2.放射性元素的衰变-【金版新学案】2024-2025学年高中物理选择性必修3同步课堂高效讲义教师用书（人教版2019）

2．放射性元素的衰变 【素养目标】　1.知道原子核的衰变，知道α衰变和β衰变及两种衰变的规律、本质。2.知道半衰期的概念和半衰期的统计意义，能利用半衰期公式进行计算。3.知道核反应及其遵循的规律，会正确书写核反应方程式。4.知道人工放射性同位素，了解放射性同位素在生产和科学领域的应用。 知识点一　原子核的衰变 [情境导学]　如图所示，铀238放出一个α粒子后变成钍234，钍234放出一个β粒子后变成镤234。 (1)铀238变成钍234属于什么变化？ (2)钍234变成镤234属于什么变化 ? 提示：(1)原子核的α衰变。 (2)原子核的β衰变。 (阅读教材P108—P110完成下列填空) 1．原子核的衰变 原子核自发地放出α粒子或β粒子，由于核电荷数变了，它在元素周期表中的位置就变了，变成另一种原子核。我们把这种变化称为原子核的衰变。 2．衰变分类 (1)α衰变：放出α粒子的衰变。 (2)β衰变：放出β粒子的衰变。 注意：放射性的原子核在发生α衰变、β衰变时产生的新核处于高能级，这时它要向低能级跃迁，并放出γ光子。因此，γ射线经常是伴随α射线和β射线产生的。 3．衰变方程 α衰变：X―→Y＋He，如U―→Th＋He。 β衰变：X―→Y＋e，如Th―→Pa＋e。 4．衰变规律 (1)原子核衰变时电荷数和质量数都守恒。 (2)当放射性物质连续衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随着γ射线辐射。这时，放射性物质发出的射线中就会同时具有α、β、γ三种射线。 [问题探究]　(1)当原子核发生α衰变时，原子核的质子数和中子数如何变化？新核相对原来的原子核在元素周期表中的位置怎样变化？ 学生用书第133页 (2)当发生β衰变时，原子核的质子数和中子数如何变化？新核相对原来的原子核在元素周期表中的位置怎样变化？ 提示：(1)原子核发生α衰变时，质子数减少2，中子数减少2；新核相对原来的原子核在元素周期表中的位置向前移动两位。 (2)原子核发生β衰变时，一个中子放出β粒子后转化为一个质子，中子数减少1，质子数增加1；新核相对原来的原子核在元素周期表中的位置向后移动一位。 角度一　原子核衰变的理解 U是一种放射性元素，能够自发地进行一系列放射性衰变，如图所示，则下列说法正确的是(　　) A．图中a是208 B．Y和Z都是β衰变 C．X衰变放出的电子是中子转变为质子时产生的 D．X衰变中放出的射线电离能力最强 答案：C 解析：Bi衰变成Tl，核电荷数少2，所以Y衰变为α衰变，放出α粒子，则质量数少4，a＝206，Po衰变成Pb，质量数少4，核电荷数少2，所以Z衰变为α衰变，故A、B错误；Bi衰变成Po，质量数不变，核电荷数增加1，所以发生的是β衰变，其放出的β射线电离能力比α射线的电离能力弱，其本质是原子核内的一个中子转化成一个质子和一个电子，故C正确，D错误。 原子核的两种衰变的比较 衰变类型 α衰变 β衰变 衰变方程 X―→Y＋He X―→Y＋e 衰变实质 2个质子和2个中子结合成氦核，即2H＋2n―→He 1个中子转化为1个质子和1个电子，即n―→H＋e 衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒 　　 角度二　衰变次数的计算 (多选)下列说法正确的是(　　 ) A．Ra衰变为Rn要经过1次α衰变和1次β衰变 B．U衰变为Pa要经过1次α衰变和1次β衰变 C．U衰变为Rn要经过4次α衰变和4次β衰变 D．Th衰变为Pb要经过6次α衰变和4次β衰变 答案：BD 解析：设Ra衰变为Rn发生了x次α衰变和y次β衰变，即Ra―→xHe＋ye＋Rn，则根据质量数和电荷数守恒有2x－y＋86＝88，4x＋222＝226，解得x＝1，y＝0，A错误；同理可判断C错误，B、D正确。 