高中物理α、β衰变规律的比较 学法指导 山东 王昭娟 1 2、α衰变、β衰变次数确定的方法 （1）基本依据：核反应中的电荷数守恒、质量数守恒。 （2）方法：设放射性元素X 经过m 次α衰变和n 次β衰变后，变成稳定的新元素Y ， 则表示该核反应的方程为e n He m Y X 0 142A Z A Z -''++→，根据电荷数守恒、质量数守恒可列出方程n m 2Z Z ,m 4A A -+'=+'= 由以上式子可解得.Z Z 2 A A n ,4A A m -'+' -='-= 因而可以确定α衰变、β衰变次数，实质上是可以归结为求解一个二元一次方程组。 3、典型例题 例1. Th 232 90（钍）经过一系列α 和β衰变，变成Pb 208 82（铅） ，下列说法正确的是（ ） A. 铅核比钍核少8个质子 B. 铅核比钍核少16个中子 C. 共经过4次α衰变和6次β衰变 D. 共经过6次α衰变和4次β衰变 解析：由原子核符号的意义，很容易判定AB 正确。至于各种衰变的次数，由于β衰变不会引起质量数的减少，故可先根据质量数的减少确定α衰变的次数为64 208 232x =-=（次） 再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判β衰变的次数y 应满足,88290y x 2=-=-所以48x 2y =-=（次），即D 正确。答案ABD 。 例2. 铀（U 23892）经过α、β衰变形成稳定的铅（Pb 20682） ，问在这一变化过程中，共转变为质子的中子数是（ ） A. 6 B. 14 C. 22 D. 32 解析：U 23892衰变为Pb 206 82，需经过8次α衰变和6次β衰变，每经过一次β衰变就会有一个中子转变为质子，同时放出一个电子，所以共有6个中子转化为质子。答案A 。 例3. 如图所示，两个相切的圆表示一个静止原子核发生某种核变化后，产生的两种运动
β?Negatron (electron) emission. Conversion of a neutron to a proton and emission of an electron and an antineutrino 60Co → 60Ni + e?+ νˉ β+Positron emission. Conversion of a proton to a neutron and emission of an positron and an neutrino. Always in competition with EC decay. 22Na → 22Ne + e++ ν EC Electron capture. Capture of an atomic electron converting a proton to a neutron and emission of a neutrino. 57Co + e?→ 57Fe + ν αAlpha (4He) emission.238U → 231Pa + α IT Isomeric transition. γ-ray or conversion electron emission from an long-lived metastable state. γ-ray emission from short-lived excited states frequently accompanies all decay modes. 137m Ba → 137Ba + γ(662 k eV) SF Spontaneous fission. Splitting of nucleus into to lighter nuclei, usually accompanied by neutron emission. 252Cf → 137I + 112Rh + 3n p Proton emission. 145Er → 144Ho + p n Neutron emission. 10Li → 9Li + n β?β?Double negatron emission. Conversion of two neutrons to two protons and emission of two electrons and two antinuetrinos. 128Te → 128Xe + 2e?+ 2νˉ ECEC Double orbital electron capture. Conversion of two protons to two neutrons and emission of two positrons and two neutrinos. 124Xe → 124Te + 2e++ 2ν β?x Negatron-delayed emission of x=n,2n,α,...145Cs → 144Ba + e?+ νˉ + n ECx Electron capture emission of x=p,α,SF,...147Dy → 146Tb + e++ ν + p 14C14C emission. Other nuclei can also be emitted.226Ra → 212Pb + 14C It is generally true that a nucleus can decay by multiple alternative energetically possible decay modes. The decay branching intensities are given, when known.
