5.2 放射性元素的衰变 课前导学 2024-2025学年人教版（2019）高中物理选择性必修第三册

5.2 放射性元素的衰变
基础知识导学
一、原子核的衰变
1．定义：原子核自发地放出 或 ，而变成另一种原子核的变化。
2．衰变类型
(1)α衰变：
原子核放出α粒子的衰变。进行α衰变时，新核相对原来的核：质量数 ，电荷数 ，
U的α衰变方程：U→Th＋ 。
(2)β衰变：
原子核放出β粒子的衰变．进行β衰变时，新核相对原来的核：质量数 ，电荷数 ，
Th的β衰变方程：Th→Pa＋ 。
衰变规律： 守恒， 守恒。
4.衰变的实质
(1)α衰变的实质：2个 和2个 结合在一起形成α粒子，并被释放出来。
(2)β衰变的实质：核内的 转化为了一个 和一个 。
(3)γ射线：放射性的原子核在发生α衰变、β衰变时产生的 处于高能级，这时它要向低能级跃迁，并放出γ光子。
二、半衰期
1．定义：放射性元素的原子核有 发生衰变所需的时间。
2．特点
(1)不同的放射性元素，半衰期 ，甚至差别非常大。
(2)半衰期描述的是 ，不适用于少数原子核的衰变。
(3)放射性元素衰变的快慢是由 决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件 。
三、核反应
1．定义：原子核在其他粒子的轰击下产生 或者发生状态变化的过程。
2．原子核的人工转变：卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，核反应方程N＋He→ ＋ 。
3．遵循规律： 守恒， 守恒。
四、放射性同位素及其应用
1．放射性同位素：具有 的同位素。
2．应用：(1)射线测厚仪：工业部门使用放射性同位素发出的射线来测厚度。
(2)放射治疗 (3)培优、保鲜。
(4)示踪原子：一种元素的各种同位素具有 化学性质，用放射性同位素代替非放射性的同位素后可以探测出原子到达的位置。
基础小题试练
1.太阳内部的核反应主要是氢元素转变为氦元素的核反应，其中一种核反应方程是，则下列说法正确的是( )
A.X是 B.此核反应是α衰变
C.此核反应是β衰变 D.来自原子核
2.如图所示，某烟雾探测器中装有少量放射性金属镅241，其衰变方程为，X为产生的新核，新核X的中子数为( )
A.143个 B.144个 C.145个 D.146个
3.“国铀一号”示范工程已在内蒙古鄂尔多斯开工建设。核电站的核反应堆常用的核燃料是。天然的是不稳定的，它会经过若干次α衰变和β衰变，最终成为稳定的元素Pb，衰变形成的稳定的Pb可能为( )
A. B. C. D.
4.碳14能够自发地进行衰变：。碳14的半衰期为5730年。在考古和经济建设中可用碳14测定年代。以下说法正确的是( )
A.衰变放出的X是一种穿透能力极强的高频电磁波
B.碳14的衰变方程为
C.温度升高，碳14的半衰期会变长
D.衰变后X与氮核的质量之和等于衰变前碳核的质量
5.在医学上，放射性同位素锶90（）制成表面敷贴器，可贴于体表治疗神经性皮炎等疾病。锶90（）会发生β衰变，其衰变产物中有钇（Y）的同位素，半衰期为28.8年。下列说法正确的是( )
A.该衰变过程质量守恒
B.的比结合能比衰变产物中钇（Y）的同位素的比结合能大
C.β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的
D.0.4mol的原子核经过57.6年后还剩余0.3mol
答案以及解析
1.答案：D
解析：A.根据质量数、电荷数守恒可知，X是，故A错误；
BC.此核反应是轻核聚变，故BC错误；
D.是由原子核中的质子变成中子释放的，来自原子核，故D正确。
故选D。
2.答案：B
解析：根据质量数守恒和电荷数守恒可知，核反应方程为
新核X的中子数
故选B。
3.答案：D
解析：最终成为稳定的元素Pb的总核反应方程为，由质量数守恒可得，当时，，当时，，当时，，四个选项中只有D符合。
4.答案：B
解析：AB.根据反应过程电荷数守恒和质量数守恒可知其核反应方程为
可知X为电子，那么衰变放出的是电子流为β射线，β射线穿透能力比α粒子强，通常需要一块几毫米厚的铝片才能阻挡，γ射线才是一种穿透能力极强的高频电磁波，故A错误，B正确；
C.放射性元素的半衰期是由原子核内部自身因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，故C错误；
D.碳14自发地进行衰变，衰变中释放了能量，存在质量亏损，所以衰变后X与氮核的质量之和小于衰变前碳核的质量，故D错误。
故选B。
5.答案：C
解析：A.衰变过程释放核能，根据质能方程可知，该衰变过程存在质量亏损，即衰变过程质量减小了，故A错误；
B.衰变过程释放核能，表明生成核比反应核更加稳定，原子核越稳定，比结合能越大，即的比结合能比衰变产物中钇（Y）的同位素的比结合能小，故B错误；
C.β衰变的本质是原子核内的一个中子转变成一个质子与一个电子，电子从原子核内射出的过程，可知衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的，故C正确；
D.根据半衰期的规律有
可知，0.4mol的原子核经过57.6年后还剩余0.1mol，故D错误。
故选C。