5.2 放射性元素的衰变-【帮课堂】2024-2025学年高二物理 同步学与练（ 人教版2019选择性必修第三册）

5.2 放射性元素的衰变 ( 学习目标 ) 课程标准 物理素养 3.3.3 了解放射性和原子核衰变。知道半衰期及其统计意义。了解放射性同位素的应用，知道射线的危害与防护。 物理观念：了解原子核的衰变。知道放射性同位素。 科学思维：会正确书写衰变方程。知道半衰期及其统计意义。 科学探究：根据质量数守恒和电荷数守恒写出核反应方程。 科学态度与责任：进一步领悟守恒的思想。知道射线的危害及防护。 ( 0 2 思维导图 ) α衰变和β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个中子结合成一个He射出 1个中子转化为1个质子和1个电子 2H＋2n→He n→H＋e 匀强磁 场中轨 迹形状 衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒 ( 0 3 知识梳理 ) （1） 课前研读课本，梳理基础知识： 一、原子核的衰变 1．定义：原子核自发地放出 ，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变。 2．分类： α衰变：X→Y＋ β衰变：X→Y＋ γ辐射：当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随着γ辐射。 3．两个典型的衰变方程 α衰变：U→Th＋He β衰变：Th→Pa＋e。 二、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。 2．公式：N余＝N原()，m余＝m原()。 3．影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核 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。 4．半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对个别或少量原子核，无半衰期可言。 5．确定衰变次数的方法： 因为β衰变对质量数无影响，所以先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数。 三、核反应 1．实例：卢瑟福发现 2．规律：质量数守恒、 守恒 四、放射性同位素及其应用、防护 1．放射性同位素：有 放射性同位素和 放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同。 2．应用：消除静电、工业探伤、做 等。 3．防护：防止放射性对人体组织的伤害。 ( 0 4 题型精讲 ) 【题型一】衰变方程及衰变次数问题 【典型例题1】在核反应堆中，U吸收一个中子后生成Pu，Pu是重要的核燃料，其衰变方程式为Pu→U＋He＋γ。以下说法正确的是(　　) A.Pu衰变过程是一个β衰变过程 B.Pu衰变过程质量数守恒，所以没有核能量释放 C.Pu衰变过程中的γ光子是由U原子核能级跃迁产生的 D.U吸收一个中子后生成Pu的核反应过程是一个α衰变过程 【典型例题2】(多选)由于放射性元素Np的半衰期很短，所以在自然界一直未被发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现。已知Np经过一系列α衰变和β衰变后变成Bi，下列论断中正确的是(　 ) A.Bi的原子核比Np的原子核少28个中子 B.Bi的原子核比Np的原子核少18个中子 C．衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变 D．衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变 【对点训练1】贝可勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用。下列属于放射性衰变的是(　　) A.C→N＋e B.U＋n→I＋Y＋2n C.H＋H→He＋n D.He＋Al→P＋n 【对点训练2】如图，一个原子核X经图中所示的一系列α、β衰变后，生成稳定的原子核Y，在此过程中放射出电子的总个数为(　 ) A．6　　　　　 B．8 C．10 D．14 【题型二】半衰期的认识和应用 【典型例题3】2021年4月13日，日本政府正式决定，向海洋排放福岛第一核电站含有对海洋环境有害的核废水，下列关于放射性元素半衰期的说法正确的是（　　） A．