原子核和放射性复习要点和习题答案教学内容

第一章 习题答案1-1 当电子的速度为18105.2-⨯ms 时，它的动能和总能量各为多少？答：总能量 ()MeV ....c v c m mc E e 924003521511012222=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-==；动能 ()MeV c v c m T e 413.011122=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--= 1-2.将α粒子的速度加速至光速的0.95时，α粒子的质量为多少？答：α粒子的静止质量()()()u M m M m e 0026.44940.9314,244,224,20=∆+=≈-= α粒子的质量 g u m m 2322010128.28186.1295.010026.41-⨯==-=-=βα1-4 kg 1的水从C 00升高到C 0100，质量增加了多少？答：kg 1的水从C 00升高到C 0100需做功为J t cm E 510184.41001184.4⨯=⨯⨯=∆=∆。

()kg c E m 1228521065.4100.310184.4-⨯=⨯⨯=∆=∆ 1-5 已知：()();054325239;050786238239238u .U M u .U M ==()()u .U M ;u .U M 045582236043944235236235==试计算U-239,U-236最后一个中子的结合能。

答：最后一个中子的结合能()()()[]MeV .uc .c ,M m ,M ,B n n 774845126023992238922399222==⋅-+=()()()[]MeV .uc .c ,M m ,M ,B n n 54556007027023692235922369222==⋅-+= 也可用书中的质量剩余()A ,Z ∆：()()()()MeV ....,n ,,B n 806457250071830747239922389223992=-+=∆-∆+∆= ()()()()MeV ....,n ,,B n 545644242071891640236922359223692=-+=∆-∆+∆=其差别是由于数据的新旧和给出的精度不同而引起的。

核物理学中的原子核结构与放射性衰变知识点总结核物理学是研究原子核和核反应的分支学科，它对于我们理解物质世界的本质和开发核能具有重要意义。

在核物理学中，原子核结构和放射性衰变是其中两个重要的知识点。

本文将对原子核结构和放射性衰变进行总结，以便于读者更好地理解这些知识点。

一、原子核结构原子核是构成原子的重要组成部分，它由质子和中子组成。

质子带正电，中子电荷中性。

原子核的结构包括质子数和中子数，即原子序数和质量数。

原子序数决定了元素的化学性质，而质量数则决定了元素的同位素。

此外，原子核还具有核子的轨道运动形式，这也是核物理学中重要的研究内容。

根据原子核的结构特点，可以进一步分类原子核。

按照质子数进行分类，可以得到同位素的不同核素，它们具有相同的原子序数但质量数不同。

按照质子数和中子数的比例进行分类，可以得到核素图中的稳定核素和放射性核素。

稳定核素具有较长的半衰期，而放射性核素则会发生放射性衰变。

二、放射性衰变放射性衰变是指放射性核素在放射性衰变中释放出粒子或电磁辐射的过程。

放射性核素会自发地发生衰变，而不受外界影响。

放射性衰变包括α衰变、β衰变和γ衰变三种形式。

α衰变是指放射性核素释放出一个α粒子，即一个由两个质子和两个中子组成的氦离子。

β衰变是指放射性核素的质子数或中子数发生变化，通过释放一个β粒子（电子）或正电子实现。

放射性衰变的过程是一个随机的泊松过程，其衰变速率可以用半衰期表示。

半衰期是指在给定时间内，衰变物质的活度下降一半所需要的时间。

不同放射性核素具有不同的半衰期，这也是放射性衰变用于测定物质年代和医学诊断的重要依据之一。

放射性衰变发生时会释放辐射，这种辐射包括α粒子、β粒子和γ射线。

α粒子在空气中传播范围较小，很容易被其他原子或分子吸收。

β粒子穿透能力较强，但还是会在物质中和电子发生相互作用。

γ射线是电磁辐射，穿透能力最强，可以在物质中传播很远。

三、应用与安全核物理学中的原子核结构和放射性衰变理论具有广泛的应用。

原子核与放射性 核能考点知识解读考点1. 衰变有关问题剖析：（1）α衰变的一般方程为X A Z →Y A Z 42--＋42He 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．α衰变的实质是某元素的原子核同时放出由两个质子和两个中子组成的粒子（即氦核）．（核内He n H 42101122→+）（2）β衰变的一般方程为X A Z →Y A Z 1+＋01-e ．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．β衰变的实质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．（核内110011n H e -→+）， +β衰变：e Si P 0130143015+→（核内e n H 011011+→）（3）γ射线是伴随α衰变或β衰变同时产生的、γ射线不改变原子核的电行数和质量数．其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变时，产生的某些新核由于具有过多的能量（核处于激发态）而辐射出光子．[例题1] 钍核Th 23290经过6次α衰变和4次β衰变后变成铅核，则（ ）A.铅核的符号为Pb 20882，它比Th 23290少8个中子 B.铅核的符号为Pb 20478，它比Th 23290少16个中子 C.铅核的符号为Pb 20882，它比Th 23290少16个中子 D.铅核的符号为Pb 22078，它比Th 23290少12个中子解析：根据质量数守恒有232=6×4+M ,得M =208;根据核电荷数守恒90=Z +6×2-4, Z =82； 中子数相差(232-90)-(208-82)=16 答案： C【变式训练1】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，共有多少中子转变为质子（ ） A ．6 ； B ．14； C ．22 ； D ．32解析：U 23892衰变为Pb 20682，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考点2.核反应方程有问题剖析：1．无论何种反应方程必须遵守电荷数守恒，质量数守恒规律，有些核反应方程还要考虑到能量守恒规律（如裂变和聚变方程常含有能量项）2．核反应方程中的箭头→表示反应进行的方向，不能把箭头写成等号 3．写核反应方程必须有实验依据，决不能毫无根据地编造。

人教版高中物理选择性必修第三册第五章《原子核》知识要点1、天然放射现象说明原子核内部是有结构的。

2、原子序数大于或等于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于83的元素，有的也能放出射线。

（3种射线的比较）3、贝可勒尔发现天然放射现象:42He ＋147N ―→178O ＋11H ，(卢瑟福发现质子,第一次实现了原子核的人工转变)42He ＋B e 49―→C 612＋10n(查德威克发现中子)42He ＋2713Al ―→3015P ＋10n. 3015P ―→S i 1430＋e 10(约里奥—居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子)。

4、放射性的应用：工业上可以用γ射线来探测工件内部裂痕、γ射线照射种子培育新品种农业上利用3015P 作为示踪原子来研究农作物对磷肥的吸收情况5、半衰期：N=N 0(12)t τ m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ 衰变的快慢只由核内部自身的因素决定，跟原子所处的化学状态和外部条件无关。

半衰期是一个统计规律，只适用于大量的原子核。

6、α衰变：23892U →23490Th ＋He 24。

实质：210n ＋211H ―→He 24β衰变：23490Th →23491Pa ＋e −10 ，实质 ：10n ―→11H ＋0－1e 7、核力是强相互作用力、短程力；比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。

8、爱因斯坦质能方程：E ＝mc 2 ΔE ＝Δmc 29、重核裂变（链式反应）:23592U ＋10n ―→14456Ba ＋8936Kr ＋3n 01U 92235＋10n ―→X e 54136＋S r 3890＋10n 01（注：有中子参与要生成更多中子）轻核聚变（热核反应）:21H ＋31H ―→He 24＋10n ＋17.6MeV核反应方程的两个基本规律：质量数守恒和电荷数守恒小题快练：1.轨道电子俘获(EC)是指原子核俘获了其核外内层轨道电子所发生的衰变，如钒(V 2347)俘获其K 轨道电子后变为钛(Ti 2247)，同时释放一个中微子νe ，方程为V 2347+e −10−−→Ti 2247+νe 。

