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(guī)律

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

　　① α衰變:隨著α衰變，新核在元素周期表中位置向前移2位，即

　　② β衰變:隨著β衰變，新核在元素周期表中位置向后移1位，即

　　③ γ衰變:隨著γ衰變，變化的不是核的種類，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衰變進行的。

　　4. 放射性元素放射的射線有三種:α射線、γ射線、β射線，這三種射線可以用磁場和電場加以區(qū)別，如圖1所示。

　　圖1

　　5. 半衰期:放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時間稱為半衰期。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(nèi)部因素所決定，跟元素的化學狀態(tài)、溫度、壓強等因素無關。

　　二、 例題分析

　　[[例 1]] 關于天然放射現(xiàn)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(nèi)的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子時所產(chǎn)生的

　　C.在α、β、γ這三種射線中，γ射線的穿透能力最強，α射線的電離能力最強

　　D.鈾核(238

　　92 U)衰變?yōu)殂U核(206

　　82 Pb)的過程中，要經(jīng)過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(nèi)部因素所決定，跟元素的化學狀態(tài)、溫度、壓強等因素無關，A錯;β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子時所產(chǎn)生的，1

　　0 n1

　　1 H+0

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

　　92U的質(zhì)子數(shù)為92，中子數(shù)為146， 206

　　82Pb的質(zhì)子數(shù)為82，中子數(shù)為124，因而鉛核比鈾核少10個質(zhì)子，22個中子。一次α衰變質(zhì)量數(shù)減少4，故α衰變的次數(shù)為x==8次。再結(jié)合核電荷數(shù)的變化情況和衰變規(guī)律來判定β衰變的次數(shù)y應滿足2x-y+82=92， y=2x-10=6次。故本題正確答案為B、C.

　　[點評] (1) 本題考查α衰變、β衰變的規(guī)律及質(zhì)量數(shù)，質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)之間的關系。

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

　　[[例 2]] 如圖2所示，R為放射源，虛線范圍內(nèi)有垂直于紙面的磁場B，LL'為厚紙板，MN為熒光屏，今在屏上P點處發(fā)現(xiàn)亮斑，則到達P點處的放射性物質(zhì)微粒和虛線范圍內(nèi)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(nèi)

　　C. β粒子，B垂直于紙面向外

　　D. β 粒子，B垂直于紙面向內(nèi)

　　[[解析]] 由于α粒子貫穿本領很弱，只能穿透幾厘米空氣，因此穿透厚紙板到達屏上P點處的不可能是α粒子;由于γ粒子不帶電，穿過B區(qū)域不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，因此到達P點處的也不可能是 γ粒子;由此可知，到達P點處的必然是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(nèi)。所以應選D.

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

　　[[例 3]] 在垂直于紙面的勻強磁場中，有一原來靜止的原子核，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. 磁場方向一定垂直紙面向里

　　D. 磁場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(jù)動量守恒定律以及左手定則，原來靜止的核，放出粒子后，總動量守恒，所以粒子和反沖核的速度方向一定相反，根據(jù)圖示，它們在同一磁場中是向同一側(cè)偏轉(zhuǎn)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(zhuǎn)方向，因而無法判定磁場是向里還是向外，即都有可能。所以應選B、D.

　　[點評] 帶電粒子在電磁場及復合場中的運動形式復雜(有直線運動、曲線運動、類平拋運動、圓周運動、周期性運動等等)，受力情況多變，但核心問題不變，其本質(zhì)仍然是力學問題。

　　[鞏 固 練 習]

　　1. 下列說法正確的是()

　　A.γ射線在電場和磁場中都不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)

　　B. β射線比α射線更容易使氣體電離

　　C. 太陽輻射的能量主要來源于重核裂變

　　D. 核反應堆產(chǎn)生的能量來自輕核聚變

　　2. 一個氡核222

　　86Rn衰變成釙核218

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

　　86Rn衰變成218

　　84Po的過程放出的粒子是()

　　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射線中的γ光子不帶電，故在電場與磁場中都不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，A正確;α粒子的特點是電離能力很強，B錯;太陽輻射的能量主要來源于輕核的聚變，C錯;核反應堆產(chǎn)生的能量是來自于重核的裂變，D錯。

　　2. B 經(jīng)過了兩個半衰期，1 g的氡剩下了0。25 g，衰變了0。75 g，根據(jù)核反應方程的規(guī)律，反應前后的質(zhì)量數(shù)和荷電荷數(shù)不變，可得出是α粒子，所以B正確。