第5章 第2节 放射性元素的衰变-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（教科版）

第2节放射性元素的衰变 白题基础过关练 限时：26min 题型1天然放射性 射线的性质 转情况如图所示，则 1.(2023·北京四中期末)以下实验中，能说明 原子核具有复杂结构的是 ·38 A.光电效应实验 B.原子发光产生明线光谱 C.a粒子散射实验 A.射线1是a射线 D.天然放射性现象 B.射线2是B射线 2.关于天然放射现象，下列说法正确的是 C.射线2是中子流 ( D.射线3是原子核外的电子形成的电子流 A.玛丽·居里发现了天然放射现象 题型2人工放射性同位素 B.天然放射现象说明原子是可以分割的 5.下列有关放射性同位素0P的说法中正确的是 C.原子序数大于83的元素都具有放射性 ( D.温度越高，放射性元素的放射性就越强 A.P与X互为同位素 3.(2022·甘肃庆阳期末)对天然放射现象，下 B.0P与P具有不同的化学性质 列说法中正确的是 ( C.用0P制成化合物后它的半衰期变短 A.α射线穿透力最强 D.若磷肥中含有P,则可用和P作为示踪原 B.β粒子带负电，所以B粒子有可能是核外 子，观察磷肥对植物的影响 电子 题型3衰变 C.y射线是光子，所以y射线有可能是原子 6.(北京高考)表示放射性元素碘()B衰变 发光产生的 的方程是 () D.B衰变的实质是原子核的一个中子转化成 A.13gI-→7Sb+He B.BgI-→1Xe+9e 一个质子并放出一个电子 C.13g1→191+n D.3gI→9Te+H 4.目前，在家庭装修中经常用到花岗岩、大理石7.(2023·广西南宁二中质检)某放射性元素的 等装修材料，这些岩石都不同程度地含有放 原子核X发生两次α衰变和六次B衰变，生 射性元素，这些放射性元素衰变时可能会放 成新核Y,则新核Y的中子数比核X的中子数 出α、B或y射线，对人的健康产生影响.为了 ( 鉴别放射性元素释放射线的种类，现使它们 A.减少10 B.减少8 进入图示匀强磁场，三种射线在磁场中的偏 C.减少6 D.增加2 第五章黑白题61 8.(2022·山东青岛二中期初)28U(铀核)经过 A.22年 B.44年 一系列a、B衰变后，变为Rn.则此过程中共 C.88年 D.176年 发生了 ( 13.(2024·广东部分学校联考)钴60(9C0)在 A.8次a衰变，6次B衰变 工业、农业、医学上应用广泛.80g钴60经过 B.4次衰变，2次B衰变 21年剩余5g未发生衰变，则钴60的半衰期 C.4次衰变，6次B衰变 约为 D.8次a衰变，2次B衰变 A.4年 B.5年 9.某种核X经过两次B衰变变成Y,再经过一 C.6年 D.7年 次α衰变变成Z.下列说法正确的是( 14.根据临床经验部分药物在体内的代谢也有与 A.a=c B.d-2=f 原子核衰变相似的规律药物的血浆半衰期是 C.e=d+2 D.b=a+2 指药物在血浆中的浓度下降一半所需的时间. 10.1956年李政道和杨振宁提出在弱相互作用 某种药物的血浆半衰期为2小时，一次合理剂 中宇称不守恒，并由吴健雄用C0放射源进 量的用药后药物在血浆中的浓度为20毫克/ 行了实验验证，”C0的衰变方程是C0 升，若血浆中的药物浓度下降至3毫克/升 →8Ni+X+v。,其中v。是中微子，中微子不带 以下就要补充用药.则该药物的用药时间 电，静止质量可忽略.则Co的衰变方程中X 间隔为 表示 A.2小时 B.4小时 A.ge B.e C.on D.He C.6小时 D.8小时 题型4半衰期 15.(2023·河北秦皇岛期中)人造心脏的放射 11.