放射性测量方法复习题及答案1.什么是原子核的衰变？简述核衰变的三种类型、衰变机制及表达式。

&一衰变应分别说明三种方式；y跃迁应包括内转换电子发射；并说明特征X射线和俄歇电子发射的机理。

答：放射性同位素（核素）是不稳定核素,能自发地放出各种射线,转变成另外一种同位素（核紊通常，这个转变过程就叫原子核的衰变。

衰变之前的原子核叫母体（母核）；衰变之后的原子核叫子体（子核）。

大部分放射性同位素经历一次衰变后，其子体核仍然是放射性的，还要继续发生衰变，直到最后转变成稳定的同位素（核素）。

原子核衰变的类型包括：a-衰变、B-衰变、丫-跃迁；衰变又包括：厂-衰变、B *-衰变、电子俘获（EC）; Y-跃迁包括同质异能跃迁、内转换电子发射；电子俘获（EC）和内转换电子发射又都伴随特征x射线发射和俄竭电子发射。

a-衰变：一个a粒子就是一个氨原子核，由2个质子和2个中子组成。

母体核发射一个a粒子。

衰变产生的子体核质量数减少4,原子序数减少2:ar衰变：母体核是丰中子核，将1个中子转变成1个质子+ 1个电子和1个中微子。

中微子是电中性的，质量很小很小，可以忽略不及。

衰变前后母体核和子体核的质量数没有改变，子体核的原子序数增加1:；X ———十-+i^ + e + D n ―» p + e + u伊衰变：母体核是丰质子（缺中子）核，将1个（束缚的）质子转变成1个中子+ 1个正电子和1个中微子。

衰变前后母体核和子体核的质量数没有改变，子体核的原子序数减少1:—z A y + e+ +v p ^>n + e+ +v电子俘获（CE）:母体核是丰质子（缺中子）核，原子核中的1个质子从核外俘获1个壳层电子转变成1个中子+ 1个中微子。

衰变前后母体核和子体核的质量数没有改变，子体核的原子序数减少1；+ e ——> z-i^7 + v P + 4 ~n + vy-跃迁:绝大多数Y射线的发射是伴随着放射性核素的a衰变或。

放射物理与防护练习题放射物理与防护习题与答案第一章核物理基础（物质得结构、核转变)第一节学习目标及学习指导一、学习目标(一)掌握内容1.放射性核素衰变得类型。

2.原子核得衰变规律。

(二)熟悉内容熟悉原子结构、原子核结构。

（三)了解内容衰变平衡。

二、学习指导１.从初期理论得实验基础入手展开对原子结构得介绍,通过玻尔得原子模型引入玻尔假设、氢原子得玻尔理论,得出轨道半径、能量与量子数n得关系。

核外电子结构、原子能级、原子核外壳层电子得结合能,原子核得结构、原子核得结合能。

2.核素有两大类,即放射性核素与稳定性核素。

放射性核素又分为天然放射性与人工放射性核素。

放射性核素发生衰变过程中遵守电荷、质量、能量、动量与核子数守恒定律。

3.原子核得衰变规律可用衰变常数、半衰期、平均寿命、放射性活度来衡量。

有些放射性核素可以发生递次衰变。

第二节习题集一、A1型题:每道试题由1个以叙述式单句出现得题干与4~５个供选择得备选答案构成,请您从备选答案中选择１个最佳答案。

1.关于物质结构得叙述,错误得就是Ａ.物质由原子组成B.核外电子具有不同壳层C．一般每层上得电子数最多就是2n２个Ｄ.核外得带负电荷得电子出现得几率称为“电子云” E.最外层电子数最多不超过10个２.关于原子核外结构得叙述，错误得就是A.原子均由原子核及核外电子组成B.电子沿一定轨道绕核旋转C.核外电子具有不同壳层D.Ｋ层电子轨道半径最小E．K层最多容纳8个电子3.关于原子能级得相关叙述,错误得就是Ａ.电子在各个轨道上具有得能量就是连续得 B.原子能级,以电子伏特表示 C.结合力与原子序数有关D.移走轨道电子所需得最小能量为结合能E．原子处于能量最低状态时叫基态4．下列说法错误得就是A．原子能级就是指电子与核结合成原子时,能量得减少值Ｂ.结合能表示将电子从原子中移走所需得最小能量 C.原子能级就是结合能得负值D.原子中结合能最大得电子，能级最低Ｅ.原子能级与结合能数值相等5．轨道半径最小得壳层就是A．K层 B.L层 C.Ｍ层Ｄ．N 层E．O 层6.最多可容纳8个电子得壳层就是 A.Ｋ层 B.L层 C.M层D.N层Ｅ.Ｏ层７．电子伏特（eV)与焦耳(J)得关系就是A．１ｅV=1、６×1０-1９J Ｂ．1J=1、6×10-19ｅＶC．1eV＝1J D.1eV=１、6×10１9J E.以上都不对8.原子能级与结合能得关系就是A.原子能级就是结合能得负值B．二者绝对值相等 C.二者符号相反 D.以上都对 E.以上都不对９.描述绕原子核运动得电子所处得状态得量子数有A．主量子数nB.角量子数ＬＣ.磁量子数mＬD．自旋量子数m s E.以上都可以10.原子中壳层电子吸收足够得能量脱离原子核得束缚变为自由电子得过程称为Ａ.基态B．激发C．跃迁D．特征光子 E.电离11．可以用来描述放射性核素衰变快慢得物理量就是Ａ.衰变常数Ｂ.半衰期 C.平均寿命 D.放射性活度 E.以上都就是１2.一放射性核素经过3个半衰期得时间后放射性核素数为原来得A.１／2B．1/３ C.1／4D．１/8 E．1/1613.放射系母体为A,子体为B,其核素数目分别为NＡ（t)、N B(t），放射性活度为A A(t)、ＡB(ｔ),达到放射平衡后Ａ．N A(ｔ)=ＮＢ(ｔ) B.A A(t)=ＡＢ(t) C．N A(t)、N B(t)不随时间变化D．ＮＡ(t)、N B(ｔ)得比例不随时间变化Ｅ.以上都不对１4.放射性活度得国际单位就是A．居里B．秒-1Ｃ．戈瑞 D.伦琴E.贝可勒尔15.下列公式中错误得就是 A.Ｔe=T＋Tｂ B. C. D．E．1 6.关于放射性核素衰变得说法错误得就是A.放射性核素分为天然放射性核素与人工放射性核素Ｂ.人工核素主要由反应堆与加速器制备Ｃ.放射性核素衰变过程遵守电荷、质量、能量、动量与核子数守恒定律D.放射性衰变就是放射性核素本身得特性E．放射性核素所放出得射线种类都就是单一得1７．原子核数因衰变减少一半所需得时间就是A.平均寿命B.衰变常数 C.放射性活度 D.半价层 E.半衰期18.贝可勒尔(Ｂq)与居里(Ci)得关系就是Ａ.1Ｂq＝1Ci Ｂ．1Ｂq=3、7×10１0CｉC.1Bq=3.7×109Ci Ｄ.1Ci===3.7×109Bq E．1C ｉ===3.7×1010Bｑ19．在电子俘获过程中,可能出现外层电子填补内层电子空位,而产生Ａ．特征X线B．俄歇电子 C.轫致X线D.γ光子E．Ａ＋B1.氢原子光谱得谱线系可用一个通式表达为 A. B. C. D． E.2.在原子中,电子带负电荷,原子核带正电荷,原子核对电子得吸引力称为结合力,距核愈近得电子结合力愈大,移动该电子所需要得能量愈大。

一、选择题1．我国科学家为解决“玉兔号”月球车长时间处于黑夜工作的需要，研制了一种小型核能电池，将核反应释放的核能转变为电能，需要的功率并不大，但要便于防护其产生的核辐射。

请据此猜测“玉兔号”所用核能电池有可能采纳的核反应方程是（ ）A ．32411120H+H He+n →B ．235114192192056360U+n Ba+Kr+3n →C ．238238094951Pu Am+e -→ D ．274301132150Al+He P+n →2．质子、中子和氘核的质量分别为m 1、m 2和m 3。

当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是（c 表示真空中的光速）（ ） A ．123()m m m c ＋－ B ．123()m m m c －－ C ．2123()m m m c ＋－D ．2123()m m m c －－3．朝鲜“核危机”举世瞩目，其焦点问题就是朝鲜核电站采用的是轻水堆还是重水堆．因为重水堆核电站在发电的同时还可以产出供研制核武器的钚23994u P 这种23994u P 由铀23992U 衰变而产生．则下列判断中正确的是（ ）A ．23994u P 与23992U 具有相同的中子数B ．23994u P 与23992U 核内具有相同的质子数 C ． 23992U 经过2次β衰变产生23994u PD ． 23992U 经过1次α衰变产生23994u P4．K -介子方程为0ππK --→+，其中K -介子和π-介子是带负电的基元电荷，0π介子不带电。

