人教版选择性必修三第五章5.2放射性元素的衰变

5.2放射性元素的衰变
一学科核心素养
物理观念∶知道放射性元素的衰变原理，理解并掌握放射性应用的原理，并能运用与实际生活。
科学思维∶通过理解ɑ衰变和β衰变，会计算原子核的半衰期。
科学探究：核反应方程的书写，应当尊重实验事实，不能仅仅依靠守恒定律主观臆造。能面对真实情境，从不同角度提出并准确表述可探究的物理问题，作出科学假设。
科学态度与责任∶知道辐射的危害与防止，养成良好的科学操作习惯，培养学生的安全意识和忧患意识。
二学习重难点
重点：衰变的规律和方程，半衰期的概念，核反应的概念。
难点：衰变的规律和方程。
三课前预习
1．射线的本质
（1）α射线：
①是高速粒子流，其组成与氦原子核相同；
②速度可达到光速的；
③电离作用强，穿透能力较弱，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住。
（2）β射线：
①是高速_____；
②它的速度更大，可达光速的99%；
③电离作用较弱，穿透能力较强，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的______。
（3）γ射线：
①是能量很高的______，波长很短，在10－10m以下；
②电离作用更弱，穿透能力更强，甚至能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土。
2．核电池又叫“放射性同位素电池”，一个硬币大小的核电池，就可以让手机不充电使用5000年。燃料中钚（Pu）是一种人造同位素，可通过下列反应合成：
（1）用氘核（H）轰击铀（U）生成镎（Np）和两个相同的粒子X，核反应方程是________；
（2）镎（Np）放出一个粒子Y后转变成钚（Pu），描述核过程的方程是________。
3．科学家对三星堆6个坑的73份炭屑样品利用年代检测法，推断其中4号祭祀坑埋藏年代有95.4%的概率落在距今3148~2966年前的时间范围内，属商代晚期。的衰变方程为：________。地下的压力，温度，湿度等因素________（选填“会”或“不会”）影响的半衰期。
4．完成下列核反应方程，并说明下列核反应属于哪一类（衰变、人工转变、裂变、聚变）。
U→Th＋____________
H＋H→______＋n______
He＋Be→______＋n______
U＋______→Ba＋Kr＋3n______
5．如图所示为用于火灾报警的离子式烟雾传感器原理图，在网罩1内，有电极板2和3，a、b端接电源，4是一块放射性同位素镅241，它能放射出一种很容易使气体电离的________粒子。平时镅放射出来的这种粒子使两个电极间的空气电离，形成较强的电流。发生火灾时，烟雾进入网罩内，烟的颗粒吸收空气中的离子和镅放射出来的这种粒子，导致电流________（选填“增强”或“减弱”），报警器检测出这种电流变化，发出报警。
6．碲 可由半衰期约为 13h 的放射性元素 衰变而成，其衰变方程为 ，则该衰变方程中的 X 为___________（填该粒子的名称），质量为 10g 的 经过 26h 后，剩余 质量为___________g。
7．在测定年代较近的湖泊沉积物形成年份时，常利用沉积物中半衰期较短的，其衰变方程为 。X是___________，简述核内的核子怎样转化产生了X，写出该过程的核反应方程式：___________。
8．正电子发射计算机断层显像（PET）的基本原理：将放射性同位素注入人体，参与人体的代谢过程，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）写出的衰变和正负电子湮灭的方程式_____。
（2）将放射性同位素注入人体，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”）。
四自我检测
1．大理石是新家室内装修的大众化板材，市场上的大理石板材中常含有放射性元素氡，其衰变方程为，氡的半衰期为3.8天，下列说法正确的是（　　）
A．该衰变方程中的X是β粒子
B．100个氡核经过7.6天后剩余25个氡核未衰变