α衰变β衰变 氦核子 （1）基本依据：核反应中的电荷数守恒、质量数守恒。 （2）方法：设放射性元素X经过m次α衰变和n次β衰变后，变成稳定的新元素Y，则表示该核反应的方程为，根据电荷数守恒、质量数守恒可列出方程 由以上式子可解得因而可以确定α衰变、β衰变次数， 实质上是可以归结为求解一个二元一次方程组。 3、典型例题 例1. （钍）经过一系列α和β衰变，变成（铅），下列说法正确的是（） D. 共经过6次α衰变和4次β衰变 解析：由原子核符号的意义，很容易判定AB正确。至于各种衰变的次数，由于β衰变 不会引起质量数的减少，故可先根据质量数的减少确定α衰变的次数为 （次） 再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判β衰变的次数y应满足 所以（次），即D正确。答案ABD。
例2. 铀（）经过α、β衰变形成稳定的铅（），问在这一变化过程中，共转变为质子的中子数是（） A. 6 B. 14 C. 22 D. 32 解析：衰变为，需经过8次α衰变和6次β衰变，每经过一次β衰变就会有一个中子转变为质子，同时放出一个电子，所以共有6个中子转化为质子。答案A。 例 3. 如图所示，两个相切的圆表示一个静止原子核发生某种核变化后，产生的两种运动粒子在匀强磁场中的运动轨迹，可能的是（） A. 原子核发生了α衰变 B. 原子核发生了β衰变 C. 原子核放出了一个正电子 D. 原子核放出了一个中子 解析：两个相切的圆表示在相切点处是静止的原子核发生了衰变，无外力作用，动量守恒，说明原子核发生衰变后，新核与放出的粒子速度方向相反，若是它们带相同性质的电荷，则它们所受的洛伦兹力方向相反，则轨道应是外切圆，若它们所带电荷性质不同，则它们的轨道应是内切圆。图示的轨迹说明放出了正电荷，所以可能是α衰变或放出了一个正电子，故AC正确。 本题仅仅只是判断衰变的种类，而没有判断轨迹是属于哪种粒子的。处于静止状态时的原子核发生的衰变，它们的动量大小相等，而新核的电量一般远大于粒子（α、β）的电量， 又在同一磁场中，由洛伦兹力提供向心力，其运动的半径，此式的分子是相等的， 分母中电量大的半径小，电量小的半径大。所以，一般情况下，半径小的是新核的轨迹，半径大的是粒子（α、β或正电子）的轨迹。
α、β衰变规律的比较 1、α衰变、β衰变规律对照表 衰变类型α衰变β衰变 衰变方程 衰变的实质 某元素的原子核同时放出由 两个质子和两个中子组成的 氦核 是元素的原子核内的一个中 子变成质子时放射出一个电 子 特点 每发生一次α衰变，新元素与 原元素相比较，核电荷数减小 2，质量数减少4 每发生一次β衰变，新元素与 原元素相比较，核电荷数增加 1，质量数不变 衰变规律电荷数守恒、质量数守恒 2、α衰变、β衰变次数确定的方法 （1）基本依据：核反应中的电荷数守恒、质量数守恒。 （2）方法：设放射性元素X经过m次α衰变和n次β衰变后，变成稳定的新元素Y，则表示该核反应的方程为，根据电荷数守恒、质量数守恒可列出方程 由以上式子可解得因而可以确定α衰变、β衰变次数，实质上是可以归结为求解一个二元一次方程组。 3、典型例题 例1. （钍）经过一系列α和β衰变，变成（铅），下列说法正确的是（） A. 铅核比钍核少8个质子 B. 铅核比钍核少16个中子 C. 共经过4次α衰变和6次β衰变 D. 共经过6次α衰变和4次β衰变 解析：由原子核符号的意义，很容易判定AB正确。至于各种衰变的次数，由于β衰变不会引起质量数的减少，故可先根据质量数的减少确定α衰变的次数为 （次） 再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判β衰变的次数y应满足 所以（次），即D正确。答案ABD。
