课时作业21 放射性元素的衰变（Word练习）-【金榜题名】2025-2026学年高二物理选择性必修第三册同步学案（人教版）

课时作业（二十一）　放射性元素的衰变 [基础达标练] 1.1898年12月，居里夫妇发现了镭的放射性。真空中一个静止的镭原子核Ra经过一次α衰变后变成一个新核Rn，下列说法正确的是(　　) A.新核Rn中有88个质子 B.新核Rn中有226个核子 C.新核Rn中有138个中子 D.温度越高，镭原子核半衰期越短 解析：选C　根据质量数守恒和电荷数守恒可得衰变方程为Ra→Rn＋He A.新核Rn中有86个质子，A错误； B.新核Rn中有224个核子，B错误； C.新核Rn中中子数为224－86＝138 C正确； D.原子核半衰期与温度无关，D错误。 故选C。 2.钚(Pu)是原子能工业的一种重要原料，可作为核燃料的裂变剂。钚240的衰变方程为Pu→U＋He，下列说法正确的是(　　) A.这种衰变过程叫作β衰变 B.衰变放出的He是由原子核外电子受激发而产生的 C.衰变前的质量等于衰变后的质量之和 D.衰变前的电荷数等于衰变后的电荷数之和 解析：选D　AB.根据题意，衰变释放的是α粒子，为α衰变，放出的He是由核内质子和中子结合而成，AB错误； C.衰变前后有质量亏损，C错误； D.衰变过程电荷数守恒，D正确。故选D。 3.钍是一种放射性元素，广泛分布在地壳中。钍经中子轰击可得到核燃料铀，其反应方程为Th＋n→U＋2X，此反应能将地球上现有的钍资源变成潜在的核燃料。下列说法正确的是(　　 ) A.X为质子 B.该过程发生了一次α衰变 C.该过程发生了两次β衰变 D.Th原子核的质量大于U原子核的质量 解析：选C　A．根据质量数和电荷数守恒知，X的质量数为0，电荷数为－1，即X为电子。故A错误； BC.依题意，该过程产生两个电子，即发生了两次β衰变。故B错误；C正确； D.U原子核的质量大于Th原子核的质量。故D错误。 故选C。 4.1934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1 D.X的质量数与Al的质量数相等 解析：选A　AB.发生核反应前后满足质量数守恒、电荷数守恒，则可判断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，A正确，B错误； CD.由He＋Al→X＋n可知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，CD错误。 故选A。 5.对两个核反应方程(1)U→Th＋X(2)Th→Y＋e，下列说法正确的是(　　) A.反应(1)为α衰变，X为He B.反应(2)为β衰变，Y的质子数为90 C.反应(2)中产生了e，说明Th中有电子 D.已知Th的半衰期为24天，则16个Th经过120天后还剩1个 解析：选A　A．根据质量数与电荷数守恒，则有X的质量数与电荷数分别为238－234＝4，92－90＝2 可知X为，则反应(1)为α衰变，X为He，A正确； B.反应(2)生成核中有电子，则(2)为β衰变，根据质量数与电荷数守恒，则Y的质量数与电荷数分别为238－0＝238，92－(－1)＝93 可知，Y的质子数为93，B错误； C.反应(2)中产生了e，该电子是Th中的一个中子转化成了一个质子与一个电子，并不能说明Th中有电子，C错误； D.半衰期为一个统计规律，只对大量原子核才成立，对少数个别的原子核不成立，D错误。 故选A。 6.钴，银白色铁磁性金属， 元素符号Co， 中国古代就已知并用于陶器釉料：Co衰变的核反应方程为Co→Ni＋A，其半衰期为τ，Co、Ni、A的质量分别为m1、m2、m3下列说法正确的是(　　) A.经过τ的时间，10g Co原子核中有5g已经发生了衰变 B.通过高温可以加速；Co原子核的衰变 C.该核反应中释放的能量为(m2＋m3－m1)c2 D.A是电子，来源于原子核外电子 解析：选A　A．根据半衰期的定义可知，经过τ的时间，10g Co原子核还剩下的质量为m＝10g×＝10g×＝5g 故有5g已经发生了衰变，故A正确； B.