o\al(234,90)Th，繼而經(jīng)放射性衰變②變?yōu)樵雍薳q\o\al(234,91)Pa，再經(jīng)放射性衰變③變?yōu)樵雍薳q\o\al(234,92)U，放射性衰變①、②和③依次為()A．α衰變、β衰變和β衰變B．β衰變、α衰變和β衰變C．β衰變、β衰變和α衰變D．α衰變、β衰變和α衰變解析：選A.eq\o\al(238,92)Ueq\o(→,\s\up7(①))eq\a\vs4\al(eq\o\al(234,90))Th，質(zhì)量數(shù)少4，電荷數(shù)少2，說明①為α衰變.eq\o\al(234,90)Theq\o(→,\s\up7(②))eq\a\vs4\al(eq\o\al(234,91))Pa，質(zhì)子數(shù)加1，質(zhì)量數(shù)不變，說明②為β衰變，中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子.eq\o\al(234,91)Paeq\o(→,\s\up7(③))eq\a\vs4\al(eq\o\al(234,92))U，質(zhì)子數(shù)加1，質(zhì)量數(shù)不變，說明③為β衰變，中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子．故選A.對(duì)半衰期的理解eq\a\vs4\al(1.)常用公式：N余＝N原eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(t,τ))，m＝Meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(t,τ)).式中N原、M表示衰變前的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，N余、m表示衰變后尚未發(fā)生衰變的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，t表示衰變時(shí)間，τ表示半衰期．eq\a\vs4\al(2.)規(guī)律的特征：放射性元素的半衰期是穩(wěn)定的，是由元素的原子核內(nèi)部因素確定，跟原子所處的物理狀態(tài)(如壓強(qiáng)、溫度)或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)無關(guān)．eq\a\vs4\al(3.)規(guī)律的用途：利用自然放射性元素的半衰期可以估測巖石、化石和文物的年頭．半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，只對(duì)大量的原子核有意義，對(duì)少數(shù)原子核是沒有意義的．某一個(gè)原子核何時(shí)發(fā)生衰變，是不行知的，當(dāng)原子核數(shù)目特殊少時(shí)，公式不再成立，如10個(gè)原子核經(jīng)過半衰期剩幾個(gè)？這樣的問題無法處理．放射性同位素14C被考古學(xué)家稱為“碳鐘”，它可以用來判定古生物體的年頭，此項(xiàng)探討獲得1960年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)．(1)宇宙射線中高能量的中子遇到空氣中的氮原子后，會(huì)形成不穩(wěn)定的eq\o\al(14,6)C，它很簡單發(fā)生衰變，放出β射線變成一個(gè)新核，其半衰期為5730年，試寫出14C的衰變方程．(2)若測得一古生物遺骸中的eq\o\al(14,6)C含量只有活體中的25%，則此遺骸距今約有多少年？[思路點(diǎn)撥](1)依據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒寫出衰變方程．(2)由古生物14C的含量與活體14C的含量對(duì)比可確定其半衰期數(shù)，即可計(jì)算出古生物的年頭．[解析](1)eq\o\al(14,6)C的β衰變方程為：eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,7)N.(2)eq\o\al(14,6)C的半衰期τ＝5730年．