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 B．通过化学方法可以改变故射性元素的半衰期 C．通过物理方法可以改变放射性元素的半衰期 D．半衰期越长对环境的影响时间越长 【典型例题4】(多选)活体生物由于需要呼吸，其体内的14C含量大致不变，死后停止呼吸，体内的14C含量开始减少。由于碳元素在自然界的各个同位素的比例一直都很稳定，人们可通过测定古木的14C 含量，来估计它的大概年龄，这种方法称之为碳定年法。14C衰变为14N的半衰期约为5 730年，某古木样品中14C 的比例约为现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是(　　) A.该古木的年龄约为5 730年 B.14C与14N具有相同的中子数 C.14C衰变为14N的过程中放出β射线 D.升高古木样品所处环境的温度将加速14C的衰变 【对点训练3】医学治疗中常用放射性核素113In产生γ射线，而113In是由半衰期相对较长的113Sn衰变产生的。对于质量为m0的113Sn，经过时间t后剩余的113Sn质量为m，其­t图线如图所示。从图中可以得到113Sn的半衰期为(　 ) A．67.3 d B．101.0 d C．115.1 d D．124.9 d 【对点训练4】银河系中存在大量的铝同位素26Al。26Al核β＋衰变的衰变方程为Al―→Mg＋e，测得26Al核的半衰期为72万年。下列说法正确的是(　 ) A．26Al核的质量等于26Mg核的质量 B．26Al核的中子数大于26Mg核的中子数 C．将铝同位素26Al放置在低温低压的环境中，其半衰期不变 D．银河系中现有的铝同位素26Al将在144万年后全部衰变为26Mg 【题型三】人工核转变问题及放射性同位素的应用 【典型例题5】用“中子活化”技术分析某样品的成分，中子轰击样品中的7N产生6C和另一种粒子X，则X是(　 ) A．质子　　　　　　　　 B．α粒子 C．β粒子 D．正电子 【典型例题6】(多选)正电子发射型计算机断层显像(PET)的基本原理是将放射性同位素O注入人体O在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇湮灭转化为一对γ光子,被探测器采集后,经计算机处理生成清晰图像。则根据PET原理判断下列表述不正确的是(　　) A.O在人体内的衰变方程式为ONe B.正、负电子的湮灭方程是ee2γ C.在PET中O的主要用途是作为示踪原子 D.在PET中O的主要用途是参与人体的新陈代谢 【对点训练5】(多选)1934年，约里奥－居里夫妇用α粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位素X，反应方程为He＋Al→X＋n。X会衰变成原子核Y，衰变方程为X→Y＋e。则(　　) A.X的质量数与Y的质量数相等 B.X的电荷数比Y的电荷数少1 C.X的电荷数比Al的电荷数多2 D.X的质量数与Al的质量数相等 【对点训练6】关于放射性同位素的应用,下列说法正确的是(　　) A.利用γ射线使空气电离,把静电荷导走 B.利用β射线照射植物的种子,使产量显著增加 C.利用α射线来治疗肺癌、食道癌等疾病 D.放射性同位素跟它的非放射性同位素的化学性质相同,可将放射性同位素作为示踪原子 ( 0 5 0 1 强化训练 ) 【基础强化】 1．下列核反应方程中，属于α衰变的是(　　) A. N＋He→O＋H B. U→Th＋He C.H＋H→He＋n D. Th→Pa＋e 2．(多选)如图，匀强磁场中的O点有一静止的原子核Th发生了某种衰变，衰变方程为Th→Y＋e，反应生成的粒子e的速度方向垂直于磁场方向．关于该衰变，下列说法正确的是(　　) A.Th发生的是α衰变 B.Th发生的是β衰变 C．A＝234，Z＝91 D．新核Y和粒子e在磁场中的轨迹外切于O点 3．我国首辆火星车“祝融号”采用放射性材料作为发电能源为火星车供电。中的元素Pu是，其发生衰变的半衰期为87.7年。下列说法中正确的是（　　） A．衰变是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子 B．发生衰变的核反应方程为 C．经过263.1年，大约还有12.5%的原子核Pu没发生衰变 D．当气温和引力环境发生改变，Pu的半衰期可能会发生变化 4．