元素的半衰期是由放射性元素本身决定的，与原子所处的物理状态和化学状态无关，故B错误； C.根据质能方程可知核反应中释放的能量为ΔE＝c2 故C错误； D.根据质量数和核电荷数守恒，可知A为电子，它是原子核内的一个中子转变为质子时产生的，故D错误。故选A。 7.放射性物质已经广泛应用于工农业生产中，对放射性的应用，下列说法不正确的是(　　) A.放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，所以人体可以经常照射 B.对放射性的废料，要装入特制的容器并埋入深地层进行处理 C.射线探伤仪中的放射源必须存放在特制容器里，而不能随意放置 D.对可能产生放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的 解析：选A　在大剂量的照射下，放射性对人体和动物存在着某种损害作用．放射性也能损伤剂量单位遗传物质，主要在于引起基因突变和染色体畸变，使一代甚至几代受害，故A错误；放射性的废料仍然有放射性，故对放射性的废料，要装入特制的容器并埋入深地层进行处理，故B正确；放射性会向各个方向放射射线，故射线探伤仪中的放射源必须存放在特制容器里，而不能随意放置，故C正确；放射性废物中的放射性物质，采用一般的物理、化学及生物学的方法都不能将其消灭或破坏，只有通过放射性核素的自身衰变才能使放射性衰减到一定的水平。而许多放射性元素的半衰期十分长，并且衰变的产物又是新的放射性元素，所以放射性废物与其它废物相比在处理和处置上有许多不同之处；故对可能产生放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的，故D正确；本题选错误的，故选A。 8.核反应方程遵循质量数守恒和核电荷数守恒，下列核反应方程正确的是(　　) A.钋（Po）的衰变方程为Po→Pb＋He B.钛44的衰变方程为Ti→Sc＋He C.“人造太阳”的核反应方程式为H＋H→He＋H D.α粒子轰击氮原子核发现质子的核反应方程式为N＋He→O＋H 解析：选A　A．钋（Po）的衰变方程为Po→Pb＋He故A正确； B.钛44的衰变方程为Ti→Ca＋He　故B错误； C.“人造太阳”的核反应方程式为H＋H→He＋n　 故C错误； D.α粒子轰击氮原子核发现质子的核反应方程式为N＋He→O＋H　故D错误。 故选A。 9.钴60（Co）是金属元素钴的放射性同位素之一，其半衰期为5.27年。它发生β衰变变成镍60（Ni）同时放出能量高达315keV的高速电子和两束γ射线。钴60的应用非常广泛，几乎遍及各行各业。在农业上，常用于辐射育种、食品辐射保藏与保鲜等；在工业上，常用于无损探伤、辐射消毒、辐射加工、辐射处理废物以及自动控制等；在医学上，常用于人体肿瘤的放射治疗。关于钴60，下列说法正确的是(　　) A.发生β衰变的衰变方程为Co→Ni＋e B.将钴60放入高温高压环境中可以加快其衰变 C.钴60可以作为示踪原子研究人体对药物的吸收 D.10g钴60经过10.54年全部发生衰变 解析：选A　A．根据电荷数守恒、质量数守恒，知钴60发生β衰变的衰变方程为Co→Ni＋e 故A正确； B.放射性元素衰变的快慢由核自身的因素决定，与所处的外部环境无关，故B错误； C.钴60半衰期太长，且衰变放出的高能粒子对人体伤害太大，不能作为药品的示踪原子，故C错误。 D.10.54年为两个半衰期，则剩下的钴60为原来的，没有全部衰变，故D错误。 故选A。 [能力提升练] 10.有些放射性元素要经历一系列的衰变才能稳定，关于X、Y、Z三个原子核的衰变方程如下：X→Pb＋8He＋6e；Y→Pb＋7He＋4e；Z→Pb＋6He＋4e。根据以上方程可以推断在X、Y和Z中，下列说法正确的是(　　) A.Z的中子数小于Y的中子数 B.Y的质量数大于X的质量数 C.X、Y和Z互为同位素 D.Z的核电荷数大于Y的核电荷数 解析：选A　衰变方程X→Pb＋8He＋6e 根据质量数与电荷数守恒，则有，X的质量数为238，质子数为92； 衰变方程Y→Pb＋7He＋4e 根据质量数与电荷数守恒，则有：Y的质量数为235，质子数为92； 衰变方程Z→Pb＋6He＋4e 根据质量数与电荷数守恒，则有，Z的质量数为232，质子数为90。 