放射性的原子核在发生衰变和β衰变时
最新人教版高中物理选修3-5：19.2 放射性元素的衰变 知识点总结及课时练习
2 放射性元素的衰变记一记放射性元素的衰变知识体系1个概念——半衰期2种衰变——α衰变，β衰变辨一辨1.原子核在衰变时，它在元素周期表中的位置不变．(×)2．发生β衰变是原子核中的电子发射到核外．(×)3．γ射线经常是伴随α射线和β射线产生的．(√)4．半衰期是原子核有半数发生衰变需要的时间，经过两个半衰期原子核就全部发生衰变．(×)5．根据半衰期的计算，我们可以知道一个特定的原子核何时发生衰变．(×)6．半衰期与原子所处的化学状态和外部条件都无关．(√)想一想1.半衰期与哪些因素有关？适用条件是什么？半衰期公式是什么？提示：半衰期只与物质的种类有关，与物质的物理性质、化学性质无关．适用条件为统计规律下的大量原子核，不适用于单个原子核．半衰期公式为N 余＝N 原⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ，m 余＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ. 2．当原子核发生α衰变时，原子核的质子数和中子数如何变化？为什么？当发生β衰变时，新核的核电荷数相对原来的原子核变化了多少？新核在元素周期表中的位置怎样变化？提示：当原子核发生α衰变时，原子核的质子数减小2，中子数减小2，因为α衰变的实质是2个质子和2个中子结合在一起从原子核中被抛射出来．β粒子为0－1e，发生β衰变时核电荷数增加1，所以原子序数增加1.思考感悟：练一练1.某放射性元素的原子核发生2次α衰变和6次β衰变，关于它的原子核的变化，下列说法中正确的是()A．中子数减少8 B．质子数减少2C．质子数增加2 D．核子数减少10解析：发生2次α衰变质量数减少8，电荷数减少4，发生6次β衰变质量数不变，电荷数增加6，最终质量数减少8，电荷数增加2，所以核子数减少8，质子数增加2，中子数减少10.选项C 正确．答案：C2．[2019·山东济南一模]下列观点正确的是()A．α射线、β射线、γ射线都是高速带电粒子流B．原子核发生衰变时要遵守电荷数守恒和质量守恒C．大量原子核发生衰变时一定同时放出α射线、β射线、γ射线D．原子核发生衰变时产生的α射线、β射线、γ射线都是从原子核内部释放出来的解析：α射线、β射线都是高速带电粒子流，γ射线不带电，是光子流，A错误；原子核发生衰变时遵守电荷数守恒和质量数守恒，但质量不守恒，B错误；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从原子核中辐射出来，β衰变的实质是原子核中的一个中子变成一个质子和一个电子，γ射线伴随α衰变或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，大量原子核发生衰变时不一定同时放出α射线、β射线、γ射线，C错误，D正确．答案：D3．(多选)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射线是光子流，所以γ射线有可能是原子发光产生的D ．α射线、β射线、γ射线都是从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在一起形成一个氦核发射出来的，β衰变的实质是原子核内的一个中子变成一个质子和一个电子，然后释放出电子，γ射线伴随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：AD4．天然放射性铀(238 92U)发生衰变后产生钍(234 90Th)和另一个原子核．(1)请写出衰变方程．(2)若衰变前铀(238 92U)核的速度为v ，衰变产生的钍(234 90Th)核速度为v 2，且与铀核速度方向相同，求产生的另一种新核的速度．解析：(1)238 92U →234 90Th ＋42He ，(2)设另一新核的速度为v ′，铀核质量为238m ，钍核质量为234m ，由动量守恒定律得238m v ＝234m v 2＋4m v ′，得v ′＝1214v .答案：(1)238 92U →234 90Th ＋42He (2)1214v要点一 原子核的衰变规律与衰变方程1.[2019·广东茂名一模]放射性元素钋(210 84Po)发生衰变时，会产生42He 和一种未知粒子，并放出γ射线，其衰变方程为210 84Po → y 82X ＋42He.下列说法正确的是( )A.42He 组成的α射线的穿透能力比γ射线强B ．y ＝ 214C ．X 核的中子数为124D ．这种衰变是β衰变解析：42He 组成的α射线的穿透能力比γ射线弱，A 错误；根据衰变过程质量数守恒，得y ＝210－4＝206，B 错误；X 核的中子数为206－82＝124，C 正确；因为衰变过程中放出的是α粒子，所以该衰变是α衰变，D 错误．答案：C2．14C 的半衰期为5 730年，具有放射性．