2017-2018学年高二物理上学期课时过关检测37.doc
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4、变衰变:原子核由于放出粒子或粒子而转变为新核的变化衰变类型:常见的衰变有两种,放出粒子的衰变为衰变,放出粒子的衰变为衰变,而射线是伴随射线或射线产生的衰变方程:(1)衰变:UThHe(2)衰变:ThPa1e衰变规律:原子核衰变时,遵循两个守恒定律,其一是电荷数守恒,其二是质量数守恒1(1)原子核发生衰变,变成了一种新的原子核()(2)原子核衰变时质量是守恒的()(3)衰变时放出的电子就是核外电子()提示:(1)(2)(3)二、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内部自身的因素决定的,跟原
5、子所处的化学状态和外部条件没有关系3应用:利用半衰期非常稳定这一特点,可以通过测量其衰变程度来推断时间2(1)半衰期可以表示放射性元素衰变的快慢()(2)半衰期是放射性元素的大量原子核衰变的统计规律()(3)对放射性元素加热时,其半衰期缩短()提示:(1)(2)(3)知识点一原子核的衰变 1衰变规律:原子核发生衰变时,衰变前后的电荷数和质量数都守恒2衰变实质衰变:原子核内两个质子和两个中子结合成一个粒子,并在一定条件下作为一个整体从较大的原子核中抛射出来,产生衰变.2n2HHe衰变:原子核内的一个中子变成一个质子留在原子核内,同时放出一个电子,即粒子放射出来nHe3衰变方程通式(1)衰变:XY
6、He(2)衰变:XYe4衰变方程的书写(1)核反应过程一般是不可逆的,所以核反应只能用箭头,不能用等号(2)核反应的生成物一定要以实验为基础,不能凭空只依据两个守恒而杜撰出不符合实际的生成物来书写核反应方程(3)核反应中遵循质量数守恒而不是质量守恒,核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(4)当放射性物质发生连续衰变时,原子核中有的发生衰变,有的发生衰变,同时伴随着辐射衰变的实质关于天然放射现象,下列说法正确的是()A射线是由氦原子核衰变产生B射线是由原子核外电子电离产生C射线是由原子核外的内层电子跃迁产生D通过化学反应不能改变物质的放射性解析、射线是天然放射性元素
7、原子核衰变时产生的射线是核反应过程中发生质量亏损时释放出来的,故A、B、C三项错误放射性是核本身的一种性质,故D项正确答案D衰变规律的应用(2016广州高二检测)原子核U经放射性衰变变为原子核Th,继而经放射性衰变变为原子核Pa,再经放射性衰变变为原子核U,放射性衰变、和依次为()A衰变、衰变和衰变B衰变、衰变和衰变C衰变、衰变和衰变D衰变、衰变和衰变解题探究(1)、衰变遵循什么规律?(2)每发生一次衰变,质子数、中子数如何变化?衰变呢?解析UTh,质量数少4,电荷数少2,说明为衰变.ThPa,质子数加1,质量数不变,说明为衰变,中子转化成质子.PaU,质子数加1,质量数不变,说明为衰变,中子
8、转化成质子故选A.答案A衰变次数的计算放射性元素Th经过_次衰变和_次衰变成了稳定元素Pb.解析法一:由于衰变不会引起质量数的变化,故可先根据质量数的变化确定衰变的次数因为每进行一次衰变,质量数减少4,所以衰变的次数为x次6次再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定衰变的次数.6次衰变,电荷数应减少2612,而每进行一次衰变,电荷数增加1,所以衰变的次数为y12(9082)次4次法二:设经过x次衰变、y次衰变,根据质量数和电荷数守恒得:2322084x90822xy两式联立得:x6,y4.答案64设放射性元素X经过n次衰变和m次衰变后,变成稳定的新元素Y,则衰变方程为XYnHeme 根据电荷数
9、守恒和质量数守恒可列方程AA4n,ZZ2nm以上两式联立解得:n,mZZ.知识点二半衰期的理解及应用 1半衰期公式N余N原,m余m原式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量,N余、m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量,t表示衰变时间,表示半衰期2对半衰期的理解(1)不同元素的半衰期不同,半衰期越大衰变越慢;半衰期越小,衰变越快(2)半衰期是一个具有统计意义的物理量,一定量的放射性物质中的某一个具有放射性的原子核,经过多长时间发生衰变是偶然的,但数目巨大的放射性物质中,有一半原子核发生衰变的时间是稳定不变的,这就是半衰期的统计意义因此半衰期是指放射性元素的大量原子核半数
