第5章 第2节 放射性元素的衰变-（课件PPT+Word教案）【步步高】2024-2025学年高二物理选择性必修第三册教师用书（粤教版2019）

第二节　放射性元素的衰变 ［学习目标］　1.知道什么是放射性、放射性元素及天然放射现象。2.了解三种射线的本质，知道三种射线的特点(重点)。3.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(重难点)。 一、天然放射现象 1.1896年，物理学家贝可勒尔发现，铀和含铀的矿物能够发出一种看不见的射线，这种射线可以使包在黑纸里的照相底片感光。 2.物质放射出射线的性质叫作放射性，具有放射性的元素叫作放射性元素。 3.原子序数大于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于等于83的元素，有的也能发出射线。能自发地放出射线的元素叫作天然放射性元素。 4.放射性与元素存在的状态无关，说明射线来源于原子核，也就是说，原子核是有内部结构的。 二、原子核衰变 如果α射线、β射线、γ射线在电场中运动径迹如图所示，三种射线的带电情况如何？ 答案　α射线：在电场中向负极偏转，可判断α粒子带正电。 β射线：在电场中向正极偏转，可判断β粒子带负电。 γ射线：不偏转，说明γ射线不带电。 1.α射线 (1)是高速运动的α粒子流，实际上就是氦原子核，电荷数是2，质量数是4，质量为4mp(mp为一个质子的质量，mp=1.67×10-27 kg)。 (2)速度可达光速的十分之一。 (3)电离作用强，贯穿本领很小，用一张厚纸就可以把它挡住。 2.β射线 (1)是高速运动的电子流，带电荷量-e，质量为。 (2)速度可达光速的99%。 (3)电离作用较弱，贯穿本领较强，很容易穿透纸张，一定厚度的铝板可以把它挡住。 3.γ射线 (1)是频率很高的电磁波，波长很短，在10-10 m数量级以下。 (2)不带电，静止质量为0。 (3)电离作用最小，贯穿本领最强，甚至能穿透几厘米厚的铅板。 4.衰变：把一种元素经放射过程变成另一种元素的现象，称为原子核的衰变，把放出α粒子的衰变称为α衰变，放出β粒子的衰变称为β衰变。 如图为三种射线在匀强磁场中的运动轨迹示意图，α射线的速度约为β射线速度的十分之一，但α射线的偏转半径却大于β射线的偏转半径，这说明什么问题？ 答案　根据带电粒子在匀强磁场中运动的半径公式R=可知，α粒子的 应大于β粒子的。 例1　(多选)天然放射性物质的放射线包括三种成分，下列说法正确的是 (　　) A.一张厚的黑纸能挡住α射线和β射线，但不能挡住γ射线 B.γ射线在电场或磁场中均不偏转，是电磁波 C.三种射线中对气体电离作用最强的是α射线 D.β射线是高速电子流，但不是原来绕核旋转的核外电子 答案　BCD 解析　由三种射线的本质和特点可知，α射线穿透能力最弱，一张黑纸能挡住α射线，但不能挡住β射线和γ射线，故A错误；γ射线是电磁波，不带电，在电场和磁场中均不偏转，故B正确；三种射线中α射线电离作用最强，故C正确；β射线是高速电子流，来源于原子核，故D正确。 例2　(多选)利用带电粒子在电磁场中的运动，制作出的质谱仪可测量粒子的比荷。研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示，图甲是三类射线在垂直纸面向外的磁场中的偏转情况的示意图。图乙是两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极a、b连接，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出。下列说法正确的是 (　　) A.a为电源正极 B.α射线穿透能力最弱，速度也最慢，打到A板的是α射线 C.到达A板的是β射线，不偏转的是γ射线 D.正负极判断看射线在两板间的轨迹，比荷大的偏向A板 答案　ACD 解析　从题图乙可以看出，到达两极板的粒子做类平抛运动，到达A极板的粒子的竖直位移小于到达B极板粒子的竖直位移，粒子在竖直方向做匀速直线运动，根据类平抛运动规律，又两个粒子初速度v相差约10倍，两者比荷相差几千倍，两极板间电压U不变，则比荷大的电子的偏转程度大，故到达A极板的是β射线，A极板带正电，a为电源的正极，故B错误，A、C、D正确。 三种射线在磁场中偏转情况的分析 1.