4.2 核衰变与核反应方程
第二节 核衰变与核反应方程式
思考与研讨
解：⑴由质量数守恒和电荷数守恒得：
10 5
B
01n
24He
37Li
⑵由于α粒子和反冲核都带正电，由左手定则知， 它们旋转方向都是顺时针方向，示意图如下。
⑶由动量守恒可以求出反冲核的速度大
小是103m/s方向和α粒子的速度方向
相反，由带电粒子在匀强磁场中做匀速
α
圆周运动的半径公式
r mv qB
跟踪训练题
2、21083Bi的半衰期是5天，10g的铋210 经过20天后还应该剩下多少？
3、放射性元素2411Na经过6 h后只剩下 1/8没有衰变，它的半衰期是多长？
思考与研讨
例7. 静止在匀强磁B核场俘中获的了一一个个1速50 度为v
=7.3×104m/s的中子而发生核反应，生成α粒子与 一个新核。测得α粒子的速度为2×104 m/s，方向与 反应前中子运动的方向相同，且与磁感线方向垂直。 求：⑴写出核反应方程。⑵画出核反应生成的两个粒 子的运动轨迹及旋转方向的示意图（磁感线方向垂直 于纸面向外）。⑶求α粒子与新核轨道半径之比。
1 0
n
11H
1 0e
思考与研讨
例1、关于天然放射现象，下列说法正确的是: ( B)C A、是玛丽*居里夫妇发现的 B、首先说明了原子核不是单一的粒子 C、γ 射线必须伴随着α或β射线而产生 D、任何放射性元素都能同时发出三种射线
例2、在核反应方程式
U 235
92
10
n 9308
Sr
136 54
可求得它们的半径之比是120∶7
2、反应能：在核反应过程中，原子核的质 量和电荷数会发生变化，同时伴随着能量的 释放或吸收，所放出或吸收的能量叫做反应 能。
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
核反应
核反应一衰变：α衰变：He Th U 422349023892+→（核内He n 2H 2421011→+） β衰变：e Pa Th 012349123490-+→（核内e H n 011110-+→）γ衰变：原子核处于较高能级，辐射光子后跃迁到低能级。
二原子核的人工转变用高能粒子轰击靶核，产生另一种新核的反应过程，其核反应方程的一般形式为：xX A Z+y Y A Z+。
式中X A Z是靶核的符号，x 为入射粒子的符号，Y A Z ''是新生核符号，y 是放射出的粒子的符号。
① 卢瑟福发现质子的核反应方程为：H O He N 1117842147+→+ ② 约里奥·居里夫妇发现放射性同位素的核反应方程为：n P He Al 103015422713+→+ 三．重核的裂变①所谓重核即为质量数很大的原子核．②重核俘获一个中子后分裂为两个或几个中等质量数的原子核的反应过程叫重核的裂变。
在裂变的同时，还会放出几个中子和大量能量． 裂变方程式例举：2351901361920385410U n Sr Xe n +→++ 四 轻核的聚变①所谓轻核是指质量数很小的原子核，如氢核、氘核等．②某些轻核结合成质量数较大的原子核的反应过程叫做轻核的聚变，同时放出大量的能量．轻核聚变方程例举 21H ＋11H →42He ＋10n轻核聚变只能发生在超高温（需要几百万度高温）条件下，故轻核聚变也叫做热核反应． 1．有下列4个核反应方程：①2411Na →2412Mg+01-e ②23592U+10n →14156Ba+9236Kr+310n ③199F+42He →2210Ne+11H ④32He+21H →42He+11H 上述核反应依次属于：( D )A ．衰变、人工转变、人工转变、聚变B ．裂变、裂变、聚变、聚变C ．衰变、衰变、聚变、聚变D ．衰变、裂变、人工转变、聚变2(单)太阳能的产生是太阳内部所发生的一系列核反应形成的，其主要的核反应过程可表示为( A )A ．e He H 01421124+→ B ．HO He N 1117842147+→+C ．nSr Xe n U 10903813654102359210++→+ D ．HeTh U 422349023892+→3(单)原子核A ZX 与氘核21H 反应生成一个α粒子和一 个质子。
2025年高考物理总复习专题47 原子核的衰变及核反应方程(附答案解析)
2025年高考物理总复习专题47原子核的衰变及核反应方程
1.原子核的衰变
衰变类型α衰变β衰变
衰变方程A Z X→A－4
Z－2
Y＋42He A Z X→A Z＋1Y＋0－1e
衰变实质2个质子和2个中子结合成
氦核211H＋210n→42He
1个中子转化为1个质子和
1个电子10n→11H＋0－1e
典型方程238
92
U→234 90Th＋42He234 90Th→234 91Pa＋0－1e 衰变规律电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒2．三种射线的比较
