[高考物理考点]原子核的衰变解析及练习

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　　3.天然衰变中核的变化规律
　　
　　在核的天然衰变中，核变化的最基本的规律是质量数守恒和电荷数守恒。
　　
　　①α衰变:随着α衰变，新核在元素周期表中位置向前移2位，即
　　
　　②β衰变:随着β衰变，新核在元素周期表中位置向后移1位，即
　　
　　③γ衰变:随着γ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，γ衰变总是伴随α衰变或β衰变进行的。
　　
　　4.放射性元素放射的射线有三种:α射线、γ射线、β射线，这三种射线可以用磁场和电场加以区别，如图1所示。
　　
　　图1
　　
　　5.半衰期:放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间称为半衰期。不同的放射性元素的半衰期是不同的，但对于确定的放射性元素，其半衰期是确定的。它由原子核的内部因素所决定，跟元素的化学状态、温度、压强等因素无关。
　　
　　二、例题分析
　　
　　[[例1]]关于天然放射现象，以下叙述正确的是
　　
　　A.若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小
　　
　　B.β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的
　　
　　C.在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强
　　
　　D.铀核(238
　　
　　92U)衰变为铅核(206
　　
　　82Pb)的过程中，要经过8次α衰变和10次β衰变
　　
　　[[解析]]半衰期是由放射性元素原子核的内部因素所决定，跟元素的化学状态、温度、压强等因素无关，A错;β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的，1
　　
　　0n1
　　
　　1H+0
　　
　　-1e，B对;根据三种射线的物理性质，C对;238
　　
　　92U的质子数为92，中子数为146，206
　　
　　82Pb的质子数为82，中子数为124，因而铅核比铀核少10个质子，22个中子。一次α衰变质量数减少4，故α衰变的次数为x==8次。再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定β衰变的次数y应满足2x-y+82=92，y=2x-10=6次。故本题正确答案为B、C.
　　
　　[点评](1)本题考查α衰变、β衰变的规律及质量数，质子数、中子数之间的关系。
　　
　　(2)β衰变放出的电子并不是由核外电子跃迁出来的，而是从核中衰变产生的。
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　　[[例2]]如图2所示，R为放射源，虚线范围内有垂直于纸面的磁场B，LL'为厚纸板，MN为荧光屏，今在屏上P点处发现亮斑，则到达P点处的放射性物质微粒和虚线范围内B的方向分别为
　　
　　图2
　　
　　A.α粒子，B垂直于纸面向外
　　
　　B.α粒子，B垂直于纸面向内
　　
　　C.β粒子，B垂直于纸面向外
　　
　　D.β粒子，B垂直于纸面向内
　　
　　[[解析]]由于α粒子贯穿本领很弱，只能穿透几厘米空气，因此穿透厚纸板到达屏上P点处的不可能是α粒子;由于γ粒子不带电，穿过B区域不会发生偏转，因此到达P点处的也不可能是γ粒子;由此可知，到达P点处的必然是β粒子。又由于β粒子带的是负电，因此用左手定则便可判断B的方向应该是垂直于纸面向内。所以应选D.
　　
　　[点评]了解天然放射现象中三种射线的基本属性，是分析此例的基础。
　　
　　[[例3]]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3中a、b所示，由图3可知
　　
　　A.该核发生的是α衰变
　　
　　B.该核发生的是β衰变
　　
　　C.磁场方向一定垂直纸面向里
　　
　　D.磁场方向向里还是向外不能判定
　　
　　图3
　　
　　[[解析]]本题考查对α粒子及β粒子的性质的了解，根据动量守恒定律以及左手定则，原来静止的核，放出粒子后，总动量守恒，所以粒子和反冲核的速度方向一定相反，根据图示，它们在同一磁场中是向同一侧偏转的，由左手定则可知它们必带异种电荷，故应为β衰变;由于不知它们的旋转方向，因而无法判定磁场是向里还是向外，即都有可能。所以应选B、D.
　　
　　[点评]带电粒子在电磁场及复合场中的运动形式复杂(有直线运动、曲线运动、类平抛运动、圆周运动、周期性运动等等)，受力情况多变，但核心问题不变，其本质仍然是力学问题。
　　
　　[巩固练习]
　　
　　1.下列说法正确的是
　　
　　A.γ射线在电场和磁场中都不会发生偏转
　　
　　B.β射线比α射线更容易使气体电离
　　
　　C.太阳辐射的能量主要来源于重核裂变
　　
　　D.核反应堆产生的能量来自轻核聚变
　　
　　2.一个氡核222
　　
　　86Rn衰变成钋核218
　　
　　84Po并放出一个粒子，其半衰期为3。8天。1g氡经过7。6天衰变掉的质量，以及222
　　
　　86Rn衰变成218
　　
　　84Po的过程放出的粒子是
　　
　　A.0。25g，α粒子B.0。75g，α粒子
　　
　　C.0。25g，β粒子D.0。75g，β粒子
　　
　　参考答案
　　
　　1.Aγ射线中的γ光子不带电，故在电场与磁场中都不会发生偏转，A正确;α粒子的特点是电离能力很强，B错;太阳辐射的能量主要来源于轻核的聚变，C错;核反应堆产生的能量是来自于重核的裂变，D错。
　　
　　2.B经过了两个半衰期，1g的氡剩下了0。25g，衰变了0。75g，根据核反应方程的规律，反应前后的质量数和荷电荷数不变，可得出是α粒子，所以B正确。