在存放放射性元素时，若把放射性元素①置 性同位素动力源用的燃料是钚238，钚238 于大量水中；②密封于铅盒中；③与轻核元 衰变快慢有一定的规律.如图所示，横坐标表 素结合成化合物.则 ( 示时间，纵坐标表示任意时刻钚238的质 A.措施①可减缓放射性元素衰变 量m与t=0时的质量m。的比值.则经过 B.措施②可减缓放射性元素衰变 43.2年剩余钚238的质量与初始值的比值约 C.措施③可减缓放射性元素衰变 为 D.上述措施均无法减缓放射性元素衰变 12.(2024·江苏镇江期初)玉兔二号携带由钚 1.000 238制成的核电池，钚238衰变的半衰期约 0.500 为88年，一个由质量为m的钚238制成的 0.250 0.125 t/年 0 86.4172.8259.2 核电池，钚238质量减少到？，经历的时间为 A.0.250 B.0.875 ( C.0.500 D.0.707 选择性必修第三册·JK黑白题62 黑题应用提优练 限时：15min 1.(2022·陕西咸阳质检)放射性元素自发地发 射强度.为此所选择的放射源应为 出射线的现象，叫作天然放射现象.关于天然 同位素 钋210 锝99 钴60 锶90 放射现象中的射线、B射线和y射线，下列 辐射线 说法正确的是 ( 半衰期 138天6小时 5年 28年 A.Y射线带负电 A.钋210 B.锝99 B.某原子核放出β射线后，其质量数增加1 C.钴60 D.锶90 C.α射线、B射线和y射线中，电离作用最强 5.(2023·广东期初联考)利用半衰期T= 的是a射线 5730年的4C可以测定古生物的存活年代.活 D.β射线是电子，来自原来绕核旋转的核外 着的生物体中2C跟4C的这两种同位素之比 电子 与空气中相同，生物死亡后，不再与外界交 2.有些放射性元素要经历一系列的衰变才能稳 换14C,14C经过不断衰变其含量不断减少，通 定，关于X、Y、Z三个原子核的衰变方程如下： 过测量生物遗骸中的4C与2C存量比，再与 X→2Pb+82gHe+69e;Y→22Pb+72He+49e; 空气中比较，即可估算出生物死亡年代.若测 Z→2Pb+6He+4.9e.根据以上方程可以推断 得某恐龙遗骸中14C与2C的存量比为空气中 在X、Y和Z中，下列说法正确的是( 的(k=10),试估算该恐龙生存的年代为 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 (1亿年=1×108年，lg10=1,1g2≈0.3) C.X、Y和Z互为同位素 A.约距今2.5亿年~2亿年 D.Z的核电荷数大于Y的核电荷数 B.约距今1.99亿年~1.45亿年 3.(2023·陕西咸阳普集高级中学质检)家庭装 C.约距今1.45亿年~6500万年 修中释放的甲醛和射线是白血病的重要诱因. D.2.5亿年以前 家庭装修中的射线来源往往是不合格的瓷 压轴挑战 砖、洁具等，瓷砖、洁具释放的氡气(GRn)具 6.(2022·湖南长沙雅礼中学模拟)静止在真 有放射性，氡222衰变为钋218(8P0)的半衰 空匀强电场中的某原子核发生衰变，其衰 期为3.8天，则氡222衰变释放出的粒子和密 变粒子与反冲核的初速度方向均与电场方 闭房间中氨气浓度减小87.5%需要的时间分 向垂直，且经过相等的时间后形成的轨迹 别为 如图所示(a、b表示长度).原子核重力不 A.电子，11.4天 B.质子，7.6天 计，则该衰变方程可能是 C.中子，19天 D.粒子，11.4天 A.28U-→He+238Th 4.(2023·广东汕头金山中学三模)下表给出了 B.25Ra→He+2g6Rn 四种放射性同位素的辐射线和半衰期.