γ射线不论在电场还是磁场中，总是做匀速直线运动，不发生偏转。 2.α射线和β射线在电场中偏转的特点：在匀强电场中，α和β粒子沿相反方向做类平抛运动，且在同样的条件下，β粒子的偏移量大，根据粒子在沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动，偏移量x可表示为 x=at2=·)2∝ 所以，在同样条件下β与α粒子偏移量之比为 =××≈37>1。 3.α射线和β射线在磁场中偏转的特点：在匀强磁场中，α和β粒子沿相反方向做匀速圆周运动，且在同样条件下，β粒子的轨迹半径小，偏移量大，根据qvB=得R=∝。 所以，在同样条件下β与α粒子的轨迹半径之比为=××≈<1。 三、半衰期 放射性同位素衰变的快慢有一定的规律。例如氡222经过α衰变成为钋218。如图所示，横坐标表示时间，纵坐标表示任意时刻氡的质量m与t=0时的质量m0的比值。 通过观察，你发现了什么规律？ 答案　每过3.8 d就有一半的氡发生了衰变。 1.定义：原子核数目因衰变减少到原来的一半所经过的时间，叫作半衰期，记为。 2.衰变规律：m=m0(。(m0表示放射性元素衰变前的质量，m表示剩余的放射性元素的质量，t表示衰变时间) 3.适用条件：半衰期描述的是统计规律，不适用于少数原子核的衰变。 4.特点 (1)不同的放射性元素，半衰期不同，甚至差别非常大。 (2)放射性元素衰变的速率由核本身的因素决定，与原子所处的物理状态或化学状态无关。 1.放射性元素衰变有一定的速率。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？ 答案　不对。经过第二个1 620年后镭226还剩5 g。 2.10个U经过一个半衰期之后一定还剩5个U，这种理解正确吗？ 答案　不正确。半衰期是统计规律，不适用于少数原子核的衰变。 例3　(2024·汕尾市高二期末)2023年，我国科研团队成功开展国内首个对铯137(137Cs)放射源的年龄测量方法研究，该方法的测量精度比碳14(14C)法的更高，原因可能是 (　　) A.二者的化学性质不同 B.铯137(137Cs)的密度比碳14(14C)的大 C.铯137(137Cs)的半衰期比碳14(14C)的短 D.温度等环境因素对铯137(137Cs)的半衰期的影响比对碳14(14C)的影响小 答案　C 解析　铯137(137Cs)和碳14(14C)二者的化学性质不同，铯137(137Cs)的密度比碳14(14C)的大，都不是对铯137(137Cs)放射源的年龄测量方法比碳14(14C)法的测量精度更高的原因，故A、B错误；碳14(14C)的半衰期为5 730年，铯137(137Cs)的半衰期为30年，铯137(137Cs)的半衰期比碳14(14C)的短，因此对铯137(137Cs)放射源的年龄测量方法比碳14(14C)法的测量精度更高，故C正确；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，温度等环境因素对半衰期没有影响，故D错误。 例4　(2024·广州市高二月考)钴60Co)发生一次β衰变后成为稳定的镍60，衰变过程中释放能量高达3.15×105 eV的高速电子，同时放出两束γ射线，在工业、农业、医学上应用广泛。80 g钴60经过21年剩余5 g未发生衰变，则钴60的半衰期约为 (　　) A.4年 B.5年 C.6年 D.7年 答案　B 解析　根据半衰期的定义有m余=m总·(，代入数据可得5=80·(，解得钴60的半衰期为==5.25年，即钴60的半衰期约为5年，故选B。 　　　　课时对点练　［分值：60分］ 1~7题每题4分，共28分 考点一　天然放射现象　射线的本质 1.关于原子核内部的信息，最早来自天然放射现象。人们从破解天然放射现象入手，一步步揭开了原子核的秘密。下列说法正确的是 (　　) A.物理学家贝可勒尔发现了X射线 B.物理学家伦琴发现，铀和含铀的矿物能够发出α射线 C.卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子 D.居里夫妇通过实验发现了中子 答案　C 解析　物理学家贝可勒尔发现了铀和含铀的矿物能够发出射线，A错误；物理学家伦琴发现了伦琴射线，又叫X射线，B错误；卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子，并预言了中子的存在，C正确；查德威克通过实验发现了中子，D错误。 