若考古工作者探测某古树中14C 的含量为原来的14，则该古树死亡时间距今大约为( )A ．22 920年B ．11 460年C ．5 730年D ．2 865年解析：由m m 0＝⎝ ⎛⎭⎪⎫12t T ＝14，得t ＝2T ＝11 460年． 答案：B3．[2019·广东佛山期中](多选)目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些材料都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性知识的说法中正确的是( )A ．氡的半衰期为3.8天，若有4 kg 氡原子核，经过7.6天后就只剩下1 kg 氡原子核B ．氡的半衰期为3.8天，若有4个氡原子核，经过7.6天后就只剩下1个氡原子核C ．放射性元素发生β衰变时释放的电子是原子核外电子电离产生的高速电子D ．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性解析：若有4 kg 氡原子核，经过7.6天即经过2个半衰期后，就只剩下4 kg ×⎝ ⎛⎭⎪⎫122＝1 kg 氡原子核，A 正确；半衰期是统计规律，对少数原子核不适用，B 错误；β衰变实质是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子从原子核中释放出来，C 错误；放射性由原子核本身决定，与所处的化学状态无关，D 正确．答案：AD4．某放射性元素的原子核内有N 个核子，其中有n 个质子，该原子核发生2次α衰变和1次β衰变，变成1个新核，则( )A ．衰变前原子核有(N －n )个中子B ．衰变后新核有(n －4)个质子C ．衰变后新核的核子数为(N －3)D ．衰变后新核的中子数为(N －n －3)解析：核子数等于质子数加中子数，所以衰变前原子核有中子数(N －n )个，A 正确；衰变后新核有n －(2×2－1)＝(n －3)个质子，B 错误；衰变后新核的核子数为N －2×4＝N －8，C 错误；衰变后新核的中子数为(N －n －5)，D 错误．答案：A5．钍232(232 90Th)经过________次α衰变和________次β衰变，最后成为铅208(208 82Pb)．解析：因为α衰变改变原子核的质量数而β衰变不能，所以应先从判断α衰变次数入手：α衰变次数＝232－2084＝6. 每经过1次α衰变，原子核电荷数减少2，那么钍核经过6次α衰变后剩余的电荷数与铅核实际的电荷数之差，决定了β衰变次数：β衰变次数＝(90－2×6)－82 －1＝4. 答案：6 4要点二 半衰期6.[2019·四川攀枝花模拟]A 、B 两种放射性元素，A 的半衰期为10天，B 的半衰期为30天，经60天后两种放射性元素剩余的质量相等，那么它们原来的质量之比为( )A ．1:3B ．3:1C ．1:16D ．16:1解析：分析可知A 经过6次衰变，B 经过2次衰变，因此有m A ⎝ ⎛⎭⎪⎫126＝m B ⎝ ⎛⎭⎪⎫122，解得它们原来的质量之比为m A m B ＝161，D 正确．答案：D7．放射性元素氡(222 86Rn)经α衰变成为钋(218 84Po)，半衰期约为3.8天；但勘测表明，经过漫长的地质年代后，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素222 86Rn 的矿石，其原因是( )A ．目前地壳中的222 86Rn 主要来自于其他放射性元素的衰变B ．在地球形成的初期，地壳中元素222 86Rn 的含量足够高C ．当衰变产物218 84Po 积累到一定量以后，218 84Po 的增加会减慢222 86Rn 的衰变过程D.222 86Rn 主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力改变了它的半衰期解析：由于222 86Rn 的半衰期为3.8天，较短，故经过漫长的地质年代后，地壳中原有的222 86Rn 早已衰变完了，目前地壳中的222 86Rn主要来自其他放射性元素的衰变，选项A正确，B错误；放射性元素的半衰期由原子核本身的因素决定，与外界环境等因素无关，选项C、D错误．答案：A8．[2019·河南联考]一块含铀的矿石质量为M，其中铀元素的质量为m，铀发生一系列衰变，最终生成物为铅．已知铀的半衰期为T，那么下列说法中正确的是()A．经过2个半衰期后，这块矿石中基本不再含有铀B．经过2个半衰期后，原来所含的铀元素的原子核有m4发生了衰变C．经过3个半衰期后，其中铀元素的质量还剩m 8D．经过1个半衰期后该矿石的质量剩下M 2解析：经过2个半衰期后矿石中剩余的铀应该有m4，故选项A、B错误；经过3个半衰期后矿石中剩余的铀还有m8，故选项C正确；因为衰变产物大部分仍然留在该矿石中，所以矿石质量没有太大的改变，选项D错误．答案：C基础达标1.[2019·大庆检测]放射性元素在衰变过程中，有些放出α射线，有些放出β射线，有些在放出α射线或β射线的同时，还以γ射线的形式释放能量．