名称构成符号电荷量质量电离能
力
贯穿本领
α射线氦核42He＋2e 4 u最强最弱
β射线电子0－1e－e
1
1 837u
较强较强
γ射线光子γ00最弱最强
3．核反应的四种类型
类型可控性核反应方程典例
衰变α衰变自发238 92U→234 90Th＋42He β衰变自发234 90Th→234 91Pa＋0－1e
人工转变人工控制14
7
N＋42He→17 8O＋11H
(卢瑟福发现质子)
4
2
He＋94Be→12 6C＋10n (查德威克发现中子)
模型归纳
第1页（共9页）。
核反应方程及核反应类型的判断
放出三个中子是核裂变反应，A、C 正确．
答案 AC
解析显隐
第9页
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3.规律方法
第10页
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规律方法 对书写核反应方程式的理解
(1)核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向 箭头连接并表示反应方向，不能用等号连接． (2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个 守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程． (3)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中反应 前后的总质量一般会发生变化． (4)核反应遵循电荷数守恒．
31H＋21H―→42He＋10n＋17.6 MeV
使核发生聚变需要几百万度以上的高温，因此聚变又叫热__核__反__应__.
第3页
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2．核反应的四种类型 类 型 可控性
衰 α 衰变 自发 变 β 衰变 自发
核反应方程典例 29328U→29304Th＋42He 29304Th→29314Pa＋－01e
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【典例 2】 (2012·广东卷，18)能源是社会发展的基础，发展核
能是解决能源问题的途径之一．下列释放核能的反应方程，表
述正确的有( )．
A.31H＋21H→42He＋10n 是核聚变反应 B.31H＋21H→42He＋10n 是 β 衰变 C. 29325U＋10n→15464Ba＋8396Kr＋310n 是核裂变反应 D.29325U＋10n→15440Xe＋9348Sr＋210n 是 α 衰变
核反应有以下类型: α衰变；β衰变；轻核聚变； 重核裂变；原子核的人工 核转变
衰变 核反应
答案ABD
7、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（42He）,则下面说法正确的是
（08全国1卷）
A．X核比Z核多一个原子
⑵174 N+
4 2
He
17
→8
O+_____
⑶150B+
1
0n
→_____+
4 2
He
⑷ 94Be+42He →_____+ 01n
56 2
57
⑸ 26Fe+ 1 H →27 Co+_____
16
4现有三个核反应： ①2411Na→2412Mg＋0-1e ②23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋3 10n ③21H＋31H→42He＋10n 下列说法正确的是 (06全国卷) A ①是裂变，②是β衰变，③是聚变 B ①是聚变，②是裂变，③是β衰变 C ①是β衰变，②是裂变，③是聚变 D ①是β衰变，②是聚变，③是裂变
D、任何放射性元素都能同时发出三种射线
2. U238在 衰变时产生钍234。
Th234也具有放射性，放出 粒
子后变为（镤234），上述的过程可以 用下面的衰变方程表示：
U 238
92
234 90
Th
234 90
Th
＋
4 2
He
234 91
Pa
＋
0 -1
e
⑴174
N+
1 0
n
核反应是物理变化
核反应是物理变化核反应是物理变化篇一：高三物理核衰变和核反应方程核衰变和核反应方程★新课标要求（一）知识与技能1、知道放射现象的实质是原子核的衰变2、知道两种衰变的基本性质，并掌握原子核的衰变规律3、理解半衰期的概念（二）过程与方法1、能够熟练运用核衰变的规律写出核的衰变方程式2、能够利用半衰期来进行简单计算（课后自学）（三）情感、态度与价值观通过传说的引入，对学生进行科学精神与唯物史观的教育，不断的设疑培养学生对科学孜孜不倦的追求，从而引领学生进入一个美妙的微观世界。
