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（人教版）

第2节放射性元素的衰变 白题基础过关 限时：20min 题型1 原子核的衰变 B.措施②可减缓放射性元素衰变 1.(北京高考)表示放射性元素碘(I)B衰变 C.措施③可减缓放射性元素衰变 的方程是 ( D.上述措施均无法减缓放射性元素衰变 A.1gI→7Sb+He B.3I→4Xe+9e 7.(2024·江苏镇江期初)玉兔二号携带由钚 C.131→139I+n D.13I→19Te+H 238制成的核电池，钚238衰变的半衰期约为 2.某放射性元素的原子核X发生两次α衰变和 88年，一个由质量为m的钚238制成的核电 六次B衰变，生成新核Y,则新核Y的中子数 池，钚238质量减少到”，经历的时间为 比核X的中子数 ( A.减少10 B.减少8 A.22年 B.44年 C.减少6 D.增加2 C.88年 D.176年 3.8U(铀核)经过一系列α、B衰变后，变为 8.(2024·广东部分学校联考)钴60(9C0)在工 Rn.则此过程中共发生了 ( 业、农业、医学上应用广泛.80g钴60经过 A.8次衰变，6次B衰变 21年剩余5g未发生衰变，则钴60的半衰期 B.4次衰变，2次B衰变 约为 C.4次a衰变，6次B衰变 A.4年 B.5年 D.8次a衰变，2次B衰变 C.6年 D.7年 4.某种核X经过两次B衰变变成Y,再经过一 9.(2024·江苏南通期中)医学中常用放射性元 次a衰变变成Z.下列说法正确的是( 素131I治疗某些疾病.质量为m,的131I,经过时 A.a=c B.d-2=f 间t后剩余的11质量为m,对应的m-t图线 C.e=d+2 D.b=a+2 mo 5.钴(Co)是银白色铁磁性金属元素，在医学上， 如图所示.则311的半衰期为 常用于癌和肿瘤的放射治疗.静止的钴60 (0Co)发生一次衰变成为镍60(0Ni),同时放 出X粒子和y射线.则X为 ( A.粒子B.中子C.电子 D.质子 24 府 题型2半衰期的理解 A.4d B.6d C.8d D.12d 6.在存放放射性元素时，若把放射性元素①置于 10.根据临床经验部分药物在体内的代谢也有与 大量水中；②密封于铅盒中；③与轻核元素结 原子核衰变相似的规律.药物的血浆半衰期 合成化合物.则 ( 是指药物在血浆中的浓度下降一半所需的时 A.措施①可减缓放射性元素衰变 间.某种药物的血浆半衰期为2小时，一次合 第五章黑白题71 理剂量的用药后药物在血浆中的浓度为 了质子（用P表示）.发现质子的核反应方程 20毫克/升，若血浆中的药物浓度下降至 为a+4N→mY+P,其中m、n分别表示新核Y 3毫克/升以下就要补充用药.则该药物的用 的质量数和核电荷数，则 药时间间隔为 ( A.m=17,n=8 B.m=18,n=8 A.2小时 B.4小时 C.m=17,n=9 D.m=18,n=9 C.6小时 D.8小时 题型4放射性同位素及其应用辐射与安全 题型3核反应 15.下列应用中把放射性同位素不作为示踪原子 11.质子放疗是目前治疗肿瘤的最先进手段之 的是 ( 一，特征是当质子射线达到一定深度时才释 A.利用含有放射性碘131的油，检测地下输 放出最大能量（布拉格峰），只要将射线的最 油管的漏油情况 大能量调整到癌肿病灶上就可以集中照射 B.把含有放射性元素的肥料施给农作物，利 病灶处而不会过多地损伤正常细胞.下列核 用探测器的测量，找出合理的施肥规律 反应方程中X粒子为质子的是 C.利用射线探伤法检查金属中的砂眼和 A.2U+0n→6Ba+gKr+X 裂纹 B.238U→236Th+X D.给怀疑患有甲状腺病的病人注射碘131， C.4N+He→g0+X 诊断甲状腺的器质性和功能性疾病 D.14C→4N+X 16.在放射性同位素的应用中，下列做法正确 12.1934年，约里奥·居里夫妇用α粒子轰击铝 的是 () 箔，产生了人工放射性同位素X,反应方 A.