物理第五章 原子核2 放射性元素的衰变教课内容课件ppt

这是一份物理第五章 原子核2 放射性元素的衰变教课内容课件ppt，共59页。PPT课件主要包含了放射性元素的衰变，α粒子，β粒子，减少4，减少2，增加1，电荷数，质量数，知识点二半衰期，核内部自身等内容，欢迎下载使用。
知识点一 　原子核的衰变
3.衰变规律.(1)原子核衰变时 和 都守恒.(2)任何一种放射性元素只有一种放射性,不能同时既放出α射线又放出β射线,而 射线伴随α衰变或β衰变产生.
1.考古学家靠什么推断古化石的年代?
答案:只要测出古化石中14C的含量就可以根据14C的半衰期推断古化石的年龄.
2.概念:放射性元素的原子核有 发生衰变所需的时间.3.决定因素:放射性元素衰变的快慢是由 的因素决定的,跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系.不同的放射性元素,半衰期 .
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.其分类有天然放射性同位素和 放射性同位素.2.人工放射性同位素的优点:资源 ,应用广泛;放射 容易控制,半衰期比较短,废料容易处理.3.放射性同位素的应用.(1)应用射线:利用γ射线的 本领可以测厚度等,还可以用于放射治疗、培优保鲜等.(2)示踪原子:一种元素的各种同位素具有 化学性质,用放射性同位素替换非放射性的同位素后,利用探测器探测放射性元素放出的 ,从而实现对产生射线的原子进行跟踪.
1.人类一直生活在放射性的环境中, 的射线对人体组织有破坏作用,要防止放射性物质对空气、 、用具等的污染.
2.Wi-Fi有辐射、电脑有辐射、微波炉有辐射、基站有辐射……不少人“谈辐射色变”.对于辐射,我们应怎样进行有效的防护呢?
答案:尽量减少人体与射线的接触时间,尽量增大人体与射线源的距离,并且在射线源与人体之间放置一种能有效吸收射线的屏蔽材料.
1.原子核在衰变时,它在元素周期表中的位置不变.( )2.发生β衰变时原子核中的电子被发射到核外.( )3.把放射性元素放在低温处,可以减缓放射性元素的衰变.( )4.氡的半衰期是3.8天,若有4个氡原子核,则经过7.6天后只剩下一个氡原子核.( )5.衰变和原子核的人工转变均满足质量数守恒和电荷数守恒.( )6.医学上利用射线进行放射治疗时,要控制好放射的剂量.( )
图甲和图乙分别为α衰变、β衰变的示意图.
1.当某原子核发生α衰变时,新原子核的质子数和中子数如何变化?发生β衰变呢?遵循什么规律?
答案:某原子核发生α衰变时,质子数减少2,中子数减少2;发生β衰变时,质子数增加1,质量数不变.衰变前后的电荷数、质量数、动量都守恒.
2.当发生β衰变时,新核的电荷数相对原来的原子核变化了多少?其实质是什么?新核在元素周期表中的位置怎样变化?
4.对衰变(核反应)方程的理解.(1)衰变过程遵循质量数守恒而不是质量守恒,反应过程中反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)而释放出核能.(2)衰变方程的书写方面:衰变方程用“→ ”表示,而不用“＝ ”表示.(3)衰变方程表示的是原子核的变化,而不是原子的变化.
原子核衰变次数的分析技巧
探究二　半衰期的理解及有关计算
放射性同位素衰变的快慢有一定的规律.例如氡222经过α衰变成为钋218的规律如图所示,纵坐标表示任意时刻氡的质量m与t=0时的质量m0的比值.
1.每经过一个半衰期,氡原子核的质量变为每次衰变前的多少?氡原子核的半衰期是多少?
2.从图中可以看出,经过两个半衰期未衰变的原子核还有多少?
3.对于某个或选定的几个氡原子核能根据它的半衰期预测它的衰变时间吗?
答案:半衰期是一个时间,是某种放射性元素的大量原子核有半数发生衰变所用的时间的统计规律,不能预测单个原子核或几个特定原子核的衰变时间.