2.下列现象中，说明原子核具有复杂结构的是 (　　) A.光电效应 B.α粒子的散射 C.天然放射现象 D.康普顿效应 答案　C 解析　光电效应表明了光具有粒子性，故A错误；α粒子的散射实验表明原子具有核式结构，故B错误；天然放射现象反映了原子核具有复杂的结构，故C正确；康普顿效应说明光具有粒子性，故D错误。 3.(多选)(2023·东莞市高二检测)“嫦娥二号”的任务之一是利用经技术改进的γ射线谱仪探测月球表面多种元素的含量与分布特征。月球表面一些元素(如钍、铀)本身就有放射性，发出γ射线；另外一些元素(如硅、镁、铝)在宇宙射线轰击下会发出γ射线，而γ射线谱仪可以探测到这些射线，从而证明某种元素的存在。下列关于γ射线的说法正确的是 (　　) A.γ射线经常伴随α射线和β射线产生 B.γ射线来自原子核 C.如果元素以单质形式存在，其有放射性，那么元素以化合物形式存在，其不一定有放射性 D.γ射线的穿透能力比α射线、β射线都要强 答案　ABD 解析　γ射线是原子核发生变化时伴随α射线和β射线放出来的，故A、B正确；元素的放射性与其为单质还是化合物无关，故C错误；γ射线的本质是高速光子流，穿透能力比α射线、β射线都要强，故D正确。 4.(多选)把放射源铀或镭放入用铅制作的容器中，射线只能从容器的小孔射出，成为细细的一束。在射线经过的空间施加垂直平面向里的匀强磁场，发现射线分成如图所示的a、b、c三束。下列说法正确的是 (　　) A.三种射线中a带正电，b不带电，c带负电 B.三种射线中，b的穿透能力最强 C.三种射线中，c的电离作用最强 D.若将磁场换为水平向左的匀强电场，则a向左偏转，c向右偏转 答案　ABD 解析　带电粒子在磁场中运动，根据左手定则，a带正电为α射线，b不带电为γ射线，c带负电为β射线，A正确；γ射线(b)电离能力最弱，但穿透能力最强，选项B正确；α射线(a)电离能力最强，但穿透能力最弱，选项C错误；若将磁场换为水平向左的匀强电场，α射线向左偏，γ射线不偏转，β射线向右偏，所以a向左偏转，c向右偏转，选项D正确。 考点二　半衰期 5.下列关于放射性元素半衰期的说法正确的是 (　　) A.半衰期越长对环境的影响时间越长 B.通过化学方法可以改变放射性元素的半衰期 C.通过物理方法可以改变放射性元素的半衰期 D.100个放射性元素原子核经过一个半衰期后剩余50个未衰变的原子核 答案　A 解析　半衰期越长的放射性元素衰变的速度越慢，对环境的影响时间越长，A正确； 半衰期是由放射性元素的核内部自身的因素决定，与所处的化学状态和外部条件无关，B、C错误； 半衰期具有统计规律，对大量原子核适用，对少数原子核不适用，D错误。 6.心脏起搏器使用核能电池“氚电池”供电。氚电池利用氚核β衰变产生的核能转化为电能，其最大输出功率与电池中可发生衰变的物质的多少有关。已知氚核H)发生β衰变的半衰期为12.5年，当电池中氚的含量低于初始值的25%时便无法正常工作。这种核能电池的寿命大约是 (　　) A.20年 B.25年 C.30年 D.35年 答案　B 解析　经过一个半衰期，有一半的氚核发生衰变，当剩余量为初始值的25%时，根据m余=m0(=25%m0，解得t=25年，故选B。 7.钴60放射源的应用十分广泛，几乎遍及各行各业，在医学上，常用于放射治疗。钴60的半衰期较长，已知质量为m0的钴60，经过时间t后剩余的钴60质量为m，其-t图线如图所示，从图中可以得到钴60的半衰期为 (　　) A.2.18年 B.5.27年 C.6.37年 D.12.24年 答案　B 解析　由题图可知，钴60的质量从衰变至，所用时间为5.27年，因有半数发生衰变了，所以钴60的半衰期为5.27年，故A、C、D错误，B正确。 8~11题每题6分，共24分 8.2024年2月26日，中国科学院高能物理研究所在《科学通报》上发表了重大研究成果：历史上首次在天鹅座恒星形成区发现了一个巨型超高能γ射线泡状结构，内有多个能量超过1千万亿电子伏的光子分布其中，最高达到2.5千万亿电子伏。关于γ射线，下列说法正确的是 (　　) A.一张厚的黑纸能挡住γ射线 B.γ射线是波长很长、频率很小的光子流 C.γ射线是高频电磁波，能量越大，传播速度越大 D.