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2020-2021学年高二人教版物理选修3-5学案:第十九章 2 放射性元素的衰变 Word版含解析

2放射性元素的衰变
一、原子核的衰变
1.衰变
原子核放出α粒子或β粒子,变成了一种新的原子核,这种变化叫做原子核的衰变.
2.衰变的类型
原子核的自发衰变有两种,一种是α衰变,一种是β衰变.而γ射线是伴随着α衰变或β衰变产生的.3.衰变方程
α衰变:238 92U→234 90Th+42He
β衰变:234 90Th→234 91Pa+0-1e
4.衰变的规律
(1)遵守三个守恒:原子核衰变时遵守电荷数守恒,质量数守恒,动量守恒.
(2)任何一种放射性元素只有一种放射性,不能同时既有α放射性又有β放射性(伴随的γ射线除外).
有人说:“γ射线是电磁波,对人类有害,手机、微波炉等用电器都能产生电磁波,因而不能使用!”这种说法对吗?
提示:不对,手机和微波炉等确实能产生电磁波,γ射线也是电磁波,但两者在能量上有较大的区别,手机等放出的电磁波属于微波范围,波长与γ射线相比较大,频率较小,因而穿透本领及电离本领都很弱,对人体危害很小.但γ射线频率很大,能量很高,因而使用不当时,对人体危害较大.
二、半衰期
1.定义
放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间,叫做这种元素的半衰期.
2.公式
用希腊字母τ表示半衰期,剩余原子核数目:N余=N原(
1
2)
t
τ
,剩余元素质量m余=m原(
1
2)
t
τ
.
3.说明
统计规律,对大量原子核成立.
4.有关因素
半衰期由放射性元素的核内部自身的因素决定,跟原子所处的物理状态(如压强、温度等)或化学状态(如单质或化合物)无关.
5.应用
利用半衰期非常稳定这一特点,可以测量其衰变程度,推断时间.
半衰期就是原子核衰变了一半的时间,所以两个原子核经过一个半衰期后就会有一个核发生了衰变,而另一个核完好并不发生衰变,对不对,为什么?
提示:不对,半衰期是一个统计规律,只对大量原子核适用,对于少数个别的原子核,其衰变毫无规律,何时衰变、何时衰变一半,都是不可预知的.
考点一原子核衰变及其规律
1.α衰变和β衰变的实质
(1)α衰变的实质:在放射性元素的原子核中,2个中子和2个质子结合得比较紧密,在一定条件下作为一个整体从较大的原子核中抛射出来,这就是α衰变现象.即210n+211H→42He
(2)β衰变的实质:β衰变是原子核中的中子放出一个电子,即β粒子放射出来,同时还生成一个质子留在核内,使核电荷数增加1,即10n→11H+0-1e
2.衰变次数的计算方法
(1)计算依据:确定衰变次数的依据是两个守恒规律,即质量数守恒和核电荷数守恒.
(2)计算方法:
设放射性元素A Z X经过n次α衰变和m次β衰变后,变成稳定的新元素A′Z′Y,则表示该核反应的方程为
A
Z
X→A′Z′Y+n42He+m0-1e.
根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程
A=A′+4n,。

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