【典例3】(2021·重庆卷)放射性元素123I会衰变为稳定的123Te,半衰期约为13 h,可以用于检测人体的甲状腺对碘的吸收.若某时刻123I与123Te的原子数量之比为4∶1,则经过26 h后123I与123Te的质量之比为(　　)A.1∶2　　　　　　　　B.1∶4C.1∶8 D.1∶16
解析:根据题述,123I与123Te原子数量之比为4∶1,则经过26h(两个半衰期)后,4份123I衰变剩余1份,生成了3份123Te原子,剩余123I与123Te原子数量之比为1∶4,因为123I与123Te原子质量相同,所以经过26 h(两个半衰期)后,123I与123Te的质量之比为1∶4,故选项B正确,选项A、C、D错误.
探究三　核反应及核反应方程
下图为α粒子轰击氮原子核的实验装置示意图.
甲　α粒子被铝箔吸收,荧光屏上看不到闪光
乙　充入氮气后,荧光屏上看到闪光
1.充入氮气前荧光屏上为什么看不到闪光?充入氮气后荧光屏上看到了闪光,说明了什么问题?
答案:充入氮气前,α粒子被铝箔挡住,在荧光屏上看不到闪光;充入氮气后,氮原子核和α粒子发生核反应,产生了新粒子.
2.写出α粒子轰击氮原子核的核反应方程.原子核的人工转变与原子核的衰变有什么相同规律?
3.如何实现原子核的人工转变?
答案:人为地用α粒子、质子、中子或光子去轰击一些原子核,可以实现原子核的转变.
3.人工转变与衰变的比较.(1)不同点:人工转变是其他粒子(或光子)与原子核相碰撞的结果,需要一定的装置和条件才能发生;而衰变是原子核的自发变化,它不受物理、化学条件的影响.(2)相同点:人工转变与衰变过程一样,在发生过程中质量数与电荷数都守恒.
【典例5】下图为α粒子轰击氮原子核实现原子核人工转变的实验装置示意图,M是显微镜,S是荧光屏,F是铝箔.氮气从阀门T充入,A是放射源.
(1)该人工核转变的方程为　 . (2)在观察由新粒子引起的闪烁之前需进行必要的调整的是(　)A.充入氮气后,调整铝箔厚度,使屏S上有α粒子引起的闪烁
B.充入氮气后,调整铝箔厚度,使屏S上见不到新粒子引起的闪烁C.充入氮气前,调整铝箔厚度,使屏S上能见到新粒子引起的闪烁D.充入氮气前,调整铝箔厚度,使屏S上见不到α粒子引起的闪烁(3)在容器充入氮气后,屏S上出现闪光,该闪光是(　　)A.α粒子射到屏上产生的B.α粒子从F处打出的新粒子射到屏上产生的C.α粒子击中氮核后产生的新粒子射到屏上产生的D.放射性物质的γ射线射到屏上产生的
探究四　放射性同位素的应用
用人工方法得到放射性同位素,这是一个很重要的发现,天然的放射性同位素不过40多种,而今天人工制造的放射性同位素已达3 000多种,每种元素都有放射性同位素.放射性同位素在工业、农业、医疗卫生和科学研究的许多方面得到了广泛的应用.1.在射线照射下带电的验电器的箔片的张角会很快减小为0,为什么?
答案:因射线的电离作用,空气被电离,与验电器所带电性相反的离子与之中和.
2.工业部门可以使用放射性同位素发出的射线来测厚度.如图所示,轧钢厂的热轧机上可以安装射线测厚仪,其工作原理是什么?如何控制钢板的厚度?
答案:让γ射线穿过钢板,仪器探测到的γ射线强度与钢板的厚度有关,轧出的钢板越厚,透过的射线越弱;轧出的钢板越薄,透过的射线越强.将射线测厚仪接收到的信号输入计算机,就可以对钢板的厚度进行自动控制.