生物死亡后，遺骸中的eq\o\al(14,6)C按其半衰期變更，設(shè)活體中eq\o\al(14,6)C的含量為N0，遺骸中的eq\o\al(14,6)C含量為N，則N＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(t,τ))N0≠N0，即0.25N0＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(t,5730))N0，故eq\f(t,5730)＝2，t＝11460年．[答案](1)eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,7)N(2)11460年eq\a\vs4\al(3.)放射性元素的原子核在α衰變或β衰變生成新原子核時(shí)，往往會(huì)同時(shí)伴隨________輻射．已知A、B兩種放射性元素的半衰期分別為T1和T2，經(jīng)過t＝T1·T2時(shí)間后測得這兩種放射性元素的質(zhì)量相等，那么它們?cè)瓉淼馁|(zhì)量之比mA∶mB＝________．解析：由半衰期公式m＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(t,T))結(jié)合題意可得mA·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(T1T2,T1))＝mB·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(T1T2,T2))，所以eq\f(mA,mB)＝eq\f(2T2,2T1).答案：γ2T2∶2T1α衰變、β衰變?cè)诖艌鲋械能壽E分析設(shè)有一個(gè)質(zhì)量為M0的原子核，原來處于靜止?fàn)顟B(tài)．當(dāng)發(fā)生一次α(或β)衰變后，釋放的粒子的質(zhì)量為m，速度為v，產(chǎn)生的反沖核的質(zhì)量為M，速度為v′.1．動(dòng)量守恒關(guān)系：0＝mv＋Mv′或mv＝－Mv′.2．在磁場中徑跡的特點(diǎn)：當(dāng)粒子和反沖核垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場時(shí)，將在洛倫茲力的作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且軌跡如圖所示．(1)軌道半徑的大?。阂?yàn)榱Ｗ优c反沖核的動(dòng)量大小相等，所以軌道半徑與電荷量成反比，即R＝eq\f(mv,Bq)∝eq\f(1,q).當(dāng)發(fā)生α衰變時(shí)：eq\f(Rα,RM)＝eq\f(Z－2,2).當(dāng)發(fā)生β衰變時(shí)：eq\f(Rβ,RM)＝eq\f(Z＋1,1).假如測出軌道的半徑比，可以求出Z，從而判定是什么原子核發(fā)生了衰變．(2)運(yùn)行周期的長短：在同樣的條件下，運(yùn)行周期與粒子和反沖核的比荷成反比，即T＝eq\f(2πm,Bq)∝eq\f(m,q).(3)徑跡的特點(diǎn)：粒子的軌道半徑大，反沖核的軌道半徑小．α粒子與反沖核帶同種電荷，兩軌道外切；β粒子與反沖核帶異種電荷，兩軌道內(nèi)切；γ射線的徑跡為與反沖核的徑跡相切的直線．靜止在勻強(qiáng)磁場中的某放射性元素的原子核，當(dāng)它放出一個(gè)α粒子后，其速度方向與磁場方向垂直，測得α粒子和反沖核軌道半徑之比為44∶1，如圖所示，則下列說法錯(cuò)誤的是()A．α粒子與反沖核的動(dòng)量大小相等，方向相反B．原來放射性元素的原子核電荷數(shù)為90C．反沖核的電荷數(shù)為88D．α粒子和反沖粒子的速度之比為1∶88[解析]微粒之間相互作用的過程中遵循動(dòng)量守恒，由于初始總動(dòng)量為0，則末動(dòng)量也為0，即α粒子和反沖核的動(dòng)量大小相等、方向相反．由于釋放的α粒子和反沖核均在垂直于磁場的平面內(nèi)且在洛倫茲力作用下做圓周運(yùn)動(dòng)，由Bqv＝meq\f(v2,R)得：R＝eq\f(mv,qB).若原來放射性元素的核電荷數(shù)為Q，則對(duì)α粒子：R1＝eq\f(p1,B·2e)對(duì)反沖核：R2＝eq\f(p2,B（Q－2）e).由于p1＝p2，R1∶R2＝44∶1，得Q＝90它們的速度大小與質(zhì)量成反比，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．