Th具有放射性，发生一次β衰变成为新原子核X的同时放出能量，下列说法正确的是(　　) A.Th核能放射出β粒子，说明其原子核内有β粒子 B.新核X的中子数为143 C.Th核的质量等于新核X与β粒子的质量之和 D.让Th同其他的稳定元素结合成化合物，其半衰期将增大 5．（多选）下面说法中正确的是（　　） A．比多2个中子 B．衰变的实质是核内的一个中子转化为一个质子和一个电子 C．射线比射线的电离作用大 D．某元素的半衰期为T，则该元素的10个原子核经过时间T，一定有5个原子数发生了衰变 6．(多选)居室装修中常用的花岗岩、大理石等材料，有些含有铀、钍的石材会释放出放射性气体氡，氡吸入呼吸道中会进行放射性衰变，放射出、、射线。这些射线会导致细胞发生癌变，引发肺癌、白血病等疾病。下列说法正确的是(　　) A．三种射线中射线的电离能力最强，射线的穿透能力最强 B．放射性元素(铀核)经过7次衰变和4次衰变后变为(铅核) C．将放射性元素掺杂到其他稳定元素中，其半衰期不变 D．射线是原子核内的质子转变成中子时产生的电子 【素养提升】 7．下列关于核反应的说法正确的是(　　) A.Th→Pa＋e是β衰变方程，U→Th＋He是核裂变方程 B.U＋n→Ba＋Kr＋3n是核裂变方程，也是氢弹的核反应方程 C.Th衰变为Rh，经过3次α衰变，2次β衰变 D.铝核Al被α粒子击中后产生的反应生成物是磷P，同时放出一个质子 8．2020年3月15日中国散列中子源(CSNS)利用中子成像技术帮助中国科技大学进行了考古方面的研究。散射中子源是研究中子特性、探测物质微观结构和运动的科研装置。下列关于中子研究的说法正确的是(　　) A.α粒子轰击N，生成O并产生了中子 B.U经过4次α衰变，2次β衰变后，新核与原来的原子核相比中子数少了10个 C.γ射线实质是高速中子流，可用于医学的放射治疗 D.核电站可通过“慢化剂”控制中子数目来控制核反应的速度 9．已知Th的半衰期为24天.4 gTh经过72天还剩下(　　) A.0 B.0.5 g C.1 g D.1.5 g 10．现代考古中可利用的衰变规律测定古生物的年代，衰变时放出________（填粒子符号），并生成新核。如图所示为放射性元素的衰变规律的示意图（纵坐标表示的是任意时刻放射性元素的原子数与时的原子数的比值），则该放射性元素的半衰期是_______年。若从某次考古时发掘出来的木材中，检测到所含的比例是正在生长的植物中的80%，则该木材距今约_______年。 11．核污水中常含有氚(H)等放射性核素，处置不当将严重威胁人类安全。氚β衰变的半衰期长达12.5年，衰变方程为H―→He＋e＋e，其中e是质量可忽略不计的中性粒子，Z＝________，A＝________。若将含有质量为m的氚的核污水排入大海，即使经过50年，排入海中的氚还剩________m(用分数表示)。 12.在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹分别如图中a、b所示，由图可以判定(　　) A．该核发生的是α衰变 B．该核发生的是β衰变 C．磁场方向一定垂直纸面向里 D．磁场方向一定垂直纸面向外 13.硼(B)中子俘获治疗是目前最先进的癌症治疗手段之一。治疗时先给病人注射一种含硼的药物，随后用中子照射，硼俘获中子后，产生高杀伤力的α粒子和锂(Li)离子。这个核反应的方程是(　 ) A.B＋n―→Li＋He　 B.B＋He―→N＋n C.N＋He―→O＋H D.N＋n―→C＋H 14.下列核反应属于人工转变的是(　　) A.Th→Pa＋e B.He＋Be→C＋n C.U＋n→Xe＋Sr＋10n D.H＋H→He＋n 【能力培优】 15.在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个α粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图所示)，今测得两个相切圆半径之比r1∶r2＝1∶44。则： (1)图中哪一个圆是α粒子的径迹？(说明理由) (2)这个原子核原来所含的质子数是多少？ 16．居里夫人在实验中发现了半衰期为138天的钋元素，该元素通过一次衰变，变为铅。下列说法正确的是（　　） A．经过276天，钋可以全部转化为铅 B．发生衰变时，原子核释放出一个电子 C．射线穿透力很强，可射穿几厘米厚的铅板 D．Pb元素中的X值为82 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 5.2 放射性元素的衰变 ( 学习目标 ) 课程标准 物理素养 3.3.3 了解放射性和原子核衰变。