确定原子核衰变次数的方法与技巧 1．方法：设放射性元素X经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素Y，则衰变方程为X―→Y＋nHe＋me 根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程 A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m 联立解得n＝，m＝＋Z′－Z 由此可见，确定衰变次数可转化为解一个二元一次方程组。 2．技巧：为了确定衰变次数，一般先由质量数的改变确定α衰变的次数(这是因为β衰变的次数多少对质量数没有影响)，然后根据衰变规律确定β衰变的次数。　　 针对练．放射性同位素钍Th经一系列α、β衰变后生成氡Rn，以下说法正确的是(　　 ) A．每经过一次α衰变原子核的质量数会减少2 B．每经过一次β衰变原子核的质子数会增加1 C．放射性元素钍Th的原子核比氡Rn原子核的中子数少4个 D．钍Th衰变成氡Rn一共经过2次α衰变和3次β衰变 答案：B 解析：每经过一次α衰变，原子的核电荷数减少2，质量数减少4，故A错误；每经过一次β衰变，原子的核电荷数增加1，质量数不变，质子数等于核电荷数，则质子数增加1，故B正确；元素钍Th的原子核的质量数为232，质子数为90，则中子数为142，氡Rn原子核的质量数为220，质子数为86，则中子数为134，可知放射性元素钍Th的原子核比氡Rn原子核的中子数多8个，故C错误；设发生了x次α衰变和y次β衰变，则根据质量数和电荷数守恒有2x－y＋86＝90，4x＋220＝232，解得x＝3，y＝2，故D错误。 角度三　原子核在匀强磁场中的衰变与动量的综合 (多选)(2023·山东潍坊市月考)如图1所示，国际原子能机构和国际标准化组织于2007年2月15日联合公布了核辐射警示新标志，新标志为黑框红底三角形，内有一个辐射波标记，一个骷髅头标记和一个逃跑的人形。核辐射会向外释放3种射线：α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电。现有甲、乙两个原子核，原来都静止在同一匀强磁场中，其中一个核放出一个α粒子，另一个核放出一个β粒子，得出图2所示的4条径迹，则(　　 ) 学生用书第134页 A．磁场的方向一定垂直于纸面向里 B．甲核放出的是α粒子，乙核放出的是β粒子 C．a为α粒子的径迹，d为β粒子的径迹 D．b为α粒子的径迹，c为β粒子的径迹 答案：BD 解析：根据左手定则分析可知，磁场的方向无论是垂直纸面向里还是垂直纸面向外，在匀强磁场中的径迹都一样，A错误；衰变过程满足动量守恒，粒子与新核的动量大小相等、方向相反，根据带电粒子在磁场中运动不难分析，若轨迹为外切圆，则为α衰变，所以甲核放出的是α粒子，乙核放出的是β粒子，B正确；由于衰变过程动量守恒，初状态总动量为零，所以末状态两粒子动量大小相等，又由R＝可知半径与电荷量成反比，所以b为α粒子的径迹，c为β粒子的径迹，C错误，D正确。 1．两类衰变在匀强磁场中的径迹模型 静止的原子核在磁场中发生衰变，其轨迹为两相切圆： (1)α衰变时两圆外切； (2)β衰变时两圆内切。 根据m1v1＝m2v2和R＝＝可知，半径较小的为新核，半径较大的为α粒子或β粒子。其特点对比如下表所示： 衰变类型 衰变方程 衰变后在匀强磁场中的轨迹 衰变后的轨迹特点 α衰变 X―→Y＋He 两圆外切，α粒子半径大 β衰变 X―→Y＋e 两圆内切，β粒子半径大 2.解答此类问题应把握以下三点 (1)原子核在释放α或β粒子的过程中系统的动量守恒、能量守恒、电荷数守恒、质量数守恒。 (2)由左手定则和轨迹的内切或外切判断磁场方向和释放粒子的电性。 (3)根据洛伦兹力、牛顿第二定律以及动量守恒定律可知粒子轨迹半径和粒子电荷量的关系。　　 