第3章 第2节 原子核衰变及半衰期-2020-2021学年高中物理选修3-5【导学教程】同步辅导（鲁科版）word

第2节　原子核衰变及半衰期 一、天然放射现象的发现及放射线的本质 [自学教材] 1．天然放射现象的发现 (1)发现：1896年，贝克勒尔发现铀盐能自发地放出某种看不见的射线，这种射线能穿透黑纸，使照相底片感光。 (2)天然放射现象：物质能自发地放出射线的现象。 (3)放射性：物质放出射线的性质。 (4)放射性元素：具有放射性的元素。 2．放射线的本质 研究发现，放射线有三种，即α射线、β射线和γ射线。 (1)α射线：α射线是高速运动的氦原子核(He)粒子流，电离作用很强，穿透能力很弱，一张铝箔或一张薄纸就能把它挡住。 (2)β射线：β射线是高速运动的电子(e)流，电离作用较弱，穿透能力较强，能穿透几毫米厚的铝板。 (3)γ射线：γ射线是波长很短的电磁波，电离作用很弱，穿透能力很强，能穿透几厘米厚的铅板。 [重点诠释] 1．三种射线的本质和特点 种类 α射线 β射线 γ射线 组成 高速氦核流 高速电子流 光子流(高频电磁波) 带电量 2e －e 0 质量 4mp mp＝1.67×10－27kg 静止质量为零 速度 0.1c 0.9c c 在电磁场中 偏转 与α射线反向偏转 不偏转 贯穿本领 最弱用纸能挡住 较强穿透几毫米的铝板 最强穿透几厘米的铅板 对空气的 电离作用 很强 较弱 很弱 在空气中 的径迹 粗、短、直 细、较长、曲折 最长 通过胶片 感光 感光 感光 2.三种射线在电场磁场中偏转情况的比较 (1)在匀强电场中，α射线偏离较小，β射线偏离较大，γ射线不偏离，如图3－2－1所示。 图3－2－1　　　　　　图3－2－2 (2)在匀强磁场中，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径较小，γ射线不偏转，如图3－2－2所示。 [典题强化] 1．关于α、β、γ三种射线，下列说法中正确的是 A．α射线是原子核自发发射出的氦核，它的穿透能力最强 B．β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透力 C．γ射线一般伴随着α或β射线产生，它的穿透力最强 D．γ射线是电磁波，它的穿透力最弱 解析　α射线是不稳定原子核放出的由两个中子和两个质子组成的粒子流，它的电离本领最大，穿透力最弱；β射线是原子核内一个中子转化为一个质子时放出的高速电子流，其穿透力和电离能力都居中；γ射线是跃迁时放出的光子，它的穿透力最强，故正确答案为C。[来源:Z§xx§k.Com] 答案　C 二、原子核的衰变 [自学教材] 1．衰变 原子核由于释放出像α、β这样的射线而转变为新核的变化。 2．衰变形式 常见的衰变有两种，放出α粒子的衰变为α衰变，放出β粒子的衰变叫β衰变，而γ射线是伴随α射线或β射线产生的。 3．衰变规律 在衰变过程中，电荷数和质量数守恒。 (1)α衰变：X―→He＋Y (2)β衰变：X―→e＋Y (3)几种常见原子核的衰变方程： ①U―→Th＋He ②Th―→Pa＋e [重点诠释] 1．对α衰变和β衰变的理解 (1)α衰变：在放射性元素的原子核中，2个中子和2个质子结合得比较牢固，有时会作为一个整体从较大的原子核中抛射出来，这就是放射性元素发生的α衰变现象。 (2)β衰变：原子核中的中子转化成一个质子且放出一个电子即β粒子，使核电荷数增加1。但β衰变不改变原子核的质量数。 (3)原子核衰变过程中产生的新核，有些处于激发态，这些不稳定的激发态核会辐射出光子(γ射线)而变成稳定的核。所以α衰变、β衰变中会同时释放出γ射线。 2．对原子核衰变的理解 (1)原子核放出一个α粒子就说明它发生了一次α衰变，同理放出一个β粒子就说明它发生了一次β衰变。有些放射性元素往往要经过一系列衰变(多次α、β衰变)，直到变成一种稳定的非放射性元素为止。 (2)原子核衰变时质量数守恒，但并非质量守恒，核反应过程前、后质量发生变化(质量亏损)而释放出能量，质量与能量相联系。 (3)在β衰变中，释放出具有很大的能量的电子，该电子来自于原子核，它是由中子和质子的转化产生的，这表明质子(或中子)也是变化的。 (4)天然放射现象说明原子核具有复杂的结构。原子核放出α粒子或β粒子，并不表明原子核内有α粒子或β粒子；原子核发生衰变后“就变成新的原子核”。 [典题强化] 2．某放射性元素的原子核A经α衰变得到新核B，B经β衰变得到原子核C，则 A．原子核C的中子数比A少2 B．原子核C的质子数比A少1 C．原子核C的中子数比B多1 D．原子核C的质子数比B少1 解析　由α衰变和β衰变的规律可知A―→B＋He，B―→C＋e 比较A，B，C可知 A的质子数为n，中子数为m－n， B的质子数为n－2，中子数为 (m－4)－(n－2)＝m－n－2， C的质子数为n－1，中子数为 (m－4)－(n－1)＝m－n－3