★教学重点原子核的衰变规律及半衰期★教学难点半衰期描述的对象★教学方法教师启发、引导，学生讨论、交流。
★教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备★课时安排1 课时★教学过程（一）引入新课教师：同学们有没有听说过点石成金的传说，或者将一种物质变成另一种物质。
学生讨论非常活跃，孙悟空，八仙，神仙；魔术，街头骗局。
点评：通过这样新颖的课题引入，给学生创设情景，能充分调动学生的积极性，挑起学生对未知知识的热情。
教师：刚才同学们讲的都很好，但都是假的。
孙悟空，八仙，神仙：人物不存在。
魔术，街头骗局：就是假的。
学生顿时安静，同时也心存疑惑：当然是假的，难道还有真的不成？点评：对于学生来讲要使其相信科学技术反对迷信，同时也要提高警惕小心上当受骗，提高学生自我保护意识。
更加吊起了学生学习新知识的胃口，为新课教学的顺利进行奠定了基础。
教师：那有没有真的（科学的）能将一种物质变成另一种物质呢？学生愕然。
点评：进一步吊起了学生学习新知识的胃口。
教师：有（大声，肯定地回答）学生惊讶，议论纷纷。
点评：再一次吊起了学生学习新知识的胃口。
通过这样四次吊胃口，新课的成功将是必然。
教师：这就是我们今天要学习的放射性元素的衰变。
点评：及时推出课题。
（二）进行新课1．原子核的衰变教师：原子核放出α或β粒子，由于核电荷数变了，它在周期表中的位置就变了，变成另一种原子核。
我们把这种变化称为原子核的衰变。
核反应的衰变过程
核反应的衰变过程核反应是指原子核发生变化的过程，其中包括核衰变。
核衰变是指原子核自发地转变为另一种核的过程，伴随着放射性衰变。
核衰变可以分为α衰变、β衰变和γ衰变三种类型。
本文将详细介绍核反应的衰变过程。
一、α衰变α衰变是指原子核放出一个α粒子的过程。
α粒子由两个质子和两个中子组成，相当于一个氦核。
在α衰变过程中，原子核的质量数减少4，原子序数减少2。
例如，铀-238衰变为钍-234的过程可以表示为：^238U → ^234Th + ^4Heα衰变是一种放射性衰变，放出的α粒子具有较大的能量，可以穿透一定的物质。
α衰变常见于重核，如铀、钍等。
二、β衰变β衰变是指原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，同时放出一个反中子的过程。
β衰变可以分为β-衰变和β+衰变两种类型。
1. β-衰变β-衰变是指原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，同时放出一个反中子的过程。
在β-衰变过程中，原子核的质量数不变，原子序数增加1。
例如，碳-14衰变为氮-14的过程可以表示为：^14C → ^14N + e- + ν其中，e-表示电子，ν表示反中子。
2. β+衰变β+衰变是指原子核中的一个质子转变为一个中子和一个正电子，同时放出一个正中子的过程。
在β+衰变过程中，原子核的质量数不变，原子序数减少1。
例如，钠-22衰变为氖-22的过程可以表示为：^22Na → ^22Ne + e+ + ν其中，e+表示正电子，ν表示正中子。
β衰变是一种放射性衰变，放出的电子或正电子具有较高的能量，可以穿透一定的物质。
β衰变常见于中等质量的核，如碳、铝等。
三、γ衰变γ衰变是指原子核在α衰变或β衰变之后，释放出高能量的γ射线的过程。
γ射线是电磁波，具有很高的穿透能力。
γ衰变不改变原子核的质量数和原子序数，只改变原子核的能量状态。
γ衰变常见于核反应过程中。
综上所述，核反应的衰变过程包括α衰变、β衰变和γ衰变三种类型。
α衰变是原子核放出一个α粒子的过程，β衰变是原子核中的一个中子或质子转变为一个质子或中子和一个电子或正电子的过程，γ衰变是原子核释放出高能量的γ射线的过程。
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钋Ｐo
铍Ｂｅ
石蜡
查得威克 （1856~1940）
α粒子 不可见粒子
质子
α粒子轰击铍产生的不可见粒子是什么？
核反应方程式
9 4
12 1 Be4 He C 2 6 0n
原子核的组成
原子核的组成
质子 中子
统称核子 元素符号 质量数 （核）电荷数
A Z 235 92
X
U
10－15m
1 1
H
4 2
4 2 12 6 1 0
核反应规律： 1．质量数和电荷数守恒
2．能量守恒
例1．下列核反应方程中正确的是 （ B
）
• 例2．α粒子轰击硼10生成氮13和X粒 子；氮13具有放射性，放出Y粒子并生 成碳13，则X粒子和Y粒子分别是
• A．质子和中子 B．质子和电子
C．中子和电子
写出核反应方程
D．中子和正电子
8次 α衰变，6次 β衰变， 中子数减少 22个.