知道半衰期及其统计意义。了解放射性同位素的应用，知道射线的危害与防护。 物理观念：了解原子核的衰变。知道放射性同位素。 科学思维：会正确书写衰变方程。知道半衰期及其统计意义。 科学探究：根据质量数守恒和电荷数守恒写出核反应方程。 科学态度与责任：进一步领悟守恒的思想。知道射线的危害及防护。 ( 0 2 思维导图 ) α衰变和β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个中子结合成一个He射出 1个中子转化为1个质子和1个电子 2H＋2n→He n→H＋e 匀强磁 场中轨 迹形状 衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒 ( 0 3 知识梳理 ) （1） 课前研读课本，梳理基础知识： 一、原子核的衰变 1．定义：原子核自发地放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变。 2．分类： α衰变：X→Y＋He β衰变：X→Y＋e γ辐射：当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随着γ辐射。 3．两个典型的衰变方程 α衰变：U→Th＋He β衰变：Th→Pa＋e。 二、半衰期 1．定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。 2．公式：N余＝N原()，m余＝m原()。 3．影响因素：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。 4．半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对个别或少量原子核，无半衰期可言。 5．确定衰变次数的方法： 因为β衰变对质量数无影响，所以先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数。 三、核反应 1．实例：卢瑟福发现质子 2．规律：质量数守恒、电荷数守恒 四、放射性同位素及其应用、防护 1．放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同。 2．应用：消除静电、工业探伤、做示踪原子等。 3．防护：防止放射性对人体组织的伤害。 ( 0 4 题型精讲 ) 【题型一】衰变方程及衰变次数问题 【典型例题1】在核反应堆中，U吸收一个中子后生成Pu，Pu是重要的核燃料，其衰变方程式为Pu→U＋He＋γ。以下说法正确的是(　　) A.Pu衰变过程是一个β衰变过程 B.Pu衰变过程质量数守恒，所以没有核能量释放 C.Pu衰变过程中的γ光子是由U原子核能级跃迁产生的 D.U吸收一个中子后生成Pu的核反应过程是一个α衰变过程 答案　C 解析　由Pu衰变过程放出α粒子，为α衰变过程，故A错误；Pu衰变过程质量发生亏损，由爱因斯坦质能方程可知，衰变过程放出能量，故B错误；Pu衰变过程中产生的U原子核不稳定而发生跃迁同时放出光子即释放能量，故C正确；U吸收一个中子后生成Pu的核反应过程没有放出α粒子，也不是一个α衰变过程，故D错误。 【典型例题2】(多选)由于放射性元素Np的半衰期很短，所以在自然界一直未被发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现。已知Np经过一系列α衰变和β衰变后变成Bi，下列论断中正确的是(　 ) A.Bi的原子核比Np的原子核少28个中子 B.Bi的原子核比Np的原子核少18个中子 C．衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变 D．衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变 解析：选BC　Bi的中子数为209－83＝126，Np的中子数为237－93＝144，Bi的原子核比Np的原子核少18个中子，A错、B对；衰变过程中共发生了α衰变的次数为＝7次，β衰变的次数是2×7－(93－83)＝4次，C对、D错。 【对点训练1】贝可勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用。