2.核衰变与核反应方程

例2.三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后
变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出 一 个 氦 核 （ He ） 。 则 下 面 说 法 中 正 确 的 是 （ CD ）
（A）X核比Z核多一个质子
（B）X核比Z核少一个中子
（C）X核的质量数比Z核的质量数大3
（D）X核与Z核的总电荷是Y核电荷的2倍
2
5.衰变规律是对大量原子组成的放射性样品 而言的,是一种统计规律.不适用于少量原子 核.对某个原子核或少量原子核来讲无意义.
6.单位时间内放射性元素衰变的数量与放射 性元素的量成正比.医用放射性元素要求半 衰期短.
例1.由原子核的衰变规律可知( C ) A.放射性元素一次衰变可同时产生α射 线和β射线. B.放射性元素发生β衰变,新核的化学性 质不变. C.放射性元素衰变的速率跟它所处的状 态无关. D.放射性元素发生正电子衰变时,新核质 量数不变,核电荷数增加1.
A.该核发生的是α衰变 a
B.该核发生的是β衰变
b
C.磁场方向一定是垂直纸面向里
D.磁场方向向里还是向外不能判定
222 86
Rn
衰变成
218 84
Po
的过程放出的粒子是
（ B）
A．0.25g，a粒子 B．0.75g，a粒子 C．0.25g，β粒子 D．0.75g，β粒子
例6.根据有关放射性知识可知，下列说法正 确的是： ( B ) 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．β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
E/--0e00V..8554
3
-1.51
2
-3.40
D．γ射线
1
-13.6
例4. 如图甲是α、β、γ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. α射线
)C B. β射线
C. γ射线
D . 三种射线都可以
射线
β射线 γ射线
核反应方程的一般形式为
A Z
X

x
Y A'
Z'y,源自其中A ZX
是靶核的符号，
x为入射粒子的符号，
AZ''Y 是新生核的符号，
y是放射出的粒子的符号。
核反应
在核物理学中， 原子核在其他粒子 的轰击下产生新原 子核的过程，称为 核反应．
原 子 核
电子
1卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子:
4 2
H
e

m
3.衰变曲线
m0
1
1/2
1/4
1/8
0
3.8 7.6 11.4
氡的衰变曲线
t /天
15.2
4.平均寿命: 1)对一定量的放射性元素,有的先衰变, 有的后衰变,在众多的原子核中,每一个 核何时发生衰变是不能预知的. 2)为了表示每个原子核衰变前存在的时 间的平均值,引入平均寿命τ
T1 0.693
2)放射性物质放出的三种射线,不论是垂直 射入电场还是磁场中,不管电场或磁场方向 如何,运动轨迹弯曲程度大的(半径小的)是 β衰变.运动轨迹弯曲程度小的为α衰变.
3)衰变过程中动量守恒.一个静止的核发生 衰变,如其衰变产物只有两个,则其动量必 等值反向.在磁场中,如生成物带有同种电荷 ,则轨迹为外切圆;生成物为异种电荷为内切 圆.
放出
β
射 线
-e
0
0 1
e
弱
很强（几 毫米铝板）
高速的 电子流
原子核中的中 子转换成质子 时从原子核中
(v≈c)
放出
γ 射0 线
0
γ
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
二,核反应方程
1、核反应：用高速运动的粒子去轰击原子核，是揭开 原子核内部奥秘的基本方法。产生新原子核的过程叫 核反应。在核反应中质量数守恒、电荷数守恒。
核衰变的反应物只有一个.
中子衰变的产物中存在反中微子。
1。中微子：与电子质量相比非常小的中性 粒子，可认为质量为0。 2。反粒子(反物质):许多粒子都有和它的质 量相同而电荷相反的粒子. 如正负电子,正负质子,正负π介子.
湮灭:正反粒子相遇,会同时消失而转化为 别种粒子,这种现象称为湮灭.
0 1
纸
甲
钢板 计数器
乙
2008年高考江苏卷12C. (3)
12.C⑶（选修模块3—5）
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
P 30
15
衰变
成
30 14
Si
的同时放出另一种粒子,这种粒子是
正电子
.
P 32
15
是
P 30
15
的同位素,被广泛应用于生物示踪技术.
1 mg
P 32
15
随时间衰变的关
1.0
m/mg
系如图所示，请估算4 mg 0.8
的
32 15
P
经多少天的衰变后
0.6
还剩0.25 mg?
0.4
答：t＝48天
0.2
解见下页
0.00 10 20 30 40 50 60 t/day
解析：
由核反应过程中电荷数和质量数守恒可写出核反应
方程：
30 15
P