在医疗 C.230Th→9e+23Pa 技术中，常用放射线治疗肿瘤，其放射线必须 D.4C-→9e+4N 满足：①具有较强的穿透能力，以辐射到体内 的肿瘤处：②在较长时间内具有相对稳定的辐 进阶突破拔高练P12 第五章黑白题63可发出V种频率的光，满足N=C-4X3=6,故B正确；C.由 图可知氢原子从第二能级跃迁到第七能级，照射光子的波长 为397nm,故处于第二能级的氢原子想要被电离，需要能量 更大的光子，即波长应小于397nm,故C错误：D.由图可知. 氢原子在各能级之间跃迁时发出的光的波长不连续，即氢原 子光谱是线状光谱，且在可见光范围内的只有4条谱线，故 D正确.故选BD. 4.(1)见解析（2)见解析 解析：(1)装置中用来模拟α粒子的为小钢球，装置中用来 模拟原子核半径的部分为装置中的凸起部分的半径.从该模 拟实验中可以观察到的现象：大部分钢球沿原轨道做直线运 动，小部分偏离发射方向做曲线运动但偏角较小，极少部分 被反弹回来(2)不能将“原子核模型仪”改成圆柱状，如果改 成圆柱状，小球与圆柱碰撞后都做偏折方向不同的直线运动， 与α粒子散射实验现象不符合. 真题体验 第四章 原子结构 黑题 高考真题练 1.D解析：A.双缝干涉实验说明了光具有波动性，故A错误； B.光电效应实验，说明了光具有粒子性，故B错误；C.该实 第五章 原子 第1节原子核的组成 白题基础过关练 1.D解析：根据：质量数=质子数+中子数，可知该原子核的质 量数为210，质子数为83，则中子数为127，而质子与中子统 称为核子，则核子数为210，但由于不知道该原子的电性，因 此不能确定核外电子数.故选D. 2.D解析：卢瑟福曾预言：在原子核内，除了质子外，还可能 有质量与质子相等的中性粒子（即中子）存在.他的主要依据 是通过实验发现原子核的核电荷数约是质量数的一半，故 D正确，ABC错误.故选D. 3.ABD解析：C.气、氘、氚的核子数分别为1、2、3，故C错 误；AB.由中性原子状态可知质子数和核外电子数均相同， 都是1，故AB正确；D.中子数等于核子数减去质子数，故中 子数各不相同，它们三个是同位素，同位素化学性质相同，只 是物理性质不同，故D正确.故选ABD. 4.B解析：BC.各同位素间的质子数相同，为一定值，同位素 的质量数不同，故B正确，C错误.AD.同位素的质子数相 同，中子数不同，质量数等于质子数加中子数，则有A=N+Z, 且质子数不可能为零，即Z>0为常数，中子数可能为零， 即W≥0，整理得N=A-Z,A-W和N-A图像应该与A轴有截 距，故AD错误.故选B. 5.(1)均为117均为117(2)293294(3)XX 解析：(1)元素的原子序数等于该元素原子核的核电荷数， 等于核内质子数.故117号元素的核电荷数和核内质子数均 为117，原子呈中性，故核外电子数等于核内质子数，也为 117.(2)原子核的质量数等于质子数与中子数之和，故该元 素中子数为176的原子核的质量数为117+176=293，中子数 选择性必修第三册·JK 验是有关电磁波的发射与接收，与原子核无关，故C错误； D.卢瑟福的α粒子散射实验导致发现了原子具有核式结 构，故D正确.故选D. 2.C解析：金箔原子核带正电，与α粒子带同种电荷，彼此间 相互排斥，又由曲线运动特征可知，α粒子所受金箔的排斥 力应指向曲线的凹侧.α粒子离原子核越近，受到的斥力越 大，散射角度越大故选C. 3.A解析：要使处于n=20的氢原子吸收一个光子后恰好失 去一个电子变成氢离子，则需要吸收光子的能量为E=0- (是)。v=Q04。V,则被段散的光子是红外线被段的光 子.