A.由上可知，Z的中子数为232－90 ＝ 142 小于Y的中子数235－92 ＝ 143 A正确； B.由上可知，Y的质量数小于X的质量数，B错误； C.由于X和Y的质子数相同，即互为同位素，但Z不是，C错误； D.由上可知，Z的核电荷数小于Y的核电荷数，D错误。 故选A。 11.自然界中一些放射性重元素往往会发生一系列连续的递次衰变，又称为放射系或衰变链。每个放射性衰变系都有一个半衰期很长的始祖核素，经过若干次连续衰变，直至生成一个稳定核素。已知U的衰变链如图所示。下列判断中正确的是(　　) A.图中的横坐标表示核电荷数，纵坐标表示中子数 B.U衰变最终生成的稳定核素为Pb C.U衰变最终生成的稳定核素，共有两种不同的衰变路径 D.U衰变最终生成的稳定核素，共发生了7次α衰变，2次β衰变 解析：选A　A．U的核电荷数为92，核子数为235，中子数为143。结合衰变链图可知，图的横坐标表示核电荷数，而纵坐标表示中子数，选项A正确； B.查图可知，最终生成的稳定核素为核电荷数为82，核子数为82＋125＝207的Pb，选项B错误； C.由图可知，衰变为Ac后 ，接下来可能发生α衰变生成，亦可能发生β衰变生成Th。而衰变至Bi后亦存在两条衰变路径。所以U衰变生成Pb，共有四条不同的衰变路径，选项C错误； D.由图结合前面C项的分析可知，无论沿任何一条路径，最终都是发生7次α衰变，4次β衰变，选项D错误。故选A。 12.花岗岩、砖砂、水泥及深层地下水等物质会释放氡气。氡气被吸入人体后会形成内照射，对人体的危害仅次于吸烟。氡的同位素中对人体危害最大的是氡及其衰变产物，氡的衰变链为：RnPoPbBiPb，其中氡的半衰期为3.8天。关于氡的衰变，下列说法正确的是(　　) A.将抽取的深层地下水煮沸后，氡会更快地衰变掉 B.衰变④过程只发生了α衰变 C.每经过3.8天，将有半数的氡衰变为铅 D.一个氡核每经过一个衰变链，共发生了3次α衰变、2次β衰变 解析：选D　A．半衰期不随外界温度、压强变化，由原子核自身决定，A错误； B.由衰变方程Bi→Pb＋He＋e 可知衰变④过程除了发生了α衰变，还发生了β衰变，B错误； C.每经过3.8天，将有半数的氡衰变为Po，衰变为的更少，C错误； D.氡核比铅核少12个核子，由于β衰变时质量数不变，由此可确定α衰变的次数，即222－210 ＝4n　得n ＝ 3 可得β衰变为x＝ 82－(86－3 × 2) ＝ 2 D正确。 故选D。 13.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。下列说法正确的是(　　) A.100个113In原子核在经过一个半衰期后，一定还剩50个 B.温度升高113Sn原子运动更剧烈，其半衰期将变小 C.113Sn原子与O2反应后生成的氧化物将不再具有放射性 D.从图中可以得到113Sn的半衰期为115.1d 解析：选D　A．半衰期对大量原子核有统计意义，对少量原子核无法计算具体数量，故A错误； B.半衰期是原子核自身的性质，与外界物理因素无关，故B错误； C.113Sn原子与O2反应后生成的氧化物中113Sn核仍有放射线，故C错误； D.根据m＝代入图中数据可得＝＝ 解得T＝115.1d　故D正确。故选D。 14.（多选）月球车是我国探月工程中的重要部分。月球车携带了钚Pu作热源的“同位素电池”以度过极寒的月夜。Pu可用Np吸收一个中子得到。Pu衰变时只放出α射线，其半衰期为88年。下列说法正确的是(　　) A.Pu经一次衰变形成的新核含有144个中子 B.α衰变时原子核中释放出氦原子核 C.α射线具有较强的穿透能力，可以穿透几毫米厚的铅板 D.在月球环境下Pu的半衰期不会变化 解析：选BD　AB.由质量数和电荷数守恒，可得Pu经一次衰变的衰变方程式是Pu→U＋He 可知U中有中子数是234－92＝142 并释放出氦原子核He，A错误，B正确； C.α射线穿透能力很弱，一张普通的纸就能把它挡住，C错误； D.半衰期是由放射性元素本身决定的，所以在月球环境下Pu的半衰期不会变化，D正确。 故选BD。 学科网（北京）股份有限公司 $