[答案]D[隨堂檢測]eq\a\vs4\al(1.)自然放射現(xiàn)象的發(fā)覺揭示了()A．原子不行再分B．原子的核式結(jié)構(gòu)C．原子核還可以再分D．原子核由質(zhì)子和中子組成解析：選C.湯姆孫發(fā)覺了電子說明原子也可再分；盧瑟福通過α粒子散射試驗(yàn)提出了原子的核式結(jié)構(gòu)；貝可勒爾發(fā)覺了自然放射現(xiàn)象，說明白原子核也是有著困難的結(jié)構(gòu)的．自然放射現(xiàn)象的發(fā)覺揭示了原子核還可再分．盧瑟福用α粒子轟擊氮核，發(fā)覺了質(zhì)子，查德威克用α粒子轟擊鈹核打出了中子，使人們相識(shí)到原子核是由質(zhì)子和中子組成的．所以選項(xiàng)C正確．eq\a\vs4\al(2.)(多選)下列關(guān)于放射性元素發(fā)出的三種射線的說法中正確的是()A．α粒子就是氫原子核，它的穿透本事和電離本事都很強(qiáng)B．β射線是電子流，其速度接近光速C．γ射線是一種頻率很高的電磁波，它可以穿過幾厘米厚的鉛板D．以上三種說法均正確解析：選BC.α粒子是氦原子核，它的穿透本事很弱而電離本事很強(qiáng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；β射線是電子流，其速度接近光速，B項(xiàng)正確；γ射線的穿透實(shí)力很強(qiáng)，可以穿透幾厘米厚的鉛板，C項(xiàng)正確．eq\a\vs4\al(3.)(多選)關(guān)于原子核的衰變和半衰期，下列說法正確的是()A．半衰期是指原子核的質(zhì)量削減一半所須要的時(shí)間B．半衰期是指原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所須要的時(shí)間C．發(fā)生α衰變時(shí)產(chǎn)生的新原子核在周期表中的位置向后移動(dòng)2位D．發(fā)生β衰變時(shí)產(chǎn)生的新原子核在周期表中的位置向后移動(dòng)1位解析：選BD.由半衰期的定義可知，A錯(cuò)，B對(duì)．由α衰變和β衰變的實(shí)質(zhì)可知，C錯(cuò)，D對(duì)．eq\a\vs4\al(4.)碘131的半衰期約為8天．若某藥物含有質(zhì)量為m的碘131，經(jīng)過32天后，該藥物中碘131的含量大約還有()A.eq\f(m,4) B．eq\f(m,8)C.eq\f(m,16) D．eq\f(m,32)解析：選C.經(jīng)過32天即4個(gè)半衰期，碘131的含量變?yōu)閙′＝eq\f(m,24)＝eq\f(m,16)，C項(xiàng)正確．[課時(shí)作業(yè)]一、單項(xiàng)選擇題eq\a\vs4\al(1.)在自然放射性物質(zhì)旁邊放置一帶電體，帶電體所帶的電荷很快消逝的根本緣由是()A．γ射線的貫穿作用 B．α射線的電離作用C．β射線的貫穿作用 D．β射線的中和作用解析：選B.由于α粒子電離作用較強(qiáng)，能使空氣分子電離，電離產(chǎn)生的電荷與帶電體的電荷中和，使帶電體所帶的電荷很快消逝．eq\a\vs4\al(2.)關(guān)于放射性元素的α衰變和β衰變，下列說法中正確的是()A．原子核每放出一個(gè)α粒子，原子序數(shù)削減4B．原子核每放出一個(gè)α粒子，原子序數(shù)增加4C．原子核每放出一個(gè)β粒子，原子序數(shù)削減1D．原子核每放出一個(gè)β粒子，原子序數(shù)增加1解析：選D.發(fā)生一次α衰變，核電荷數(shù)削減2，質(zhì)量數(shù)削減4，原子序數(shù)削減2；發(fā)生一次β衰變，核電荷數(shù)增加1，原子序數(shù)增加1.eq\a\vs4\al(3.)試驗(yàn)視察到，靜止在勻強(qiáng)磁場中A點(diǎn)的原子核發(fā)生β衰變，衰變產(chǎn)生的新核與電子恰在紙面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向和軌跡示意圖如圖，則()A．軌跡1是電子的，磁場方向垂直紙面對(duì)外B．軌跡2是電子的，磁場方向垂直紙面對(duì)外C．軌跡1是新核的，磁場方向垂直紙面對(duì)里D．軌跡2是新核的，磁場方向垂直紙面對(duì)里解析：選D.