故选A. 4.A解析：由图中可知n=2和n=1能级之间的能量差值为 △E=E2-E1=-3.4eV-(-13.6eV)=10.2eV, 与探测器探测到的谱线能量相等，故可知此谱线来源于太阳 中氢原子n=2和n=1能级之间的跃迁.故选A 5.D解析：原子吸收频率为”。的光子从基态能级I跃迁至激 发态能级Ⅱ时有E1-E1=w。,且从激发态能级Ⅱ向下跃迁 到基态I的过程有Em-E,=hw,+hw2+h,联立解得v2=。 1-3,故选D. 核与基本粒子 为177的原子核的质量数为117+177=294.（3)元素符号一 般用X表示，其中A表示质量数，Z表示核电荷数，由前两 问可得该元素的两种同位素的原子核符号，中子数为176的 原子核的符号为X,中子数为177的原子核的符号为X 6.D解析：A.由于原子核带正电，不存在只有中子的原子核， 故A错误；B.核力不能把较多的质子集聚在一起组成原子 核，因为核力是短程力，质子之间还存在“长程力”一库仑 力，故B错误；C.自然界中存在只有一个质子的原子核 即H,故C错误；D.较大质量的原子核内只有存在一些中 子，才能减弱库仑力，维系原子核的稳定，故D正确故选D. 7.C解析：ABD.核力属于短程力，由于组成8U核的核子较 多，两核子之间的距离可能超过核力的作用范围，所以某些 核子之间的作用力可能比较小，ABD错误；C.两质子之间都 存在库仑斥力的作用，C正确.故选C. 第2节放射性元素的衰变 白题基础过关练 1.D解析：原子核的天然放射现象说明原子核有复杂的结构 故选D. 2.C解析：A.贝克勒尔发现天然放射现象，故A错误；B.天 然放射现象说明原子核内部是有结构的，并不是说明原子是 可以再分的，故B错误：C.原子序数大于83的元素，都具有 放射性，原子序数小于或等于83的元素，有的也具有放射 性，故C正确；D.放射性元素的放射性由原子核内部因素决 定，即与元素的种类有关，与温度无关，故D错误：故选C. 3.D解析：A.天然放射现象中有三种射线，其中Y射线穿透 力最强，α射线的电离能力最强，A错误；BD.B衰变的实质 是原子核内的一个中子转化成一个质子并放出一个电子，释 黑白题22 放出的电子就是B粒子，所以β粒子不可能是核外电子， B错误，D正确；C.在原子核发生衰变过程中，原子核释放出 α粒子或B粒子后生成新的原子核，新原子核由高能级跃迁 至低能级释放出Y射线，即Y射线是原子核跃迁发光产生 的，不可能是原子发光产生的，C错误故选D. 4.A解析：A.由图示可知，射线1所受洛伦兹力方向向右，由 左手定则可知，射线1带正电，是射线，A正确；BC.由图 示可知，射线2不受洛伦兹力作用，该射线不带电，是γ射 线，BC错误；D.由图示可知，射线3受到的洛伦兹力方向向 左，由左手定则可知，该射线带负电，是β射线，射线3是原 子核发生B衰变，一个中子转化成质子而释放出的电子，不 是核外电子形成的，D错误故选A 5.D解析：A.具有相同质子数、不同质量数的元素互为同位 素，故A错误B.同位素的化学性质完全相同，故B错误 C.半衰期由原子核本身决定，与原子所处的化学状态无关， 故C错误D.P是人工放射性同位素，它的半衰期短，容易 控制，可用作示踪原子，故D正确.故选D. 6.B解析：A.该衰变是α衰变，故A错误；B.该衰变放出的 是电子，属于B衰变，故B正确：C.产生的是中子，故C错 误：D.产生的是质子，故D错误.故选B. 7.A解析：原子核发生一次α衰变质量数减少4，核电荷数减 少2，发生两次衰变，质量数减少8，核电荷数减少4，中子 数减少4：原子核发生1次B衰变，中子数减少1，原子核发 生六次B衰变，中子数减少6，所以新核Y的中子数比核X 的中子数减少4+6=10，故选A 8.B解析：2U变为6Rn,质量数减少238-222=16，故发生α 衰变的次数为16 4,核电荷数减少92-86=6，故发生B衰 变的次数为2×4-6=2.