2019-2020学年高中物理 第四章 原子核 4.2 核衰变与核反应方程教案 粤教版选修3-5.doc

2019-2020学年高中物理 第四章 原子核 4.2 核衰变与核反应方程

教案 粤教版选修3-5

三点剖析

二、核反应方程

利用高能粒子轰击原子核，会发生核反应而产生新的原子.无论是核衰变还是核反应，质量数守恒和电荷数都守恒.

对α衰变和β衰变的实质的正确理解

（1）原子核放出α粒子或β粒子后，就变成了新的原子核，我们把这种变化称为原子核的衰变.α粒子、β粒子及γ粒子都是从原子核里发射出来的，但不能认为原子核是由这些粒子组成的，原子核是由质子和中子组成的. （2）α衰变的实质是原子核中的2个质子和2个中子结合在一起发射出来的，α衰变的方

程He Y X A Z A

Z 424

2+−→−--、实质He n H 4

21011

22−→−+. （3）β衰变的实质是原子核内的一个中子变成一个质子和电子，放出高速电子流，β衰变

的方程e Y X A Z A Z 0

11-++−→−、实质.0

11

11

0++−→−

-e H n （4）在发生α、β衰变的过程中，由于新核处于不稳定状态，它要通过辐射光子而达到稳

定的状态，因此γ射线总是伴随α、β衰变而产生. 三、半衰期

（1）半衰期表示放射性元素衰变的快慢，放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫做这种元素的半衰期.公式N=21

2

1

)2

1

(,)

2

1(00T t T t m m N =.

式中N 0、m 0表示衰变前的放射性元素的原子核数和质量，N 、m 表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子核数和质量，t 表示衰变的时间，2

1T 表示半衰期.

（2）不同的放射性元素，半衰期不同，甚至相差十分悬殊；衰变速度越快的元素，其半衰

期越短.如氡222衰变为钋218的半衰期为3.8天，而铀238衰变为钍234的半衰期长达

4.5×109

年.

(3)影响因素：半衰期由放射性元素的原子核内部的因素决定，跟原子所处的物理状态（如压强、温度）或化学状态（如单质、化合物）无关，因为这些因素都不能改变原子核的结构. （4）规律理解：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. 各个击破

【例1】 下列说法中正确的是（ ） A.α射线与γ射线都是电磁波

B.β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流

C.用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期

D.原子核经过衰变生成新核，则新核的质量总等于原核的质量

解析：α、β、γ三种射线都是由原子核内发射出来的，α射线是氦核流，β射线是高速电子流，γ射线是高频光子流，因此，A 、B 选项错，原子核衰变要有质量亏损. 答案：C 类题演练1

将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，图4-2-1中表示射线偏转情况中正确的是（ ）

图4-2-1

解析：已知α粒子带正电，β粒子带负电，γ射线不带电，根据正、负电荷在磁场中运动受洛伦兹力方向和正、负电荷在电场中受电场力方向，可知A 、B 、C 、D 四幅图中，α、β粒子的偏转方向都是正确的，但偏转的程度需进一步判断. 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，其半径r=

Bq

m v

,将其数据代入，则α粒子与β粒子的半径之比为

2199.01.01840

14⨯⨯=∙∙=c c q q v v m m r r α

β

βαβαβα≈371.7. 由此可见，A 项正确，B 项错误.

带电粒子垂直进入匀强电场，设初速度为v 0,垂直电场线方向位移为x ，沿电场线方向位移

为y ，则有：x=v 0t,y=221t m qE ∙,消去t 可得y=2

2

2mv qEx

对某一确定的x 值，α、β粒子沿电场线偏转距离之比为

5.371)

1.0()99.0(418401

122

222

=⨯⨯=∙∙=c c v v m m q q y y α

β

αββαβα 由此可见，C 项错误，D 项正确.

故正确答案是AD. 答案：AD

【例2】 对天然放射现象，下列说法中正确的是（ ） A.α粒子带正电，所以α射线一定是从原子核中射出的 B.β粒子带负电，所以β射线有可能是核外电子

C.γ粒子是光子，所以γ射线有可能是由原子发光产生的

D.α射线、β射线、γ射线都是从由原子核内部释放出来的

解析：α衰变的实质是原子核中的两个质子和两个中子结合成一个氦核放出的，β衰变的实质是一个中子变成一个质子和一个电子，然后释放出电子，γ衰变伴随α衰变和β衰变的产生而产生，所以这三种射线都是从原子核内部释放出来的. 答案：AD 类题演练2

Th 23290

(钍)经过一系列α和β衰变，变成Pb 20882(铅)，

问经过多少次α衰变？经过了多少次β衰变？

解析：由α衰变和β衰变的规律分析.由β衰变不影响质量数的变化，所以质量数的变化

决定了α衰变的次数，由Th 23290

变为Pb 20882质量数减少了232-208=24，每一次α衰变质量数减少4，因此α衰变的次数为6次.6次α衰变，电荷数应减少6×2=12次，而现在只减少了90-82=8个，所以应有4次β衰变（每次β衰变增加一个电荷数）. 答案：经过6次α衰变，4次β衰变.

【例3】关于放射性元素的半衰期，下列说法中正确的是（ ）

A.原子核全部衰变所需要的时间的一半

B.原子核有半数发生衰变所需要的时间

C.原子量减少一半所需要的时间

D.元素质量减半所需要的时间 解析：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间叫做这种元素的半衰期，它与原子核全部衰变所需要的时间的一半不同，放射性元素发生衰变后成了一种新的原子核，原来元素的原子核的个数不断减少；当原子核的个数减半时，放射性元素的原子核的质量也减半，故选项B 、D 正确. 答案：BD 类题演练3

下列有关半衰期的说法正确的是（ ）

A.放射性元素的半衰期越短，表明有半数原子核发生衰变所需的时间越短，衰变速度越快

B.放射性元素的样品不断衰变，随着剩下未衰变的原子核的减少，元素的半衰期也变短

C.把放射性元素放在密封的容器中，可以减慢放射性元素的衰变速度

D.降低温度或增大压强，让该元素与其他物质形成化合物，均可减少衰变速度

解析：半衰期的长短仅由元素本身决定，与原子所处的物理状态和化学状态均无关，故仅A 项正确. 答案：A