一个K -介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧AP ，衰变后产生的π-介子的轨迹为圆弧PB ，两轨迹在P 点相切，它们的半径K R -与πR -之比为2∶1，如图所示，0π介子的轨迹未画出，由此可知π-介子的动量大小与0π介子的动量大小之比为 （ ）A ．1∶1B ．1∶2C ．1∶3D ．1∶65．一个静止在磁场中的放射性同位素原子核3015P ，放出一个正电子后变成原子核3014Si ，在图中近似反映正电子和Si 核轨迹的图是（ ）A ．B ．C ．D ．6．某原子核A 先进行一次β衰变变成原子核B ，再进行一次α衰变变成原子核C ，则（ ）A ．核C 的质子数比核A 的质子数少2B ．核A 的质量数减核C 的质量数等于3 C ．核A 的中子数减核C 的中子数等于3D ．核A 的中子数减核C 的中子数等于57．恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应．核反应方程为448224He He Be γ+→+ .以下说法正确的是( )A ．该核反应为裂变反应B ．热核反应中有质量亏损C ．由于核反应中质量数守恒，所以质量也是守恒的D ．任意原子核内的质子数和中子数总是相等的8．在匀强磁场里有一个原来静止的放射性碳14，它所放射的粒子与反冲核X 的径迹是两个相切的圆．圆的直径比为7∶1，碳14的衰变方程是( )A ．14410624C He X →+ B ．14115606C e X -→+C ．14014617C e X -→+ D ．14212615C H X →+9．下列说法正确的是A ．天然放射现象的发现揭示了原子具有核式结构B ．温度升高，放射性元素衰变的半衰期减小C ．原子核发生β衰变后原子序数不变D ．人工放射性同位素的半衰期比天然放射性物质短的多，因此放射性废料容易处理 10．一个静止的铀核，放射一个α粒子而变为钍核，在匀强磁场中的径迹如图所示，则正确的说法( )A ．1是α，2是钍B ．1是钍，2是αC ．3是α，4是钍D ．3是钍，4是α11．某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为，112131671H+C N+Q →，115121762H+N C+X+Q →，方程式中Q 1，Q 2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表： 原子核 11H 32He42He 126C137N 157N质量/u1.0078 3.0160 4.0026 12.0000 13.0057 15.0001A ．X 是32He ，Q 2>Q 1B ．X 是42He ，Q 2>Q 1 C ．X 是32He ，Q 2<Q 1 D ．X 是42He ，Q 2<Q 112．钍核23290Th 经过6次α衰变和4次β衰变后变成铅核，则A ．铅核的符号为20882Pb ，它比23290Th 少8个中子B ．铅核的符号为20478Pb ，它比23290Th 少16个中子C ．铅核的符号为20882Pb ，它比23290Th 少16个中子D ．铅核的符号为22078Pb ，它比23290Th 少12个中子13．研究表明，中子（10n ）发生β衰变后转化成质子和电子，同时放出质量可视为零的反中微子e ν。

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第2讲放射性元素的衰变、核能板块三限时规范特训时间：45分钟满分：100分一、选择题(本题共10小题,每小题6分,共60分。

其中1～6为单选，7～10为多选)1．关于原子核中质子和中子的说法，正确的是( )A．原子核中质子数和中子数一定相等B．稳定的重原子核里,质子数比中子数多C．原子核都是非常稳定的D．由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，如果不断地增大原子核,形成的核也一定是不稳定的答案D解析自然界中较轻的原子核,质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核，中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多，A、B错误；天然放射性元素的原子核会衰变,并不稳定,C错误；核子间核力与电磁力都会随核子间距离的增大而减小，但核力减小得更快，由于核力作用范围有限，以及核力的饱和性,如果不断地增大原子核，大到一定程度时，相距较远的质子受到的核力不足以平衡它们之间的库仑力，原子核就不稳定了，D正确。

2。

如图所示,x为未知的放射源，L为薄铝片，计数器对α粒子、β粒子、γ光子均能计数.若在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场,计数器的计数率不变，则,x可能是（)A．α、β和γ的混合放射源B．纯α放射源C．α和γ的放射源D．纯γ放射源答案C解析在放射源和计数器之间加上薄铝片后，计数器的计数率大幅度减小,说明射线中有穿透力很弱的粒子，即α粒子；在铝片和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，说明穿过铝片的粒子中无带电粒子，即只有γ射线；综合可知放射源可能是α和γ的放射源，故选C。

第十五章原子核和放射性教学要求1. 掌握放射性核的衰变类型、衰变规律、放射性活度及半衰期。

2. 理解原子核的基本性质和射线与物质的相互作用。

3. 了解平均寿命、辐射防护及放射性核素在医学上的应用。

问题：1.了解核医学发展的历史资料2.何为放射性3.放射性核素在医学中的应用原子核物理学是研究原子核的性质、结构和相互转化规律的科学。

它的应用涉及工业、农业、医药等许多领域。

尤其是放射性同位素、医用粒子加速器、磁共振为基础医学的研究，为临床医学的诊断和治疗开辟了新途径，提供了新手段。

本章主要讨论原子核的基本性质，放射性核素的衰变规律，射线与物质的相互作用，电离辐射与防护以及放射性核素的医学应用。

第一节 原子核的基本性质一、原子核的组成1.中子-质子模型卢瑟福(Rutherford)通过α粒子散射实验，提出了原子核式结构模型。

虽然核的体积只有原子体积的1510分之一，但核中却集中了原子的全部正电荷和几乎全部质量。

原子核带正电荷，数量是氢核正电荷的整数倍，所以就认为氢核是各种核的组分之一而被称为质子。

1932年查德威克通过实验发现核内有一种质量和质子相近但不带电的粒子，后称为中子。

因此原子核由质子(proton)和中子（neutron ）组成，质子和中子统称为核子(nucleon)。

中子不带电，质子带正电，其电量与核外电子所带电量相等，但符号相反，因此，原子整体呈电中性。

不同元素的原子核中的质子数和中子数不同。

质子数称为原子序数，用Z 表示。

中子数用N 表示，质子数和中子数的和称为质量数(mass number) ，用A 表示，即N Z A +=，原子核（或原子）通常用符号X A Z表示，其中X 表示核所属元素的符号，例如氦核或氦原子表示为He 42。