故选B. 9.C解析：核反应方程为X→29e+Y,Y→He+Z,根据质 量数守恒，电荷数守恒，可知a=b,d=e-2,b=c+4,e=f+2,整 理得a=c+4,d=f,e=d+2,a=b,故选C. 10.A解析：根据质量数守恒和电荷数守恒，衰变方程为0Co →0Ni+e+v,故A正确，BCD错误 11.D解析：半衰期是放射性原子核半数发生衰变所需要的 时间，是放射性元素的固有特性，不会随外部因素而改变， D项正确. 12.D解析：由半衰期公式可得m=m。 1 ,解得t= 176年，故选D. 13.B解析：根据半衰期的定义有m余=m总· ) ,代入数 据可得5=80· 1) (2 ',解得钴60的半衰期为T=21 5.25年.即钴60的半衰期约为5年.故选B. 14.C解析：因为药物的血浆半衰期为2小时，经过6小时，即 3个半衰期，血浆中的药物浓度下降至2.5毫克/升，所以该 药物的用药时间间隔是6小时，故C正确，ABD错误. 15.D解析：原子核发生衰变时，剩余质量m=m(2) 1)T ,经 过43.2年剩余钚238的质量与初始值的比值为严= mo 参考答案与解析 43.2 (分)-() ≈0.707.故选D. √2 黑题应用提优练 1.C解析：A.y射线是高频率的电磁波，呈电中性，故A错误； BD.B衰变的实质在于核内的中子转化成了一个质子和 一个电子，因此β射线来自原子核内部，原子核放出β射线 后，其质量数不变，故BD错误；C.a、B、Y三种射线中α射线 穿透能力最弱，电离能力最强，故C正确.故选C 2.A解析：根据衰变方程和质量数与电荷数守恒，则有X的 质量数为238，质子数为92；Y的质量数为235，质子数为92； 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. 3.D解析：氢222衰变为钋218的过程，质量数减少4，质子 数减少2，可判断发生了α衰变，放出的粒子为粒子；根据 1 半衰期公式方程N余=N.2),氢气浓度减小87.5%时有 会=125%，解得：4=3T=1.4天，故ABC错误，D正确.故 No 选D. 4.C解析：因放射线要有较强的穿透能力，所以应为γ射线， 要使其在较长时间内具有相对稳定的辐射强度，放射源应具 有较长的半衰期故选C. 5.B解析：设该恐龙活着时，单位体积内含有4C为no个，含 有℃为m个，则恐龙活着时“C和C的存量比为”现在 测得该遗骸单位体积含4C为n个，根据已知条件可得”： 合-即片士再银起半表期公式可得（分）户盛 10we 理tg2 1.2一×5730至8000x32年=1.528× 0.3 10年，所以该恐龙生存的年代为约距今1.99亿年~1.45 亿年故选B. 压轴挑战 6.A解析：CD.由轨迹弯曲方向可以看出，反冲核与衰变粒子 的受力方向均与电场强度方向相同，带正电，以放出的粒 子为粒子，CD错误：AB.设运动时间为t,上轨迹粒子电荷 量为91，质量为m1,下轨迹粒子电荷量为92，质量为m2,由 动量守恒有m,=m22.根据类平抛运动处理规律，则有 1.9E v1t=9a,2m1 ,1.9=56,联立得到 .2=a,2t=b,2m2 :45,所以A选项中方程粒子符合，B选项方程粒子不符 4=1 合，A正确，B错误故选A 第3节核反应结合能 白题 基础过关练 1.A解析：正确的核反应方程应电荷数守恒，质量数守恒 A该核反应方程电荷数守恒、质量数守恒，故A正确；B.该 黑白题23