D107.天然放射现象 半衰期

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,天然放射现象,半衰期,一、,原子模型,二、,天然放射现象,射线的性质和实质,探测方法,三、,天然衰变中核的变化规律,半衰期,006.,江苏南通,08,届第一次调研测试,12C,035.,广东茂名市,2007,年第二次模考,2,gk004.,2008,年高考物理上海卷,3A,067.,广州市重点中学,07,08,学年度第三次质检,4,gk012.,2008,年高考理综宁夏卷,33(1),gk005.,2008,年高考江苏卷,12C.(3),gk007.,2008,年高考理综天津卷,15,gk011.,2008,年高考物理海南卷,19(1),gk004.,2008,年高考物理上海卷,2B,天然放射现象 半衰期,一、原子模型,1.,汤姆生模型（枣糕模型）,汤姆生发现了电子，使人们认识到原子有复杂结构。,2.,卢瑟福的核式结构模型（行星式模型）,粒子散射实验是用,粒子轰击金箔，结果是绝大多数,粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数,粒子发生了较大的偏转。这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。,卢瑟福由,粒子散射实验提出：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间运动。,由,粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是,10,-15,m,。,原子核的大小：原子半径数量级为,10,-10,m,原子核大小数量级为,10,-14,m,3.,玻尔模型（见原子的能级跃迁）,二,、天然放射现象,1,、天然放射现象：某些元素能自发地放出射线的现象,叫做天然放射现象。这些元素称为放射性元素。,天然放射现象的发现,使人们认识到原子核也有复杂结构,2,、射线的种类和性质,射线,高速的,粒子流，,粒子,是氦原子核，速度,约为光速,1/10,，贯穿能力最弱，电离能力最强。,射线,高速的电子流，,粒子,是速度接近光速的负,电子，贯穿能力稍强，电离能力稍弱。,射线,能量很高的电磁波，,粒子,是波长极短的,光子,贯穿能力最强,电离能力最弱。,3,.,三种射线的来源：,粒子,是核内两个质子和两个中子抱成团一起射出。,粒子,是原子核内的中子转化成质子时放出的。,射线,经常是伴随,射线和,射线产生的。,4.,三种射线在匀强磁场、匀强电场、正交电场和磁场中的偏转情况比较：,如、图所示，在匀强磁场和匀强电场中都是,比,的偏转大，,不偏转；,区别是：在磁场中偏转轨迹是圆弧，,在电场中偏转轨迹是抛物线。,图中,肯定打在,O,点；,如果,也打在,O,点，则,必打在,O,点下方；,如果,也打在,O,点，则,必打在,O,点下方。,O,B,E,E,B,5.,三种射线的性质和实质,带电量,质量数,符号,电离性,穿透性,实 质,来 源,射线,+2,e,4,很强,很小（一张普通纸）,高速的氦核流,(,v,0.1,c,),两个中子和两个质子结合成团从原子核中放出,射线,-,e,0,弱,很强（几毫米铝板）,高速的电子流,(,v,c,),原子核中的中子转换成质子时从原子核中放出,射线,0,0,很小,更强（几厘米铅板）,波长极短的电磁波,原子核受激发产生的,在云室看到的只是成串的小液滴，它描述的是射线粒子运动的径迹，而不是射线本身,粒子的质量比较大，在气体中飞行不易改变方向，并且电离本领大，沿途产生的离子多，所以它在云室中的径迹直而粗,粒子的质量小，跟气体碰撞时容易改变方向，并且电离本领小，沿途产生的离子少，所以它在云室中的径迹比较细，且常常发生弯曲,粒子的电离本领更小，一般看不到它的径迹,6,、探测射线的方法,威耳逊云室,气泡室,盖革管的原理是某种射线粒子进入管内时，它使管内的气体电离，产生的电子在电场中被加速，能量越来越大，电子跟管中的气体分子碰撞时，又使气体分子电离，产生电子,这样，一个射线粒子进入管中后可以产生大量电子这些电子到达阳极，阳离子到达阴极，在外电路中就产生一次脉冲放电，利用电子仪器可以把放电次数记录下来,盖革,弥勒计数器,另外，还有如闪烁计数器、乳胶照相、火花室和半导体探测器等探测器装置,G,M,计数器放大倍数很大，非常灵敏，用它来检测放射性是很方便的,G,M,计数器只能用来计数,而不能区分射线的种类,.,G,M,计数器不适合于极快速的计数,G,M,计数器较适合于对,、,粒子进行计数,三、天然衰变中核的变化规律,1,、衰变规律,在核的天然衰变中，,衰变方程式遵守的规律,是质量数守恒和电荷数守恒,。,（,1,）,衰变：随着,衰变，新核在元素周期表中位置向前移,2,位，即质量数,-4,电荷数,-2,（,2,）衰变：随着 衰变，新核在元素周期表中位置向后移,1,位，即质量数不变,电荷数,+1,（,3,）衰变：随着 衰变，变化的不是核的种类,而是核的能量状态。但一般情况下，衰变总是伴随,衰,变或 衰变进行的。,2,、半衰期,（,1,）定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需 要的时间。,（,2,）意义：反映了核衰变过程的统计快慢程度。半衰期短的元素衰变得快，放射性较强,（,3,）特征：半衰期只与元素本身有关，与所处的物理、化学状态及周围环境、温度等都无关。,1,3.8,7.6,11.4,15.2,0,1/2,1/4,1/8,t/,天,氡的衰变曲线,N,0,（,大量）个放射性元素的核，经过一个半衰期,T,衰变了一半，再经过一个半衰期,T,，,全部衰变完。,事实上，,N,0,（,大量）个某种放射性元素的核，经过时间,t,剩下的这种核的个数为,而对于少量的核（如,4,个），是无法确定其衰变所需要的时间的。