2019年高考物理二轮复习专题讲义：原子物理 107.天然放射现象 半衰期（含答案）

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1、天然放射现象半衰期一、原子模型1.汤姆生模型（枣糕模型）汤姆生发现了电子，使人们认识到原子有复杂结构。2.卢瑟福的核式结构模型（行星式模型）α粒子散射实验是用α粒子轰击金箔，结果是绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了较大的偏转。这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。卢瑟福由α粒子散射实验提出：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间运动。由α粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是10-15m。原子核的大小：

2、原子半径数量级为10－10m,原子核大小数量级为10－14m3.玻尔模型（见原子的能级跃迁）二、天然放射现象1、天然放射现象：某些元素能自发地放出射线的现象叫做天然放射现象。这些元素称为放射性元素。天然放射现象的发现，使人们认识到原子核也有复杂结构。2、射线的种类和性质（1）α射线—高速的α粒子流，α粒子是氦原子核，速度约为光速1/10，贯穿能力最弱，电离能力最强。（2）β射线—高速的电子流，β粒子是速度接近光速的负电子，贯穿能力稍强，电离能力稍弱。（3）γ射线—能量很高的电磁波，γ粒子是波长极短的光子,贯穿能力最强,电离能力最弱。3.

3、三种射线的来源：3、三种射线的来源：α粒子是核内两个质子和两个中子抱成团一起射出。β粒子是原子核内的中子转化成质子时放出的。γ射线经常是伴随α射线和β射线产生的。4、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：βαOαγβγ⑶⑵⑴BEEB如⑴、⑵图所示，在匀强磁场和匀强电场中都是β比α的偏转大，γ不偏转；区别是：在磁场中偏转轨迹是圆弧，在电场中偏转轨迹是抛物线。⑶图中γ肯定打在O点；如果α也打在O点，则β必打在O点下方；如果β也打在O点，则α必打在O点下方。5、三种射线的性质和实质比较带电量质量数符号电离性穿透性实质来

4、源α射线+2e4（p）很强很小（一张普通纸）高速的氦核流v≈0.1c两个中子和两个质子结合成团从原子核中放出β射线-e0弱很强（几毫米铝板）高速的电子流v≈c原子核中的中子转换成质子时从原子核中放出γ射线00γ很小更强（几厘米铅板）波长极短的电磁波原子核受激发产生的6、探测射线的方法⑴威耳逊云室在云室看到的只是成串的小液滴，它描述的是射线粒子运动的径迹，而不是射线本身．α粒子的质量比较大，在气体中飞行不易改变方向，并且电离本领大，沿途产生的离子多，所以它在云室中的径迹直而粗．β粒子的质量小，跟气体碰撞时容易改变方向，并且电离本领小，沿途

5、产生的离子少，所以它在云室中的径迹比较细，且常常发生弯曲．γ粒子的电离本领更小，一般看不到它的径迹．⑵气泡室⑶盖革—弥勒计数器盖革管的原理是某种射线粒子进入管内时，它使管内的气体电离，产生的电子在电场中被加速，能量越来越大，电子跟管中的气体分子碰撞时，又使气体分子电离，产生电子……这样，一个射线粒子进入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，在外电路中就产生一次脉冲放电，利用电子仪器可以把放电次数记录下来．①G－M计数器放大倍数很大，非常灵敏，用它来检测放射性是很方便的．②G－M计数器只能用来计数，而不能区分射线的种类

6、．③G－M计数器不适合于极快速的计数．④G－M计数器较适合于对β、γ粒子进行计数．另外，还有如闪烁计数器、乳胶照相、火花室和半导体探测器等探测器装置三、天然衰变中核的变化规律1、衰变规律在核的天然衰变中，衰变方程式遵守的规律是质量数守恒和电荷数守恒。（1）a衰变：随着a衰变，新核在元素周期表中位置向前移2位，即质量数-4,电荷数-2（2）衰变：随着衰变，新核在元素周期表中位置向后移1位，即质量数不变,电荷数+1。（3）衰变：γ射线是由于原子核在发生α衰变和β衰变时原子核受激发而产生的光（能量）辐射，通常是伴随α射线和β射线而产生。2、半

7、衰期（1）定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间。（2）意义：反映了核衰变过程的统计快慢程度。半衰期短的元素衰变得快，放射性较强。（3）特征：半衰期只与元素本身有关,与所处的物理、化学状态及周围环境、温度等都无关。（4）两种错误认识：第一种错误认识是：N0（大量）个放射性元素的核，经过一个半衰期T，衰变了一半，再经过一个半衰期T，全部衰变完。第二种错误认识是：若有4个放射性元素的核，经过一个半衰期T，将衰变2个。事实上，N0（大量）个某种放射性元素的核，经过时间t后剩下的这种核的个数为而对于少量的核（如4个），是无法确定其衰

8、变所需要的时间的。这实质上就是“半衰期反映了核衰变过程的统计快慢程度”的含义。12.C．（10分）（模块3-5试题）（1）美国科研人员正在研制一种新型镍铜长效电池，它是采用铜和半衰期长达100年的放射性同位