高中物理第4章从原子核到夸克4.2原子核的衰变教师用书沪科版选修

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1、4.2　原子核的衰变学习目标知识脉络1.知道天然放射现象，了解放射性及放射性元素的概念.(重点)2.掌握天然放射线中的“三剑客”的本质和特点.(重点、难点)3.掌握原子核衰变的规律，知道α衰变、β衰变的本质.(重点、难点)4.理解半衰期的概念，会应用半衰期公式解决相关问题.(重点)天然放射现象的发现及放射线的本质[先填空]1.天然放射现象的发现(1)天然放射现象：物质能自发地放出射线的现象.(2)放射性：物质放出射线的性质，叫做放射性.(3)放射性元素：具有放射性的元素，叫做放射性元素.(4)天然放射现象的发现：1896年，法

2、国物理学家贝可勒尔发现了天然放射现象.2.天然放射线中的“三剑客”(1)本质：①α射线：在磁场作用下发生偏转，偏转角度较小，是带正电的高速运动的α粒子流，电荷数为2，质量数为4，本质是氦原子核.②β射线：在磁场作用下与α射线“分道扬镳”，朝另一个方向偏转，偏转角度较大，是带负电的高速运动的电子流.③γ射线：在磁场中不偏转，是不带电的波长很短的电磁波.如图421为三剑客在磁场中的运动情况.“三剑客”图421(2)本领①α射线：α粒子射出时的速度大约是光速的十分之一，有很强的电离作用，很容易使空气电离，使照相底片感光，但穿透本领很

3、小.一张纸就能挡住.②β射线：β射线的速度接近光速，对物质的穿透本领较强，能穿透几毫米厚的铝板，但电离作用较弱.③γ射线：电离作用很小，穿透本领很强，能穿透几厘米厚的铅板.[再判断]1.放射性元素发出的射线可以直接观察到.(×)2.放射性元素发出的射线的强度可以人工控制.(×)3.α射线的穿透本领最强，电离作用很弱.(×)4.原子序数大于83的所有天然存在的元素都具有放射性.(√)[后思考]天然放射现象说明了什么？【提示】　天然放射现象说明了原子核具有复杂的内部结构.[核心点击]1.三种射线的比较如下表种类α射线β射线γ射线组

4、成高速氦核流高速电子流光子流(高频电磁波)带电荷量2e－e0质量4mpmp＝1.67×10－27kg静止质量为零速度0.1c0.99cc在电场或磁场中偏转与α射线反向偏转不偏转贯穿本领最弱用纸能挡住较强穿透几毫米的铝板最强穿透几厘米的铅板对空气的电离作用很强较弱很弱在空气中的径迹粗、短、直细、较长、曲折最长通过胶片感光感光感光2.三种射线在电场和磁场中的偏转(1)在匀强电场中，γ射线不发生偏转，做匀速直线运动，α粒子和β粒子沿相反方向做类平抛运动，在同样的条件下，β粒子的偏移大，如图422所示.图422位移x可表示为x＝at2

5、＝·2∝所以，在同样条件下β粒子与α粒子偏移之比为＝××＝37.(2)在匀强磁场中：γ射线不发生偏转，仍做匀速直线运动，α粒子和β粒子沿相反方向做匀速圆周运动，且在同样条件下，β粒子的轨道半径小，如图423所示.图423根据qvB＝得　R＝∝所以，在同样条件下β粒子与α粒子的轨道半径之比为＝××＝.1.关于天然放射现象，下列说法正确的是(　　)A.α射线是由氦原子核组成的B.β射线是由原子核外电子电离产生C.γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生D.通过化学反应不能改变物质的放射性E.β射线本质是高速电子流【解析】　α射线是在α

6、衰变中产生的，本质是氦核，A正确；β射线是在β衰变中产生的，本质是高速电子流，B错误，E正确；γ射线是发生α衰变和β衰变时原子核发生能级跃迁而产生的电磁波，C错误；物质的放射性由原子核内部自身的因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件无关，D正确.【答案】　ADE2.一置于铅盒中的放射源发射出的α、β和γ射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔，铝箔后的空间有一匀强电场.进入电场后，射线变为a、b两束，射线a沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图424所示，则图中的射线a为________射线，射线b为________射线.图

7、424【解析】　在三种射线中，α射线带正电，穿透能力最弱，γ射线不带电，穿透能力最强，β射线带负电，穿透能力一般，综上所述，结合题意可知，a射线应为γ射线，b射线应为β射线.【答案】　γ　β3.将α、β、γ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(　　)【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r

8、＝，将数据代入，则α粒子与β粒子的半径之比＝··＝××＝371，A对，B错；带电粒子垂直进入匀强电场，设初速度为v0，垂直电场线方向位移为x，沿电场线方向位移为y，则有x＝v0t，y＝t2，消去t可得y＝对某一确定的x值，α、β粒子沿电场线偏转距离之比＝··＝××＝，C错，D