2013年鲁科物理选修3-5同步课件：第3章原子核与放射性

本章优化总结章末综合检测本章优化总结专题归纳整合知识网络构建知识网络构建原子核与放射性原子核与放射性原子核与放射性专题归纳整合关于核反应方程1．几个重要的核反应方程2.核反应遵守两个守恒：核电荷数守恒，质量数守恒．3．核反应方程用“→”表示核反应的方向，不能用等号；熟记常见粒子的符号，如：42He11H10n0－1e01e21H31H23592U4．确定衰变次数的方法：AZX→A′Z′Y＋n42He＋m0－1e根据质量数、核电荷数守恒得Z＝Z′＋2n－mA＝A′＋4n二式联立求解得α衰变次数n，β衰变次数m.例1下列核反应中，符号“X”表示质子的是()A.94Be＋42He→126C＋XB.147N＋42He→178O＋XC.20480Hg＋10n→20278Pt＋211H＋XD.23992U→23993Np＋X【精讲精析】根据质量数守恒和核电荷数守恒，可以判断A中X是中子，B中X是质子，C中X是中子，D中X是电子，故选B.【答案】B1．原子核的衰变：指原子核放出α粒子或β粒子后变成新的原子核，但这并不表明原子核内有α粒子和电子．2．衰变的分类：根据原子核衰变放出粒子的种类，将衰变分为α衰变和β衰变．两种衰变都伴随γ射线放出；不论哪种衰变，衰变前后的核电荷数和质量数都守恒．这也是书写衰变方程及核反应方程的原则．原子核的衰变及半衰期3．半衰期：不同元素的半衰期是不一样的，其差别可以很大．例如，有的半衰期可以达到几千年甚至上万年，也有的半衰期不到1秒．在一个半衰期T1/2内，将有一半的原子核发生衰变，经过时间t后，则剩余没有衰变的原子核的个数N′，或没有衰变的原子核的质量m＝，公式适用于大量的原子核，该规律是宏观统计规律，对个别原子核无意义．一块含铀的矿石质量为M，其中铀元素的质量为m，铀发生一系列衰变，最终生成为铅.己知铀的半衰期为T，那么下列说法中正确的有()A．经过两个半衰期后，这块矿石中基本不再含有铀了B．经过两个半衰期后，原来所含的铀元素的原子核有m/4发生了衰变C．经过三个半衰期后，其中铀元素的质量还剩m/8D．经过一个半衰期后，该矿石的质量剩下M/2例2【精讲精析】经过两个半衰期后矿石剩余的铀应还有m/4，经过三个半衰期后还剩m/8，因为衰变产物大部分仍然留在该矿石中，所以矿石质量没有太大的改变，本题选项C正确．【答案】C粒子轨迹相切问题的处理办法原来静止的原子核衰变发出射线，同时生成新核，若它们处在同一个匀强磁场中，就会出现内切圆和外切圆的物理图景．判断内切、外切的理论依据：1．动量守恒定律．新核与粒子的动量大小相等，方向相反．2．带电粒子在磁场中的偏转，带电粒子以某一初速度垂直进入匀强磁场，受洛伦兹力作用做匀速圆周运动．3．左手定则．判断粒子偏转方向(粒子做圆周运动的绕行方向)．呈现内、外切圆物理图景的规律：若原子核衰变放出射线带正电，则新核与粒子在磁场中的两圆外切；若原子核衰变放出射线带负电，则内切，由R＝mvqB，因mv、B相同，故电荷量大的为小圆，即新核必定是小圆．原来静止的铀238和钍234同时在同一匀强磁场中，由于衰变而开始做匀速圆周运动．铀238发生了一次α衰变，钍234发生了一次β衰变．(1)试画出铀238发生一次α衰变时所产生的新核及α粒子在磁场中的运动轨迹的示意图．(2)试画出钍234发生一次β衰变时所产生的新核及β粒子在磁场中的运动轨迹的示意图．例3图3－1【精讲精析】(1)铀238发生衰变时，由于放出α粒子而产生了新核，根据动量守恒定律，它们的总动量为零，即：m1v1＋m2v2＝0因为它们都带正电，衰变时的速度正好相反，所以，受到的洛伦兹力方向也相反，因而决定了它们做圆周运动的轨迹圆是外切的．它们做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供所以R＝mvBq.又因为m1v1＝m2v2，所以R1R2＝q2q1，由于q1＝2，q2＝92－2＝90，因而R1R2＝451.如图3－1所示，其中轨道a为α粒子的径迹，轨道半径为R1，轨道b为新核的径迹，其轨道半径为R2.(2)同理，钍234发生一次β衰变时放出的β粒子与产生的新核的动量大小相等，方向相反，即总动量为零．可是，β粒子带负电，新核带正电，它们衰变时的速度方向相反，但受的洛伦兹力方向相同，所以，它们的两个轨迹圆是内切的，且β粒子的轨道半径大于新核的轨道半径，它们的轨迹示意图如图3－2所示，其中，c为β粒子的径迹，d为新核的径迹．图3－2【答案】见精讲精析