应该用α射线探测物体的厚度 程He+召A一→X+P,P原子核不稳定，会衰 B.应该用y粒子放射源制成“烟雾报警器” 变成Si,衰变方程为0P→Y+Si.则( C.放射育种利用y射线照射种子使遗传基 A.X是中子，Y的电荷数为+1 因发生变异 B.X是中子，Y是电子 D.医院在利用放射线诊断疾病时用半衰期 C.X的电荷数为2，Y的电荷数为+1 较长的放射性同位素 D.X的电荷数为2，Y是电子 17.（多选)关于放射性同位素的一些应用，下列 13.(重庆高考)以下是物理学史上3个著名的核 说法正确的是 ( 反应方程x+Li→2y,y+N→x+0,y+Be→ A.利用放射性消除静电是利用射线的穿透 z+C.xy和z是3种不同的粒子，其中z是 作用 B.利用射线探测机器部件内部的砂眼或裂 A.a粒子 B.质子 纹是利用射线的穿透作用 C中子 D.电子 C.利用射线改良品种是因为射线可使DNA 14.1919年，英国物理学家卢瑟福用镭放射出的 发生变异 α粒子轰击氨原子核，从氮核中打出了一种 D.在研究农作物合理施肥中是以放射性同 新的粒子；通过测定其质量和电荷量，发现 位素作为示踪原子 选择性必修第三册：RJ黑白题72 黑题应用提优 限时：l5min 1.我国正在建设的大科学装置一“强流重离 对稳定的辐射强度.为此所选择的放射源应为 子加速器装置”.其科学目标之一是探寻神秘 ( 的“119号”元素，科学家尝试使用核反应Y+ 同位素 钋210 得99 钴60 锶90 Am→X+2n产生该元素.关于原子核Y 辐射线 B 和质量数A,下列选项正确的是 ( 半衰期 138天6小时 5年 28年 A.Y为8Fe,A=299 A.钋210 B.得99 B.Y为4Fe,A=301 C.钴60 D.锶90 C.Y为4Cr,A=295 5.(2024·山东青岛期末)（多选）医学上可以用 D.Y为4Cr,A=297 放射性同位素作为示踪剂注射到人体，然后 定时检测其放射强度以研究病人的病情.已知 2.有些放射性元素要经历一系列的衰变才能稳 钠的放射性同位素Na经过一次衰变后产生 定，关于X、Y、Z三个原子核的衰变方程如下： 稳定的镁(Mg).4Na的半衰期为15h,将一 X→20Pb+8He+69e;Y→22Pb+72He+49e; 个放射强度为每秒2.4×104次的4Na溶液样 Z→28Pb+6He+49e.根据以上方程可以推断 本注射到某病人血液中，45h后从该病人体 在X、Y和Z中，下列说法正确的是( 内抽取6mL的血液，测得其放射强度为每秒 A.Z的中子数小于Y的中子数 5次.下列说法正确的是 ( B.Y的质量数大于X的质量数 A.该衰变过程为B衰变 C.X、Y和Z互为同位素 B.Na进人到血液后半衰期变短 D.Z的核电荷数大于Y的核电荷数 C.45h后样本放射强度变为原来的。 3.家庭装修中释放的甲醛和射线是白血病的重 D.该病人体内血液的总体积约为4.8L 要诱因.家庭装修中的射线来源往往是不合格 压轴挑战 的瓷砖、洁具等，瓷砖、洁具释放的氡气 6.静止在真空匀强电场中的某原 (26Rn)具有放射性，氡222衰变为钋218 子核发生衰变，其衰变粒子与 (28Po)的半衰期为3.8天，则氡222衰变释放 反冲核的初速度方向均与电场方向垂直， 出的粒子和密闭房间中氡气浓度减小87.5% 且经过相等的时间后形成的轨迹如图所示 需要的时间分别为 ( (a、b表示长度).原子核重力不计，则该衰 A.电子，11.4天 B.质子，7.6天 变方程可能是 ( C.中子，19天 D.o粒子，11.4天 A.238U-→He+230Th 4.下表给出了四种放射性同位素的辐射线和半 B.2Ra-→He+2Rn 衰期在医疗技术中，常用放射线治疗肿瘤，其 C.236Th→.9c+2Pa 5b 放射线必须满足：①具有较强的穿透能力，以 D.tC→9e+4N 辐射到体内的肿瘤处：②在较长时间内具有相 进阶突破拔高练P14 第五章黑白题73原子核的符号为X,中子数为177的原子核的符号为X 黑题应用提优 1.C解析：A.