电荷数和质量数都守恒．
衰 A 变 α衰变： Z X 方 β衰变： A X Z 程 说明：
A 4 Z 2
Y e
0 1
1. 中间用单箭头，不用等号； 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。
4. 本质： α衰变：原子核内少两个质子和两个中子 β衰变：原子核内的一个中子变成质子，
D、b为α射线，c为γ射线
P
练习3：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衰变时，新核的化学性 质不变 C．放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制 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
练习4：某原子核A的衰变过程为
C、γ射线一般伴随着α或β射线产生，它的 贯穿能力最强 D、γ射线是电磁波，它的电离作用最强
练习2：如图所示，P为放在匀强电场 中的天然放射源，其放出的射线在电 场的作用下分成 a、b、c 三束，以下 判断正确的是（ BC ）
A、a为α射线，b为β射线
B、a为β射线，b为γ射线
+
a
b
c
-
C、b为γ射线，c为α射线
He
一、衰变
1.定义： 原子核放出 α粒子或 β粒子 转变为新核的变化叫做原子核的衰变 2.种类： α衰变：放出α粒子的衰变，如
238 92
234 90
U
234 90
Th He
4 2
0 1
β衰变：放出β粒子的衰变，如
Th
234 91
Pa e
原子核发生衰变时，衰变前后的 3．规律：
第四章
原子核
第二节 核衰变与核反应方程
α粒子轰击氮核
复习:
原子核的组成
• 1919年，卢瑟福用α粒子轰 击氮核时，发现了质子。
氮气Ｎ２ Ｔ Ｃ
A Ａ：放射性物质 Ｆ：铝箔 Ｃ：容器 Ｓ：荧光屏 F
Ｔ Ｓ Ｍ
卢瑟福（1871~1937）
Ｔ：阀门 Ｍ：显微镜
核反应方程式
14 7
N He O H
4 2 17 8 1 1
Ｄ
222 238 • 例3．（ 2007上海卷） 衰变为 92 86 要经过m次衰变和n次衰变，则m，n分别
U
Rn
为
B
（A）2，4
（C）4，6
（B）4，2
（D）16，6
练习 1 、关于α、β、γ三种射线，下列说 法中正确的是（ C ） A、α射线是原子核自发射出的氦核，它的电 离作用最弱
B、β射线是原子核外电子电离形成的电子流， 它具有中等的贯穿能力
4 2
Th
234 91
Pa e
0 1
三、核反应方程
自发核衰变 1.核反应: 放射性轰击 人工加速粒子轰击 2.反应能: 核反应中吸收或放出的能量
3、核反应方程
卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子
14 7
N He O H
4 2 17 8 1 1
查得威克α粒子轰击铍核发现中子
9 4
Be He C n
同时放出一个电子
γ射线的产生：γ射线经常是伴随着α射 线和β射线产生的，没有γ衰变。
说明： 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．注意：
一种元素只能发生一种衰变，但 在一块放射性物质中可以同时放出α、 β和γ三种射线。
238 92
234 90
U
234 90
Th He
A
β
B
α
C,下列说法正确的是（ D
）
A、核A的质量数减核C的质量数等于5; B、核A的中子数减核C的中子数等于2; C、核A的中性原子中的电子数比原子核B的 中性原子中的电子数多1; D、核A的质子数比核C的质子数多1。
238 思考： 92
(铀)要经过几次α衰变和β U
206 衰变，才能变为 82 Pb( 铅 ) ？它的中子 数减少了多少？