针对练．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于衰变放射出某种粒子，结果得到一张两个相切圆1和圆2的径迹照片如图所示，已知两个相切圆半径分别为r1、r2，则下列说法正确的是(　　) A．原子核可能发生α衰变，也可能发生β衰变 B．径迹2可能是衰变后新核的径迹 C．若衰变方程是U―→Th＋He，则衰变后新核和射出的粒子的动能之比为117∶2 D．若衰变方程是U―→Th＋He，则r1∶r2＝1∶45 答案：D 解析：原子核衰变过程系统动量守恒，由动量守恒定律可知，衰变生成的两粒子动量方向相反，粒子速度方向相反，由左手定则可知，若生成的两粒子电性相反，则在磁场中的轨迹为内切圆；若电性相同，则在磁场中的轨迹为外切圆；所以生成的是电性相同的粒子，可能发生的是α衰变，不可能是β衰变，A错误；核反应过程系统动量守恒，原子核原来静止，初动量为零，由动量守恒定律可知，原子核衰变后生成的两核动量p大小相等、方向相反，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得qvB＝m，解得r＝＝，由于p、B都相同，则粒子的电荷量q越大，其轨道半径r越小，由于新核的电荷量大于α粒子的电荷量，则新核的轨道半径小于α粒子的轨道半径，则径迹1为新核的运动轨迹，径迹2为α粒子的运动轨迹，B错误；根据动量守恒定律可知，新核Th和α粒子的动量大小相等，又动能Ek＝，所以动能之比等于质量的反比，为2∶117，C错误；根据r＝可得r1∶r2＝2∶90＝1∶45，D正确。 知识点二　半衰期 [情境导学]　如图为恐龙化石的图片，你知道考古学工作者根据什么原理推断化石的年代吗？ 提示：利用半衰期的意义，只要测出古代化石中碳14的含量，就可以根据碳14的半衰期推断化石的年代。 (阅读教材P110—P111完成下列填空) 1．半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。 2．半衰期的决定因素：放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。不同的放射性元素，半衰期不同。 3．应用：利用半衰期非常稳定这一特点，可以测量其衰变程度，从而推断时间。 [问题探究]　(1)镭226衰变为氡222的半衰期为1 620年，有人说：20 g镭226经过1 620年有一半发生衰变，镭226还有10 g，再经过1 620年另一半镭226也发生了衰变，镭226就没有了。这种说法对吗？为什么？ 学生用书第135页 (2)若有10个具有放射性的原子核，经过一个半衰期，则一定有5个原子核发生了衰变，这种说法是否正确？为什么？ 提示：(1)不对。经过第二个1 620年后镭226还剩5 g。 (2)不正确。因为半衰期描述的是大量放射性元素衰变的统计规律，不适用于少量原子核的衰变。 放射性同位素C被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古生物的年代。宇宙射线中高能量中子碰撞空气中的氮原子后，就会形成很不稳定的C，它很容易发生β衰变，变成一个新核，其半衰期为5 730年，该衰变的核反应方程式为________________。 C的生成和衰变通常是平衡的，即生物活体中C的含量是不变的。当生物体死亡后，遗体内C的含量将会不断减少。若测得一具古生物遗骸中C含量只有活体中的12.5%，则这具遗骸距今约有________年。 答案：C―→N＋e　17 190 解析：发生β衰变，释放电子，根据质量数和电荷数守恒可知衰变的核反应方程为C―→N＋e。 测得一具古生物遗骸中C含量只有活体中的12.5%，即，则经过了3个半衰期，故这具遗骸距今约有5 730×3＝17 190年。 1．半衰期的物理意义 半衰期表示放射性元素衰变的快慢。 2．