一、放射性的發(fā)現　原子核衰變1．填一填(1)放射性的發(fā)現①1896年，法國物理學家___________發(fā)現鈾和含鈾的礦物都能發(fā)出一種看不見的_____，這種射線可以使包在黑紙里的照相底片感光。②波蘭裔法國物理學家瑪麗·居里和她的丈夫皮埃爾·居里發(fā)現放射性更強的新元素，分別命名為釙(P)、______。
(2)放射性①定義：物質放射出射線的性質。②放射性元素：具有______性的元素。③天然放射性元素：能________放出射線的元素。(3)原子核衰變①衰變：一種元素經放射過程變成____________的現象。②分類：放出α粒子的衰變稱為________，放出β粒子的衰變稱為________。2．判一判(1)原子核發(fā)生衰變，變成了一種新的原子核。( )(2)原子核衰變時不會變成新元素。( )(3)β衰變時放出的電子就是核外電子。( )
3．想一想如圖為α衰變、β衰變示意圖。(1)當原子核發(fā)生α衰變時，原子核的質子數和中子數如何變化？為什么？提示：α衰變時，原子核內兩個質子和兩個中子結合成一個α粒子拋射出來，則核內的中子數和質子數都減少2個。(2)當發(fā)生β衰變時，新核的核電荷數相對原來的原子核變化了多少？新核在元素周期表中的位置怎樣變化？提示：β衰變時，核內的一個中子變成一個質子留在核內，同時放出一個電子。則核電荷數增加1，新核在元素周期表中的位置后移一位。
二、半衰期1．填一填(1)定義：原子核的數目因衰變減少到原來的_____所經過的時間。(2)決定因素不同的放射性元素，半衰期_______。放射性元素衰變的快慢是由_______的因素決定，跟原子所處的化學狀態(tài)和外部條件______關系。2．判一判(1)半衰期就是放射性元素全部衰變所用時間的一半。( )(2)半衰期是放射性元素的大量原子核衰變的統(tǒng)計規(guī)律。( )(3)對放射性元素加熱時，其半衰期縮短。( )
3．想一想有10個鐳226原子核，經過一個半衰期有5個發(fā)生衰變，這樣理解對嗎？提示：不對。10個原子核數目太少，它們何時衰變是不可預測的，因為衰變規(guī)律是大量原子核的統(tǒng)計規(guī)律。
探究(一)　對三種射線的理解[問題驅動]如圖為三種射線在磁場中的運動軌跡示意圖。(1)α射線向左偏轉，β射線向右偏轉，γ射線不偏轉說明了什么？提示：說明α射線帶正電，β射線帶負電，γ射線不帶電。(2)α粒子的速度約為β粒子速度的十分之一，但α射線的偏轉半徑大于β射線的偏轉半徑說明什么問題？提示：說明α射線比荷小于β射線的比荷?！　　　?
[重難釋解]1．α、β、γ射線的比較
典例1　 如圖所示，x為未知的放射源，L為薄鋁片，若在放射源和計數器之間加上L后，計數器的計數率大幅度減小，在L和計數器之間再加豎直向下的勻強磁場，計數器的計數率不變，則x可能是 (　　)A．α和β的混合放射源B．純α放射源C．α和γ的混合放射源D．純γ放射源
[解析]　在放射源和計數器之間加上L后，計數器的計數率大幅度減小，說明射線中有穿透力很弱的粒子，即α粒子；在鋁片和計數器之間再加豎直向下的勻強磁場，計數器的計數率不變，說明穿過鋁片的粒子中無帶電粒子，故只有γ射線。因此放射源可能是α和γ的混合放射源，C正確。[答案]　C
三種射線的比較方法(1)知道三種射線帶電的性質，α射線帶正電、β射線帶負電、γ射線不帶電。α、β是實物粒子，而γ射線是光子流，屬電磁波的一種。(2)在電場或磁場中，通過其受力及運動軌跡半徑的大小來判斷α和β射線偏轉方向，由于γ射線不帶電，故運動軌跡仍為直線。(3)α粒子穿透能力較弱，β粒子穿透能力較強，γ射線穿透能力最強，而電離作用相反。
[素養(yǎng)訓練]1．(多選)下列哪些現象能說明射線來自原子核(　　)A．三種射線的能量都很高B．放射線的強度不受溫度、外界壓強等物理條件的影響C．元素的放射性與所處的化學狀態(tài)(單質、化合態(tài))無關D．α射線、β射線都是帶電的粒子流解析：能說明放射線來自原子核的證據是元素的放射性與其所處的化學狀態(tài)和物理狀態(tài)無關，B、C正確。答案：BC　
2．α、β和γ射線穿透物質的能力是不同的，為把輻射強度減到一半，所需鋁板的厚度分別為0.000 5 cm、0.05 cm和8 cm。工業(yè)部門可以使用射線來測厚度。如圖所示，軋鋼廠的熱軋機上可以安裝射線測厚儀，儀器探測到的射線強度與鋼板的厚度有關，軋出的鋼板越厚，透過的射線越弱。因此，將射線測厚儀接收到的信號輸入計算機，就可以對鋼板的厚度進行自動控制。如果鋼板的厚度需要控制為5 cm，請推測測厚儀使用的射線是(　　)