γ射线在星系间传播时，不受星系磁场的影响 答案　D 解析　γ射线的穿透能力很强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土，故A错误；γ射线是波长很短、频率很高的光子流，故B错误；γ射线属于高频电磁波，它们在真空中的传播速度是相等的，故C错误；γ射线不带电，在磁场中不发生偏转，在星系间传播时，不受星系磁场的影响，故D正确。 9.如图所示为研究某未知元素放射性的实验装置，实验开始时在薄铝片和荧光屏之间有图示方向的匀强电场，通过显微镜可以观察到在荧光屏的某一位置上每分钟闪烁的亮点数。若撤去电场后继续观察，发现每分钟闪烁的亮点数没有变化；如果再将薄铝片移开，观察到每分钟闪烁的亮点数大大增加，由此可以判断，放射源发出的射线可能为(β射线能够穿过薄铝片) (　　) A.β射线和γ射线 B.α射线和β射线 C.β射线和X射线 D.α射线和γ射线 答案　D 解析　三种射线中α射线和β射线是带电粒子流，进入电场后会发生偏转，而γ射线不带电，不受电场力作用，在电场中不偏转。由题意知，将电场撤去，通过显微镜观察到荧光屏上每分钟闪烁的亮点数没有变化，可知射线中含有γ射线。再将薄铝片移开，观察到每分钟闪烁的亮点数大大增加，分析可知射线中含有α射线，D正确。 10.(多选)(2023·湛江市高二检测)某考古队发现，一古生物遗骸中14C的含量是现代生物的一半，已知14C的半衰期为5 730年，下列说法正确的是 (　　) A.该生物于5 730年前死亡 B.该生物于11 460年前死亡 C.古生物遗骸中14C的含量越少，死亡时间越早 D.古生物遗骸中14C的含量越少，死亡时间越晚 答案　AC 解析　由题知，古生物遗骸中14C的含量是现代生物的一半，根据半衰期公式有N=N0(，则有==(，解得t==5 730年，故该生物于5 730年前死亡，故A正确，B错误；根据=(，可知古生物遗骸中14C的含量越少，即N越少，则越小，故越大，而不变，故t变大，即死亡时间越早，故C正确，D错误。 11.一天然放射性物质发出三种射线，经过方向如图所示的匀强磁场、匀强电场共存的区域后射到足够大的荧光屏上，荧光屏上只有a、b两处出现亮斑，下列判断中正确的是 (　　) A.射到b处的一定是α射线 B.射到b处的一定是β射线 C.射到b处的可能是γ射线 D.射到b处的可能是α射线 答案　D 解析　α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电，γ射线不受电场力和洛伦兹力，故射到b处的一定不是γ射线，C错误；α射线和β射线在电场、磁场中受到电场力和洛伦兹力，若α射线打在a点，则有Eqα=Bqαvα，对β射线vβ>vα，则Bqβvβ>Eqβ，此时β射线打到b点；若β射线打在a点，则Bqβvβ=Eqβ，对α射线有Bqαvα<Eqα，此时α射线打到b点，故射到b处的可能是α射线，也可能是β射线。A、B错误，D正确。 (8分) 12.铀238的半衰期为4.5×109年，铀235的半衰期为7×108年。若地球形成时天然铀238和铀235含量相同，已知地球年龄约为5.8×109年，估算目前地球上天然铀238含量是铀235含量的倍数约为 (　　) A.2 B.26 C.128 D.512 答案　C 解析　设初始铀235和铀238质量均为M，则有≈27=128，A、B、D错误，C正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$ DIWUZHANG 第五章 第二节　放射性元素的衰变 1 1.知道什么是放射性、放射性元素及天然放射现象。 2.了解三种射线的本质，知道三种射线的特点(重点)。 3.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(重难点)。 学习目标 2 一、天然放射现象 二、原子核衰变 课时对点练 三、半衰期 内容索引 3 天然放射现象 一 4 1.1896年，物理学家 发现，铀和含铀的矿物能够发出一种看不见的射线，这种射线可以使包在黑纸里的照相底片感光。 2.物质放射出 的性质叫作放射性，具有 的元素叫作放射性元素。 3.原子序数 83的元素，都能自发地发出射线，原子序数 83的元素，有的也能发出射线。能 地放出射线的元素叫作天然放射性元素。 4.放射性与元素存在的状态 ，说明射线来源于 ，也就是说，原子核是有内部结构的。 