由于各元素的原子序数Z 是一定的，所以通常可以不写，如O 18、C 12、Ag 107等。

2．原子核的质量质子和中子的质量大约是电子质量的1840倍。

原子核的质量常用统一的原子质量单位u 来表示。

第2节 原子核衰变及半衰期思维激活考古学中是怎样测定出土文物的年代?提示：放射性元素具有一定的衰变速率,不同元素的衰变速率不同,即半衰期是不一样的.根据衰变前后元素的剩余质量的关系:m 余=m 原(21)t/T ,可测出衰变时间t,从而确定出不同的年代.Rn 22286的衰变曲线自主整理一、天然放射现象的发现_______发现天然放射现象,揭开了人类研究原子核结构的序幕.通过对天然放射现象的研究,人们发现原子序数大于83的所有天然存在的元素都有放射性,原子序数小于83的天然存在的元素有些也具有放射性,它们放射出来的射线共有三种. 1.α射线:速度约为光速的_______,贯穿作用_______,电离作用_______ 2.β射线:速度接近光速的_______,贯穿作用_______,电离作用_______. 3.γ射线:波长极短的电磁波,γ粒子就是光子,贯穿作用_______,电离作用_______.二、原子核的衰变1.定义:原子核自发地放出某种粒子而转变为_______的变化叫做原子核的_______.2.分类(1)α衰变:α衰变的实质是其元素的原子核同时放出由_______质子和_______中子组成的粒子(即氦核),每发生一次α衰变,新元素与原元素比较,核电荷数减少,质量数减少_______,即_______.(2)β衰变:β衰变的实质是其元素的原子核内的一个_______变成_______时放射出一个电子.每发生一次β衰变,新元素与原元素比较,核电荷数增加_______,质量数_______.即_______.(3)γ衰变:γ衰变是伴随着_______和_______同时发生的,γ衰变不改变原子核的电荷数和质量数.其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变时,产生的某些新核由于具有过多的能量(核处于激发态)而辐射出光子.三、半衰期1.定义:放射性元素的_______发生衰变需要的时间.2.半衰期的大小由放射性元素的原子核_______决定,跟原子所处的_______ (如压强、温度等)或_________ (如单质或化合物)无关.高手笔记1.原子核既然是由质子和中子组成的,那么为什么还会从原子核里发射出α粒子、β粒子?实际上,发射出来的α粒子和β粒子仍是原子核内的质子和中子结合或转化而成的.α粒子是原子核内的2个质子和2个中子结合在一起发射出来的,β粒子是原子核内的中子转化为质子时产生并发射出来的.所以不能因为从原子核中发射出α粒子和β粒子就认为原子核也是由它们组成的.2.三种射线的比较板铅板对空气的电离作很强较弱很弱用在空气中的径迹粗、短、直细、较长、曲折最长通过胶片感光感光感光名师解惑1.对半衰期概念的理解剖析:半衰期是反映大量原子核衰变快慢的统计规律.当样品中的原子数目减小到统计规律不再起作用的时候,我们就不能按半衰期的公式去计算了.例如:2 g的Bi所含的原子核数目大,可按半衰期公式进行计算.而20个Bi核,就不再满足统计规律,也就无法判断有多少个Bi核发生了衰变.而且对单个Bi核,其何时衰变完全是偶然的,无法确定它将何时发生衰变.2.书写衰变方程的依据剖析:质量数守恒和电荷数守恒是书写衰变方程的重要依据,但要以衰变的事实为基础,不能仅仅根据两条守恒定律随意书写事实上不存在的衰变方程.另外,衰变方程是不可逆的,方程中只能用箭头“→”连接并指示衰变方向,而不能用等号“”连接.讲练互动【例题1】如图3-2-1,放射源放在铅块上的细孔中,铅块上方有匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向外.已知放射源放出的射线有α、β、γ三种.下列判断正确的是( )图3-2-1A.甲是α射线、乙是γ射线、丙是β射线B.甲是β射线、乙是γ射线、丙是α射线C.甲是γ射线、乙是α射线、丙是β射线D.甲是α射线、乙是β射线、丙是γ射线解析：粒子垂直进入磁场,若带电则必受洛伦兹力的作用而做圆周运动,轨迹为圆弧,而乙为直线,可判定其为不带电粒子,即乙是γ射线;再根据左手定则,即可判定甲为β射线,丙为α射线,故B 正确. 答案：B 绿色通道对衰变中放出的三种粒子不同性质及其在磁场或电场中的偏转问题进行定性分析. 变式训练1.放射性元素放出的射线,在电场中分成a 、b 、c 三束,如图3-2-2所示,其中( )图3-2-2A.c 为氦核组成的粒子B.b 为比X 射线波长更长的光子流C.b 为比X 射线波长更短的光子流D.a 为高速电子组成的电子流解析：根据射线在电场中的偏转情况,可以判断,a 射线向电场线方向偏转应为带正电的粒子组成的α射线,b 射线在电场中不偏转,所以为γ射线;c 射线受到与电场方向相反的电场力,应为带负电的粒子组成的β射线. 答案：C【例题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,共有多少中子转变为质子( )A.6B.14C.22D.32解析：U 23892衰变为Pb 20682,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 绿色通道在分析有关α、β衰变的问题时,应抓住每次α衰变质量数减4、电荷数减2和每次β衰变时质量数不变、电荷数加1这一衰变规律进行分析. 变式训练2.U 23892衰变成Rn 22286共发生了__________次α衰变和__________次β衰变. 解析：根据衰变规律,Rn 的质量数比U 的质量数减少了238-222=16,而天然放射只有α衰变才能使质量数减少,且每次α衰变减少质量数为4,故发生了16÷4=4次α衰变.因每次α衰变核的电荷数减少2,故由于α衰变核的电荷数应减少4×2=8.而Rn 核的电荷数仅比U 核少了92-86=6,故说明发生了2次β衰变(即92-8+2=86). 答案：4 2【例题3】古墓中发现一古代植物,测得里面含碳14与碳12的比例是现代植物中比例的三分之一,已知碳14的半衰期为 5 730年,求这种植物生长期距今有多少年?(lg2=0.3,lg3=0.48)解析：设植物活着时碳14与碳12比值为k=1214N N ,植物死后t 年时,碳14与碳12的比值为k′=1214'N N .则:1414''N N k k =.由半衰期公式得:Tt N N k k 21''1414===31,解得: t=(lg3/lg2)T=(0.48/0.3)×5 730年=9 168年.可见该植物体的生长期距今约为9 168年. 答案：9 168年 绿色通道14C 衰变,在植物死后不能得到补充,因此它与植物体内的12C 的比例会减少.变式训练3.放射性元素的半衰期是( )A.质量减少一半需要的时间B.原子量减少一半需要的时间C.原子核全部衰变需要时间的一半D.原子核有半数发生衰变需要的时间 解析：放射性元素的半衰期是对大量的原子核而言,原子核的个数有一半发生衰变的时间叫半衰期,故D 项正确. 答案：D【例题4】如图3-2-3所示，在匀强磁场中的A 点，有一个静止的原子核，当它发生哪一种衰变时，射出的粒子以及新核的轨道才做如图所示的圆周运动,并确定它们环绕的方向.若两圆的半径之比是44∶1，这个放射性元素原子核的原子序数是多少？图3-2-3解析：原子核衰变时,遵守动量守恒定律.由原子核的初态是静止的,可以判定出衰变时射出的粒子与新核的动量大小相等、方向相反.现由图可知新核与该粒子尽管速度方向相反,但受的磁场力方向却相同,新核带正电,则该粒子带负电,这说明发生的是β衰变.设其质量为m,在磁感应强度为B 的匀强磁场中,以速度v 做匀速圆周运动,其运动半径为R=qBmv,由衰变时动量守恒知射出粒子的动量m 1v 1等于新核动量m 2v 2,而B 相同,所以R 与q 成反比,新核的q 值都比较大,可判定出衰变射出粒子的运动轨道半径大,新核半径小,知大圆是放射出的粒子的轨迹,小圆则是新核的轨迹.根据左手定则判断：在A 点发射出的粒子是负电子，它的初速度水平向左，沿圆轨道顺时针方向旋转.新核初速度水平向左，沿圆轨道逆时针旋转且有1441221==q q R R .可从发射粒子的电荷数确定新核的电荷数,由于衰变过程中电荷数守恒,可求出原来放射性元素原子核的电荷数即它的原子序数.q1=e,电荷数是1，所以q2=44e，电荷数是44.根据电荷守恒定律，原来的放射性元素原子核的原子序数是45，它发生的是β衰变，电子顺时针方向做匀速圆周运动，新核逆时针做匀速圆周运动.答案：45绿色通道原子核在衰变过程中,不仅质量数、电荷数守恒.其动量、能量也同时守恒,并兼顾带电粒子在匀强磁场中的运动规律.变式训练4.在匀强磁场中,一静止的放射性原子核发生衰变,放出一个粒子后变为另一新原子核,为此拍得如图3-2-4所示两个相切的圆形径迹的照片,则( )图3-2-4A.图甲为发生α衰变的照片,其中大圆为α粒子的径迹B.图甲为发生β衰变的照片,其中大圆为电子的径迹C.图乙为发生α衰变的照片,其中大圆为α粒子的径迹D.图乙为发生β衰变的照片,其中大圆为电子的径迹解析：图为内切圆时,原子核发生β衰变,大圆为β粒子的轨迹;图为外切圆时,原子核发生α衰变,大圆为α粒子的轨迹.答案：AD体验探究【问题】考古学家如何把放射性同位素作为“时钟”,测定土层、化石、古木年代的? 导思：不同的放射性同位素具有不同的半衰期,且不随状态、温度的改变而改变.在自然界中同位素的含量是稳定的.探究：在土层、化石、古木枯死后,其内部不再与外界进行物质交换,而内部的放射性同位素仍在进行衰变,不断减小,因此,可以根据放射性强度的大小情况算出它们的时间. 教材链接教材P 52《讨论与交流》参照α衰变规律的分析过程,通过分析Th 23490的衰变方程寻找β衰变的规律,找出新生成的核与原来的核的电荷数、质量数有什么关系,在元素周期表中的位置怎样变化,并试着用一个通式来表示.与同学交流自己的见解.答：Th 23490发生β衰变方程为Th 23490→e 01-+Pa 23491,新生核比原来的核质量数没有改变,电荷数增加1,新生核在元素周期表中的位置后移一位.其规律可表示为X A Z→e 01-+Y AZ 1+.X 为原来的原子核,Y 为新生成的原子核.。