例如234 90Th核的衰变过程可表示为234 90Th→234 91 Pa＋0－1e＋γ，这个衰变()A．是β衰变，产生的234 91Pa核从高能级向低能级跃迁B．是β衰变，产生的234 91Pa核从低能级向高能级跃迁C．是α衰变，产生的234 91Pa核从高能级向低能级跃迁D．是α衰变，产生的234 91Pa核从低能级向高能级跃迁解析：由核反应方程可知，该核反应生成0－1e，并且释放能量，正确选项为A.答案：A2．[上海高考题]232 90Th 经过一系列α衰变和β衰变后变成208 82Pb ，则208 82Pb 比232 90Th 少( )A ．16个中子，8个质子B ．8个中子，16个质子C ．24个中子，8个质子D ．8个中子，24个质子解析：比较两种原子核的核电荷数可知，208 82Pb 比232 90Th 少8个质子，B 、D 项错误；208 82Pb 的质量数比232 90Th 的质量数少24，其中质子少8个，则中子少16个，A 项正确，C 项错误．答案：A3．如图所示，图中曲线a 、b 、c 、d 为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里．以下判断可能正确的是( )A ．a 、b 为β粒子的径迹B ．a 、b 为γ粒子的径迹C ．c 、d 为α粒子的径迹D ．c 、d 为β粒子的径迹解析：由左手定则可知，a 、b 为带正电的粒子的径迹，c 、d 为带负电的粒子的径迹，又α粒子带正电，β粒子带负电，γ粒子不带电，所以D 项正确．答案：D4．已知A 和B 两种放射性元素的半衰期分别为T 和2T ，则相同质量的A 和B 经过2T 后，剩余的A 和B 质量之比为( )A ．1:4B ．1:2C ．2:1D ．4:1解析：由半衰期含义可知，A 经过两个半衰期剩余的质量为原来的14，B 经过一个半衰期，剩余的质量为原来的12，所以剩余的A 、B 质量之比为1:2，B 项正确．答案：B5．[2019·河北唐山期末]关于碳14的衰变方程14 6C →A Z X ＋0－1e ，下面说法正确的是( )A ．A 等于13，Z 等于5B ．A 等于14，Z 等于7C ．A 等于14，Z 等于5D ．A 等于13，Z 等于6解析：由电荷数守恒得6＝Z －1，解得Z ＝7，由质量数守恒得14＝A ＋0，解得A ＝14.选项B 正确．答案：B6．放射性元素发生衰变时放出的γ光子，是由( )A ．核外电子从外层轨道跃迁到内层轨道时放出的B ．核外电子从内层轨道跃迁到外层轨道时放出的C ．核外电子受激发后产生的D ．它是处于激发状态的原子核放射出来的解析：γ光子是原子核衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时辐射出的．故D 正确．答案：D7．[2019·石家庄辛集一中月考]将半衰期为5天的64 g 铋均分成四份，其中三份分别投入开口容器中、100 atm 的密封容器中、100 ℃的沸水中，第四份则与别的元素形成化合物，经10天后，四种情况剩下的铋的质量分别为m 1、m 2、m 3、m 4，则( )A ．m 1＝m 2＝m 3＝m 4＝4 gB ．m 1＝m 2＝m 3＝4 g ，m 4<4 gC ．m 1>m 2>m 3>m 4，m 1＝4 gD ．m 1＝4 g ，其余无法知道解析：半衰期是由放射性元素原子核内部本身的因素决定的，与原子核所处的物理、化学状态无关，所以m 1＝m 2＝m 3＝m 4.经过10天即2个半衰期，则剩余的铋的质量为m 0·⎝ ⎛⎭⎪⎫122＝14m 0＝14×644 g ＝4 g ，A 正确．答案：A8．[2019·宿迁检测](多选)某原子核的衰变过程A ――→βB ――→αC ，下列说法正确的是( ) A ．核C 比核A 的质子数少1B ．核C 比核A 的质量数少5C ．原子核为A 的中性原子的电子数比原子核为B 的中性原子的电子数多2D ．核C 比核B 的中子数少2解析：由衰变方程可写出关系式x y A ――→β x y ＋1B ――→αx －4y －1C 可得A 、D 项正确．答案：AD能力达标9.[2019·贵阳联考](多选)日本福岛核电站泄漏事故中释放出大量的碘131，碘131是放射性同位素，衰变时会发出β射线与γ射线，碘131被人摄入后，会危害身体健康，由此引起了全世界的关注．下面关于核辐射的相关知识，说法正确的是() A．人类无法通过改变外部环境来改变碘131衰变的快慢B．碘131的半衰期为8.3天，则4个碘原子核经16.6天后就一定剩下一个原子核C．β射线与γ射线都是电磁波，但γ射线穿透本领比β射线强D．碘131发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的解析：衰变的快慢由放射性元素本身决定，与外部环境无关，A正确．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数几个原子核无意义，B错误．β射线是高速电子流，γ射线是电磁波，故C 错误．β衰变的实质是10n―→11H＋0－1e，D正确．