半衰期公式 N余＝N0，m余＝m0，式中N0、m0表示衰变前的原子数和质量，N余、m余表示衰变后的尚未发生衰变的原子数和质量，t表示衰变时间，τ表示半衰期。　　 3．特点：放射性元素的半衰期由元素的原子核内部自身的因素决定，跟原子所处的物理状态(如压强、温度)和化学状态(如单质、化合物)均无关。 4．适用条件 半衰期是一个统计概念，是对大量的原子核衰变规律的总结，对于一个特定的原子核，无法确定何时发生衰变，但可以确定各个时刻发生衰变的概率，即某时衰变的可能性，因此，半衰期只适用于大量的原子核。　　 针对练1.下列有关半衰期的说法正确的是(　　 ) A．放射性元素的半衰期越短，表明有半数原子核发生衰变所需的时间越短，衰变速度越快 B．放射性元素的样品不断衰变，随着剩下未衰变的原子核的减少，元素半衰期也变长 C．把放射性元素放在密封的容器中，可以减慢放射性元素的衰变速度 D．降低温度或增大压强，让该元素与其他物质形成化合物，均可减小衰变速度 答案：A 解析：放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核半数发生衰变所需的时间，它反映了放射性元素衰变速度的快慢，半衰期越短，则衰变越快；某种元素的半衰期由其核内部自身的因素决定，与它所处的物理、化学状态无关，故A正确，B、C、D错误。 针对练2.植物通过光合作用和呼吸作用与环境交换碳元素，体内碳14的比例与大气中的相同，且认为大气中碳14的比例恒定不变。植物枯死后，遗体内的碳14仍在发生衰变，不断减少，不能得到补充。现测得甲古木样品中碳14的含量是现代植物中的，甲古木的年龄大约为a年，乙古木样品中碳14的含量是现代植物中的，乙古木的年龄大约为b年，则碳14的半衰期为(　　) A．年　　　　　　　 B．年 C．年 D．年 答案：D 解析：设碳14的半衰期为t(单位为年)，根据题意有m甲＝m甲0＝m甲0×，m乙＝m乙0＝m乙0×，联立可得t＝年。故选D。 知识点三　核反应 [情境导学]　卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，产生了氧的同位素——氧17和一个质子，即N＋He―→O＋H，这是人类第一次实现的原子核的人工转变。原子核的人工转变与衰变有什么不同？ 提示：原子核的人工转变是利用α粒子、质子、中子或γ光子轰击靶核发生的变化，所有的原子核都可能发生人工转变，而衰变是具有放射性的不稳定的核自发进行的变化。 学生用书第136页 (阅读教材P111—P112完成下列填空) 1．原子核的人工转变：用人工控制原子核的变化。例如：N＋He―→O＋H。 2．核反应 (1)定义：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核或者发生状态变化的过程。 (2)特点：质量数守恒、电荷数守恒。 [问题探究]　书写核反应方程时要注意哪些问题？ 提示：(1)两个守恒：质量数守恒和电荷数守恒； (2)注意用箭头“―→”：核反应过程一般是不可逆的，核反应方程不能用等号连接，只能用单向箭头“―→”表示反应方向，不能写成等号“＝”。 完成下列核反应方程，并指出其中哪个是发现质子的核反应方程，哪个是发现中子的核反应方程。 (1)N＋n―→C＋________； (2)N＋He―→O＋________； (3)B＋n―→________＋He； (4)Be＋He―→________＋n； (5)Fe＋H―→Co＋________。 答案：(1)H (2)H，发现质子的核反应方程 (3)Li (4)C，发现中子的核反应方程 (5)n 1．核反应的条件：用α粒子、质子、中子甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变。　　 2．核反应的实质：用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使核发生了转变。 