自然界中有些原子核是不稳定的，可以自发地 放出射线，但不是所有元素都能自发地放出射线，故A错 误；B.天然放射现象揭示了原子核具有复杂结构，故B错 误：C.放射性元素的放射性与核外电子无关，故放射性元素 与别的元素形成化合物时仍具有放射性，故C正确；D.α、B 和y三种射线中，α射线的电离能力最强，故D错误故选C. 2.A解析：ABC.若施加的是匀强磁场，当磁场方向垂直于纸 面向里时，由左手定则可知，A粒子带正电，若磁场方向垂直 于纸面向外，C粒子带正电，若施加的是匀强电场，当电场方 向水平向右时，则C粒子带正电，B射线是高速电子流，带负 电，Y射线穿透能力最强，故A正确，BC错误；D.三种射线 中B在磁场和电场中都不偏转，即B粒子不带电，是Y射 线，其穿透性最强，电离特性最弱，故D错误.故选A. 3.B解析：某原子核有N个核子，其中中子n个，当该原子核 俘获一个中子后，中子数为n+1,核子数为N+1:放出一个a 粒子后，中子数减少2，核子数减少4，即此时的中子数为n- 1,核子数为N-3,质量数为N-3,原子序数为(N-3)-(n- 1)=N-n-2,故选B. 4.B解析：ACD.因为y射线的穿透本领最强，射线的穿透 本领最弱，由图可知①为α射线，②为B射线，③为Y射线， 原子核中的一个中子转化成一个质子，同时释放出一个高速 电子，该电子即B粒子，故B射线来自原子核，故ACD错误； B.③是Y射线，它的电离作用最弱，是原子核发生衰变时释 放的能量以光子的形式辐射出来的，故B正确.故选B. 5.ACD解析：AC.根据镜像核的定义及质量数A等于核电荷 数Z和中子数n之和，可知N和C的质子数与中子数互 换了，互为镜像核；N和0的质子数与中子数互换了，互 为镜像核，故AC正确.B.N的质子数为7，中子数为8，而 10的质子数和中子数都为8，没有互换，不是镜像核，故 B错误.D.互为镜像核的质子数与中子数互换，质子数加中 子数不变，所以互为镜像核的两个核质量数相同，故D正确. 故选ACD. 压轴挑战 6.C解析：放射线共有a、B、y三种，其中α、B射线垂直于磁 场方向进人磁场区域时将受到洛伦兹力作用，γ射线不偏 转，故打在0点的应为y射线；由于射线穿透本领弱，不 能射穿厚纸板，故到达P点的应是β射线；依据B射线的偏 转方向及左手定则可知磁场方向垂直于纸面向里.故选C. 第2节放射性元素的衰变 白题基础过关 1.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. 2.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β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（个），故选A. 3.B解析：28U变为2Rn,质量数减少238-222=16，故发生 衰变的次数为15=4，核电荷数减少92-86=6，故发生B衰 4 参考答案与解析 变的次数为2×4-6=2.故选B. 4.C解析：核反应方程为X→2e+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. 5.C解析：根据质量数、电荷数守恒可知，X的质量数为零，电 荷数为-1，即X为电子9e.故选C. 6.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， 117 7.D解析：由半衰期公式可得m=mo ,解得t= 176年，故选D. 8.B解析：根据半衰期的定义有m余=m总· 1)T 2 ,代入数 据可得5=80× 2 ,解得钴60的半衰期为T=21 4 5.25年，即钴60的半衰期约为5年.故选B. 9.C解析：由图可知质量为m的1衰变到质量为 8mo,所 11 用的时间=24d,根据m=m,（2)',解得=8d,故选C 10.