第5章 2.放射性元素的衰变-【优学精讲】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册教用课件（人教版）

该高中物理课件聚焦放射性元素的衰变，涵盖原子核衰变规律、半衰期计算、核反应及放射性同位素应用等核心知识点。通过夜光手表氚衰变、古木年代测定等情境导入，以定义阐释、规律推导、易错辨析、例题演练为支架，构建从基础概念到实际应用的知识脉络。 其亮点在于融合科学思维与科学态度，通过“易错辨析”纠正β衰变实质等认知误区，“素养培优”中电磁场中衰变粒子轨迹分析培养模型建构与科学推理能力，结合碳14测年、医疗示踪等实例渗透科学态度与责任。学生能深化物理观念，教师可依托系统例题与分层练习提升教学效率。

2.放射性元素的衰变 1.知道放射现象的实质是原子核的衰变，掌握α、β衰变的规律和方程。 2.理解半衰期的概念，掌握半衰期的计算方法，会利用半衰期解决相关问题。 3.知道人工放射性同位素及其应用。 4.知道核反应及其遵循的规律，能正确书写核反应方程。 学习目标 01 知识点一 原子核的衰变 02 知识点二 半衰期 03 知识点三 核反应　放射性同位素及其应用　辐射与安全 04 素养培优 目 录 05 随堂演练 06 课时作业 01 PART 知识点一 原子核的衰变 目 录 1. 定义：原子核自发地放出 或 ⁠而变成另一种原子核的 变化。 2. 衰变类型 （1）α衰变 原子核放出α粒子的衰变。进行α衰变时，质量数 ，电荷数 ⁠ U的α衰变方程U→Th＋ ⁠。 α粒子　 β粒子　 （2）β衰变 原子核放出β粒子的衰变。进行β衰变时，质量数 ，电荷数 ⁠ Th的β衰变方程Th→Pae。 守恒　 守 恒　 He　 守恒　 守 恒　 物理·选择性必修第三册 目 录 3. 衰变的实质 （1）β衰变的实质：核内的中子转化成一个 和一个 ，方 程为nHe。 （2）α衰变的实质：原子核中的两个中子和两个质子结合在一起，形 成 ，并被释放出来。 质子　 电子　 α粒子　 4. γ射线的产生：发生α衰变、β衰变时产生的新核处于高能级，它向低能 级跃迁时，放出γ光子。 物理·选择性必修第三册 目 录 【易错辨析】 （1）β衰变是原子核外电子的电离。 （　×　） （2）原子核在衰变时，它在元素周期表中的位置不变。 （　×　） （3）把放射性元素放在低温处，可以减缓放射性元素的衰变。 （　×　） （4）大量事实表明，原子核衰变时电荷数和质量数都守恒。 （　√　） × × × √ 物理·选择性必修第三册 目 录 1. α衰变和β衰变的比较 衰变 类型 α衰变 β衰变 方程通式 XYHe 发生一次α衰变，新核比原来的核质量数减少4，核电荷数减少2 XYe 发生一次β衰变，新核与原来的 核质量数相等，核电荷数增加1 物理·选择性必修第三册 目 录 衰变类型 α衰变 β衰变 衰变实质 原子核内两个质子和两个中 子结合成一个α粒子 原子核内的一个中子变成质 子，同时放出一个电子 n＋HHe nHe 匀强磁场中 轨迹的形状 2. α衰变和β衰变遵循的规律 不论是α衰变还是β衰变，都遵守电荷数守恒、质量数守恒。 物理·选择性必修第三册 目 录 【例1】　（原子核的衰变U核经一系列的衰变后变为Pb核。 （1）则一共经过几次α衰变和几次β衰变？ 答案： 8次α衰变，6次β衰变 解析：设U衰变为Pb经过x次α衰变和y次β衰变。 由质量数守恒和电荷数守恒可得 238＝206＋4x 92＝82＋2x－y 联立解得x＝8，y＝6。 即一共经过8次α衰变和6次β衰变。 物理·选择性必修第三册 目 录 答案： 10　22　 解析：由于每发生一次α衰变质子数和中子数均减少2，每发生一次β衰变 中子数少1，而质子数增1，故Pb较U质子数少10，中子数少22。 （3）综合写出这一衰变过程的方程。 （2Pb与U相比，质子和中子数各少多少？ 答案：见解析 解析：核衰变方程为UPb＋He＋e。 物理·选择性必修第三册 目 录 方法技巧 1. 衰变方程的书写：衰变方程用“→”表示，而不用“＝”表示，因为衰 变方程表示的是原子核的变化，具有方向性。 2. 衰变次数的判断技巧 （1）方法：设放射性元素X经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新 元素Y，则衰变方程为XY＋He＋e 根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程 A＝A'＋4n，Z＝Z'＋2n－m。 （2）技巧：为了确定衰变次数，一般先由质量数的改变确定α衰变的 次数（这是因为β衰变对质量数没有影响），然后根据衰变规律确定β 衰变的次数。 物理·选择性必修第三册 目 录 1. （2023·重庆卷6题）原子核U可以经过多次α和β衰变成为稳定的原子 核Pb，在该过程中，可能发生的β衰变是（　　） AFrRae　BBiPoe CRaAce　DPoAte 解析：原子核U衰变成为稳定的原子核Pb，质量数减小了28，则经过了7次α衰变，中间生成的新核的质量数可能为231，227，223，219，215，211，则发生β衰变的原子核的质量数为上述各数，则B、C、D都不可能，根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，A正确。 √ 物理·选择性必修第三册 目 录 2. 放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，叫作这种元素的半衰 期。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，下列判断中正确的是（　　） A. Bi的原子核比Np的原子核少28个中子 BBi的原子核比Np的原子核少8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 √ 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：Bi的原子核有209－83＝126个中子Np的原子核有237－93 ＝144个中子，则Bi的原子核比Np的原子核少18个中子，选项A、B 错误；由237－209＝4x，93－2x＋y＝83可得x＝7，y＝4，即衰变过程中共 发生了7次α衰变和4次β衰变，选项C正确，D错误。 物理·选择性必修第三册 目 录 02 PART 知识点二 半衰期 目 录 情境：如图，在过去很长一段时间，夜光手表利用氚H）产生荧光。 问题：放射性物质衰变速率即每秒衰变的原子核数，叫作放射性强度。如果荧光的强度与放射性强度成正比，那么当手表使用5年后，与最初的亮 度相比，将有什么变化？ 提示：经过5年，部分氚原子核发生了衰变，放射性强度减弱，故手表的亮度变暗。 物理·选择性必修第三册 目 录 1. 定义 放射性元素的原子核有 发生衰变所需的时间。 2. 决定因素 （1）放射性元素衰变的快慢是由 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。 半数　 （2）不同的放射性元素，半衰期 ⁠。 3. 应用 利用半衰期非常稳定这一特点，可以测量其衰变程度、推断时间。 核内部自身　 不同　 4. 半衰期是大量原子核衰变的统计规律，只对大量原子核有意义，对少数 原子核没有意义。 物理·选择性必修第三册 目 录 【易错辨析】 （1）半衰期就是放射性元素全部衰变所用时间的一半。 （　×　） （2）半衰期可以通过人工进行控制。 （　×　） （3）一种放射性元素，不论以单质形式存在还是和其他元素形成化合 物，半衰期都不会改变。 （　√　） × × √ 物理·选择性必修第三册 目 录 对半衰期规律的理解 衰变规律 N余＝N原，m余＝m原 意义 表示放射性元素衰变的快慢 影响因素 由原子核内部因素决定，跟原子所处的外部条件、化学状态无关 注意 事项 （1）半衰期是对大量原子核衰变行为的统计结果，少量或单个特定原子核的衰变行为不可预测； （2）半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，而不是样本质量减少一半的时间 物理·选择性必修第三册 目 录 【例2】　（半衰期）（2023·浙江1月选考9题）宇宙射线进入地球大气层 与大气作用会产生中子，中子与大气中的氮14会产生以下核反应NnCH，产生的C能自发进行β衰变，其半衰期为5 730年，利用碳 14的衰变规律可推断古木的年代。下列说法正确的是（　　） A. C发生β衰变的产物是N B. β衰变辐射出的电子来自碳原子的核外原子 C. 近年来由于地球的温室效应，引起C的半衰期发生微小变化 D. 若测得一古木样品的C含量为活体植物的，则该古木距今约为11 460年 √ 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：碳14的β衰变方程为CNe，即C发生β衰变的产物是 N，选项A错误；β衰变辐射出的电子来自原子核内的中子转化为质子时 放出的电子，选项B错误；半衰期由放射性元素的原子核内部结构决定， 与外界环境无关，选项C错误；古木样品的C含量为活体植物的，可知 经过了2个半衰期，则该古木距今约为11 460年，选项D正确。 物理·选择性必修第三册 目 录 1. 〔多选〕下列关于放射性元素的半衰期的几种说法正确的是（　　） A. 同种放射性元素，在化合物中的半衰期比在单质中长 B. 放射性元素的半衰期与元素所处的物理和化学状态无关，它是一个统计 规律，只对大量的原子核才适用 C. 氡的半衰期是3.8天，若有4 g氡原子核，则经过7.6天就只剩下1 g氡 D. 氡的半衰期是3.8天，若有4个氡原子核，则经过7.6天就只剩下一个氡 解析：放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间叫半衰期，这是一个统计规律，对于大量的原子核才适用，对于少量原子核是不成立的，放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身的因素决定的，与原子所处的物理和化学状态无关，故A、D错误，B、C正确。 √ √ 物理·选择性必修第三册 目 录 2. 