3．原子核人工转变的三大发现 (1)1919年卢瑟福发现质子的核反应方程 N＋He―→O＋H (2)1932年查德威克发现中子的核反应方程 Be＋He―→C＋n (3)1934年约里奥·居里夫妇发现放射性同位素的核反应方程Al＋He―→P＋n 4．原子核的人工转变与衰变的比较 项目 人工转变 衰变 不同点 是一种核反应，是粒子与原子核相碰撞的结果，需要一定的装置和条件才能发生 衰变是原子核的自发变化，它不受物理、化学条件的影响 相同点 (1)质量数与电荷数都守恒 (2)反应前后粒子总动量守恒 　　 针对练1.(2022·湖北高考)上世纪四十年代初，我国科学家王淦昌先生首先提出证明中微子存在的实验方案：如果静止原子核Be俘获核外K层电子，可生成一个新原子核X，并放出中微子νe，即Be＋e―→X＋νe。根据核反应后原子核X的动能和动量，可以间接测量中微子的能量和动量，进而确定中微子的存在。下列说法正确的是(　　) A．原子核X是Li B．核反应前后的总质子数不变 C．核反应前后总质量数不同 D．中微子νe的电荷量与电子的相同 答案：A 解析：根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X的质量数为7，电荷数为3，即原子核X是Li，A正确，C错误；由A项分析可知，核反应方程为Be＋e―→Li＋νe，则反应前的总质子数为4，反应后的总质子数为3，B错误；中微子不带电，则中微子νe的电荷量与电子的不相同，D错误。 针对练2.中国散裂中子源(CSNS)是我国“十一五”期间重点建设的大科学装置，2018年8月23日通过国家验收，并对国内外各领域的用户开放。下列核反应方程中X为中子的是(　　 ) A．P―→Si＋X B．U―→Th＋X C．Al＋n―→Mg＋X D．Al＋He―→P＋X 答案：D 解析：根据核反应遵循质量数守恒和电荷数守恒可知，选项A、B、C、D中X分别为正电子、氦核、质子、中子，故D正确。 学生用书第137页 知识点四　放射性同位素及其应用　辐射与安全 [情境导学]　1934年约里奥·居里夫妇用α粒子轰击静止的Al核，探测到了放射性磷 P和正电子，其核反应方程为He＋Al―→P＋n，这是首次用人工方法获得放射性同位素，约里奥·居里夫妇因这一伟大发现而获得诺贝尔化学奖。 (1)放射性同位素可以怎样获得？ (2)人工放射性同位素的半衰期有什么特点？ 提示：(1)可以由天然放射性元素获得，也可以用人工方法获得。 (2)半衰期比较短。 (阅读教材P112—P113完成下列填空) 1．放射性同位素 (1)定义：具有放射性的同位素。 (2)类型：天然放射性同位素和人工放射性同位素。 (3)人工放射性同位素具有放射强度容易控制、半衰期较短和放射性废料容易处理的优点。 2．放射性同位素的应用 (1)射线测厚仪：使用放射性同位素发出的射线来测厚度。 (2)放射治疗：利用放射性同位素发出的射线破坏癌细胞。 (3)培优、保鲜：利用γ射线照射种子培育优良品种等。 (4)示踪原子：一种元素的各种同位素都有相同的化学性质，用放射性同位素代替非放射性的同位素后可以探测出原子到达的位置。 3．辐射与安全：人类一直生活在放射性的环境中，但过量的射线对人体组织有破坏作用。要防止放射性物质对空气、水源、用具等的污染。 [问题探究]　人工放射性同位素的放射强度易于控制，它的半衰期比天然放射性物质短得多，因此在国民经济和科学研究的各个领域得到广泛的应用。 (1)能用α射线来测量金属板的厚度吗？ (2)γ射线照射食品延长保存期的原理是什么？ 提示：(1)不能。 (2)用γ射线照射食品可以杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期。 