第四节原子核与放射性核能一、考情分析考试大纲考纲解读1.原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期Ⅰ2.放射性同位素Ⅰ3.核力、核反应方程Ⅰ4.结合能、质量亏损Ⅰ5.裂变反应和聚变反应、裂变反应堆Ⅰ6.射线的危害与防护Ⅰ1．半衰期、质能方程的应用、计算以及核反应方程的书写是高考的热点问题，这部分内容较为简单，在学习中要注意抓好基本知识.2．裂变、聚变及三种射线，这部分内容在高考命题中可能结合动量守恒、电场、磁场等知识来研究带电粒子在电场、磁场中的运动.二、考点知识梳理（一）、天然放射性现象1．放射性现象：贝克勒耳发现_____________，使人们认识到________也有复杂结构，揭开了人类研究原子核结构的序幕．通过对天然放射现象的研究，人们发现原子序数大于________的所有天然存在的元素都有_________，原子序数小于83的天然存在的元素有些也具有放射性，它们放射出来的射线共有三种：______、__________、____________．2、三种射线的本质和特性1．α射线：速度约为光速1／10的氦核流，贯穿作用很弱，电离作用很强．2．β射线：速度约为光速十分之几的电子流，贯穿作用很强，电离作用较弱．3．γ射线：波长极短的电磁波，贯穿作用最强，电离作用最弱．种 类 本质质 量（u ） 电 荷（e ） 速 度（c ） 电 离 性 贯 穿 性 α射线 氦核 4 +2 0.1 最强 最弱，纸能挡住β射线 电子 1/184-1 0.99 较强 较强，穿几mm 铝板 γ射线 光子 0 0 1 最弱 最强，穿几cm铅版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：3、原子核的衰变规律 （1）α衰变的一般方程为_____________·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．α衰变的实质是某元素的原子核同时放出由两个质子和两个中子组成的粒子（即氦核）．（核内He n H 42101122→+）（2）β衰变的一般方程为____________．每发生一次β衰变，新元素与原β γ αα γ β ⑴ ⑵ ⑶O元素相比较，核电荷数增加1，质量数不变．β衰变的实质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．（核内110011n H e -→+）， +β衰变：eSi P 0130143015+→（核内e n H 011011+→） （3）γ射线是伴随_______或__________同时产生的、γ射线__________原子核的电荷数和质量数．其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变时，产生的某些新核由于具有过多的能量（核处于激发态）而辐射出光子．（4）半衰期放射性元素衰变的快慢用半衰期来表示，①定义：____________________________________________。

原子核和放射性复习要点和习题答案第十四章原子核和放射性通过复习后，应该:1.掌握原子核的结构和性质2.掌握原子核的放射性衰变3.掌握核衰变的规律和衰变常量与半衰期4.了解射线与物质作用及防护5.课后作业题14-1 如果原子核半径公式为R=1.2×10 -15A1/3 （A为质量数），试计算:①核物质的密度;②核物质单位体积内的核子数。

解: ①原子核的质量M可表示为M=Au=1.66×10 -27A（u为原子质量单位），而原子核的半径R=1.2×10 -15A1/3，则其体积V为V=πR 3 =×3.14×（1.2×10 -15A1/3）3 =7.24×10 -45A由密度的定义可得核物质的密度为ρ=M/ V=1.66×10 -27 A/7.24×10 -45 A kg·m -3 ≈2.3×10 17 kg·m -3②由质量数A和体积V可进一步得到单位体积内的核子数n为n=A/ V= A/7.24×10 -45A m -3 =1.38×10 44 m -314-2 计算2个2H原子核结合成1个4He原子核时释放出的能量（以MeV为单位）。

解: 核反应中质量亏损△m=2m D-m He =（2×2.013553-4.002603）u=0.024503u,对应的能量为△E=△m·c2 =0.024503×931.5MeV=22.82MeV14-3 解释下列名词:（a）同位素、同质异能素、结合能、平均结合能、质量亏损;（b）核衰变、α衰变、β衰变、γ衰变、电子俘获、内转换;（c）半衰期、平均寿命、放射性活度、放射平衡、同位素发生器。

答: （a）①同位素:原子序数Z相同而质量数A不同的核素在元素周期表中占有相同的位置，这些核素称为同位素。

案63 原子核与放射性核能一、概念规律题组1．若用代表一个中性原子的核外的电子，y代表此原子的原子核内的质子，z代表此原子的原子核内的中子，则对错误！未定义书签。

90T的原子说( )A．＝90，y＝90，z＝234B．＝90，y＝90，z＝144．＝144，y＝144，z＝90D．＝234，y＝234，z＝3242．关于天然放射现象，下列说法正确的是( )A．放射性元素的原子核内的核子有半发生变所需的时间就是半衰期B．放射性物质放出的射线中，α粒子动能很大，因此贯穿物质的本领很强．当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发生β衰变D．放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出γ射线3．关于放射性元素的半衰期，下列说法中正确的是( )A．原子核全部衰变所需要的时间的一半B．原子核有半发生衰变所需要的时间．原子量减少一半所需要的时间D．元素质量减半所需要的时间4．关于质能方程，下列哪些说法是正确的( )A．质量减小，能量就会增加，在一定条件下质量转为能量B．物体获得一定的能量，它的质量也相应地增加一定值．物体一定有质量，但不一定有能量，所以质能方程仅是某种特殊条件下的量关系D．某一定量的质量总是与一定量的能量相联系二、思想方法题组一、确定衰变次的方法[规范思维]二、对半衰期的解1．根据半衰期的概念，可总结出公式N余＝N原(错误！未定义书签。

)/τ，余＝原(错误！未定义书签。

)/τ式中N原、原表示衰变前的放射性元素的原子和质量，N余、余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子和质量，表示衰变时间，τ表示半衰期．2．影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物状态(如温度、压强)或状态(如单质、合物)无关．3．只有对大量原子核衰变时谈半衰期才有意义，因为半衰期为统计规律，对少原子核不适用．【例2】(2011·山东·38(1))碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰期为8天．(1)碘131核的衰变方程：13153I→______________(衰变后的元素用表示)．(2)经过________天有75%的碘131核发生了衰变．[针对训练1] 某考古队发现一古生物骸骨．考古专家根据骸骨中146C的含量推断出了该生物死亡的年代．已知此骸骨中146C的含量为活着的生物体中146C的1/4，146C的半衰期为5 730年．该生物死亡时距今约________年．三、核反应的四种类型特别提示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写核反应方程．3．核反应遵循质量守恒而不是质量守恒；遵循电荷守恒．【例3】(2009·天津卷)下列说法正确的是( )A错误！未定义书签。

高考物理近代物理知识点之原子核知识点总复习附答案(4)一、选择题1．由于放射性元素镎的半衰期很短，在自然界很难被发现，只有通过人工的方法制造，已知镎经过一系列α衰变和β衰变后变成铋，下列说法正确的是（ ）A ．镎原子核比铋原子核多28个质子B ．发生了7次α衰变和6次衰变C ．一定量的放射性该元素，随着存放时间的推移，放射线的穿透力越来越弱D ．镎原子核的平均结合能小于衰变后生成的原子核的平均结合能2．太阳内部有多种热核反应，其中的一个反应方程是：234112H+H He+x →，若已知21H 的质量为1m ，31H 的质量为2m ，42He 的质量为3m ，x 的质量为4m ，则下列说法中正确的是A ．x 是质子B ．x 是电子C ．这个反应释放的核能为()21234E m m m m c ∆=+--D ．21H 和31H 在常温下就能够发生聚变3．下列说法正确的是A ．原子核经过一次α衰变，质量数减少4B ．氢原子从激发态向基态跃迁只能吸收特定频率的光子C ．只要强度足够大的光照射金属就能发生光电效应现象D ．将放射性物质放在密闭的铅盒内，可以延长它的半衰期 4．关于近代物理，下列说法正确的是（ ） A ．射线是高速运动的氦原子B ．核聚变反应方程，表示质子C ．从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比D ．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氦原子光谱的特征5．由于地震、山洪等原因将大量的金丝楠及其他树种深埋，经千万年碳化、氧化、冲刷形成似石非石、似木非木的植物“木乃伊”，又叫碳化木，俗称乌木，已知植物存活期间，其体内14C 与12C 的比例与大气中相同，生命活动结束后，14C 衰变为14N ，14C 的比例持续减少，其半衰期约为5700年，现通过测量得知，某乌木样品中14C 的比例恰好是现代植物所制样品的二分之一。