依據(jù)動(dòng)量守恒定律，原子核發(fā)生β衰變后產(chǎn)生的新核與電子的動(dòng)量大小相等，設(shè)為p.依據(jù)qvB＝eq\f(mv2,r)，得軌道半徑r＝eq\f(mv,qB)＝eq\f(p,qB)，故電子的軌跡半徑較大，即軌跡1是電子的，軌跡2是新核的．依據(jù)左手定則，可知磁場方向垂直紙面對(duì)里．選項(xiàng)D正確．eq\a\vs4\al(4.)最近幾年，原子核科學(xué)家在超重元素的探測方面取得重大進(jìn)展，1996年科學(xué)家們?cè)谔接懩硟蓚€(gè)重離子結(jié)合成超重元素的反應(yīng)時(shí)，發(fā)覺生成的超重元素的核eq\o\al(A,Z)X經(jīng)過6次α衰變后的產(chǎn)物是eq\o\al(253,100)Fm.由此，可以判定生成的超重元素的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別是()A．124、259 B．124、265C．112、265 D．112、277解析：選D.由電荷數(shù)守恒得Z＝100＋12＝112，由質(zhì)量數(shù)守恒得A＝253＋24＝277，故選D.eq\a\vs4\al(5.)如圖中曲線a、b、c、d為氣泡室中某放射物發(fā)生衰變放出的部分粒子的徑跡，氣泡室中磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于紙面對(duì)里．以下推斷可能正確的是()A．a(chǎn)、b為β粒子的徑跡B．a(chǎn)、b為γ粒子的徑跡C．c、d為α粒子的徑跡D．c、d為β粒子的徑跡解析：選D.由于α粒子帶正電，β粒子帶負(fù)電，γ粒子不帶電，據(jù)左手定則可推斷a、b可能為α粒子的徑跡，c、d可能為β粒子的徑跡，選項(xiàng)D正確．eq\a\vs4\al(6.)鈾239(eq\o\al(239,92)U)經(jīng)過衰變可產(chǎn)生钚239(eq\o\al(239,94)Pu)．關(guān)于鈾239的衰變，下列說法正確的是()A.eq\o\al(239,94)Pu與eq\o\al(239,92)U的核內(nèi)具有相同的中子數(shù)和不同的核子數(shù)B．放射性物質(zhì)eq\o\al(239,92)U發(fā)生β衰變時(shí)所釋放的電子來源于核外電子C.eq\o\al(239,92)U經(jīng)過2次β衰變產(chǎn)生eq\o\al(239,94)PuD．溫度上升，eq\o\al(239,92)U的半衰期減小解析：選C.eq\o\al(239,92)U的質(zhì)量數(shù)A′＝239，核電荷數(shù)Z′＝92，則中子數(shù)n′＝239－92＝147，eq\o\al(239,94)Pu的質(zhì)量數(shù)A＝239，核電荷數(shù)Z＝94，則中子數(shù)n＝A－Z＝239－94＝145，故核子數(shù)相同，但中子數(shù)不同，故A錯(cuò)誤．β衰變是原子核的衰變，與核外電子無關(guān)，β衰變時(shí)釋放的電子是由核內(nèi)一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子同時(shí)釋放出來的，故B錯(cuò)誤.eq\o\al(239,92)U→2eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(239,94)Pu，明顯反應(yīng)物的質(zhì)量數(shù)為239，而生成物的質(zhì)量數(shù)為239，故質(zhì)量數(shù)守恒；而反應(yīng)物的核電荷數(shù)為92，故核電荷數(shù)守恒，反應(yīng)能夠發(fā)生，故C正確．半衰期與物體的溫度、狀態(tài)均無關(guān)，而是由核內(nèi)部自身因素確定的，故D錯(cuò)誤．二、多項(xiàng)選擇題eq\a\vs4\al(7.)如圖所示，鉛盒A中裝有自然放射性物質(zhì)，放射線從其右端小孔中水平向右射出，在小孔和熒光屏之間有垂直于紙面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場，則以下說法中正確的是()A．打在圖中a、b、c三點(diǎn)的依次是α射線、γ射線和β射線B．α射線和β射線的軌跡是拋物線C．α射線和β射線的軌跡是圓弧D．