用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现，天然的放射性同位素不过40多种，而今天通过核反应生成的人工放射性同位素已达3 000多种，每种元素都有其放射性同位素。放射性同位素在工业、农业、医疗卫生和科学研究的许多方面得到了广泛的应用。 (1)带电的验电器在放射线照射下电荷会很快消失。其原因是________。 A．射线的贯穿作用 B．射线的电离作用 C．射线的物理、化学作用 D．以上三个选项都不是 (2)如图是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图。如果工厂生产的是厚度1毫米的铝板，在α、β、γ三种射线中，你认为对铝板的厚度控制起主要作用的是________射线。 (3)在我国首先用人工方法合成牛胰岛素时，需要证明人工合成的牛胰岛素结晶跟天然牛胰岛素的结晶是同一种物质，为此曾采用放射性同位素14C做____________。 答案：(1)B　(2)β　(3)示踪原子 解析：(1)因放射线的电离作用，空气中与验电器所带电荷电性相反的离子与验电器所带电荷相互中和，从而使验电器所带电荷消失，故B正确。 (2)α射线穿透物质的本领弱，不能穿透厚度1毫米的铝板，因而探测器不能探测。γ射线穿透物质的本领极强，穿透1毫米厚铝板和几毫米厚铝板打在探测器上很难分辨。β射线也能够穿透1毫米甚至几毫米厚的铝板，但厚度不同，穿透后β射线中的电子运动状态不同，探测器容易分辨。 (3)把掺入14C的人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素混合在一起，经过多次重新结晶后，得到了放射性14C分布均匀的牛胰岛素结晶，这就证明了人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素完全融为一体，它们是同一种物质。这种把放射性同位素的原子掺到其他物质中去，让它们一起运动、迁移，再用放射性探测仪器进行追踪，就可以知道放射性原子通过什么路径，运动到哪里，是怎样分布的，从而可以了解某些不容易查明的情况或规律。人们把这种放射性同位素叫作示踪原子。 学生用书第138页 1.放射性同位素的分类 (1)天然放射性同位素：天然放射性同位素比较少，有40多种。 (2)人工放射性同位素：目前人工放射性同位素已达3 000多种，每种元素都有自己的放射性同位素。 2．放射性同位素的主要应用 (1)利用它的射线 ①射线测厚仪：利用γ射线的穿透特性。 ②放射治疗：利用射线的高能量治疗癌症。 ③培优、保鲜：利用γ射线使种子的遗传基因发生变异，培育新的品种；照射食品，杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期。 (2)作为示踪原子：把放射性同位素原子通过物理或化学反应的方式掺到其他物质中，然后用探测器进行追踪，确定其位置。　　 针对练1.(多选)某医院利用放射线治疗肿瘤，被利用的放射源必须具备以下两个条件：(1)放出的射线有较强的穿透能力，能辐射到体内肿瘤所在处； (2)能在较长的时间内提供比较稳定的辐射强度。现有四种放射性同位素的放射线及半衰期如表所示。关于表中所列的四种同位素，下列说法正确的是(　　) 同位素 钴60 锶90 锝99 氡222 放射线 γ β γ α 半衰期 5年 28年 6小时 3.8天 A．最适宜作为放疗使用的放射源应是钴60 B．最适宜作为放疗使用的放射源应是锶90 C．放射线的电离能力最强的放射源是锝99 D．放射线的电离能力最强的放射源是氡222 答案：AD 解析：钴60放出的γ射线穿透能力强，半衰期长，选项A正确，B错误；α射线电离能力最强，γ射线的电离能力最弱，氡222放出的是α射线，选项C错误，D正确。 针对练2.关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是(　　 ) A．利用γ射线使空气电离，消除静电 B．