下列属于放射性衰变的是(　　) A.C→N＋e B.U＋n→I＋Y＋2n C.H＋H→He＋n D.He＋Al→P＋n 解析：选A　放射性元素自发地放出射线的现象叫天然放射现象。A选项为β衰变方程，B选项为重核裂变方程，C选项为轻核聚变方程，D选项为原子核的人工转变方程，故A正确。 【对点训练2】如图，一个原子核X经图中所示的一系列α、β衰变后，生成稳定的原子核Y，在此过程中放射出电子的总个数为(　 ) A．6　　　　　 B．8 C．10 D．14 解析：选A　X的中子数为146，质子数为92，质量数为146＋92＝238，Y的中子数为124，质子数为82，质量数为124＋82＝206，质量数减少238－206＝32，发生α衰变的次数为32÷4＝8，发生β衰变的次数为82－(92－2×8)＝6，即在此过程中放射出电子的总个数为6，A正确。 【题型二】半衰期的认识和应用 【典型例题3】2021年4月13日，日本政府正式决定，向海洋排放福岛第一核电站含有对海洋环境有害的核废水，下列关于放射性元素半衰期的说法正确的是（　　） A．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 B．通过化学方法可以改变故射性元素的半衰期 C．通过物理方法可以改变放射性元素的半衰期 D．半衰期越长对环境的影响时间越长 【答案】D 【解析】半衰期具有统计规律，是对大量原子核适用，对少数原子核不适用。故A错误；半衰期是由放射性元素的性质决定，与物理状态和化学状态无关。故BC错误；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。故D正确。故选D。 【典型例题4】(多选)活体生物由于需要呼吸，其体内的14C含量大致不变，死后停止呼吸，体内的14C含量开始减少。由于碳元素在自然界的各个同位素的比例一直都很稳定，人们可通过测定古木的14C 含量，来估计它的大概年龄，这种方法称之为碳定年法。14C衰变为14N的半衰期约为5 730年，某古木样品中14C 的比例约为现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是(　　) A.该古木的年龄约为5 730年 B.14C与14N具有相同的中子数 C.14C衰变为14N的过程中放出β射线 D.升高古木样品所处环境的温度将加速14C的衰变 答案　AC 解析　设原来14C的质量为M0，衰变后剩余质量为M，则有M＝M0()n，其中n为半衰期的个数，由题意可知剩余质量为原来的，故n＝1，所以死亡时间为5 730年，故A正确；14C的中子数是8个，14N的中子数是7个，故B错误；14C衰变为14N的过程中质量数没有变化，而核电荷数增加1，是14C中的一个中子变成了一个质子和一个电子，放出β射线，故C正确；放射元素的半衰期与所处环境无关，故D错误。 【对点训练3】医学治疗中常用放射性核素113In产生γ射线，而113In是由半衰期相对较长的113Sn衰变产生的。对于质量为m0的113Sn，经过时间t后剩余的113Sn质量为m，其­t图线如图所示。从图中可以得到113Sn的半衰期为(　 ) A．67.3 d B．101.0 d C．115.1 d D．124.9 d 解析：选C　由题图可知从＝到＝，说明m0的113Sn恰好衰变了一半，根据半衰期的定义可知半衰期为T＝182.4 d－67.3 d＝115.1 d，C正确。 【对点训练4】银河系中存在大量的铝同位素26Al。26Al核β＋衰变的衰变方程为Al―→Mg＋e，测得26Al核的半衰期为72万年。下列说法正确的是(　 ) A．26Al核的质量等于26Mg核的质量 B．26Al核的中子数大于26Mg核的中子数 C．将铝同位素26Al放置在低温低压的环境中，其半衰期不变 D．银河系中现有的铝同位素26Al将在144万年后全部衰变为26Mg 解析：选C　26Al核发生β＋衰变的过程中释放正电子的同时还有核能释放，发生质量亏损，所以26Al核的质量大于26Mg核的质量，故A错误；26Al核的中子数n1＝26－13＝13，而26Mg核的中子数n2＝26－12＝14，所以26Al核的中子数小于26Mg核的中子数，故B错误；半衰期是原子核固有的属性，与物理环境和化学状态无关，故C正确；铝同位素26Al的半衰期为72万年，所以经过144万年也就是两个半衰期后还剩下没有衰变，故D错误。 【题型三】人工核转变问题及放射性同位素的应用 【典型例题5】用“中子活化”技术分析某样品的成分，中子轰击样品中的7N产生6C和另一种粒子X，则X是(　 ) A．质子　　　　　　　　 B．α粒子 C．