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， 11.C解析：A.根据核反应质量数和电荷数守恒，核反应方程 为2U+n→1Ba+Kr+3n,可知X粒子为中子，故A错 误：B.根据核反应质量数和电荷数守恒，核反应方程为28U →2Th+He,可知X粒子为He,故B错误；C.根据核反应 质量数和电荷数守恒，核反应方程为4N+He→0+1H,可 知X粒子为质子，故C正确；D.根据核反应质量数和电荷 数守恒，核反应方程为C→4N+9e,可知X粒子为电子， 故D错误.故选C. 12.A解析：设X和Y的电荷数分别为n1和n2,质量数分别 为m1和m,,根据反应方程电荷数和质量数守恒，可得 4+27=m1+30,2+13=n1+15,30=m2+30,15=n2+14,解得 n1=0,n2=1,m1=1,m2=0,可知X的质量数为1，电荷数为 0,X是中子，Y的质量数为0，电荷数为1，A正确.故选A. 13.C解析：将上述三个方程相加，整理后得Li+4N+Be→ 0+2C+z,根据电荷数守恒和质量数守恒，z的质量数为 1,电荷数为0，为中子，C正确， 14.A解析：根据反应过程中，质量数和电荷数守恒可得：4+ 14=m+1,2+7=n+1,解得：m=17,n=8,故A正确，BCD错 误故选A. 15.C解析：A.利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管 的漏油情况是将放射性碘131作为示踪原子使用，故A不 符合题意：B.把含有放射性元素的肥料施给农作物，用检测 放射性的办法确定放射性元素在农作物内转移和分布情 况，找出合理施肥的规律是示踪原子的使用，故B不符合 题意：C.利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹是利用 Y射线穿透能力强的特点，故C不是将放射性同位素作为 示踪原子，选项C符合题意：D.给怀疑患有甲状腺病的病 人注射碘131，以判断甲状腺的器质性和功能性疾病，是将 放射性同位素作为示踪原子，故D不符合题意故选C. 16.C解析：A.Y光子的贯穿能力最强，应该用y射线探测物 黑白题27 体的厚度，故A错误：B.因为粒子的电离本领强，所以应 该用α粒子放射源制成“烟雾报警器”，故B错误；C.y光 子的贯穿能力最强，从而使DNA发生变异，所以放射育种 利用Y射线照射种子使遗传基因发生变异，故C正确； D.人体长时间接触放射线会影响健康，所以医院在利用放 射线诊断疾病时用半衰期较短的放射性同位素，故D错误 故选C. 17.BCD解析：A.消除静电是利用射线的电离作用使空气电 离，选项A错误；BC.探测机器部件内部的砂眼或裂纹和改 良品种分别是利用射线的穿透作用和射线可使DNA发生 变异的性质，选项BC正确；D.研究农作物合理施肥中是利 用放射性同位素作为示踪原子，选项D正确.故选BCD. 黑题应用提优 1.C解析：设Y的质子数为y,根据核反应电荷数守恒，则有 y+95=119+0,可得y=24,故Y为4Cr,根据核反应质量数守 恒，则有54+243=A+2×1,解得A=295,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：氡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 半衰期公式方程N=水(？)广，氢气浓度减小87.5%时有 =125%,解得：=37=14天，故ABC错误，D正确故 N。 选D. 4.C解析：因放射线要有较强的穿透能力，所以应为y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.AC解析：A.根据核反应质量数和电荷数守恒，核反应为 Na一→Mg+9e,可知该衰变过程为B衰变，故A正确；B.