从原子核到夸克

从原子核到夸克

一、天然放射现象1．天然放射现象：放射性元素自发地发出射线的现象，首先由

发现．天然放射现象的发现，说明

具有复杂的结构．贝可勒尔原子核2．三种射线及其比较氦核

电子

光子

2e

－e

0

种类α射线β射线γ射线速度c在电磁场中偏转与α射线反向偏转不偏转贯穿本领

，用纸能挡住较强，穿透几毫米厚的铝板

，穿透几厘米厚的铅板对空气的电离作用较弱在空气中的径迹粗、短、直细、较长、曲折最长0.1c0.99c很强很弱最弱最强种类α射线β射线γ射线通过胶片感光感光感光产生机制核内两个

子和两个

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核内的一个

子可以转化为一个

子和一个电子，产生的电子从核中发射出来放射性原子核在发生α衰变、β衰变后产生的新核往往处于

能级，当它向低能级跃迁时，辐射γ光子中质中质高(1)自然界中原子序数大于或等于83的所有元素，都能自发地发出射线；原子序数小于83的元素，个别的也具有放射性．(2)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．二、衰变1．衰变：原子核自发地放出某种粒子而转变成新核的变化，可分为

衰变、

衰变，并伴随着

射线放出．2．原子核衰变规律αβγ质

中

中

质

电荷

质量

无单独的γ衰变，γ射线经常是伴随α射线和β射线产生的．放射性物质连续衰变时，射线中就会同时具有α、β和γ三种射线．3．半衰期(1)定义：放射性元素的原子核有

发生衰变所需的时间．用“τ”表示．(2)意义：表示放射性元素衰变的

．半数快慢4．放射性同位素及应用(1)同位素有些原子的原子核电荷数

，但质量数

，这样一些具有相同核电荷数和不同中子数的原子核互称为同位素．(2)放射性同位素的应用①放射性同位素放出的射线应用于

、

、

、医疗等．②作

．相同不同工业探伤农业示踪原子三、核反应核反应的四种类型(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，不能只依据两个守恒规律凭空杜撰出生成物来写核反应方程．1.新粒子的发现及特点发现时间1932年1937年1947年60年代后新粒子反粒子μ子K介子与π介子超子基本特点质量与相对应的粒子相同，而电荷及其他一些物理性质相反比质子的质量小质量介于电子与质子之间其质量比质子大四对粒子的认识2.粒子的分类分类参与的相互作用发现的粒子说明强子强相互作用质子、中子、介子、超子质子是最早发现的强子，强子有内部结构，由“夸克”粒子构成的；强子又可分为介子和重子分类参与的相互作用发现的粒子说明轻子不参与强相互作用电子和电子中微子，μ子和μ子中微子、τ子和τ子中微子未发现内部结构媒介子传递各种相互作用光子、中间玻色子、胶子光子传递电磁相互作用，玻色子传递弱相互作用，胶子传递强相互作用特别提醒：实验表明强子是有内部结构的，1964年美国物理学家盖尔曼提出了强子的夸克模型，认为强子是由夸克构成的．1.衰变次数的确定方法(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身的因素决定的，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．(3)半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对个别或少数原子核，无半衰期可言．[尝试解答]

根据核反应方程的质量数、电荷数守恒知，131I的衰变为选项B,137Cs的衰变为选项C,131I的中子数为131－53＝78,137Cs的中子数为137－55＝82.[答案]

B

C

78

82关于半衰期，以下说法正确的是 (

)A．同种放射性元素在化合物中的半衰期比在单质中长B．升高温度可以使半衰期缩短C．氡的半衰期为3.8天，若有四个氡原子核，经过7.6天就只剩下一个D．氡的半衰期为3.8天，4克氡原子核，经过7.6天就只剩下1克[解析]

考虑到放射性元素衰变的快慢是跟原子所处的物理状态或化学状态无关，又考虑到半衰期是一种统计规律，即给定的四个氡核是否马上衰变会受到各种偶然因素的支配．因此，正确答案只有D.[答案]

D1．(2012·上海卷)与原子核内部变化有关的现象是(

)A．电离现象 B．光电效应现象C．天然放射现象 D．α粒子散射现象[解析]

电离现象、光电效应现象均发生在原子核外，是电子参与的一种现象，A，B错；天然放射现象是原子核内部的变化，是原子核发生的衰变，C正确；α粒子散射现象中原子核没有发生变化，D错．[答案]

C2．(2012·上海卷)在轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度，其检测装置由放射源、探测器等构成，如右图所示．该装置中探测器接收到的是 (

)A．X射线 B．α射线C．β射线 D．γ射线[解析]

X射线不是放射源产生的，A错．三种射线中只有γ射线能穿透轧制的钢板，所以探测器接收到的是γ射线，D正确．[答案]

D3．(2012·泰安联考)核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137.碘131的半衰期约为8天，会释放β射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射γ射线．下列说法正确的是 (

)A．碘131释放的β射线由氦核组成B．铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量C．与铯137相比，碘131衰变更慢D．铯133和铯137含有相同的质子数[解析]

β射线是高速电子流，选项A错误；γ光子是高频电磁波，穿透本领最强，γ光子能量大于可见光光子能量，选项B错误；与铯137相比，碘131的半衰期很小，说明碘131衰变很快，选项C错误；铯137是铯133的同位素，它们的原子序数相同，质子数也相同，选项D正确．[答案]

D4. 为了探究宇宙起源，“阿尔法磁谱仪”(AMS)将在太空中寻找“反物质”．“反物质”是由“反粒子”构成的，“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电荷量，但电荷的符号相反，则反氢原子是(

)A．由1个带正电荷的质子和1个带负电荷的电子构成B．由1个带负电荷的反质子和1个带正电荷的正电子构成C．由1个带负电荷的反质子和1个带负电荷的电子构成D．由1个不带电荷的中子和1个带正电荷的正电子构成【答案】

B【方法总结】许多粒子都有和它质量相同而电荷及其他一些物理量相反的粒子，叫反粒子．例如电子和正电子，质子和反质子等．由反粒子构成的物质叫反物质．反粒子(反物质)最显著的特点是当它们与相应的正粒子(物质)相遇时，会发生“湮灭”，即同时消失而转化成其他的粒子．5.已知π＋介子、π－介子都是由一个夸克(夸克u或夸克d)和一个反夸克(反夸克u或反夸克d)组成的，它们的带电量如下表所示，表中e为元电荷.下列说法正确的是(

)A．π＋由u和d组成B．π＋由d和u组成C．π－由u和d组成

D．π－由d和u组成已知正电子和电子的质量都为9.1×10