A．α射線　　　　　　　　　B．β射線C．γ射線 D．可見光解析：根據α、β、γ三種射線特點可知，γ射線穿透能力最強，電離能力最弱，α射線電離能力最強，穿透能力最弱，鋼板厚度控制為5 cm，則α、β射線均不能穿透，而γ射線可以穿透，為了能夠準確測量鋼板的厚度，探測射線應該用γ射線；隨著軋出的鋼板越厚，透過的射線越弱，而軋出的鋼板越薄，透過的射線越強，故A、B、D錯誤，C正確。答案：C　
探究(二)　半衰期及其應用[問題驅動]如圖為始祖鳥的化石，美國科學家維拉·黎比運用了半衰期的原理發(fā)明“碳-14計年法”，并因此榮獲了1960年的諾貝爾獎。利用“碳-14計年法”可以估算出始祖鳥的年齡。(1)為什么能夠運用半衰期來計算始祖鳥的年齡？提示：半衰期是放射性元素的原子核有半數發(fā)生衰變所需的時間。能夠運用它來計算始祖鳥的年齡是因為半衰期與原子所處的化學狀態(tài)和外部條件無關。
(2)若有10個具有放射性的原子核，經過一個半衰期，則一定有5個原子核發(fā)生了衰變，這種說法是否正確，為什么？提示：這種說法是錯誤的，因為半衰期描述的是大量放射性元素衰變的統(tǒng)計規(guī)律，不適用于少量原子核的衰變?！　　　?
3．適用條件半衰期是一個統(tǒng)計概念，是對大量的原子核衰變規(guī)律的總結，對于一個特定的原子核，無法確定何時發(fā)生衰變，因此，半衰期只適用于大量的原子核的衰變。4．應用利用半衰期非常穩(wěn)定的特點，可以測算其衰變過程，推算時間等。
關于半衰期的兩個誤區(qū)(1)錯誤地認為半衰期就是一個放射性元素的原子核衰變到穩(wěn)定核所經歷的時間。其實半衰期是大量的原子核發(fā)生衰變時的統(tǒng)計規(guī)律。(2)錯誤地認為放射性元素的半衰期就是元素質量減少為原來一半所需要的時間，該觀點混淆了尚未發(fā)生衰變的放射性元素的質量與衰變后元素的質量的差別。其實衰變后的質量包括衰變后新元素的質量和尚未發(fā)生衰變的質量。
[素養(yǎng)訓練]1．關于放射性元素的半衰期，以下說法中正確的是(　　)A．同種放射性原子核在化合物中的半衰期比在單質中長B．升高溫度可使放射性元素的半衰期縮短C．氡的半衰期為3.8天，若有四個氡原子核，經過7.6天就只剩1個了D．氡的半衰期為3.8天，若有4 g氡，經過7.6天就只剩1 g了
2．若元素A的半衰期為4天，元素B的半衰期為5天，則相同質量的A和B，經過20天后，未衰變的質量之比mA∶mB為(　　)A．1∶2 B．2∶1 C．5∶4 D．4∶5
一、培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維(2021·潮州高二檢測)根據臨床經驗，部分藥物在體內的代謝也有與原子核衰變相似的規(guī)律。藥物的血漿半衰期是指藥物在血漿中的濃度下降一半所需的時間。某種藥物的血漿半衰期為2小時，一次合理劑量的用藥后藥物在血漿中的濃度為20毫克/升，若血漿中的藥物濃度下降至3毫克/升以下就要補充用藥，則該藥物的用藥時間間隔約為 (　　)A．2小時　B．4小時　　C．6小時　　D．8小時解析：因為藥物的血漿半衰期為2小時，經過6小時，即3個半衰期，血漿中的藥物濃度下降至2.5毫克/升，所以該藥物的用藥時間間隔約為6小時，故C正確。答案：C　
二、注重學以致用和思維建模1．(多選)俄羅斯“庫爾斯克”號核潛艇在巴倫支海的沉沒再次引起了人們對核廢料與環(huán)境問題的重視，幾十年來人們向巴倫支海海域傾倒了不少核廢料，而核廢料對海洋環(huán)境有嚴重的污染作用。其原因有(　　)A．鈾、钚等核廢料有放射性B．鈾、钚等核廢料的半衰期很長C．鈾、钚等重金屬有毒性D．鈾、钚等核廢料會造成爆炸解析：鈾、钚等核廢料有放射性，射線有危害，故A正確；鈾、钚等核廢料的半衰期很長，短期內很難消失，故B正確；鈾、钚等是重金屬，重金屬都有毒性，故C正確；鈾、钚等核廢料不會造成爆炸，故D錯誤。

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第二節(jié) 放射性元素的衰變

版本： 粵教版 (2019)

年級： 選擇性必修 第三冊

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