贝可勒尔 射线 放射性 大于 小于等于 自发 无关 原子核 返回 原子核衰变 二 6 如果α射线、β射线、γ射线在电场中运动径迹如图所示，三种射线的带电情况如何？ 答案　α射线：在电场中向负极偏转，可判断α粒子 带正电。 β射线：在电场中向正极偏转，可判断β粒子带负电。 γ射线：不偏转，说明γ射线不带电。 1.α射线 (1)是高速运动的 ，实际上就是 原子核，电荷数是2，质量数是4，质量为4mp(mp为一个质子的质量，mp=1.67×10-27 kg)。 (2)速度可达光速的 。 (3)电离作用 ，贯穿本领 ，用一张厚纸就可以把它挡住。 梳理与总结 α粒子流 氦 十分之一 强 很小 2.β射线 (1)是高速运动的 流，带电荷量-e，质量为。 (2)速度可达光速的______。 (3)电离作用 ，贯穿本领 ，很容易穿透纸张，一定厚度的铝板可以把它挡住。 3.γ射线 (1)是频率很高的 ，波长很短，在10-10 m数量级以下。 (2)不带电，静止质量为0。 (3)电离作用 ，贯穿本领 ，甚至能穿透几厘米厚的铅板。 电子 99% 较弱 较强 电磁波 最小 最强 4.衰变：把一种元素经放射过程变成 的现象，称为原子核的衰变，把放出α粒子的衰变称为 ，放出β粒子的衰变称为 。 另一种元素 α衰变 β衰变 如图为三种射线在匀强磁场中的运动轨迹示意图，α射线的速度约为β射线速度的十分之一，但α射线的偏转半径却大于β射线的偏转半径，这说明什么问题？ 讨论与交流 答案　根据带电粒子在匀强磁场中运动的半径公式R=。 　(多选)天然放射性物质的放射线包括三种成分，下列说法正确的是 A.一张厚的黑纸能挡住α射线和β射线，但不能挡住γ射线 B.γ射线在电场或磁场中均不偏转，是电磁波 C.三种射线中对气体电离作用最强的是α射线 D.β射线是高速电子流，但不是原来绕核旋转的核外电子 例1 √ 由三种射线的本质和特点可知，α射线穿透能力最弱，一张黑纸能挡住α射线，但不能挡住β射线和γ射线，故A错误； γ射线是电磁波，不带电，在电场和磁场中均不偏转，故B正确； 三种射线中α射线电离作用最强，故C正确； β射线是高速电子流，来源于原子核，故D正确。 √ √ 　(多选)利用带电粒子在电磁场中的运动，制作出的质谱仪可测量粒子的比荷。研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示，图甲是三类射线在垂直纸面向外的磁场中的偏转情况的示意图。图乙是两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极a、b连接，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出。下列说法正确的是 A.a为电源正极 B.α射线穿透能力最弱，速度也最慢，打 到A板的是α射线 C.到达A板的是β射线，不偏转的是γ射线 D.正负极判断看射线在两板间的轨迹，比荷大的偏向A板 例2 √ √ √ 13 从题图乙可以看出，到达两极板的粒子做类平抛运动，到达A极板的粒子的竖直位移小于到达B极板粒子的竖直位移，粒子在竖直方向做匀速直线 运动，根据类平抛运动规律，又两个粒子初速度v相差约10倍，两者比荷相差几千倍，两极板间电压U不变，则比荷大的电子的偏转程度大，故到达A极板的是β射线，A极板带正电，a为电源的正极，故B错误，A、C、D正确。 总结提升 三种射线在磁场中偏转情况的分析 1.γ射线不论在电场还是磁场中，总是做匀速直线运动，不发生偏转。 2.α射线和β射线在电场中偏转的特点：在匀强电场中，α和β粒子沿相反方向做类平抛运动，且在同样的条件下，β粒子的偏移量大，根据粒子在沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动，偏移量x可表示为x=)2∝ 所以，在同样条件下β与α粒子偏移量之比为 ≈37>1。 总结提升 3.α射线和β射线在磁场中偏转的特点：在匀强磁场中，α和β粒子沿相反方向做匀速圆周运动，且在同样条件下，β粒子的轨迹半径小，偏移量大，根据qvB=得R=。 所以，在同样条件下β与α粒子的轨迹半径之比为<1。 返回 半衰期 三 17 放射性同位素衰变的快慢有一定的规律。例如氡222经过α衰变成为钋218。如图所示，横坐标表示时间，纵坐标表示任意时刻氡的质量m与t=0时的质量m0的比值。 通过观察，你发现了什么规律？ 