利用α射线照射植物的种子，使产量显著增加 C．利用β射线来治疗肺癌、食道癌 D．利用放射性同位素跟它的非放射性同位素的化学性质相同，可以作为示踪原子 答案：D 解析：γ射线的电离作用很弱，α粒子电离作用很强，应利用α射线的电离作用使空气电离，消除静电荷，A错误；α射线穿透本领太弱，不适合用来辐射育种，γ射线可以用来治疗肺癌、食道癌等，B、C错误；放射性同位素跟它的非放射性同位素的化学性质相同，可以作为示踪原子，D正确。 1．1898年12月，玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发现了放射性比铀强得多的镭226，镭226的半衰期为1 620年，镭226衰变为氡222的方程为Ra―→Rn＋X。下列说法正确的是(　　) A．该衰变为α衰变 B．该衰变为β衰变 C．增加环境温度可以使镭226的半衰期变为810年 D．经过3 240年，100个镭226中将有75个镭226发生衰变 答案：A 解析：根据电荷数和质量数守恒，可知X为He，为α衰变，故A正确，B错误；半衰期只跟原子核内部结构有关，增加环境温度不能使镭226的半衰期变为810年，故C错误；半衰期是大量统计得到的数值，所以经过3 240年，100个镭226中不一定将有75个镭226发生衰变，故D错误。故选A。 2．(多选)核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的元素，它可破坏细胞基因，增加患癌的风险。已知钚的一种同位素Pu的半衰期为2.41万年，其衰变方程为Pu―→U＋X＋γ，则下列说法中正确的是(　　) A．Pu发生的衰变为α衰变 B．衰变发出的γ射线是波长很短的光子，电离能力很强 C．衰变过程中核子数不变 D．10个Pu经过2.41万年后一定还剩余5个 答案：AC 解析：由质量数守恒和电荷数守恒可知，X为He，Pu发生的衰变为α衰变，故A正确；衰变发出的γ射线是波长很短的光子，穿透能力很强，电离能力很弱，故B错误；衰变过程中，质量数守恒，所以核子数不变，故C正确；半衰期具有统计规律的性质，对大量原子核适用，对10个原子核不适用，故D错误。故选AC。 3．医学影像诊断设备PET/CT是借助于示踪剂可以聚集到病变部位的特点来发现疾病。示踪剂常利用同位素C作示踪原子标记，其半衰期仅有20 min。C 学生用书第139页 可由小型回旋加速器输出的高速质子流轰击N获得，下列说法正确的是(　　) A．用高速质子轰击N，生成C的同时释放出中子 B．用高速质子轰击N，生成C的同时释放出α粒子 C．1 g的C经40 min后，剩余C的质量为0.75 g D．将C置于回旋加速器中，其半衰期可能发生变化 答案：B 解析：根据质量数守恒和电荷数守恒可知，该核反应方程为N＋H―→C＋He，故A错误，B正确；由题意知C半衰期为20 min，经40 min，即经过2个半衰期，剩余C的质量为m＝m02＝0.25 g，故C错误；半衰期与元素所处的物理环境和化学状态无关，故D错误。故选B。 4．(粤教版选择性必修第三册·P110·例题)一则新闻引起了某科技小组同学的兴趣：新疆文物考古研究所在2017年的1月、2月先后对罗布泊境内的古楼兰区域进行了考古调查，在孔雀河下游北岸发现了一座古城，经过14C测定，古城的年代在东汉至魏晋时期。请问：考古学家通常是如何推算出古城遗址的年代呢？根据考古学家的测定，请反推14C测定的可能结果。 答案：见解析 解析：假设某古生物遗骸14C含量为现代生物14C含量的k倍，则有m＝m0＝km0，其中τ为14C的半衰期，即k＝，由此可推算古城遗址的年代。 运用此方法，可以反推生物遗骸14C含量与现代生物14C含量的比例。 若东汉某年距今1 911年，已知14C的半衰期为5 730年，则k＝＝≈0.794 即生物遗骸14C含量为现代生物14C含量的0.794倍。 学科网（北京）股份有限公司 $$