这实质上就是,“,半衰期反映了核衰变过程的统计快慢程度,”,的含义。,b,.,若有,4,个放射性元素的核,经一个半衰期,将衰变,2,个。,（,4,）两种错误认识：,006.,江苏南通,08,届第一次调研测试,12C,12.C,（,模块,3-5,试题）,（,1,）美国科研人员正在研制一种新型镍铜长效电池，它是采用铜和半衰期长达,100,年的放射性同位素镍,63,（）两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍,63,发生一次,b,衰变变成铜（,Cu,），,同时释放电子给铜片，把镍,63,和铜片做电池两极则镍,63,的衰变方程是,，铜片是该电池的,（选填“正极”或“负极”）,解：,镍,63,的衰变方程为,负极,035.,广东茂名市,2007,年第二次模考,2,2,据调查每年有,280,万人直接或者间接死于装修污染，装修污染已经被列为“危害群众最大的五种环境污染”之一。目前，在居室装修中经常用到的花岗岩、大理石等装修材料，都不同程度地含有放射性元素，比如，含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放出,、,、,射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是：,(),A,氡的半衰期为,3.8,天，若取,4,个氡核，经过,7.6,天就只剩下一个氡原子核了,B,衰变所释放的电子是原子核中的中子转化为质子和电子所产生的,C,射线一般伴随着,或,射线产生，在这三种射线中，,射线的穿透能力最强，电离能力也最强,D,发生,衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了,4,B,gk004.2008,年高考物理上海卷,3A,3A,1911,年卢瑟福依据,粒子散射实验中,粒子发生了,_,（选填“大”或“小”）角度散射现象，提出了原子的核式结构模型。若用动能为,1,MeV,的,粒子轰击金箔，其速度约为,_,m/s,。（质子和中子的质量均为,1.67,10,27 kg,，,1,MeV,10,6,eV,）,大,6.9,10,6,卢瑟福在,粒子散射实验中发现了大多数,粒子没有大的偏转,少数发生了较大的偏转,卢瑟福抓住了这个现象进行分析，提出了原子的核式结构模型,解析：,067.,广州市重点中学,07,08,学年度第三次质检,4,4,如图甲是,、,、,三种射线穿透能力的示意图，图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部的伤痕的示意图，请问图乙中的检查是利用了哪种射线？,(),A.,射线,B.,射线,C.,射线,D.,三种射线都可以,钢板,计数器,乙,射线,混凝土,铝,纸,射线,射线,甲,C,gk012.2008,年高考理综宁夏卷,33(1),33,、（,6,分）,物理选修,3,5,天然放射性元素 经过,次,衰变和,次,衰变，最后变成铅的同位素,.,（填入铅的三种同位素 、中的一种）,8,4,gk005.2008,年高考江苏卷,12C.(3),12.C,（选修模块,35,）,约里奥,居里夫妇因发现人工放射性而获得了,1935,年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素 衰变成 的同时放出另一种粒子,这种粒子是,.,是 的同位素,被广泛应用于生物示踪技术,.,1 mg,随时间衰变的关系如图所示，请估算,4 mg,的 经多少天的衰变后还剩,0.25 mg?,t,/day,10,20,30,40,50,60,0,0.0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,m,/mg,正电子,答：,t,56,天（,54,58,天）,解见下页,由核反应过程中电荷数和质量数守恒可写出核反应方程：,可知这种粒子是正电子。由图象可知,的半衰期为,14,天，,4mg,的 衰变后还剩,0.25mg,经历了,4,个半衰期，所以为,56,天。,解析：,15,一个氡核 衰变成钋核 并放出一个粒子，其半衰期为,3.8,天。,1g,氡经过,7.6,天衰变掉氡的质量以及 衰变成 的过程放出的粒子是（）,gk007.2008,年高考理综天津卷,15,A,0.25g,，,a,粒子,B,0.75g,，,a,粒子,C,0.25g,，,粒子,D,0.75g,，,粒子,【,解析,】,经过了两个半衰期，,1g,的氡剩下了,0.25g,，衰变了,0.75g,，根据核反应方程的规律，在反应前后的质量数和荷电荷数不变，可得出是,a,粒子，所以,B,正确。,B,gk011.2008,年高考物理海南卷,19(1),19,、模块,3,5,试题,（,4,分）某考古队发现一古生物骸骨,.,考古专家根据骸骨中的 含量推断出了该生物死亡的年代,.,已知此骸骨中的 含量为活着的生物体中,的,1/4,，的半衰期为,5730,年该生物死亡时距今约,年,1.1510,4,【,解析,】,该核剩下,1/4,，说明正好经过两个半衰期时间，故该生物死亡时距今约,25730,年,=11460,年。,gk004.2008,年高考物理上海卷,2B,2B,放射性元素的原子核在,衰变或,衰变生成新原子核时，往往会同时伴随着,_,辐射。已知,A,、,B,两种放射性元素的半衰期分别为,T,1,和,T,2,，,t,T,1,T,2,时间后测得这两种放射性元素的质量相等，那么它们原来的质量之比,m,A,:,m,B,_,。,解析：,放射性元素的原子核在,衰变或,衰变生成新原子核时,往往以,光子的形式释放能量，即伴随,辐射,根据半衰期的定义，经过,t,T,1,T,2,时间后剩下的放射性元素的质量相同，则,