下列说法正确的是（ ） A ．该乌木的形成年代距今约为11400年 B ．该乌木的形成年代距今约为5700年 C ．12C 、13C 、14C 具有相同的中子数D ．增加样品测量环境的压强将加速14C 的衰变 6．下列叙述符合历史事实的是（ ）A ．麦克斯韦通过实验发现，电磁波在真空中的传播速度等于光速B ．玻尔通过对氢原子光谱的研究，建立了原子的核式结构模型C ．贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核具有复杂结构D ．查德威克用粒子轰击氮原子核，打出一种新的粒子叫中子7．若用x 代表一个中性原子中核外的电子数，y 代表此原子的原子核内的质子数，z 代表此原子的原子核内的中子数，则对23490Th 的原子来说( )A ．x ＝90，y ＝90，z ＝234B ．x ＝90，y ＝90，z ＝144C ．x ＝144，y ＝144，z ＝90D ．x ＝234，y ＝234，z ＝3248．若元素A 的半衰期为4天，元素B 的半衰期为5天，则相同质量的A 和B ，经过20天后，剩下的质量之比m A :m B A ．1:2B ．2:1．C ．30:3D ．31:309．下列说法正确的是（ ）A ．a 粒子散射实验可以估算原子核的半径的大小B ．玻尔理论可以解释原子的稳定，也能完美解释所有原子光谱规律C ．γ射线是穿透能力极强的电磁波，可以穿透几厘米的铅板D ．结合能越大的原子核越稳定10．下列核反应方程及其表述中错误的是（ ）A ．2424011121Na Mg e -→+是原子核的β衰变B ．427301213150He Al P n +→+是原子核的人工转变 C ．42412121He H He H +→+是原子核的α衰变D ．235192141192036560U n Kr Ba 3n +→++是重核裂变11．下列核反应方程中，属于β衰变的是( ) A ．23490Th→23491Pa+ 01-eB ．23892U→23490Th+42HeC ．147N+42He→178O+11H D ．21H+31H→42He+10n12．碘131的半衰期约为8天，某药物中含有质量为m 的碘131，经过48天后，该药物中碘131的含量大约还有（ ） A ．m/8 B ．m/16 C ．m/32 D ．m/64 13．在核反应堆中，为了使快中子的速度减慢，可选用作为中子减速剂的物质是（ ） A ．氢B ．镉C ．氧D ．水14．对核反应的下列说法正确的是A ．核反应方程1441717281N He O H +→+是属于α衰变B ．发生核反应23411120H H He n +→+需要吸收能量C ．核反应2351891441920365603U n Kr Ba n +→++是属于裂变D．发生 衰变实质是质子向中子转变15．下列对题中四幅图的分析，其中正确的是（）A．从图①可知，光电效应实验中b光的频率比a光的大B．从图②可知，能量为5eV的光子不能被处于第二能级的氢原子吸收C．从图③可知，随着放射性物质质量的不断减少，其半衰期不断增大D．从图④可知，α粒子散射实验表明原子核由中子和质子组成16．碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为m的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有（）A．0B．m/4C．m/8D．m/1617．有关近代原子物理的若干叙述，下列说法正确的是A．卢瑟福通过分析α粒子轰击氮核实验结果，发现了中子B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应C．玻尔理论指出原子可以处于连续的能量状态中D．现已建成的核电站利用的是放射性同位素衰变放出的能量18．中子、质子、氘核的质量分别为、、。

63 原子核与放射性核能一、概念规律题组1．若用x代表一个中性原子的核外的电子数，y代表此原子的原子核内的质子数，z代表此原子的原子核内的中子数,则对错误!90Th 的原子来说( ）A．x＝90，y＝90，z＝234B．x＝90，y＝90,z＝144C．x＝144，y＝144，z＝90D．x＝234，y＝234，z＝3242．关于天然放射现象,下列说法正确的是( ）A．放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就是半衰期B．放射性物质放出的射线中，α粒子动能很大，因此贯穿物质的本领很强C．当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发生β衰变D．放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出γ射线3．关于放射性元素的半衰期，下列说法中正确的是（）A．原子核全部衰变所需要的时间的一半B．原子核有半数发生衰变所需要的时间C．原子量减少一半所需要的时间D．元素质量减半所需要的时间4．关于质能方程,下列哪些说法是正确的（)A．质量减小，能量就会增加，在一定条件下质量转化为能量B．物体获得一定的能量，它的质量也相应地增加一定值C．物体一定有质量，但不一定有能量，所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量关系D．某一定量的质量总是与一定量的能量相联系二、思想方法题组一、确定衰变次数的方法[规范思维］二、对半衰期的理解1．根据半衰期的概念，可总结出公式N余＝N原（错误!）t/τ，m余＝m原（错误!）t/τ式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N余、m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，t表示衰变时间，τ表示半衰期．2．影响因素:放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态（如单质、化合物)无关．3．只有对大量原子核衰变时谈半衰期才有意义,因为半衰期为统计规律,对少数原子核不适用．【例2】(2011·山东·38(1）)碘131核不稳定，会发生β衰变,其半衰期为8天．(1)碘131核的衰变方程：131I→______________（衰变后的元素53用X表示）．(2）经过________天有75％的碘131核发生了衰变．[针对训练1] 某考古队发现一古生物骸骨．考古专家根据骸骨中14C的含量推断出了该生物死亡的年代．已知此骸骨中146C的含量为6活着的生物体中14C的1/4，146C的半衰期为5 730年．该生物死亡时距6今约________年．三、核反应的四种类型特别提示1。

原子核的基础知识【学习目标】1．知道什么是天然放射性及其规律和发现的意义；2．知道三种射线的本质和区分方法；3．了解质子和中子的发现；4．知道原子核是由质子和中子组成的，掌握原子序数、核电荷数、质量数之间的关系；5．知道α和β衰变的规律及实质；6．理解半衰期的概念；7．学会利用半衰期解决相关问题；8．了解探测射线的仪器及原理；9．了解探测射线的方法；10．了解原子核人工转变及人工放射性同位素；11．了解放射性的应用；12．了解放射性同位素的应用．【要点梳理】要点一、原子核的组成1．天然放射现象——贝克勒尔的发现1896年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物能发出一种看不见的射线，这种射线能穿透黑纸而使照相底片感光．这种元素白发地放出射线的现象叫天然放射现象。

物质发射看不见的射线的性质称为放射性，具有放射性的元素称为放射性元素．研究发现，自然界中原子序数大于或等于83的所有元素，都能、自发地放出射线；原子序数小于83的元素，有的也具有放射性．后来居里夫人发现了两种放射性很强的元素——钋和镭．虽然具有天然放射性的元素的种类很多。