例 2. 铀（）经过α、β衰变形成稳定的铅（），问在这一变化过程中，共转变为质子的中子数是（） A. 6 B. 14 C. 22 D. 32 解析：衰变为，需经过8次α衰变和6次β衰变，每经过一次β衰变就会有一个中子转变为质子，同时放出一个电子，所以共有6个中子转化为质子。答案A。 例 3. 如图所示，两个相切的圆表示一个静止原子核发生某种核变化后，产生的两种运动粒子在匀强磁场中的运动轨迹，可能的是（） A. 原子核发生了α衰变 B. 原子核发生了β衰变 C. 原子核放出了一个正电子 D. 原子核放出了一个中子 解析：两个相切的圆表示在相切点处是静止的原子核发生了衰变，无外力作用，动量守恒，说明原子核发生衰变后，新核与放出的粒子速度方向相反，若是它们带相同性质的电荷，则它们所受的洛伦兹力方向相反，则轨道应是外切圆，若它们所带电荷性质不同，则它们的轨道应是内切圆。图示的轨迹说明放出了正电荷，所以可能是α衰变或放出了一个正电子，故AC正确。 本题仅仅只是判断衰变的种类，而没有判断轨迹是属于哪种粒子的。处于静止状态时的原子核发生的衰变，它们的动量大小相等，而新核的电量一般远大于粒子（α、β）的电量， 又在同一磁场中，由洛伦兹力提供向心力，其运动的半径，此式的分子是相等的， 分母中电量大的半径小，电量小的半径大。所以，一般情况下，半径小的是新核的轨迹，半径大的是粒子（α、β或正电子）的轨迹。
α、β衰变规律的比较 山东 王昭娟 1、α衰变、β衰变规律对照表 衰变类型 α衰变 β衰变 衰变方程 衰变的实质 某元素的原子核同时放出由两个质子和两个中子组成的氦核 是元素的原子核内的一个中子变成质子时放射出一个电子 特点 每发生一次α衰变，新元素与原元素相比较，核电荷数减小2，质量数减少4 每发生一次β衰变，新元素与原元素相比较，核电荷数增加1，质量数不变 衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒 2、α衰变、β衰变次数确定的方法 （1）基本依据：核反应中的电荷数守恒、质量数守恒。 （2）方法：设放射性元素X 经过m 次α衰变和n 次β衰变后，变成稳定的新元素Y ，则表示该核反应的方程为，根据电荷数守恒、质量数守恒可列出 方程 由以上式子可解得 因而可以确定α衰变、β衰变次数， 实质上是可以归结为求解一个二元一次方程组。 3、典型例题 例1. （钍）经过一系列α和β衰变，变成 （铅），下列说法正确的是（ ） A. 铅核比钍核少8个质子 B. 铅核比钍核少16个中子 C. 共经过4次α衰变和6次β衰变 D. 共经过6次α衰变和4次β衰变 解析：由原子核符号的意义，很容易判定AB 正确。至于各种衰变的次数，由于β衰变 不会引起质量数的减少，故可先根据质量数的减少确定α衰变的次数为（次） 再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判β衰变的次数y 应满足 所以 （次），即D 正确。答案ABD 。
例 2. 铀（）经过α、β衰变形成稳定的铅（），问在这一变化过程中，共转变为质子的中子数是（） A. 6 B. 14 C. 22 D. 32 解析：衰变为，需经过8次α衰变和6次β衰变，每经过一次β衰变就会有一个中子转变为质子，同时放出一个电子，所以共有6个中子转化为质子。答案A。 例 3. 如图所示，两个相切的圆表示一个静止原子核发生某种核变化后，产生的两种运动粒子在匀强磁场中的运动轨迹，可能的是（） A. 原子核发生了α衰变 B. 原子核发生了β衰变 C. 原子核放出了一个正电子 D. 原子核放出了一个中子 解析：两个相切的圆表示在相切点处是静止的原子核发生了衰变，无外力作用，动量守恒，说明原子核发生衰变后，新核与放出的粒子速度方向相反，若是它们带相同性质的电荷，则它们所受的洛伦兹力方向相反，则轨道应是外切圆，若它们所带电荷性质不同，则它们的轨道应是内切圆。图示的轨迹说明放出了正电荷，所以可能是α衰变或放出了一个正电子，故AC正确。 本题仅仅只是判断衰变的种类，而没有判断轨迹是属于哪种粒子的。处于静止状态时的原子核发生的衰变，它们的动量大小相等，而新核的电量一般远大于粒子（α、β）的电量， 又在同一磁场中，由洛伦兹力提供向心力，其运动的半径，此式的分子是相等的， 分母中电量大的半径小，电量小的半径大。所以，一般情况下，半径小的是新核的轨迹，半径大的是粒子（α、β或正电子）的轨迹。