答案：AD10．[2019·湖南衡阳模拟](多选)原子核的衰变过程遵守一系列的守恒定律，在匀强磁场中有一个原来速度几乎为0的放射性原子核W衰变为两个粒子P和S，衰变后粒子P和S的运动速度和磁场垂直．粒子P和S分别做匀速圆周运动．已知粒子P和S做圆周运动的半径和周期之比分别为R P:R S＝45:1，T P:T S＝90:117，则()A．放射性原子核W的质量数为238B．P和S两核的质量数之比为117:2C．P和S两核的电荷数之比为45:1D．P和S两核的动能之比为117：2解析：根据动量守恒定律可知，衰变瞬间P和S两核的动量大小相等，方向相反，由带电粒子在磁场中运动的半径表达式R＝m vBq，可知q Pq S＝R SR P＝145，C错误．带电粒子在磁场中运动的周期的表达式为T＝2πmBq，故m Pm S＝q P T Pq S T S＝145×90117＝2117，由于电子的质量与质子、中子相比是很小的，所以该衰变不可能是β衰变，该衰变应为α衰变，由于α粒子的电荷数为2，所以衰变后的P的电荷数为90；α粒子的质量数为4，则衰变后的新核具有234个核子，原子核W的质量数为238，A正确，B错误．衰变瞬间P和S两核的动量大小相等，它们的动能E k＝p22m，可知P与S的动能大小与它们的质量成反比，所以P和S两核的动能之比为1172，D正确．答案：AD11．(多选)下列说法正确的是()A．放射性元素的半衰期随温度的升高而减小B．放射性元素放射出的α射线、β射线和γ射线，电离能力最强的是α射线C.232 92Th衰变成208 82Pb要经过6次α衰变和4次β衰变D．原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程，是吸收能量的过程E．光电效应的实验结论是：对于某种金属，超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大解析：半衰期与温度无关，故选项A错误；三种射线中电离能力最强的是α射线，故选项B正确；据232 90Th→208 82Pb＋642He＋40－1 e可知选项C正确；原子从较高激发态向较低激发态跃迁，向外辐射能量，故选项D错误；当照射光频率大于金属极限频率时，增加照射光频率，光电子最大初动能变大，故选项E正确．答案：BCE12．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个α粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图所示)，今测得两个相切圆半径之比r1：r2＝1：44，求：(1)图中哪一个圆是α粒子的径迹？(说明理由)(2)这个原子核原来所含的质子数是多少？解析：(1)因为动量相等，所以轨道半径与粒子的电荷量成反比，所以圆轨道2是α粒子的径迹，圆轨道1是新生核的径迹．(2)设衰变后新生核的电荷量为q1，α粒子的电荷量为q2＝2e，它们的质量分别为m1和m2，衰变后的速度分别是v1和v2，所以原来原子核的电荷量q＝q1＋q2.根据轨道半径公式有r1r2＝m1v1Bq1m2v2Bq2＝m1v1q2m2v2q1又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，则m1v1＝m2v2以上三式联立解得q＝90e.即这个原子核原来所含的质子数为90.答案：(1)见解析(2)9013．一静止的238 92U核经α衰变成为234 90Th核，释放出的总动能为4.27 MeV.问此衰变后234 90Th核的动能为多少MeV？(保留1位有效数字)解析：据题意知，此α衰变的衰变方程为：238 92U―→234 90Th＋42He，根据动量守恒定律得mαvα＝m Th v Th①式中，mα和m Th分别为α粒子和Th核的质量，vα和v Th分别为α粒子和Th核的速度，由题设条件知：12mαv2α＋12m Th v2Th＝E k②mαm Th＝4234③式中E k＝4.27 MeV是α粒子与Th核的总动能．由①②③式得12m Th v 2Th＝mαmα＋m ThE k④代入数据得，衰变后234 90Th核的动能12m Th v2Th＝0.07 MeV答案：0.07 MeV。
αβγ三种衰变方程
αβγ三种衰变方程引言在核物理中，衰变是指放射性原子核自发地转变为另一个原子核的过程。
衰变可以是自发的，即不受外界条件的影响，也可以是被诱发的，即受到外界因素的影响。
αβγ三种衰变方程是描述不同类型衰变过程中放射性核素衰变产物的表达式。
本文将详细介绍这三种衰变方程的定义和应用。
1. α衰变α衰变是指放射性核素放出α粒子（即两个质子和两个中子组成的氦核）的衰变过程。
α衰变的衰变方程可用如下表达式表示：Z A X →Z−2A−4Y+24α其中，Z A X 表示放射性核素X ，A 和Z 分别表示该核素的质量数和原子序数。
Z−2A−4Y 表示衰变后产生的新的核素，24α表示放出的α粒子。
α衰变是一种自发的衰变过程，它是放射性核素朝着更加稳定的状态转变的一种方式。