e

0 1
e



3)规律：
α衰变：
A Z
X
A4 Z 2
Y

4 2
He
β衰变：
A Z
X
A Z 1
Y
01 e
（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α衰
变或 衰变进行的。
4)ν射线是伴随α射线或β射线而产生的.放射 性原子核发生α衰变或β衰变后产生的新核处 于激发态,要向低能级跃迁而辐射出γ光子.
C．γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三 种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力 也最强
D．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相 比，中子数减少了4
例7.在垂直于纸面的匀强磁场中，有一
原来静止的原子核，该核衰变后，放出
的带电粒子和反冲核的运动轨迹分别如
图中a，b所示，由图可以判定： [ B D ]
5).天然放射现象的原因是原子核的衰变. 元素的放射性与元素存在的状态无关，放射 性表明原子核是有内部结构的。
5. 三种射线的性质和实质
带 电 量
质 量 符号 数
电离 性
穿透性
实 质
来源
α
高速的 两个中子和两
射 线
+2e
4
4 2
He
很强
很小（一 张普通纸）
氦核流 (v ≈
0.1c)
个质子结合成 团从原子核中
C
4.衰变的种类:
1)α衰变
U 238
92
234 90
Th

4 2
He
实质是两个质子和两个中子组合成了一个新粒子.
2)β衰变
92034Th
234 91
Pa

0 1
e
实质是一个中子转化为质子时放出一个电子.
n p e 1
1
0
0
1 1
在一定条件下，质子也可转变 为中子和正电子。
点拨：
A B
X B-A1Y

0 1
e
YA
B- 1

11H

Z A 3
B- 2

24He
例3。如图所示是氢原子的能级图．若一群处 于n=3激发态的氢原子跃迁到n=2激发态时发 射出的是红光，则这群处于n=3激发态的氢 原子发生跃迁还可能发射出 （ B ）
A．红外线 B．紫外线 C．β射线
n ∞5 4
1340Si

10e
可知这种粒子是正电子。由图象可知
32 15
P
的半衰期为12天，
4mg的
P 32
15
衰变后还剩0.25mg
32 15
P
经历了4个半衰期，所以为48天。
2008年高考理综天津卷 15
例5.一个氡核
222 86
Rn衰变成钋核
218 84
Po
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
三,半衰期
1.放射性元素的衰变有一定的速率,为了表示 元素衰变的快慢,引入半衰期T1/2 2.半衰期:放射性元素的原子核有半数发 生衰变所需的时间,称为这种元素的半衰期.
m

m0
(
1 2
)
t T
或N

N
0
(
1 2
)
t T
n,m表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原
子数或质量数。
原子核衰变的速率由核本身的因素决定.与原子所 处的物理或化学状态无关.
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⑴、⑵图所示，在匀强磁场和匀强电场中都是
β比α的弯曲得厉害，γ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。
αγ β B
⑴
β γα E
⑵
1.放射性元素放出的射线，在电场中分成A、 B、C三束，如图所示，其中 ( C ) A．C为氢核组成的粒子流. B．B为比x射线波长更长的光子流. C．B为比X射线波长更短的 光子流. D. A为高速电子组成的电子流.
14 7
N

187O

11H
2.查德威克用α粒子轰击铍核发现中子:
中子的速度不到光速的1/10.穿透力极强.能穿 透几厘米厚的铅板.中子的质量非常接近于质 子的质量,只比质子质量大千分之一多.
注意: 1.在核反应过程中质量数(不是静质量） 和电荷数守恒.动量守恒,能量守恒. 2.书写核反应方程要以核反应事实为基 础,不能只根据质量数守恒和电荷数守 恒书写事实上不存在的核反应方程. 3.核反应方程通常是不可逆的,箭头表 示反应方向,不能用等号.
第二节 核衰变与核反应方程
一,原子核的衰变 1.原子核自发地放出某种粒子而转变为新核的现象 称为原子核的衰变. 2.放射性元素衰变时放出的射线共有三种:
三种射线的特点：
速度比较 : v

c 10
,
v

9c 10
,
v
c
1)α衰变和β衰变不能同时发生.ν射 线是伴随α,β衰变而产生的.
(各种电磁波产生的机理: 无线电波是自由电子振荡产生的. 红外,可见,紫外是原子的外层电子受激发 而产生的. X射线是原子内层电子受激发而产生的. γ射线是原子核受激发而产生的.)