3.在我国首先用人工方法合成牛胰岛素时,需要证明人工合成的牛胰岛素结晶跟天然牛胰岛素的结晶是同一种物质,为此把掺入放射性同位素14C的人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素混合在一起,经过多次重新结晶后,得到了放射性14C分布均匀的牛胰岛素结晶,这就证明了人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素完全融为一体,它们是同一种物质.和同学们讨论分析该方法是利用了放射性的什么应用?原理是什么?
答案:这种方法是利用放射性同位素做示踪原子.用放射性同位素代替非放射性同位素,让它们一起运动、迁移,再用放射性探测仪器进行追踪,就可以知道放射性原子通过什么路径,运动到哪里了,是怎样分布的,从而可以了解某些不容易查明的情况或规律.
4.医学上做射线治疗用的放射性元素,应用半衰期长的还是短的?为什么?
答案:半衰期短的.因为半衰期短的放射性废料容易处理.
放射性同位素的主要应用.(1)利用它的射线.①射线测厚仪:利用γ射线的穿透特性测厚度.②放射治疗:利用γ射线的高能量治疗癌症.③培优、保鲜:利用γ射线使种子的遗传基因发生变异,培育新的品种;照射食品杀死使食物腐败的细菌,抑制蔬菜发芽,延长保存期.④工业探伤:利用γ射线检查金属构件是否存在砂眼、裂痕等,即利用γ射线进行探伤.⑤消除静电:利用放射线使空气电离而把空气变成导电气体,以除去化纤、纺织品上的静电.
(2)作为示踪原子:把放射性同位素原子通过物理或化学反应的方式掺到其他物质中,然后用探测仪进行追踪,确定其位置.①在农业生产中,探测农作物在不同的季节对元素的需求.②在工业上,检查输油管道上的漏油位置.③在医疗上,可以检查人体对某元素的吸收情况,也可以帮助确定肿瘤的部位和范围.
【典例6】(多选)关于放射性同位素的应用,下列说法正确的有 (　　)A.射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电,因此达到了消除有害静电的目的B.利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤C.用射线照射作物种子能使其遗传基因发生变异,其结果一定是成为更优秀的品种D.用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量,以免对人体正常组织造成太大的伤害
解析:利用射线消除有害静电是利用α射线的电离作用,使空气分子电离成导体,将静电消除,选项A错误.利用γ射线的穿透性可以为金属探伤,γ射线对人体细胞伤害太大,在用于治疗肿瘤时要严格控制剂量,选项B、D正确.遗传基因变异不一定都会变成有益的,选项C错误.
1.下列关于原子核的衰变的说法正确的是(　　)A.β衰变放出的电子来自组成原子核的电子B.β衰变放出的电子来自原子核外的电子C.α衰变说明原子核中含有α粒子D.γ射线经常伴随α衰变和β衰变产生,它的本质是电磁波
解析:原子核发生β衰变放出的电子是原子核内的中子转化为质子而释放的电子,选项A、B错误.α射线是具有放射性的元素的原子核在发生衰变时两个中子和两个质子结合在一起从原子核中释放出来的,选项C错误.γ射线经常伴随α衰变和β衰变发生,它的本质是电磁波,选项D正确.
2.一块氡222放在天平的左盘时,需要在天平的右盘加444 g砝码,天平才能平衡,氡222发生α衰变,经过一个半衰期以后,欲使天平再次平衡,应从右盘中取出的砝码为(　　)A.222 g　　　　　　 B.8 gC.2 g D.4 g
4.正电子发射型计算机断层显像(PET)的基本原理是将放射性同位素15O注入人体,参与人体的代谢过程. 15O在人体内衰变放出正电子,与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子,被探测器探测到,经计算机处理后产生清晰的图像.根据PET原理,回答下列问题:(1)写出15O的衰变和正负电子湮灭的方程.①　 . ②　 . (2)将放射性同位素15O注入人体,15O的主要用途是(　　)A.利用它的射线 B.作为示踪原子C.参与人体的代谢过程 D.有氧呼吸(3)PET中所选的放射性同位素的半衰期应　　　.(选填“长”“短”或“长短均可”) 
模型建构——两类核衰变的产物在磁场中的径迹模型