答案　每过3.8 d就有一半的氡发生了衰变。 1.定义：原子核数目因衰变减少到原来的 所经过的时间，叫作半衰期，记为。 2.衰变规律：____________。(m0表示放射性元素衰变前的质量，m表示剩余的放射性元素的质量，t表示衰变时间) 3.适用条件：半衰期描述的是 ，不适用于少数原子核的衰变。 梳理与总结 一半 m=m0( 统计规律 4.特点 (1)不同的放射性元素，半衰期 ，甚至差别非常大。 (2)放射性元素衰变的速率由 的因素决定，与原子所处的 状态或 状态无关。 不同 核本身 物理 化学 1.放射性元素衰变有一定的速率。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？ 讨论与交流 答案　不对。经过第二个1 620年后镭226还剩5 g。 2.10个U，这种理解正确吗？ 答案　不正确。半衰期是统计规律，不适用于少数原子核的衰变。 　(2024·汕尾市高二期末)2023年，我国科研团队成功开展国内首个对铯137(137Cs)放射源的年龄测量方法研究，该方法的测量精度比碳14(14C)法的更高，原因可能是 A.二者的化学性质不同 B.铯137(137Cs)的密度比碳14(14C)的大 C.铯137(137Cs)的半衰期比碳14(14C)的短 D.温度等环境因素对铯137(137Cs)的半衰期的影响比对碳14(14C)的影响小 例3 √ 铯137(137Cs)和碳14(14C)二者的化学性质不同，铯137(137Cs)的密度比碳14(14C)的大，都不是对铯137(137Cs)放射源的年龄测量方法比碳14(14C)法的测量精度更高的原因，故A、B错误； 碳14(14C)的半衰期为5 730年，铯137(137Cs)的半衰期为30年，铯137(137Cs)的半衰期比碳14(14C)的短，因此对铯137(137Cs)放射源的年龄测量方法比碳14(14C)法的测量精度更高，故C正确； 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，温度等环境因素对半衰期没有影响，故D错误。 　(2024·广州市高二月考)钴60Co)发生一次β衰变后成为稳定的镍60，衰变过程中释放能量高达3.15×105 eV的高速电子，同时放出两束γ射线，在工业、农业、医学上应用广泛。80 g钴60经过21年剩余5 g未发生衰变，则钴60的半衰期约为 A.4年 B.5年 C.6年 D.7年 例4 根据半衰期的定义有m余=m总·(，代入数据可得5=80·(，解得钴60的半衰期为=5.25年，即钴60的半衰期约为5年，故选B。 √ 返回 课时对点练 四 25 考点一　天然放射现象　射线的本质 1.关于原子核内部的信息，最早来自天然放射现象。人们从破解天然放射现象入手，一步步揭开了原子核的秘密。下列说法正确的是 A.物理学家贝可勒尔发现了X射线 B.物理学家伦琴发现，铀和含铀的矿物能够发出α射线 C.卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子 D.居里夫妇通过实验发现了中子 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 基础对点练 √ 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理学家贝可勒尔发现了铀和含铀的矿物能够发出射线，A错误； 物理学家伦琴发现了伦琴射线，又叫X射线，B错误； 卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子，并预言了中子的存在，C正确； 查德威克通过实验发现了中子，D错误。 2.下列现象中，说明原子核具有复杂结构的是 A.光电效应 B.α粒子的散射 C.天然放射现象 D.康普顿效应 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 光电效应表明了光具有粒子性，故A错误； α粒子的散射实验表明原子具有核式结构，故B错误； 天然放射现象反映了原子核具有复杂的结构，故C正确； 康普顿效应说明光具有粒子性，故D错误。 3.(多选)(2023·东莞市高二检测)“嫦娥二号”的任务之一是利用经技术改进的γ射线谱仪探测月球表面多种元素的含量与分布特征。