但它们在地球上的含量很少．2．对放射线的研究（1）研究方法：让放射线通过电场或磁场来研究其性质．把样品放在铅块的窄孔中，在孔的对面放着照相底片，在没有电场和磁场时，发现在底片上正对孔的位置感光了．若在铅块和底片之间放一对电极或加上磁场，使电场方向或磁场方向跟射线方向垂直，结果在底片上有三个地方感光了，说明在电场或磁场作用下，射线分为三束，表明这些射线中有的带电，有的不带电，如图甲和乙所示．从感光位置知道，带正电的射线偏转较小，这种射线叫α射线；带负电的射线偏转较大，这种射线叫β射线；不偏转的射线叫γ射线．（2）各种射线的性质、特征①α射线：卢瑟福经研究发现，α射线粒子带有两个单位正电荷，质量数为4，即α粒子是氦核，速度约是光速的l 10／，有较大的动能．特征：贯穿本领小，电离作用强，能使沿途中的空气电离．②β射线：贝克勒尔证实，β射线是电子流，其速度可达光速的99％．特征：贯穿本领大，能穿透黑纸，甚至穿透几毫米厚的铝板，但电离作用较弱．③γ射线是一种波长很短的电磁波——光子流，是能量很高的电磁波，波长1010m λ－＜．特征：贯穿本领最强，能穿透几厘米厚的铅板．电离作用最弱．3．天然放射现象的意义天然放射现象说明原子核是有内部结构的．元素的放射性不受单质和化合物存在形式的影响．化学反应决定于核外的电子，能量有限，不可能放出α粒子，也不可能放出高速的电子和γ光子来，因此三种射线只能是从原子核内放出的．说明原子核是有复杂结构的．4．原子核的组成卢瑟福建立了原子的核式结构模型，知道核外有带负电的电子，原子核内有带正电的物质，那么，原子核内的构成又是怎样的呢？（1）质子的发现．1919年，卢瑟福又用α粒子轰击氮核，结果从氮核中打出了一种粒子，并测定了它的电荷与质量，知道它是氢原子核，把它叫做质子．符号p 或11H ．以后又从氟、钠、铝等原子核中打出了质子，所以断定质子是原子核的组成部分．一开始，人们以为原子核只是由质子组成的．但是，这不能正确地解释原子核的质量和原子核所带的电荷量．如果原子核只是由质子组成的，那么，某种原子核的质量跟质子质量之比，应该等于这种原子核的电荷跟质子电荷之比．实际上，绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于原子核的电荷跟质子电荷之比（2）中子的发现．卢瑟福发现质子后，预言核内还有一种不带电的粒子，并给这种还未“出生”的粒子起了一个名字叫“中子”．卢瑟福的预言十年后就变成了现实，他的学生查德威克用实验证明了原子核内含有中子，中子的质量非常接近于质子的质量（用α粒子轰击铍原子核实验）．（3）原子核的组成．原子核是由质子和中子组成的，质子和中子统称核子．原子核所带电荷都是质子电荷的整数倍，用Z 表示，叫做原子核的质子数，或叫核电荷数．原子核的质量是核内质子和中子质量的总和．由于质子和中子质量几乎相等，所以原子核的质量近似等于核子质量的整数倍，用这个整数代表原子核的质量，叫做原子核的质量数，用A 表示，原子核的符号可以表示为X A Z ．其中X 为元素符号，A 为原子核的质量数，Z 为核电荷数，例如氦核，可表示为42He ．表示氦核的质量数为4，电荷数为2，核内有2个质子和2个中子．238 92U 代表铀核，质量数为238，电荷数为92，质子数为92，中子数为146，有时也可写为238U 或简称为铀238．5．同位素原子核内的质子数决定了元素的化学性质，同种元素的原子质子数相同，核外电子数也相同，所以有相同的化学性质，但它们的中子数可以不同．定义：具有相同质子数、不同中子数的原子互称同位素．例如氢的三种同位素：氕（11H ）、氘（21H ）、氚（31H ）．要点二、放射性元素的衰变1．原子核的衰变天然放射现象说明原子核具有复杂的结构．原子核放出α粒子或β粒子，并不表明原子核内有β粒子或β粒子（β粒子是电子流，而原子核内不可能有电子存在），放出后“就变成新的原子核”，这种变化称为原子核的衰变．（1）衰变规律：原子核衰变时，前后的电荷数和质量数都守恒．（2）衰变方程：α衰变：4422X Y He AA Z Z --→+， β衰变：011X Y e AA Z Z +-→+．（3）两个重要的衰变：238234492902U Th He →+，234234090911Th Pa e -→+． ①核反应中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（质量亏损）而释放出核能．②当放射性物质发生连续衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变．同时伴随着γ辐射．（4）α粒子和β粒子衰变的实质要点诠释：在放射性元素的原子核中，2个中子和2个质子结合得比较紧密，有时会作为一个整体从较大的原子核中抛射出来，这就是放射性元素发生的仪衰变现象．原子核里虽然没有电子，但是核内的中子可以转化成质子和电子，产生的电子从核内发射出来，这就是β衰变．α粒子实质就是氦核，它是由两个质子和两个中子组成的．当发生α衰变时，原子核中的质子数减2，中子数也减2，因此新原子核的核电荷数比未发生衰变时的原子核的核电荷数少2，为此在元素周期表中的位置向前移动两位．β衰变是原子核中的一个中子转化成一个电子，即β粒子放射出去，同时还生成一个质子留在核内，使核电荷数增加．但β衰变不改变原子核的质量数，所以发生β衰变后，新原子核比原来的原子核在周期表中的位置向后移动一位．γ射线是在发生α或β衰变过程中伴随而生，且γ粒子是不带电的粒子，因此γ射线并不影响原子核的核电荷数，故γ射线不会改变元素在周期表中的位置．但γ射线是伴随α或β衰变而生，它并不能独立发生，所以，只要有γ射线必有α衰变或β衰变发生．因此从整个衰变过程来看，元素在周期表中的位置可能要发生改变．2．半衰期放射性元素具有一定的衰变速率，例如氡222经α衰变后变成钋218，发现经过3.8天后，有一半氡发生了衰变，再经过3.8天后，只剩下四分之一的氡，再经3.8天后，剩下的氡为原来的八分之一；镭226变为氡222的半衰期是1620年．不同元素的半衰期是不一样的．要点诠释：（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这种元素的半衰期．半衰期是表示放射性元素衰变快慢的物理量；不同的放射性元素，其半衰期不同，有的差别很大．（2）公式：用T 表示半衰期，0m 与0N 表示衰变前的质量和原子核数，m 和N 表示衰变后的质量和原子核数，n 表示半衰期数，则0022t T n m m m -==⋅， 0022t TtT N N N -==⋅． （3）影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核内部的因素决定的，跟原子所处的物理状态（如温度、压强）或化学状态（如单质、化合物）无关．（4）规律理解：半衰期是个统计概念，只对大量原子核有意义，对少数原子核是没有意义的．某一个原子核何时发生衰变，是不可知的．若样品中有四个原子核，它们的半衰期为10天，10天后是否有两个原子核发生了衰变是无法确定的．3．核反应方程的配平及α、β衰变次数的确定方法（1）核反应方程中有两个守恒规律：质量数守恒，电荷数守恒．（2）确定衰变次数的原理是两个守恒规律．方法是：设放射性元素X A Z 经过n 次α衰变和m 次β衰变后，变成稳定的新元素''Y A Z ，则表示该核反应的方程为：'40'21X Y He e AA Z z n m -→++． 根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：4A A n =+＇， 2Z Z n m =+＇－．以上两式联立解得：'4A A n -=， ''2A A m Z Z -=+-． 由此可见确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组．（3）技巧上，为了确定衰变次数，一般是由质量数的改变先确定仪衰变的次数，这是因为β衰变的次数的多少对质量数没有影响，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数．（4）几点说明：①核反应过程一般都不是可逆的，所以核反应方程式只能用单向箭头表示反应方向，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杜撰出生成物来写核反应方程． ③核反应中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（质量亏损）而释放出核能．④当放射性物质发生连续衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随着γ辐射．要点三、探测射线的方法1．威耳逊云室（1）构造：主要部分是一个塑料或玻璃制成的容器，它的下部是一个可以上下移动的活塞，上盖是透明的，可以通过它来观察和拍摄粒子运动的径迹，云室里面有干净的空气．如图所示．（2）原理：把一小块放射性物质（放射源）放在室内侧壁附近（或放在室外，让放射线从窗口射入），先往云室里加少量的酒精，使室内充满酒精的饱和蒸气，然后使活塞迅速向下运动，室内气体由于迅速膨胀，温度降低，酒精蒸气达到过饱和状态．这时如果有射线粒子从室内气体中飞过，使沿途的气体分子电离，过饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心，凝结成雾滴，这些雾滴沿射线经过的路线排列，于是就显示出了射线的径迹．这种云室是英国物理学家威耳逊于1912年发明的，故叫威耳逊云室．（3）放射线在云室中的径迹．①α粒子的质量比较大，在气体中飞行时不易改变方向．由于它的电离本领大，沿途产生的离子多，所以它在云室中的径迹直而粗．②β粒子的质量小，跟气体分子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，而且常常弯曲．