α衰变是比较常见的衰变方式，许多放射性核素都会经历α衰变。
2. β衰变β衰变是指放射性核素中的中子自发转变为质子或质子自发转变为中子的衰变过程。
β衰变可分为β负衰变和β正衰变两种类型。
2.1 β负衰变β负衰变是指放射性核素中的中子转变为质子，同时放出一个β粒子（即一个带有负电荷的电子）。
β负衰变的衰变方程可用如下表达式表示：Z A X →Z+1A Y+−10β+ν其中，Z A X 表示放射性核素X ，Z+1A Y 表示衰变后产生的新的核素，−10β表示放出的β粒子，ν表示放出的反中微子。
2.2 β正衰变β正衰变是指放射性核素中的质子转变为中子，同时放出一个β粒子的反粒子（即一个带有正电荷的正电子）。
β正衰变的衰变方程可用如下表达式表示：Z A X →Z−1A Y++10β+ν其中，Z A X 表示放射性核素X ，Z−1A Y 表示衰变后产生的新的核素，+10β表示放出的β粒子，ν表示放出的中微子。
3. γ衰变γ衰变是指放射性核素通过放射出γ射线而转变为更稳定的状态的衰变过程。
γ衰变不涉及放射性核素本身的粒子的转变，而是通过放射γ射线来释放能量。
γ衰变的衰变方程可以简述为：Z A X →Z A X +γ其中，Z A X 表示放射性核素X ，γ表示放射的γ射线。
放射性原理
放射性原理放射性是指某些物质自发地发射出粒子或电磁辐射的现象。
这种现象是由放射性元素的原子核内部发生变化而引起的。
放射性元素的原子核不稳定，通过放射性衰变来寻求稳定状态，这种衰变过程是放射性现象的基础。
放射性现象最早被发现于1896年，当时亨利·贝克勒尔发现了镭元素放射出的射线能够使照相底片曝光。
这一发现引起了科学界的广泛关注，放射性现象的研究也因此展开了。
放射性现象的基本原理是放射性元素的原子核不稳定，会自发地发生衰变。
衰变过程中，原子核会放出粒子或电磁辐射，转变成另一种元素。
放射性衰变的方式包括α衰变、β衰变和γ衰变。
α衰变是指放射性元素放出α粒子，原子序数减2，质量数减4；β衰变是指放射性元素放出β粒子，原子序数增1，质量数不变；γ衰变是指放射性元素放出γ射线，原子序数和质量数均不变。
放射性现象对人类和环境都具有一定的危害性。
放射性元素的辐射会对人体细胞造成损伤，导致各种疾病，甚至致癌。
因此，对放射性现象的研究和应用需要十分谨慎，必须严格控制放射性物质的使用和处理，以防止对人类和环境造成伤害。
放射性现象在医学、能源和科研领域都有着重要的应用。
放射性同位素在医学影像学中被广泛应用，如放射性核素扫描、正电子发射断层扫描等，可以帮助医生诊断疾病。
在能源领域，核能是一种清洁、高效的能源形式，通过控制核反应实现能量释放，被广泛应用于发电、航天等领域。
在科研领域，放射性同位素的标记技术被用于研究生物、化学和材料等领域，为科学研究提供了重要的手段。
总之，放射性现象是一种自然现象，具有重要的科学意义和应用价值。
但是，我们必须认识到放射性现象的危害性，严格控制放射性物质的使用和处理，以确保人类和环境的安全。
同时，我们也应该充分利用放射性现象的科学意义和应用价值，推动科学技术的发展，造福人类社会。
高中物理第3章原子核与放射性第2节原子核衰变及半衰期鲁科35鲁科高二35物理
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[解析] 21803Bi 经一次衰变变成210aX，由于质量数不变，所以只 发生了一次 β 衰变，核电荷数增加 1 即 a＝83＋1＝84，①是 β 衰变.21803Bi 经一次衰变变成81bTi，由于核电荷数减少 2，所以只 发生了一次 α 衰变，质量数减少 4，即 b＝210－4＝206，②是 α 衰变，故 A、C 项均错误，B 项正确；20861Ti 变成20862Pb，质 量数不变，核电荷数增加 1，所以只能经过一次 β 衰变，故 D 项错误． [答案] B
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将 α、β、γ 三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场， 如图表示射线偏转情况中正确的是( )
A．①③
B．①④
C．②③
D．②④
[思路点拨] 求解本题应把握以下两点：
(1)α 粒子、β 粒子在磁场中偏转，求半径再比较．
(2)α 粒子、β 粒子在电场中做平抛运动，求偏向位移再比较． 12/9/2021
12/9/2021
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对某一确定的 x 值，α、β 粒子沿电场线偏转距离之比为 yyαβ＝qqαβ·mmβα·vv22βα
1 ＝21×1 8440×（（00.9.19cc））22≈318. 由此可见③错误，④正确．
[答案] B
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求解此类题目要熟知以下两点 (1)三种射线的带电性质． (2)正、负电荷在电场或磁场中的运动规律及解题方法．
