《天然放射现象》知识及题型归纳
天然放射现象是高考常考点。
对该部分知识的考查主要集中在：（1）三种射线的特性及鉴别；（2）半衰期的理解及应用；（3）衰变规律及应用
一、三种射线的特性及鉴别
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：
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。
例1、如图所示，R为放射源，虚线范围内有垂直于纸面的磁声B，LL’为厚纸板，MN为荧光屏，今在屏上P点处发现亮斑，则到达P点处的放射性物质微粒和虚线范围内B 的方向分别为（）
A．a粒子，B垂直于纸面向外
B．a粒子，B垂直于纸面向内
C．β粒子，B垂直于纸面向外
D．β粒子，B垂直于纸面向内
解析：由于a粒子贯穿本领很弱，只能穿透几厘米空气，因此穿透厚纸板到达屏上P 点处不可能是a粒子；由于粒子不带电，穿过B区域不会发生偏转，因此到达P点处的
也不可能是γ粒子；由此可知，到达P点处的必然是β粒子。
又由于β粒子带的是负电，因此用左手定则便可判断B的方向应该是垂直于纸面向内。
所以应选D。
二、半衰期的理解及应用
（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。
（3）特征：只由核本身的因素所决定，而与原子所处的物理状态或化学状态无关。
（4）理解：搞清了对半衰期的如下错误认识，也就正确地理解了半衰期的真正含义。
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。
例2、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：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，故AB错误。
放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间是一种统计规律，半衰期对某一个或某几个原子核来说，是无意义的。
故C错。
因此，正确答案只有D。
三、衰变规律及应用
（1）天然衰变中核的变化规律
在核的天然衰变中，核变化的最基本的规律是质量数守恒和电荷数守恒。
①a衰变：随着a衰变，新核在元素周期表中位置向后移2位，即。
②衰变：随着衰变，新核在元素周期表中位置向前移1位，即。
③衰变：随着衰充数，变化的不是核的种类，而是核的能量状态。
但一般情况下，
衰变总是伴随a衰变或衰变进行的。
题型1：确定衰变次数
确定衰变次数的方法：设放射性元素经过n次a衰变和m次β衰变后，变成稳定
的新元素，则表示该核反应的方程为：。
根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程，
以上两式联立解得，
由此可见确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组
例3、2006年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器，通过（钙48）轰击
（锎249）发生核反应，成功合成了第118号元素，这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子充数最大的元素。
实验表面，该元素的原子核先放出3个相同的粒子，再连续经过3次衰变后，变成质量数为282的第112号元素的原子核，则上述过程中的粒子是（）
A．中子 B．质子 C．电子D．粒子
解析：因为在衰变过程中质量守恒，电荷守恒。
根据电荷守恒定律可得，
，X粒子的电荷量为零。
再根据质量守恒，，
所以X粒子的质量数为1。
所以该粒子为中子，选择A。
题型2：磁场中衰变轨迹
若在匀强磁场中发生α衰变，且粒子和新核的速度均垂直于磁场方向，根据左手定则知粒子与新核所受向心力（即洛伦兹力）方向相反，所以两轨迹圆在衰变点外切，且绕向相同，如图3所示（其中大圆为α粒子径迹，小圆为新核径迹）。
图3
同理若在匀强磁场中发生β衰变，则两轨迹圆在衰变点内切，且绕向相反，如图4所示（其中大圆为β粒子径迹，小圆为新核径迹）。
图4
例4、在匀强磁场中，一个原来静止的原子核发生衰变，得到一个如图所示的径迹，图中箭头表示衰变后粒子的运转方向。
不计放出光子的能量。
则下述说法中正确的是（）
A．发生的是β衰变，b为β粒子的径迹
B．发生的是α衰变，b为α粒子的径迹
C．磁场方向垂直纸面向外
D．磁场方向垂直纸面向里
解析：根据上述两轨迹圆的相切情况可得：凡两轨迹圆内切，是β衰变；外切者，则是
α衰变。
又因，衰变粒子（α或β）和新核动量大小相等，所以半径大的轨迹圆是β（或α）的径迹，半径小的轨迹圆是新核的径迹。
故选项A正确。
由左手定则可知，选项D也正确。
四、关于天然放射现象知识的综合判断
例5、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哀变
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
解析：放射性元素的半衰期是有一半该元素的原子核发生衰变所用的时间。
放射性元素的原子核内的核子并不都要发生变化，所以A错误。
α粒子动能很大，速度可达光速的十分之一，很容易使气体电离，使底片感光的作用也很强，但由于它跟物体的原子碰撞时很容易损失能量，因此它贯穿物质的本领很小，在空气中只能前进几厘米，一张变通的纸就能把它挡住。
所以B错误。
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。
所以C错误。
放射性的原子核在发生α衰变和β衰变后产生的新核往往处
于高能级，这时它要向低能级跃迁，辐射γ光子，即射线，所以D正确。