2020高考物理二轮复习专题讲义：原子物理 107.天然放射现象 半衰期 Word版含答案

天然放射现象半衰期

一、原子模型

1.汤姆生模型（枣糕模型）

汤姆生发现了电子，使人们认识到原子有复杂结构。

2.卢瑟福的核式结构模型（行星式模型）

α粒子散射实验是用α粒子轰击金箔，结果是绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了较大的偏转。这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。

卢瑟福由α粒子散射实验提出：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间运动。

由α粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是10-15m。

原子核的大小：原子半径数量级为10－10m, 原子核大小数量级为10－14m

3.玻尔模型（见原子的能级跃迁）

二、天然放射现象

1、天然放射现象：某些元素能自发地放出射线的现象叫做天然放射现象。这些元素称为放射性元素。天然放射现象的发现，使人们认识到原子核也有复杂结构。

2、射线的种类和性质

（1）α射线—高速的α粒子流，α粒子是氦原子核，速度约为光速1/10，贯穿能力最弱，电离能力最强。

（2）β射线—高速的电子流，β粒子是速度接近光速的负电子，贯穿能力稍强，电离能力稍弱。

（3）γ射线—能量很高的电磁波，γ粒子是波长极短的光子, 贯穿能力最强,电离能力最弱。

3.三种射线的来源：

3、三种射线的来源：

α粒子是核内两个质子和两个中子抱成团一起射出。

β粒子是原子核内的中子转化成质子时放出的。

γ射线经常是伴随α射线和β射线产生的。

4、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的偏转大，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。⑶图中γ肯定打在O 点；如果α也打在O 点，则β必打在O 点下方；如果β也打在O 点，则α必打在O 点下方。 5、三种射线的性质和实质比较

⑴威耳逊云室

在云室看到的只是成串的小液滴，它描述的是射线粒子运动的径迹，而不是射线本身． α粒子的质量比较大，在气体中飞行不易改变方向，并且电离本领大，沿途产生的离子多，所以它在云室中的径迹直而粗．β粒子的质量小，跟气体碰撞时容易改变方向，并且电离本领小，沿途产生的离子少，所以它在云室中的径迹比较细，且常常发生弯曲．γ粒子的电离本领更小，一般看不到它的径迹． ⑵气泡室

⑶盖革— 弥勒计数器

盖革管的原理是某种射线粒子进入管内时，它使管内的气体电离，产生的电子在电场中被加速，能量越来越大，电子跟管中的气体分子碰撞时，又使气体分子电离，产生电子……这样，一个射线粒子进入管中后可以产生大量电子．这些电子到达阳极，阳离子到达阴极，在外电路中就产生一次脉冲放电，利用电子仪器可以把放电次数记录下来．

①G －M 计数器放大倍数很大，非常灵敏，用它来检测放射性是很方便的． ②G －M 计数器只能用来计数，而不能区分射线的种类． ③G －M 计数器不适合于极快速的计数．

④G －M 计数器较适合于对β、γ粒子进行计数．

另外，还有如闪烁计数器、乳胶照相、火花室和半导体探测器等探测器装置

α

α

γ γ

⑶

⑵

⑴

B

三、天然衰变中核的变化规律 1、衰变规律

在核的天然衰变中，衰变方程式遵守的规律是质量数守恒和电荷数守恒。

（1）a 衰变：随着a 衰变，新核在元素周期表中位置向前移2位，即质量数-4,电荷数-2

He Y X M Z M Z

4

242+→--

（2）β衰变：随着β衰变，新核在元素周期表中位置向后移1位，即质量数不变,电荷数+1

e Y X M Z M Z

11-++→。

（3）γ衰变：γ射线是由于原子核在发生α衰变和β衰变时原子核受激发而产生的光（能量）辐射，通常是伴随α射线和β射线而产生。

2、半衰期

（1）定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间。

（2）意义：反映了核衰变过程的统计快慢程度。半衰期短的元素衰变得快，放射性较强。（3）特征：半衰期只与元素本身有关,与所处的物理、化学状态及周围环境、温度等都无关。

（4）两种错误．．

认识： 第一种错误认识是：N 0（大量）个放射性元素的核，经过一个半衰期T ，衰变了一半，再经过一个半衰期T ，全部衰变完。

第二种错误认识是：若有4个放射性元素的核，经过一个半衰期T ，将衰变2个。 事实上，N 0（大量）个某种放射性元素的核，经过时间t 后剩下的这种核的个数为 ()T

t N N 210=

而对于少量的核（如4个），是无法确定其衰变所需要的时间的。这实质上就是“半衰期反映了核衰变过程的统计快慢程度”的含义。 12. C ．（10分）（模块3-5试题）

（1）美国科研人员正在研制一种新型镍铜长效电池，它是采用铜和半衰期长达100年的放射性同位素镍63（Ni 63

28）两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍63发生一次β 衰变变成铜（Cu ），同时释放电子给铜片，把镍63和铜片做电池两极．则镍63的衰变方程

是 ，铜片是该电池的 （选填“正极”或“负极”）．

答：u e Ni C 63

2901-6328+→，负极2．据调查每年有280万人直接或者间接死于装修污染，装修

污染已经被列为“危害群众最大的五种环境污染”之一。目前，在居室装修中经常用到的花岗岩、大理石等装修材料，都不同程度地含有放射性元素，比如，含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病，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