高考物理復習指導之“原子核的衰變”

　　3. 天然衰變中核的變化規律

　　在核的天然衰變中，核變化的最基本的規律是質(zhì)量數守恒和電荷數守恒。

　�、� α衰變:隨著(zhù)α衰變，新核在元素周期表中位置向前移2位，即

　�、� β衰變:隨著(zhù)β衰變，新核在元素周期表中位置向后移1位，即

　�、� γ衰變:隨著(zhù)γ衰變，變化的不是核的種類(lèi)，而是核的能量狀態(tài)。但一般情況下，γ衰變總是伴隨α衰變或β衰變進(jìn)行的。

　　4. 放射性元素放射的射線(xiàn)有三種:α射線(xiàn)、γ射線(xiàn)、β射線(xiàn)，這三種射線(xiàn)可以用磁場(chǎng)和電場(chǎng)加以區別，如圖1所示。

　　圖1

　　5. 半衰期:放射性元素的原子核有半數發(fā)生衰變所需要的時(shí)間稱(chēng)為半衰期。不同的放射性元素的半衰期是不同的，但對于確定的放射性元素，其半衰期是確定的。它由原子核的內部因素所決定，跟元素的化學(xué)狀態(tài)、溫度、壓強等因素無(wú)關(guān)。

　　二、 例題分析

　　[[例 1]] 關(guān)于天然放射現象，以下敘述正確的是()

　　A.若使放射性物質(zhì)的溫度升高，其半衰期將減小

　　B.β衰變所釋放的電子是原子核內的中子轉變?yōu)橘|(zhì)子時(shí)所產(chǎn)生的

　　C.在α、β、γ這三種射線(xiàn)中，γ射線(xiàn)的穿透能力最強，α射線(xiàn)的電離能力最強

　　D.鈾核(238

　　92 U)衰變?yōu)殂U核(206

　　82 Pb)的過(guò)程中，要經(jīng)過(guò)8次α衰變和10次β衰變

　　[[解析]] 半衰期是由放射性元素原子核的內部因素所決定，跟元素的化學(xué)狀態(tài)、溫度、壓強等因素無(wú)關(guān)，A錯;β衰變所釋放的電子是原子核內的中子轉變?yōu)橘|(zhì)子時(shí)所產(chǎn)生的，1

　　0 n1

　　1 H+0

　　-1 e，B對;根據三種射線(xiàn)的物理性質(zhì)，C對; 238

　　92U的質(zhì)子數為92，中子數為146， 206

　　82Pb的質(zhì)子數為82，中子數為124，因而鉛核比鈾核少10個(gè)質(zhì)子，22個(gè)中子。一次α衰變質(zhì)量數減少4，故α衰變的次數為x==8次。再結合核電荷數的變化情況和衰變規律來(lái)判定β衰變的次數y應滿(mǎn)足2x-y+82=92， y=2x-10=6次。故本題正確答案為B、C.

　　[點(diǎn)評] (1) 本題考查α衰變、β衰變的規律及質(zhì)量數，質(zhì)子數、中子數之間的關(guān)系。

　　(2) β衰變放出的電子并不是由核外電子躍遷出來(lái)的，而是從核中衰變產(chǎn)生的。

　　[[例 2]] 如圖2所示，R為放射源，虛線(xiàn)范圍內有垂直于紙面的磁場(chǎng)B，LL'為厚紙板，MN為熒光屏，今在屏上P點(diǎn)處發(fā)現亮斑，則到達P點(diǎn)處的放射性物質(zhì)微粒和虛線(xiàn)范圍內B的方向分別為( )

　　圖2

　　A. α粒子，B垂直于紙面向外

　　B. α粒子，B垂直于紙面向內

　　C. β粒子，B垂直于紙面向外

　　D. β 粒子，B垂直于紙面向內

　　[[解析]] 由于α粒子貫穿本領(lǐng)很弱，只能穿透幾厘米空氣，因此穿透厚紙板到達屏上P點(diǎn)處的不可能是α粒子;由于γ粒子不帶電，穿過(guò)B區域不會(huì )發(fā)生偏轉，因此到達P點(diǎn)處的也不可能是 γ粒子;由此可知，到達P點(diǎn)處的必然是β粒子。又由于β粒子帶的是負電，因此用左手定則便可判斷B的方向應該是垂直于紙面向內。所以應選D.

　　[點(diǎn)評] 了解天然放射現象中三種射線(xiàn)的基本屬性，是分析此例的基礎。

　　[[例 3]] 在垂直于紙面的勻強磁場(chǎng)中，有一原來(lái)靜止的原子核，該核衰變后，放出的帶電粒子和反沖核的運動(dòng)軌跡分別如圖3中a、b所示，由圖3可知()

　　A. 該核發(fā)生的是α衰變

　　B. 該核發(fā)生的是β衰變

　　C. 磁場(chǎng)方向一定垂直紙面向里

　　D. 磁場(chǎng)方向向里還是向外不能判定

　　圖3

　　[[解析]]本題考查對α粒子及β粒子的性質(zhì)的了解，根據動(dòng)量守恒定律以及左手定則，原來(lái)靜止的核，放出粒子后，總動(dòng)量守恒，所以粒子和反沖核的速度方向一定相反，根據圖示，它們在同一磁場(chǎng)中是向同一側偏轉的，由左手定則可知它們必帶異種電荷，故應為β衰變;由于不知它們的旋轉方向，因而無(wú)法判定磁場(chǎng)是向里還是向外，即都有可能。所以應選B、D.

　　[點(diǎn)評] 帶電粒子在電磁場(chǎng)及復合場(chǎng)中的運動(dòng)形式復雜(有直線(xiàn)運動(dòng)、曲線(xiàn)運動(dòng)、類(lèi)平拋運動(dòng)、圓周運動(dòng)、周期性運動(dòng)等等)，受力情況多變，但核心問(wèn)題不變，其本質(zhì)仍然是力學(xué)問(wèn)題。

　　[鞏 固 練 習]

　　1. 下列說(shuō)法正確的是()

　　A.γ射線(xiàn)在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中都不會(huì )發(fā)生偏轉

　　B. β射線(xiàn)比α射線(xiàn)更容易使氣體電離

　　C. 太陽(yáng)輻射的能量主要來(lái)源于重核裂變

　　D. 核反應堆產(chǎn)生的能量來(lái)自輕核聚變

　　2. 一個(gè)氡核222

　　86Rn衰變成釙核218

　　84Po并放出一個(gè)粒子，其半衰期為3。8天。1 g氡經(jīng)過(guò)7。6天衰變掉的質(zhì)量，以及222

　　86Rn衰變成218

　　84Po的過(guò)程放出的粒子是()

　　A. 0。25 g，α粒子  B. 0。75 g，α粒子

　　C. 0。25 g，β粒子  D. 0。75 g，β粒子

　　參考答案

　　1. A γ射線(xiàn)中的γ光子不帶電，故在電場(chǎng)與磁場(chǎng)中都不會(huì )發(fā)生偏轉，A正確;α粒子的特點(diǎn)是電離能力很強，B錯;太陽(yáng)輻射的能量主要來(lái)源于輕核的聚變，C錯;核反應堆產(chǎn)生的能量是來(lái)自于重核的裂變，D錯。

　　2. B 經(jīng)過(guò)了兩個(gè)半衰期，1 g的氡剩下了0。25 g，衰變了0。75 g，根據核反應方程的規律，反應前后的質(zhì)量數和荷電荷數不變，可得出是α粒子，所以B正確。