假如在鉛盒和熒光屏間再加一個(gè)豎直向下的場強(qiáng)適當(dāng)?shù)膭驈?qiáng)電場，可能使屏上的亮斑只剩下b解析：選AC.由左手定則可知粒子向右射出后，在勻強(qiáng)磁場中α粒子受的洛倫茲力向上，β粒子受的洛倫茲力向下，軌跡都是圓弧．由于α粒子速度約是光速的eq\f(1,10)，而β粒子速度接近光速，所以在同樣的混合場中不行能都做直線運(yùn)動(dòng)．本題應(yīng)選A、C.eq\a\vs4\al(8.)關(guān)于自然放射性，下列說法正確的是()A．全部元素都有可能發(fā)生衰變B．放射性元素的半衰期與外界的溫度無關(guān)C．放射性元素與別的元素形成化合物時(shí)仍具有放射性D．一個(gè)原子核在一次衰變中可同時(shí)放出α、β和γ三種射線解析：選BC.自然界中絕大部分元素沒有放射現(xiàn)象，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；放射性元素的半衰期只與原子核結(jié)構(gòu)有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān)，選項(xiàng)B、C正確；原子核發(fā)生衰變時(shí)，不能同時(shí)發(fā)生α和β衰變，γ射線伴隨這兩種衰變產(chǎn)生，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．eq\a\vs4\al(9.)14C發(fā)生放射性衰變成為14N，半衰期約5700年．已知植物存活期間，其體內(nèi)14C與12C的比例不變；生命活動(dòng)結(jié)束后，14C的比例持續(xù)減?。F(xiàn)通過測量得知，某古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一．下列說法正確的是()A．該古木的年頭距今約5700年B．12C、13C、14C具有相同的中子數(shù)C．14C衰變?yōu)?4N的過程中放出β射線D．增加樣品測量環(huán)境的壓強(qiáng)將加速14C的衰變解析：選AC.古木樣品中14C的比例是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一，依據(jù)半衰期的定義知該古木的年頭距今約5700年，選項(xiàng)A正確；同位素具有相同的質(zhì)子數(shù)，不同的中子數(shù)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；14C的衰變方程為eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(0,－1)e，所以此衰變過程放出β射線，選項(xiàng)C正確；放射性元素的半衰期與核內(nèi)部自身因素有關(guān)，與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．10.在勻強(qiáng)磁場中，一個(gè)原來靜止的原子核發(fā)生了衰變，得到兩條如圖所示的徑跡，圖中箭頭表示衰變后粒子的運(yùn)動(dòng)方向．不計(jì)放出光子的能量，則下列說法正確的是()A．發(fā)生的是β衰變，b為β粒子的徑跡B．發(fā)生的是α衰變，b為α粒子的徑跡C．磁場方向垂直于紙面對(duì)外D．磁場方向垂直于紙面對(duì)里解析：選AD.放射性元素放出β粒子時(shí)，β粒子與反沖核的速度相反，而電性相反，則兩個(gè)粒子受到的洛倫茲力方向相同，兩個(gè)粒子的軌跡應(yīng)為內(nèi)切圓，故放出的是β粒子，放射性元素放出粒子時(shí)，兩帶電粒子的動(dòng)量守恒，由半徑公式可得軌跡半徑與動(dòng)量成正比，與電荷量成反比，而β粒子的電荷量比反沖核的電荷量小，則β粒子的半徑比反沖核的半徑大，故b為β粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，故選項(xiàng)A正確，由左手定則知磁場方向垂直紙面對(duì)里，選項(xiàng)D正確．三、非選擇題eq\a\vs4\al(11.)恒星向外輻射的能量來自于其內(nèi)部發(fā)生的各種熱核反應(yīng)，當(dāng)溫度達(dá)到108K時(shí)，可以發(fā)生“氦燃燒”