物理粤教版 (2019)第二节 放射性元素的衰变集体备课课件ppt

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知识点一　放射性的发现1．1896年，法国物理学家贝可勒尔发现某些物质具有放射性．2．物质发射射线的性质称为放射性，具有放射性的元素称为放射性元素，放射性元素自发地发出射线的现象叫作天然放射现象．3．原子序数大于或等于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于83的元素，有的也能放出射线．
(2)β射线：是高速电子流，它的速度很大，可达光速的99%，它的穿透能力较强，电离作用较弱．(3)γ射线：呈电中性，是频率很高的电磁波，波长很短，在10－10 m以下，它的电离作用更小，但穿透能力更强，甚至能穿透几厘米厚的铅板或几十厘米厚的混凝土．
2．原子核衰变．定义：原子核放出α粒子或β粒子，由于核电荷数变了，它在周期表中的位置就变了，变成另一种原子核，我们把这种变化称为原子核的衰变．原子核衰变时电荷数和质量数都发生变化．知识点三　半衰期1．定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．2．特点．(1)不同的放射性元素，半衰期不同，甚至差别非常大．(2)放射性元素衰变的快慢是由核本身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件无关．
小试身手1．以下事实可作为“原子核可再分”的依据的是(　　)A．天然放射现象　B．α粒子散射实验C．电子的发现D．氢原子发光
A　解析：贝可勒尔发现了天然放射现象，说明原子核也是有着复杂的结构的，揭示了原子核还可再分；卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型；汤姆孙发现了电子，说明原子可再分；氢原子发光是能级跃迁引起的，不能说明原子核可再分．故A正确．
2．(多选)天然放射性物质的放射线包括三种成分，下列说法正确的是 (　　)A．一张厚的黑纸能挡住α射线，但不能挡住β射线和γ射线B．某原子核在放出γ射线后会变成另一种元素的原子核C．三种射线中对气体电离作用最强的是α射线D．β粒子是电子，但不是原来绕核旋转的核外电子
ACD　解析：由三种射线的本质和特点可知，α射线穿透本领最弱，一张黑纸都能挡住，而挡不住β射线和γ射线，故A正确；γ射线是一种波长很短的光子，不会使原核变成新核，故B错误；三种射线中α射线电离作用最强，故C正确；β粒子是电子，来源于原子核，故D正确．
3．(多选)目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些材料都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性知识的说法中正确的是(　　)A．氡的半衰期为3.8天，若有4 kg氡原子核，经过7.6天后就只剩下1 kg氡原子核B．氡的半衰期为3.8天，若有4个氡原子核，经过7.6天后就只剩下1个氡原子核C．放射性元素发生β衰变时释放的电子是原子核外电子电离产生的高速电子D．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性
探究一　三种射线1．α、β、γ射线性质、特征比较．
2.三种射线在电场、磁场中偏转情况的比较．(1)在匀强磁场中，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径较小，γ射线不偏转，如图所示．
(2)在匀强电场中，α射线偏离较小，β射线偏离较大，γ射线不偏离，如图所示．
3．元素的放射性．如果一种元素具有放射性，那么不论它是以单质的形式存在，还是以某种化合物的形式存在，放射性都不受影响．也就是说，放射性与元素存在的状态无关，放射性仅与原子核有关．因此，原子核不是组成物质的最小微粒，原子核也存在着一定结构．
【典例1】　(多选)如图所示，铅盒A中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔中水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，则下列说法中正确的有(　　)
A．打在图中a、b、c三点的依次是α射线、γ射线和β射线B．α射线和β射线的轨迹是抛物线C．α射线和β射线的轨迹是圆弧D．如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下b
三种射线的比较方法(1)知道三种射线带电的性质，α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电．α、β是实物粒子，而γ射线是光子流，属于电磁波的一种．(2)在电场或磁场中，通过其受力及运动轨迹半径的大小来判断α和β射线，由于γ射线不带电，故运动轨迹仍为直线．(3)α射线穿透能力较弱，β射线穿透能力较强，γ射线穿透能力最强．
1．(多选)图中P为放在匀强电场中的天然放射源，其发射的射线在电场的作用下分成a、b、c三束，以下判断正确的是(　　)
A．a为α射线、b为β射线B．a为β射线、b为γ射线C．b为γ射线、c为α射线D．b为α射线、c为γ射线
BC　解析：由题图可知电场线方向向右，α射线带正电，所受电场力方向与电场线方向一致，故α射线向右偏转，即c为α射线．β射线带负电，所受电场力方向与电场线方向相反，故β射线向左偏转，即a为β射线．γ射线不带电，不发生偏转，即b为γ射线．故选项B、C正确．
2．如图所示，X为未知的放射源，L为薄铝片，若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小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则X可能是(　　)
A．α和β的混合放射源B．纯α放射源C．α和γ的混合放射源D．纯γ放射源
C　解析：由三种射线的本质和性质可以判断：在放射源和计数器之间加上铝片后，计数器的计数率大幅度减小，说明射线中有穿透力很弱的粒子，即α粒子；在铝片和计数器之间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γ射线．因此放射源可能是α和γ的混合放射源．
探究二　半衰期1．半衰期的理解．半衰期是表示放射性元素衰变快慢的物理量，同一放射性元素具有的衰变速率一定，不同元素的半衰期不同，有的差别很大．2．半衰期公式．
式中N原、m0表示衰变前的原子核数和质量，N余、m余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，T表示半衰期．
3．适用条件．半衰期是一个统计概念，是对大量的原子核衰变规律的总结，对于一个特定的原子核，无法确定何时发生衰变，因此，半衰期只适用于大量的原子核的衰变．4．应用．利用半衰期非常稳定的特点，可以测算其衰变过程，推算时间等．
【典例2】　放射性同位素14 C被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古生物体的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖．(1)宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后，会形成不稳定的C，它很容易发生衰变，放出β射线变成一个新核，其半衰期为5 730年，试写出14 C的衰变方程．(2)若测得一古生物遗骸中的 C含量只有活体中的25%，则此遗骸距今约有多少年？
关于半衰期的两个误区(1)错误地认为半衰期就是一个放射性元素的原子核衰变到稳定核所经历的时间．其实半衰期是大量的原子核发生衰变时的统计规律．(2)错误地认为放射性元素的半衰期就是元素质量减少为原来一半所需要的时间，该观点混淆了尚未发生衰变的放射性元素的质量与衰变后元素的质量的差别．其实衰变后的质量包括衰变后新元素的质量和尚未发生衰变的质量．
3．(多选)关于原子核的衰变和半衰期，下列说法正确的是(　　)A．半衰期是指原子核的质量减少一半所需要的时间B．半衰期是指原子核有半数发生衰变所需要的时间C．发生α衰变时产生的新原子核在元素周期表中的位置向后移动2位D．发生β衰变时产生的新原子核在元素周期表中的位置向后移动1位
BD　解析：由半衰期的定义可知，A错误，B正确；由α衰变和β衰变的实质可知，C错误，D正确．
4．已知A和B两种放射性元素的半衰期分别为T和2T，则相同质量的A和B经过2T后，剩有的A和B质量之比为(　　)A．1∶4　　　　　B．1∶2C．2∶1 D．4∶1