C．采用加热、喷剂催化等物理和化学方法，都无法缩短大理石板材的放射性危害时间
D．该核反应过程会释放核能，氡核可作为目前核电站主要采用的核燃料
2．据美国宇航局消息，北京时间2021年2月19日4时55分左右，“毅力号”火星车成功在火星着陆。“毅力号”火星车使用的是“放射性同位素热发电机”（RTG）提供电能，即把放射性同位素钚238（）发生衰变产生的热转换为火星车所需的电能。已知钚238的半衰期为88年，其衰变放出粒子后变为铀234（）。下列说法正确的是（　　）
A．钚238发生的是α衰变
B．钚238发生的是β衰变
C．176年后，钚238将全部发生衰变
D．在钚238衰变完毕前，RTG能一直提供稳定的电能输出
3．下列说法正确的是（　　）
A．原子核在衰变时，它在元素周期表中的位置改变
B．β衰变是原子核外电子的电离
C．把放射性元素放在低温处，可以减缓放射性元素的衰变
D．某原子核衰变时，放出一个β粒子后，原子核的中子数少1，原子序数少1
E．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
4．14C断代法又称放射性碳测年法（Radiocarbon Dating），是根据14C衰变的程度来计算出样品的大概年代的一种测量方法。自然界中活的植物中14C的含量相当稳定，植物枯死后14C的摄入停止，14C不断衰变，其含量不断减少，根据14C放射性强度减小的情况就可以推断植物死亡的时间。下列说法正确的是（　　）
A．14C的衰变方程为
B．对三星堆遗址中的炭屑样品使用14C断代法可以大致确定三星堆的年代
C．14C断代法可以通过检测14C大致确定某种植物的生长年限
D．14C的半衰期会随时间按照指数规律逐渐减小
5．在我们的生活中，日常用品、装饰材料、周围的岩石、食盐、香烟等都不同程度地含有放射性元素。其中香烟中含有钋Po），具有放射性，其衰变方程为PoPbHe，半衰期为138天，则下列说法正确的是（　　）
A．该衰变中释放出的α射线的穿透能力强于γ射线的穿透能力
B．100个钋原子核经过2个半衰期，一定还剩25个钋原子核
C．质量为m的钋核经过276天，剩余的钋核的质量为
D．若采用提高温度的方法，可以改变钋Po）的半衰期
6．如图所示，P为匀强磁场中一点，某放射性元素的原子核静止在P点，该原子核发生衰变后，放出一个氦核He）和一个新核，它们速度方向与磁场垂直，其轨迹均为圆弧，半径之比为45∶1，重力、阻力和氦核与新核间的库仑力均不计。下列说法正确的是（　　）
A．放射性元素原子核的电荷数是90
B．可能的衰变方程为
C．氦核和新核动量的大小之比是1∶45
D．衰变前核的质量等于衰变后氦核和新核的总质量
7．下列说法正确的时（　　）
A．光的波动性是光子之间的相互作用引起的
B．α、β、γ三种射线中，γ射线的电离能力最强
C．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子核式结构模型，并据此估计原子的半径
D．气体导电时发光机理是：气体的原子受到高速运动的电子撞击，有可能向上跃迁到激发态。因处于高能级的原子不稳定，会自发地向低能级跃迁，放出光子，最终回到基态
8．在下列四个核反应方程中，x代表质子的是（　　）
A．
B．
C．
D．
9．医疗中常用放射性同位素铟产生射线，是锡衰变产生的。则（　　）
A．衰变过程一定释放能量
B．该反应属于α衰变
C．改变压力或温度可以改变的衰变快慢
D．光子是原子核外电子由高能级向低能级跃迁时产生的
10．阴极射线（　　）
A．就是β射线 B．没有质量
C．在磁场中可能会发生偏转 D．需要介质才能传播
参考答案：
三课前预习
1． 电子流 铝板 电磁波
2． U＋H→Np＋2n Np→Pu＋e
3． 不会
4． 衰变 聚变 人工转变 裂变
5． 减弱
6． 正电子 2.5
7． 原子核内的中子转换为质子时放出电子，
8． ， B 短
四自我检测
1．C
2．A
3．A
4．B
5．C
6．B
7．D
8．A
9．A
10．C
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