β粒子 D．正电子 解析：选A　该核反应方程为7N＋n―→6C＋H，可知X是质子。故A正确。 【典型例题6】(多选)正电子发射型计算机断层显像(PET)的基本原理是将放射性同位素O注入人体O在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇湮灭转化为一对γ光子,被探测器采集后,经计算机处理生成清晰图像。则根据PET原理判断下列表述不正确的是(　　) A.O在人体内的衰变方程式为ONe B.正、负电子的湮灭方程是ee2γ C.在PET中O的主要用途是作为示踪原子 D.在PET中O的主要用途是参与人体的新陈代谢 答案：BC 解析:根据质量数守恒和电荷数守恒可知O在人体内的衰变方程为ONe,故A错误,符合题意;正、负电子湮灭生成两个光子,湮灭方程是ee2γ,故B正确,不符合题意;在PET中O的主要用途是作为示踪原子,故C正确,不符合题意,D错误,符合题意。 【对点训练5】(多选)1934年，约里奥－居里夫妇用α粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位素X，反应方程为He＋Al→X＋n。X会衰变成原子核Y，衰变方程为X→Y＋e。则(　　) A.X的质量数与Y的质量数相等 B.X的电荷数比Y的电荷数少1 C.X的电荷数比Al的电荷数多2 D.X的质量数与Al的质量数相等 答案　AC 解析　根据电荷数守恒和质量数守恒，可知He＋Al→X＋n方程中X的质量数为30，电荷数为15，再根据X→Y＋e方程可知Y的质量数为30，电荷数为14，故X的质量数与Y的质量数相等，X的电荷数比Y的电荷数多1，X的电荷数比Al的电荷数多2，X的质量数比Al的质量数多3，选项A、C正确，B、D错误。 【对点训练6】关于放射性同位素的应用,下列说法正确的是(　　) A.利用γ射线使空气电离,把静电荷导走 B.利用β射线照射植物的种子,使产量显著增加 C.利用α射线来治疗肺癌、食道癌等疾病 D.放射性同位素跟它的非放射性同位素的化学性质相同,可将放射性同位素作为示踪原子 答案：D 解析:γ射线的电离作用很弱,应利用α射线的电离作用,A错误;γ射线对生物具有物理化学作用,照射种子可使基因变异,可用于放射性治疗,β射线不具有生物作用,B、C错误;同位素的核外电子数相同,化学性质相同,放射性同位素带有“放射性标记”,可用探测器探测,D正确。 ( 0 5 0 1 强化训练 ) 【基础强化】 1．下列核反应方程中，属于α衰变的是(　　) A. N＋He→O＋H B. U→Th＋He C.H＋H→He＋n D. Th→Pa＋e 解析：选B　α衰变是放射性元素的原子核放出α粒子(He)的核反应，选项B正确。 2．(多选)如图，匀强磁场中的O点有一静止的原子核Th发生了某种衰变，衰变方程为Th→Y＋e，反应生成的粒子e的速度方向垂直于磁场方向．关于该衰变，下列说法正确的是(　　) A.Th发生的是α衰变 B.Th发生的是β衰变 C．A＝234，Z＝91 D．新核Y和粒子e在磁场中的轨迹外切于O点 答案　BC 解析　衰变放出一个电子，所以为β衰变，故A错误，B正确；由质量数和电荷数守恒得：A＝234，Z＝91，故C正确；由于新核Y和粒子e电性相反，由左手定则可知，新核Y和粒子e在磁场中的轨迹内切于O点，故D错误． 3．我国首辆火星车“祝融号”采用放射性材料作为发电能源为火星车供电。中的元素Pu是，其发生衰变的半衰期为87.7年。下列说法中正确的是（　　） A．衰变是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子 B．发生衰变的核反应方程为 C．经过263.1年，大约还有12.5%的原子核Pu没发生衰变 D．当气温和引力环境发生改变，Pu的半衰期可能会发生变化 【答案】C 【解析】衰变是原子核放出一个粒子，形成一个新核，故A错误；发生衰变的核反应方程为，故B错误；发生衰变后剩余质量所以大约还有12.5%的原子核Pu没发生衰变，故C正确；半衰期只与元素自身有关，故D错误。选C。 4．Th具有放射性，发生一次β衰变成为新原子核X的同时放出能量，下列说法正确的是(　　) A.Th核能放射出β粒子，说明其原子核内有β粒子 B.新核X的中子数为143 C.Th核的质量等于新核X与β粒子的质量之和 D.