月球表面一些元素(如钍、铀)本身就有放射性，发出γ射线；另外一些元素(如硅、镁、铝)在宇宙射线轰击下会发出γ射线，而γ射线谱仪可以探测到这些射线，从而证明某种元素的存在。下列关于γ射线的说法正确的是 A.γ射线经常伴随α射线和β射线产生 B.γ射线来自原子核 C.如果元素以单质形式存在，其有放射性，那么元素以化合物形式存在， 其不一定有放射性 D.γ射线的穿透能力比α射线、β射线都要强 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 √ 11 12 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 γ射线是原子核发生变化时伴随α射线和β射线放出来的，故A、B正确； 元素的放射性与其为单质还是化合物无关，故C错误； γ射线的本质是高速光子流，穿透能力比α射线、β射线都要强，故D正确。 11 12 4.(多选)把放射源铀或镭放入用铅制作的容器中，射线只能从容器的小孔射出，成为细细的一束。在射线经过的空间施加垂直平面向里的匀强磁场，发现射线分成如图所示的a、b、c三束。下列说法正确的是 A.三种射线中a带正电，b不带电，c带负电 B.三种射线中，b的穿透能力最强 C.三种射线中，c的电离作用最强 D.若将磁场换为水平向左的匀强电场，则a向左偏转， c向右偏转 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 √ 11 12 √ √ 带电粒子在磁场中运动，根据左手定则，a带正电为α射线，b不带电为γ射线，c带负电为β射线，A正确； γ射线(b)电离能力最弱，但穿透能力最强，选项B正确； α射线(a)电离能力最强，但穿透能力最弱，选项C 错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 若将磁场换为水平向左的匀强电场，α射线向左偏，γ射线不偏转，β射线向右偏，所以a向左偏转，c向右偏转，选项D正确。 考点二　半衰期 5.下列关于放射性元素半衰期的说法正确的是 A.半衰期越长对环境的影响时间越长 B.通过化学方法可以改变放射性元素的半衰期 C.通过物理方法可以改变放射性元素的半衰期 D.100个放射性元素原子核经过一个半衰期后剩余50个未衰变的原子核 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 √ 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 半衰期越长的放射性元素衰变的速度越慢，对环境的影响时间越长，A正确； 半衰期是由放射性元素的核内部自身的因素决定，与所处的化学状态和外部条件无关，B、C错误； 半衰期具有统计规律，对大量原子核适用，对少数原子核不适用，D错误。 6.心脏起搏器使用核能电池“氚电池”供电。氚电池利用氚核β衰变产生的核能转化为电能，其最大输出功率与电池中可发生衰变的物质的多少有关。已知氚核H)发生β衰变的半衰期为12.5年，当电池中氚的含量低于初始值的25%时便无法正常工作。这种核能电池的寿命大约是 A.20年 B.25年 C.30年 D.35年 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 经过一个半衰期，有一半的氚核发生衰变，当剩余量为初始值的25%时，根据m余=m0(=25%m0，解得t=25年，故选B。 7.钴60放射源的应用十分广泛，几乎遍及各行各业，在医学上，常用于放射治疗。钴60的半衰期较长，已知质量为m0的钴60，经过时间t后剩余的钴60质量为m，其-t图线如图所示，从图中 可以得到钴60的半衰期为 A.2.18年 B.5.27年 C.6.37年 D.12.24年 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 由题图可知，钴60的质量从衰变至，所用时间为5.27年，因有半数发生衰变了，所以钴60的半衰期为5.27年，故A、C、D错误，B正确。 8.2024年2月26日，中国科学院高能物理研究所在《科学通报》上发表了重大研究成果：历史上首次在天鹅座恒星形成区发现了一个巨型超高能γ射线泡状结构，内有多个能量超过1千万亿电子伏的光子分布其中，最高达到2.5千万亿电子伏。关于γ射线，下列说法正确的是 A.