速度
0.1c
0.9c
c
在电场或磁场
与 α 射线反向
偏转
不偏转
中
偏转
贯穿本领
最弱用纸能挡 较强穿透几毫 最强穿透几厘
a衰变和b衰变的方程式
a衰变和b衰变的方程式A衰变和B衰变是核物理学中两种常见的衰变过程，具有重要的理论和实践应用价值。
本文将介绍A衰变和B衰变的方程式，并探讨其特点与应用。
A衰变是指一些原子核放射出一个α粒子的过程，其中α粒子是由两个质子和两个中子组成的氦核。
A衰变的方程式可以表示为：X(A,Z)→Y(A-4,Z-2)+α(4,2)其中X和Y分别表示原子核的起始和结束状态，A和Z分别表示核的质量数和原子序数。
以锎-252（Cf-252）的衰变为例，其衰变方程式为：Cf-252→Es-248+α(4,2)这个方程式表示每个锎-252原子核发生衰变时将放射出一个α粒子，产生锿-248（Es-248）原子核。
B衰变是指一些原子核放射出一个β粒子的过程，其中β粒子是电子（β-衰变）或正电子（β+衰变）。
B衰变的方程式可以表示为：X(A,Z)→Y(A,Z±1)+β±(0,±1)+ν(0,0)其中X和Y分别表示原子核的起始和结束状态，A和Z分别表示核的质量数和原子序数，β±表示带正负电荷的核子，而ν表示中微子（无电荷粒子）。
以钴-60（Co-60）的衰变为例，其衰变方程式为：Co-60→Ni-60+β-(0,-1)+ν(0,0)这个方程式表示每个钴-60原子核发生衰变时将放射出一个负电β粒子，产生镍-60（Ni-60）原子核。
A衰变和B衰变的方程式反映了原子核的物质和能量转化过程，具有以下特点与应用：1.放射性衰变：A和B衰变都是放射性衰变的过程，通过放射性衰变，原子核的结构得以调整，以达到更稳定的状态。
这对于研究原子核稳定性、放射性同位素的性质、核反应等具有重要意义。
2.放射性示踪：放射性同位素的α和β衰变为核物理学的实验研究提供了极为重要的工具。
通过追踪放射性同位素的衰变过程，可以研究示踪剂在生物体内的代谢过程、物质的迁移、环境监测等。
3.放射治疗：放射性同位素的衰变释放的能量有助于治疗一些疾病，例如在肿瘤治疗中，通过向肿瘤部位注射放射性同位素来杀灭癌细胞，达到治疗肿瘤的效果。
γ射线的简介
Kr—常数，32.9×10-16C·m3(Kg·h·Bq)—5.42×10-7 C/(Kg·h)NXδ—透明厚度，单位：mmh—半价层（8.78）Rx—安全防护距离，单位：m当源活度为16 Ci，透明厚度为18mm时，由上述公式计算得，安全防护距离为29m。
3）放射性活度：放射性活度是表示放射性核素特征的物理量，它的定义为处于特定能态的一定量的放射性核素，在dt时间内发生核跃迁数的期望值除以dt。
放射性活度用A表示，单位用贝克（勒尔），符号为Bq.1贝克一个物质的放射性强度的大小通常不用体积或质量的大小来衡量，而是用放射性活度来表示。
放射性物质在单位时间内发生衰变的原子核数称为它的放射性活度。
在1975年国际计量大会上，规定了放射性活度的国际单位是秒的倒数（s-1），1Bq就是放射性物质在1秒内有1个原子核发生衰变。
2.5MBq/L就是在1升样品中每秒有2.5M个原子发生衰变。
放射性强度是放射性物质的固有属性，只和放射性物质的多少（浓度）有关，而这和温度、压强等外界条件无关。
1居里=3.7×1010贝克居里的符号是Ci。
2.不可见光当人类观察太空时，看到的为“可见光”，然而电磁波谱的大部分是由不同辐射组成，当中的辐射的波长有较可见光长，亦有较短，大部分单靠肉眼并不能看到。
通过探测伽马射线能提供肉眼所看不到的太空影像。
2008年，美国发射的费米太空望远镜，就是通过伽马射线探查宇宙的。
太空中的伽马射线在太空中产生的伽马射线是由恒星核心的核聚变产生的，因为无法穿透地球大气层，因此无法到达地球的低层大气层，只能在太空中被探测到。
太空中的伽马射线是在1967年由一颗名为“维拉斯”的人造卫星首次观测到。
从20世纪70年代初由不同人造卫星所探测到的伽马射线图片，提供了关于几百颗此前并未发现到的恒星及可能的黑洞。
于90年代发射的人造卫星（康普顿伽马射线观测台），提供了关于超新星、年轻星团、类星体等不同的天文信息。
∝衰变和阝衰变方程式
∝衰变和衰变方程式当一个放射性核素经历α衰变时，它的原子核会失去两个质子和两个中子，从而转变成一个新的核素。
α衰变是由于原子核内部的不稳定性而发生的，通过释放一个α粒子来减少核的质量和电荷，以达到更稳定的状态。
在α衰变中，α粒子由两个质子和两个中子组成，类似于氦核。
因此，α粒子的质量数为4，电荷数为+2。
当一个放射性核素发生α衰变时，可以使用下面的方程式表示：核素A(Z,A) -> 核素B(Z-2,A-4) + α粒子(2,4)其中，核素A是发生衰变的放射性核素，具有原子序数Z和质量数A。
核素B是衰变产物，其原子序数减少2个，质量数减少4个。
α粒子是由核素A放射出来的，其原子序数为2，质量数为4。
举例来说，铀-238（U-238）经历α衰变变为钍-234（Th-234）。