让Th同其他的稳定元素结合成化合物，其半衰期将增大 答案　B 解析　放射出β粒子，是由于原子核内的中子转化为质子和电子放出的，故A错误；根据质量数和电荷数守恒得新核的质子数为91，质量数为234，则中子数为234－91＝143，故B正确；发生β衰变时会放出能量，由爱因斯坦质能方程可知，反应前后质量不相等，故C错误；元素原子核的半衰期是由元素本身决定，与元素所处的物理和化学状态无关，故D错误。 5．（多选）下面说法中正确的是（　　） A．比多2个中子 B．衰变的实质是核内的一个中子转化为一个质子和一个电子 C．射线比射线的电离作用大 D．某元素的半衰期为T，则该元素的10个原子核经过时间T，一定有5个原子数发生了衰变 【答案】AB 【解析】元素符号左下角数字表示质子数，左上角数字表示质量数等于质子数加中子数，故有92个质子、146个中子，有90个质子、144个中子，故A正确；衰变的实质是核内的一个中子转化为一个质子和一个电子，故B正确；射线是高能电磁波穿透能力最强、电离作用最弱，射线实质是氦原子核，电离作用最大、穿透能力最弱，故C错误；半衰期指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间，原子核的半衰期是一个统计规律，对大量的原子核成立，少量原子核是无法确定其衰变所需要的时间的，有一半发生衰变所需时间并不一定等于半衰期，故D错误。故选AB。 6．(多选)居室装修中常用的花岗岩、大理石等材料，有些含有铀、钍的石材会释放出放射性气体氡，氡吸入呼吸道中会进行放射性衰变，放射出、、射线。这些射线会导致细胞发生癌变，引发肺癌、白血病等疾病。下列说法正确的是(　　) A．三种射线中射线的电离能力最强，射线的穿透能力最强 B．放射性元素(铀核)经过7次衰变和4次衰变后变为(铅核) C．将放射性元素掺杂到其他稳定元素中，其半衰期不变 D．射线是原子核内的质子转变成中子时产生的电子 【答案】 ABC 【解析】 、、三种射线中，射线的穿透能力最强，射线的电离能力最强，故A正确；放射性元素铀衰变为铅核，质量数减小28，而质子数减小10，经过一次衰变，质量数减小4，质子数减小2，而一次衰变质量数不变，则质子数增大1，因此要经过7次衰变和4次衰变，故B正确；半衰期与化学状态无关，所以将放射性元素掺杂到其他稳定元素中，其半衰期不变，故C正确；衰变时所释放的电子是原子核内的中子衰变为质子时产生的，故D错误；故选ABC。 【素养提升】 7．下列关于核反应的说法正确的是(　　) A.Th→Pa＋e是β衰变方程，U→Th＋He是核裂变方程 B.U＋n→Ba＋Kr＋3n是核裂变方程，也是氢弹的核反应方程 C.Th衰变为Rh，经过3次α衰变，2次β衰变 D.铝核Al被α粒子击中后产生的反应生成物是磷P，同时放出一个质子 答案　C 解析　核反应方程Th→Pa＋e放射出电子，是β衰变方程，U→Th＋He是α衰变方程，故A错误；核反应方程U＋n→Ba＋Kr＋3n是核裂变方程，不是氢弹的核反应方程，是原子弹的核反应方程，故B错误；在α衰变的过程中，电荷数少2，质量数少4，在β衰变的过程中，电荷数多1，质量数不变，设经过了m次α衰变，则有4m＝234－222＝12，解得m＝3，经过了n次β衰变，则有2m－n＝90－86＝4，解得n＝2，故C正确；铝核Al被α粒子击中后，核反应方程为Al＋He→P＋n，故D错误。 8．2020年3月15日中国散列中子源(CSNS)利用中子成像技术帮助中国科技大学进行了考古方面的研究。散射中子源是研究中子特性、探测物质微观结构和运动的科研装置。下列关于中子研究的说法正确的是(　　) A.α粒子轰击N，生成O并产生了中子 B.U经过4次α衰变，2次β衰变后，新核与原来的原子核相比中子数少了10个 C.γ射线实质是高速中子流，可用于医学的放射治疗 D.核电站可通过“慢化剂”控制中子数目来控制核反应的速度 答案　B 解析　根据质量数守恒和电荷数守恒知，He＋N→O＋H，故A错误；每次α衰变，质量数少4，电荷数少2，中子数少2；每次β衰变一个中子转化成一个质子和一个电子，中子数少1，所以4次α衰变，2次β衰变，新核与原来的原子核相比，中子数少4×2＋2×1＝10，故B正确；γ射线实质是光子流，故C错误；镉棒可以吸收中子，核反应堆中，通过改变镉棒插入的深度，可以控制核反应的速度，故D错误。 9．已知Th的半衰期为24天.4 gTh经过72天还剩下(　　) A.0 B.0.5 g C.1 g D.1.5 g 答案　B 解析　由衰变公式m′＝m()，知m′＝4× g＝4×()3 g＝0.5 g，故B正确. 10．现代考古中可利用的衰变规律测定古生物的年代，衰变时放出________（填粒子符号），并生成新核。