10、发生衰变所需要的时间,表示大量原子核衰变的快慢程度,因此半衰期的统计规律只适用于含有大量原子的样品(3)半衰期是放射性元素的性质,只与原子核本身的性质有关,与物理和化学状态无关,即一种放射性元素,不管它以单质存在还是以化合物的形式存在,或者对它加压、或者提高它的温度,都不能改变其半衰期半衰期的理解(多选)关于放射性元素的半衰期,下列说法正确的是()A原子核全部衰变所需要的时间的一半B原子核有半数发生衰变所需要的时间C相对原子质量减少一半所需要的时间D元素原子核总质量减半所需要的时间解析放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间叫做这种元素的半衰期,它与原子核全部衰变所需要的时间的一半不同放射
11、性元素发生衰变后成了一种新的原子核,原来的放射性元素原子核的个数不断减少;当原子核的个数减半时,该放射性元素的原子核的总质量也减半,故选项B、D正确答案BD半衰期公式的应用放射性同位素14C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,放出射线变成一个新核,其半衰期为5 730年,试写出14C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?思路点拨(1)根据质量守恒和电荷数守恒写出衰变方程(2)由古生物14C的含量与活体14C的
12、含量对比可确定其半衰期数,即可计算出古生物的年代解析(1)C的衰变方程为:CeN.(2)C的半衰期5 730年生物死亡后,遗骸中的C按其半衰期变化,设活体中C的含量为N0,遗骸中的C含量为N,则NN0N0,即0.25N0N0,故2,t11 460年答案(1)CeN(2)11 460年典型问题衰变、衰变在磁场中的轨迹分析设有一个质量为M0的原子核,原来处于静止状态当发生一次(或)衰变后,释放的粒子的质量为m,速度为v,产生的反冲核的质量为M,速度为V.1动量守恒关系:0mvMV或mvMV.2在磁场中径迹的特点:当粒子和反冲核垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场时,将在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动,
13、且轨迹如图所示(1)轨道半径的大小:因为粒子与反冲核的动量大小相等,所以轨道半径与电荷量成反比,即R.当发生衰变时:.当发生衰变时:.如果测出轨道的半径比,可以求出Z,从而判定是什么原子核发生了衰变(2)运行周期的长短:在同样的条件下,运行周期与粒子和反冲核的比荷成反比,即T.(3)径迹的特点:粒子的轨道半径大,反冲核的轨道半径小粒子与反冲核带同种电荷,两轨道外切;粒子与反冲核带异种电荷,两轨道内切;射线的径迹为与反冲核的径迹相切的直线静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核,当它放出一个粒子后,其速度方向与磁场方向垂直,测得粒子和反冲核轨道半径之比为441,如图所示,则下列说法错误的是()A粒
14、子与反冲核的动量大小相等,方向相反B原来放射性元素的原子核电荷数为90C反冲核的电荷数为88D粒子和反冲粒子的速度之比为188解析微粒之间相互作用的过程中遵循动量守恒,由于初始总动量为0,则末动量也为0,即粒子和反冲核的动量大小相等、方向相反由于释放的粒子和反冲核均在垂直于磁场的平面内且在洛伦兹力作用下做圆周运动,由Bqvm得:R.若原来放射性元素的核电荷数为Q,则对粒子:R1对反冲核:R2.由于p1p2,得R1R2441,Q90它们的速度大小与质量成反比,故选项D错误答案D(2015高考北京卷)实验观察到,静止在匀强磁场中A点的原子核发生衰变,衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动,运
15、动方向和轨迹示意图如图,则()A轨迹1是电子的,磁场方向垂直纸面向外B轨迹2是电子的,磁场方向垂直纸面向外C轨迹1是新核的,磁场方向垂直纸面向里D轨迹2是新核的,磁场方向垂直纸面向里解析:选D.根据动量守恒定律,原子核发生衰变后产生的新核与电子的动量大小相等,设为p.根据qvB,得轨道半径r,故电子的轨迹半径较大,即轨迹1是电子的, 轨迹2是新核的根据左手定则,可知磁场方向垂直纸面向里选项D正确随堂达标 1关于天然放射现象,下列说法正确的是()A放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就是半衰期B放射性物质放出的射线中,粒子动能很大,因此贯穿物质的本领很强C当放射性元素的原子的核外电
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