一张厚的黑纸能挡住γ射线 B.γ射线是波长很长、频率很小的光子流 C.γ射线是高频电磁波，能量越大，传播速度越大 D.γ射线在星系间传播时，不受星系磁场的影响 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 能力综合练 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 γ射线的穿透能力很强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土，故A错误； γ射线是波长很短、频率很高的光子流，故B错误； γ射线属于高频电磁波，它们在真空中的传播速度是相等的，故C错误； γ射线不带电，在磁场中不发生偏转，在星系间传播时，不受星系磁场的影响，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 9.如图所示为研究某未知元素放射性的实验装置，实验开始时在薄铝片和荧光屏之间有图示方向的匀强电场，通过显微镜可以观察到在荧光屏的某一位置上每分钟闪烁的亮点数。若撤去电场后继续观察，发现每分钟闪烁的亮点数没有变化；如果再将薄铝片移开，观察到每分钟闪烁的亮点数大大增加，由此可以判断，放射源发出的射线可能为(β射线能够穿过薄铝片) A.β射线和γ射线 B.α射线和β射线 C.β射线和X射线 D.α射线和γ射线 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 三种射线中α射线和β射线是带电粒子流，进入电场后会发生偏转，而γ射线不带电，不受电场力作用，在电场中 不偏转。由题意知，将电场撤去，通过显微镜观察到荧光屏上每分钟闪烁的亮点数没有变化，可知射线中含有γ射线。再将薄铝片移开，观察到每分钟闪烁的亮点数大大增加，分析可知射线中含有α射线，D正确。 10.(多选)(2023·湛江市高二检测)某考古队发现，一古生物遗骸中14C的含量是现代生物的一半，已知14C的半衰期为5 730年，下列说法正确的是 A.该生物于5 730年前死亡 B.该生物于11 460年前死亡 C.古生物遗骸中14C的含量越少，死亡时间越早 D.古生物遗骸中14C的含量越少，死亡时间越晚 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 √ 11 12 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 由题知，古生物遗骸中14C的含量是现代生物的一半，根据半衰期公式有N=N0(，则有=(，解得t==5 730年，故该生物于5 730年前死亡，故A正确，B错误； 根据=(，可知古生物遗骸中14C的含量越少，即N越少，则越小，故越大，而不变，故t变大，即死亡时间越早，故C正确，D错误。 11.一天然放射性物质发出三种射线，经过方向如图所示的匀强磁场、匀强电场共存的区域后射到足够大的荧光屏上，荧光屏上只有a、b两处出现亮斑，下列判断中正确的是 A.射到b处的一定是α射线 B.射到b处的一定是β射线 C.射到b处的可能是γ射线 D.射到b处的可能是α射线 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电，γ射 线不受电场力和洛伦兹力，故射到b处的一定不是 γ射线，C错误； α射线和β射线在电场、磁场中受到电场力和洛伦 兹力，若α射线打在a点，则有Eqα=Bqαvα，对β射线vβ>vα，则Bqβvβ>Eqβ，此时β射线打到b点；若β射线打在a点，则Bqβvβ=Eqβ，对α射线有Bqαvα<Eqα，此时α射线打到b点，故射到b处的可能是α射线，也可能是β射线。A、B错误，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 12.铀238的半衰期为4.5×109年，铀235的半衰期为7×108年。若地球形成时天然铀238和铀235含量相同，已知地球年龄约为5.8×109年，估算目前地球上天然铀238含量是铀235含量的倍数约为 A.2 B.26 C.128 D.512 尖子生选练 √ 设初始铀235和铀238质量均为M，则有≈27=128，A、B、D错误，C正确。 返回 BENKEJIESHU 本课结束 $$