α衰变方程式可以写为：U-238(92,238) -> Th-234(90,234) + α粒子(2,4)在这个方程式中，铀-238核的质子数减少2个，中子数减少2个，转变为钍-234核，并放射出一个α粒子。
β衰变是指放射性核素中的原子核转变为一个新核素，并释放出一个β粒子。
β粒子可以是电子（β-粒子）或正电子（β+粒子）。
β衰变通常发生在核素内部的中子和质子之间的转换，以达到更稳定的核结构。
在β-衰变中，一个中子转变为一个质子，同时释放出一个负电荷的β粒子（电子）。
这导致核内的质子数增加1，而中子数减少1。
β-衰变方程式的一般形式为：核素A(Z,A) -> 核素B(Z+1,A) + β-粒子(-1,0)其中，核素A是发生衰变的放射性核素，具有原子序数Z和质量数A。
核素B是衰变产物，其原子序数增加1，质量数保持不变。
β-粒子是由核素A放射出来的，其原子序数为-1，电荷数为0。
例如，钴-60（Co-60）经历β-衰变转变为镍-60（Ni-60）。
β-衰变方程式可以写为：Co-60(27,60) -> Ni-60(28,60) + β-粒子(-1,0)在这个方程式中，钴-60核的一个中子转变为一个质子，转变为镍-60核，并释放出一个β-粒子（电子）。
γ射线
威力 一般来说，核爆炸（比如原子弹、氢弹的爆炸）的杀伤力量由四个因
素构成：冲击波、光辐射、放射性沾染和贯穿辐射。其中贯穿辐射则 主要由强γ射线和中子流组成。由此可见，核爆炸本身就是一个γ射线 光源。通过结构的巧妙设计，可以缩小核爆炸的其他硬杀伤因素，使 爆炸的能量主要以γ射线的形式释放，并尽可能地延长γ射线的作用时 间（可以为普通核爆炸的三倍），这种核弹就是γ射线弹。 贯穿辐 射 与其他核武器相比，γ射线的威力主要表现在以下两个方面：一 是γ射线的能量大。由于γ射线的波长非常短，频率高，因此具有非常 大的能量。高能量的γ射线对人体的破坏作用相当大，当人体受到γ射 线的辐射剂量达到200－600雷姆时，人体造血器官如骨髓将遭到损坏， 白血球严重地减少，内出血、头发脱落，在两个月内死亡的概率为0 －80%；当辐射剂量为600－1000雷姆时，在两个月内死亡的概率为 80－100%；当辐射剂量为1000－1500雷姆时，人体肠胃系统将遭破 坏，发生腹泻、发烧、内分泌失调，在两周内死亡概率几乎为100%； 当辐射剂量为5000雷姆以上时，可导致中枢神经系统受到破坏，发生 痉挛、震颤、失调、嗜眠，在两天内死亡的概率为100%。二是γ射线 的穿透本领极强。γ射线是一种杀人武器，它比中子弹的威力大得多。 中子弹是以中子流作为攻击的手段，但是中子的产额较少，只占核爆 炸放出能量的很小一部分，所以杀伤范围只有500－700米，一般作为 战术武器来使用。γ射线的杀伤范围，据说为方圆100万平方公里，这 相当于以阿尔卑斯山为中心的整个南欧。因此，它是一种极具威慑力 的战略武器。
(4)相干散射 对低能光子（能量远小于电子静止能量）来说，内层 电子受原子核束缚较紧不能视为自由电子。如果光子和这 种束缚电子碰撞，相当于和整个原子相碰，碰撞中光子传 给原子的能量很小，几乎保持自己的能量不变。这样散射 光中就保留了原波长。称为汤姆逊散射(Thomson scattering)或瑞利散射(Rayleigh scattering)或相干散射 (coherent scattering)。由于内层电子的数目随散射物原 子序数的增加而增加，外层电子所占比例降低，所以波长 不变的散射光子强度随之增强，而波长变长的康普顿散射 光子强度随之减弱。 瑞利相干散射引起的散射光子 限制在小角度范围内。即其光子角分布在光子的前进方向 有尖锐的峰，偏转光子的能量损失可以忽略。随着散射光 子散射角φ增大，波长不变的瑞利散射光子相对强度逐渐 减弱，而波长变长的康普顿散射光子相对强度逐渐增强， 同时波长的改变量也逐渐增大。
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解：设经过x次衰变，y次衰变
U 238
92
28026Pb
x
24He
y
10e
238＝206＋4x
x＝8
92 = 82 + 2x - y
y＝6
二、半衰期(T)
1.定义：放射性元素的原子核有半数发 生衰变所需的时间 2.意义：表示放射性元素衰变快慢的物理量
不同的放射性元素，半衰期不同
例如：
氡222衰变为钋218的半衰期为3.8天
镭226衰变为氡222的半衰期为1620 年
铀238衰变为钍234的半衰期长达
4.5×109年
例：已知钍234的半衰期是24天， 1g钍经过120天后还剩多少？
m
1 m0( 2
t
)
放射性元素衰变的快慢是核内部自身因素决定。
放射性元素半衰变是一个统计规律。
练习3：静止在垂直纸面向里匀强磁场中的放射性 元素的原子核U238在衰变时向外放出一个α粒子 产生了一个新的原子核钍Th234，若已知α粒子速
方向与磁场方向垂直
求：（1）α 粒子和新核轨道半径之比？
（2）请画出α粒子和新核大致的运动轨迹?