③γ粒子的电离本领很小，在云室中一般看不到它的径迹．④根据径迹的长短和粗细，可以知道粒子的性质；把云室放在磁场中，从带电粒子运动轨迹的弯曲方向，还可以知道粒子所带电荷的正负．2．气泡室气泡室的原理同云室的原理类似，所不同的是气泡室里装的是液体（如液态氢）．控制气泡室内液体的温度和压强，使室内温度略低于液体的沸点．当气泡室内压强突然降低时，液体的沸点变低，因此液体过热，在通过室内射线粒子周围就有气泡形成，从而显示射线径迹．3．盖革—米勒计数器（1）构造：主要部分是盖革管，外面是一根玻璃管，里面是一个接在电源负极的导电圆筒，筒的中间有一条接正极的金属丝．管中装有低压的惰性气体和少量的酒精蒸气或溴蒸气，如图所示．（2）原理：在金属丝和圆筒两极间加上一定的电压，这个电压稍低于管内气体的电离电压．当某种射线粒子进入管内时，它使管内的气体电离，产生电子……这样，一个射线粒子进人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，在外电路中产生了一次脉冲放电，利用电子仪器可以把放电次数记录下来．（3）优缺点．优点：放大倍数很大，非常灵敏，用它来检测放射性是很方便的．缺点：它对于不同的射线产生的脉冲现象相同，因此只能用来计数，而不能区分射线的种类．如果同时有大量粒子，或两个粒子射来的时间间隔很短（少于200 ms ）时，也不能计数．4．乳胶照相放射线能够使照相底片感光．放射线中的粒子经过照相底片上的乳胶时，使乳胶中的溴化银分解，经显影后，就有一连串的黑点示出粒子的径迹．要点四、放射性的应用与防护1．人工放射性同位素1932年，约里奥·居里和玛丽·居里用α粒子轰击铍、铝、硼等元素，发现了前所未见的穿透性强的辐射，后经查德威克的研究，确定为中子流．1934年，他们用α粒子轰击铝、硼时，除探测到预料中的中子外，还探测到了正电子．正电子是科学家在1923年发现的，它带一个单位正电荷，质量跟电子质量相同．若拿走α粒子放射源，铝箔不再发射中子，但仍不断地发射正电子，而且这种放射性跟天然放射性具有相同的性质和规律，也有半衰期．经进一步研究发现：铝核被α粒子击中后发生了如下一系列核变化．274301132150Al He P n +→+．这一反应生成的磷30是磷的一种同位素，具有放射性，它像天然放射性元素一样发生衰变，它衰变时放出正电子，衰变方程如下：3030015141P Si e →+．这种具有放射性的同位素叫放射性同位素，这是人类第一次得到的人工放射性物质，由于这一重大发现，约里奥·居里夫妇于1935年获诺贝尔奖．后来人们用质子、氘核、中子、γ射线等轰击原子核，也得到了放射性同位素．天然存在的放射性元素只有四十多种，但用人工方法得到的放射性同位素有一千多种，因而使放射性同位素具有广泛的应用．2．放射性同位素的应用（1）利用它放射出的射线．①利用γ射线的贯穿本领．利用钴60放出的很强的γ射线来检查金属内部有没有砂眼和裂纹，这叫γ射线探伤．利用γ射线可以检查30 cm 厚的钢铁部件．利用放射线的贯穿本领，可用来检查各种产品的厚度、密封容器中的液面高度等，从而自动控制生产过程．②利用射线的电离作用．放射线能使空气电离，从而可以消除静电积累，防止静电产生的危害． ③利用γ射线对生物组织的物理、化学效应使种子发生变异，培育优良品种．④利用放射线的能量，轰击原子核实现原子核的人工转变．⑤在医疗上，常用以控制病变组织的扩大．（2）作为示踪原子．把放射性同位素的原子掺到其他物质中去，让它们一起运动、迁移，再用放射性探测仪器进行追踪，就可知道放射性原子通过什么路径，运动到哪里了，是怎样分布的．我们把用作这种用途的放射性同位素叫做示踪原子．示踪原子有极为广泛的应用：①在工业上可用示踪原子检查地下输油管道的漏油情况．②在农业生产中，可用示踪原子确定植物在生长过程中所需的肥料和合适的施肥时间．③在医学上，可用示踪原子帮助确定肿瘤的部位和范围．④在生物科学研究方面，放射性同位素示踪法在生物化学和分子生物学领域应用极为广泛，它为揭示体内和细胞内理化过程的秘密，阐明了生命活动的物质基础起了极其重要的作用．使生物化学从静态进入动态，从细胞水平进入分子水平，阐明了一系列重大问题，如遗传密码、细胞膜受体、RNA DNA -逆转录等，使人类对生命基本现象的认识开辟了一条新的途径．例如：在给农作物施肥时，在肥料里放一些放射性同位素，这样可以知道农作物在各季节吸收含有哪种元素的肥料．利用示踪原子还可以检查输油管道上的漏油位置，在生物学研究方面，同位素示踪技术也起着十分重要的作用．3．放射性的污染和防护放射线在我们的生活中无处不在．在合理应用放射性的同时，又要警惕它的危害，进行必要的防护．过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自然产生破坏作用．图示是世界通用的辐射警示标志．（1）放射性污染．过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自然界产生破坏作用．几件需要记住的放射性污染是：①1945年美国向日本的广岛和长崎投了两枚原子弹，当日炸死了十多万人，另有无数的平民受到辐射后患有各种疾病，使无辜的平民痛不欲生．②1987年前苏联切尔诺贝利核电站的泄露造成了大量人员的伤亡，至今大片领土仍是生物活动的禁区．③美国在近几年的两次地区冲突（海湾地区、科索沃地区）中大量使用了含有放射性的贫铀弹，使许多人患有莫名其妙的疾病．（2）放射性的危害与防护．危害核爆炸核爆炸的最初几秒钟放射出来的主要是强烈的γ射线和中子流，这些射线具有很强的穿透能力，对人体和其他生物有很强的杀伤作用核泄漏核工业生产和核科学研究中使用的放射性原材料，一旦泄漏就会造成严重污染医疗照射医疗中如果放射线的剂量过大，也会导致病人受到损害，甚至造成病人的死亡防护密封防护把放射源密封在特殊的包壳里，或用特殊方法覆盖，以防止放射线泄漏距离防护距放射源越远，人体吸收的剂量就越少，受到的危害就越轻时间防护尽量减少受辐射时间屏蔽防护在放射源与人体之间加屏蔽物能起到防护作用【典型例题】类型一、原子核的组成例1天然放射现象的发现揭示了（）．A．原子不可再分B．原子的核式结构C．原子核还可再分D．原子核由质子和中子组成【思路点拨】汤姆孙发现了电子说明原子也可再分；卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构；贝克勒尔发现了天然放射现象，说明了原子核也是有着复杂的结构的；天然放射现象的发现揭示了原子核还可再分；卢瑟福用α粒子轰击氮核，发现了质子，查德威克用仪粒子轰击铍核打出了中子，使人们认识到原子核是由质子和中子组成的．【答案】C【解析】本题涉及物理学史的一些知识．汤姆孙发现了电子说明原子也可再分；卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构；贝克勒尔发现了天然放射现象，说明了原子核也是有着复杂的结构的；天然放射现象的发现揭示了原子核还可再分；卢瑟福用α粒子轰击氮核，发现了质子，查德威克用仪粒子轰击铍核打出了中子，使人们认识到原子核是由质子和中子组成的．所以正确选项为C．【总结升华】要了解一些科学的史实，了解人类对物质结构及物质运动规律的认识过程．正是这些伟大的发现才使我们逐步认识了我们所生存的世界．举一反三:、、三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，图中表示射线偏转情况正确的是【变式】将αβγ（）．【答案】A 、D【解析】已知α粒子带正电，β粒子带负电，γ射线不带电，根据正、负电荷在磁场中运动受洛伦兹力方向和正、负电荷在电场中受电场力方向，可知A 、B 、C 、D 四幅图中，α、β粒子的偏转方向都是正确的，但偏转的程度需进一步判断． 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，其半径mv r Bq=，将其数据代入，则α粒子与β粒子的半径之比为 40.11371.71/18400.992q r m v c r m v q c βαααβββα=⋅⋅=⨯⨯≈． 由此可见，A 项正确，B 项错误．带电粒子垂直进入匀强电场，设初速度为0v ，垂直电场线方向位移为x ，沿电场线方向位移为y ，则有0x v t =，212qE y t m=⋅， 消去t 可得2202qEx y mv =． 对某一确定的x 值，α、β粒子沿电场线偏转距离之比为22221/1840(0.99)114(0.1)237.5m v y q c y q m v c ββααββαα=⋅⋅=⨯⨯=， 由此可见，C 项错误，D 项正确．【总结升华】明确α射线、β射线及γ射线的本质特征，并能准确判断它们在电场和磁场中的受力情况．例2下列说法正确的是（ ）．A ．23490Th 为钍核，由此可知，钍核的质量数为90，钍核的质子数为234B ．94Be 为铍核，由此可知，铍核的质量数为9，铍核的中子数为4C ．同一元素的两种同位素具有相同的质量数D ．同一元素的两种同位素具有不同的中子数【答案】D【解析】A 项钍核的质量数为234，质子数为90，所以A 错；B 项的铍核的质子数为4，中子数为5，所以B 错；由于同位素是指质子数相同而中子数不同，即质量数不同，因而C 错，D 对．【总结升华】明确核子数、原子数、核外电子数及中子数的相互关系，是正确解答此类问题的关键．举一反三:【变式】已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226，试问：（1）镭核中有几个质子？几个中子？（2）镭核所带的电荷量是多少？（3）若镭原子呈中性，它核外有几个电子？（4）22888Ra 是镭的一种同位素，让22688Ra 和22888Ra 以相同速度垂直射入磁感应强度为B 的匀强磁场中，它们运动的轨道半径之比是多少？【答案】见解析。