如图所示为放射性元素的衰变规律的示意图（纵坐标表示的是任意时刻放射性元素的原子数与时的原子数的比值），则该放射性元素的半衰期是_______年。若从某次考古时发掘出来的木材中，检测到所含的比例是正在生长的植物中的80%，则该木材距今约_______年。 【答案】          5 700     1 900 【解析】根据电荷数守恒、质量数守恒知，核反应方程为 活体中含量不变，生物死亡后，开始减少，设活体中的含量为，发掘出的木材中为，设的半衰期为，则由半衰期的定义得 则 当时 由题图得半衰期 年 当时 年 11．核污水中常含有氚(H)等放射性核素，处置不当将严重威胁人类安全。氚β衰变的半衰期长达12.5年，衰变方程为H―→He＋e＋e，其中e是质量可忽略不计的中性粒子，Z＝________，A＝________。若将含有质量为m的氚的核污水排入大海，即使经过50年，排入海中的氚还剩________m(用分数表示)。 解析：根据电荷数守恒和质量数守恒可得Z＝2，A＝3，经过50年，排入海水中的氚的剩余质量为m′＝m 答案：2　3　 12.在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹分别如图中a、b所示，由图可以判定(　　) A．该核发生的是α衰变 B．该核发生的是β衰变 C．磁场方向一定垂直纸面向里 D．磁场方向一定垂直纸面向外 [解析]　本题考查对α粒子及β粒子的性质的了解，对动量守恒定律以及左手定则的应用能力。原来静止的核，放出粒子后，总动量守恒，所以粒子和反冲核的速度方向一定相反，根据图示，它们在同一磁场中是向同一侧偏转的，由左手定则可知它们必带异种电荷，故应为β衰变；由于不知它们的旋转方向，因而无法判定磁场是向里还是向外，即都有可能。 [答案]　B 13.硼(B)中子俘获治疗是目前最先进的癌症治疗手段之一。治疗时先给病人注射一种含硼的药物，随后用中子照射，硼俘获中子后，产生高杀伤力的α粒子和锂(Li)离子。这个核反应的方程是(　 ) A.B＋n―→Li＋He　 B.B＋He―→N＋n C.N＋He―→O＋H D.N＋n―→C＋H 解析：选A　由题知，硼俘获中子后，产生高杀伤力的α粒子和锂(Li)离子，而α粒子为氦原子核，则这个核反应方程为B＋n―→Li＋He，故选A。 14.下列核反应属于人工转变的是(　　) A.Th→Pa＋e B.He＋Be→C＋n C.U＋n→Xe＋Sr＋10n D.H＋H→He＋n 答案　B 解析　Th234变成Pa234，同时有一个电子产生，属于β衰变，故A错误；用α粒子轰击Be，产生了碳原子，属于原子核的人工转变，故B正确；C选项中反应方程为重核的裂变，故C错误；氘与氚反应生成氦核，属于轻核聚变反应，故D错误． 【能力培优】 15.在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个α粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图所示)，今测得两个相切圆半径之比r1∶r2＝1∶44。则： (1)图中哪一个圆是α粒子的径迹？(说明理由) (2)这个原子核原来所含的质子数是多少？ [解析]　(1)因为动量守恒，所以轨道半径与粒子的电荷量成反比，所以圆轨道2是α粒子的径迹，圆轨道1是新生核的径迹，两者电性相同，运动方向相反。 (2)设衰变后新生核的电荷量为q1，α粒子的电荷量为q2＝2e，它们的质量分别为m1和m2，衰变后的速度分别为v1和v2，所以原来原子核的电荷量q＝q1＋q2。 根据轨道半径公式有 ＝＝， 又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，则 m1v1＝m2v2， 以上三式联立解得q＝90e。 即这个原子核原来所含的质子数为90。 [答案]　(1)圆轨道2是α粒子的径迹，理由见解析　(2)90 16．居里夫人在实验中发现了半衰期为138天的钋元素，该元素通过一次衰变，变为铅。下列说法正确的是（　　） A．经过276天，钋可以全部转化为铅 B．发生衰变时，原子核释放出一个电子 C．射线穿透力很强，可射穿几厘米厚的铅板 D．Pb元素中的X值为82 【答案】D 【解析】根据 其中 可知钋经过276天还剩余原来的 ，A错误；发生α衰变实质是原子核内释放出，B错误；γ射线具有很强的穿透能力，甚至能穿透几厘米厚的铅板，C错误；根据质量数和和荷电荷数守恒 解得 D正确。故选D。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$