半 衰期由核内部本身的因素决定，与原子所处的物理状态或化 学状态无关，4Na进人到血液后半衰期不变，故B错误； C.45h后，即经历三个半衰期，样本放射强度变为原来的 (仔）广-日，故C正确：D设该病人体内血液的总体积约 为y,则有6x103 V 51 ，解得V=3.6L,故D错误故 8×2.4x10 选AC 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，所以放出的粒 子为α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m1,=m22根据类平抛运动处理规律，则有 1,91E vt=9a,2 m a=6,之·=6，联立得到 911 45,所以A选项中方程粒子符合，B选项方程粒子不 选择性必修第三册·RJ 合，A正确，B错误故选A. 第3节核力与结合能 白题基础过关 1.D解析：A.核外电子与原子核间的万有引力远小于库仑力 大小，选项A错误：B.原子核内只有相邻的两个核子间存在 核力，选项B错误；C.核力是强相互作用，可表现为引力，也 可表现为斥力，故C错误；D.弱相互作用是短程力，选项 D正确.故选D. 2.A解析：核力是强相互作用力，它能将核子束缚在原子核 内：万有引力最弱，研究核子间相互作用时万有引力可以忽 略：库仑力介于二者之间.故选A. 3.D解析：A.核子结合成原子核要放出能量，原子核拆解成 核子要吸收能量，将原子核拆散成核子所吸收的能量与核子 结合成原子核所放出的能量叫结合能，故A错误；BC.比结 合能越大的原子核越稳定，但其结合能不一定大，例如中等 质量原子核的比结合能比重核大，但由于核子数比重核少， 其结合能比重核小，BC错误：D.中等质量原子核的比结合 能比轻核的大，核子数又比轻核多，因此中等质量原子核的 结合能也比轻核大，D正确.故选D. 4.D解析：A.由题中原子核的比结合能与核子数的关系图可 知，铀核比D核的比结合能小，所以D核比铀核更坚固和稳 定，故A错误.B.由题图可知，锂核(L)的比结合能比C核 的比结合能小，由于平均核子质量越小的原子核，其比结合 能越大，故锂核(Li)的平均核子质量比C核大，故B错误： C.原子核F分裂成D和E的过程中，是比结合能小的原子 核生成比结合能大的原子核，所以会释放核能，故C错误； D.若一个质子和一个中子结合成A,反应放出的能量为Q, 则结合能为Q,A由两个核子组成，所以A的比结合能为？ 2 故D正确.故选D. 5.A解析：A.E=mc2中的E是物体蕴含的能量，不是核反应 中释放的核能，释放的核能为△E=△mc2,故A错误：B.E= mc2表明物体具有的能量与其质量成正比，故B正确；C.根 据△E=△mc2可计算核反应中释放的能量，故C正确； D.两个质子和两个中子结合成一个氦核时释放能量，根据 爱因斯坦质能方程知，该过程有质量亏损，故D正确.本题选 不正确的，故选A. 6.C解析：在核能计算时，如果质量的单位是kg,则用△E= △mc2进行计算，如果质量的单位是u,则利用1u相当于 931.5MeV的能量计算，即△E=△mx931.5MeV,则释放的能 量为△E=△mc2=(m,+m2-M)c2,故选C. 黑题应用提优 1.C解析：根据核聚变反应方程式为H+X→He+n+ 17.6MeV,质量数守恒可得X的质量数为4+1-2=3，故X有 3个核子，释放能量17.6MeV换算为质量为76。 931u≈ 0.0189044u,根据质量守恒X的质量为4.0026u+1.0087u+ 0.0189044u-2.0136u=3.0166044u,又X有3个核子，故 核子平均质量为3.0166044"-1.0055u,故选C. 3 2.A解析：从图中可以看出，Fe原子核的核子平均质量最小， 平均结合能最大，轻核D和E发生聚变生成原子核F时，由 图可知，核子平均质量减小，聚变过程存在质量亏损，需要释 放能量故选A. 黑白题28