二、半衰期(T)
4、注意：
(1)半衰期的长短是由原子核内部自 身的因素决定的，与原子所处的物 理、化学状态无关。
( 2) 半 衰 期 是 一 个 统 计 规 律 ， 只 对 大量的原子核才适用，对少数原子 核是不适用的。
课堂总结
一、原子核的衰变
1.定义：我们把原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变
的原子核，这种衰变称为β衰变。
衰变
例：
234 90
Th
e 234
91
Pa
＋
0 -1
A Z
X
Z A1Y
10e
4.实质
（1）衰变
在放射性元素的原子核中：
+
衰变
2个质子 2个中子
原子核内少两个质子和两个中子
4.实质
思考与讨论:
原子核里没有电子，β衰变中的电子来自哪里？
（2）β衰变
转化
和
234 91
Pa
0 1
e
小结：
静止在匀强磁场中的放射性元素发生衰变后： 1、放出的粒子与反冲核的动量大小相等， 方向相反 2、α粒子与反冲核的运动轨迹是外切圆
β粒子与反冲核的运动轨迹是内切圆
人们通过什么现象发现原子核还有其内部结 构的？
人们认识原子 核的结构就是 从天然放射现 象开始的。
回顾：三种放射性射线的性质
成分
速度
氦原子核
射线
4 2
He
1/10光速
e 射线
高速电子流 0
接近光速
1
高能量
射线 电磁波
光速
贯穿能力
弱 较强 很强
电离能力
很容易 较弱 更小
听说过“点石成金”的传说吗？
2. 是质量数守恒，不是质量守恒;
3. 方程及生成物要以实验为基础，不能杜撰。
3.原子核衰变的分类:
（1）衰变:原子核放出一个粒子后变成另一个新 的原子核，这种衰变叫做衰变．
U 例：238 92
23940Th
24He
衰变
A Z
X
Y A4
Z 2
24He
3.原子核衰变的分类:
（2）β衰变:原子核放出一个β粒子后，变成一个新
化叫做原子核的衰变 2.规律： 质量数守恒，电荷数守恒。
（1）衰变:原子核放出粒子的衰变叫做衰变． （2）β衰变:原子核放出β粒子的衰变叫做β衰变． （3）γ辐射:总是伴随射线或射线产生.
二、半衰期
1.定义: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。 2、不同的放射性元素，半衰期不同
3.公式：
经过n个半衰期(T)其剩余未衰变的质量为：
m
1 2
n
m0
t
m
1 2
T
m0
质量与原子个数相对应，故经过n个半衰期
后剩余的未衰变的个数为：
N
1 2
n
N
0
t
1 T 2
N0
二、半衰期(T)
练习2：
铋210的半衰期是5天， 经过多少天后，20g铋还 剩1.25g?
中子
质子 电子
衰变
01n
H 1
1
10e
原子核内的一个中子变成质子， 同时放出一个电子
4.实质
γ 射线是如何产生的？
（ 3）γ 辐射：γ射线经常是伴随衰变和β衰变产生的.
原子核的能量也跟原子的能量一样，其变化是不连续 的，也只能取一系列不连续的数值，因此也存在着能 级，同样是能级越低越稳定。放射性的原子核在发生 衰变和β衰变时，蕴藏在核内的能量会释放出来，使 产生的新核处于高能级，在新核向低能级跃迁时，能
一、原子核的衰变
1.定义：我们把原子核由于放出α粒子或β粒 子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变．
例： U238在衰变时放出一个α粒子产 生新的原子核钍234
U 238
92
23940Th
24He
U 238
92
23940Th
24He
2.衰变遵循的原则： 质量数守恒，电荷数守恒。
说明：
1. 中间用单箭头，不用等号；
量以γ光子的形式辐射出来。
4.实质
注意：
当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有 的发生α衰变，有的发生β衰变，同时就会 伴随着γ辐射（没有γ衰变）。这时，放射 性物质发出的射线中就会同时具有α、β和γ 三种射线。
U 238
92
234 90
Th
234 90
Th
＋
4 2
He
e 234
91
Pa
＋
0 -1
U 238
92
23940Th
24He
练习4：静止在垂直纸面向里的匀强磁场中的放射 性元素的原子核Th234在衰变时向外放出一个β粒 子产生了一个新的原子核Pa234，若已知β粒子速
度方向与磁场方向垂直
求：（1） β粒子和新核轨道半径之比？
（2）请画出β粒子和新核大致的运动轨迹?
92034 Th