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：　纵坐标由变为，说明这m0的113Sn中正好有一半的113Sn发 生了衰变，经过的时间为一个半衰期，因此半衰期T＝t2－t1＝115.1 d，C正确。 物理·选择性必修第三册 目 录 03 PART 知识点三 核反应　放射性同位素及其应用　辐射与安全 目 录 　情境：如图所示，科研人员用专门仪器估测古树木的年代。 问题：如今，放射性同位素及其应用与我们的日常生活息息相关。请查阅 资料举例说明。 物理·选择性必修第三册 目 录 提示：医疗上，口服或静脉注射放射性示踪剂，追踪探查病人内脏器官是 否发生病变；利用γ射线照射种子，可使种子内的遗传物质发生变异，培育 出新的优良品种；制作放射性同位素电池，可作为人造卫星、宇宙飞船、 海洋工程设施等的电源；进行γ射线探伤，利用γ射线穿透能力强的特点， 可探查金属内部有没有缺陷或裂纹。 物理·选择性必修第三册 目 录 1. 核反应 （1）定义：原子核在其他粒子的轰击下产生 ⁠或者发生状态 变化的过程。 （2）第一次原子核的人工转变：卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，核反应方 程为NHe→ ⁠。 （3）遵循规律：质量数守恒，电荷数守恒。 新原子核　 OH　 物理·选择性必修第三册 目 录 ①射线测厚仪：工业部门可以使用放射性同位素发出的射线来测厚度。 ②放射治疗：在医疗方面，患了癌症的病人可以接受放射治疗。 ③培优、保鲜：利用γ射线照射种子，可以培育新品种，也可以照射食品， 延长保存期。 ④示踪原子：一种元素的各种同位素都有 的化学性质，用放射性 同位素替换非放射性的同位素后可以探测出原子到达的位置。 2. 放射性同位素及其应用 （1）放射性同位素：具有放射性的同位素。 （2）应用 相同　 物理·选择性必修第三册 目 录 3. 辐射与安全 （1）人类一直生活在放射性的环境中。 （2）过量的射线对人体组织有 作用。在使用放射性同位素时， 必须严格遵守操作规程，注意人身安全，同时，要防止 ⁠对 空气、水源、用具等的污染。 破坏　 放射性物质　 【易错辨析】 （1）原子核的人工转变和衰变是相同的核反应，都能自发地进行。 （　×　） （2）作为示踪原子的放射性同位素要选用半衰期较长的放射性同位素。 （　×　） × × 物理·选择性必修第三册 目 录 1. 原子核的人工转变 条件 用α粒子、质子、中子，甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转 变 实质 用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子 打入原子核内部使核发生了转变 规律 （1）质量数、电荷数守恒；（2）动量守恒 物理·选择性必修第三册 目 录 三个典 型的核 反应 （1）1919年卢瑟福发现质子的核反应方程 NHeOH； （2）1932年查德威克发现中子的核反应方程 BeHeCn； （3）1934年约里奥·居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反 应方程： AlHePnPSie 核反应 方程 核反应过程一般都是不可逆的，核反应方程不能用等号连接，只 能用单向箭头表示反应方向 物理·选择性必修第三册 目 录 2. 原子核的人工转变与衰变的比较 不 同 点 原子核的人工转变是一种核反应，是其他粒子与原子核相碰撞的结 果，需要一定的装置和条件才能发生，而衰变是原子核的自发变化， 与它所处的化学状态和外部条件无关 相 同 点 原子核的人工转变与衰变过程一样，在反应过程中质量数与电荷数都 守恒，反应前后粒子总动量守恒 物理·选择性必修第三册 目 录 【例3】　（核反应）卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现质子的核反应方程 HeNXH中，元素X和数值m、n、s的组合正确的是（　　） A. O、7、17、1 B. C、8、17、1 C. O、6、16、1 D. C、7、17、2 解析：氮原子核的电荷数为7，则m＝7；发现质子，说明s＝1，由质量数 守恒和电荷数守恒得n＝14＋4－1＝17，p＝2＋7－1＝8，则X是氧，则卢 瑟福用α粒子轰击氮原子核发现质子的核反应方程是 HeNOH，A正确。 √ 物理·选择性必修第三册 目 录 1. 〔多选〕1934年，约里奥·居里夫妇用α粒子轰击铝箔时，发生的核反应 方程为AlHeP＋X，反应生成物P像天然放射性元素一样发生 衰变，放出正电子e，且伴随产生中微子ν，核反应方程为Si eν。则下列说法正确的是（　　） A. 核反应生成物X是质子 B. 中微子的质量数A＝0，电荷数Z＝0 C. 当温度、压强等条件变化时，放射性元素P的半衰期随之变化 D. 正电子产生的原因是原子核内的质子转化为中子和正电子 √ √ 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：根据核反应的质量数守恒和电荷数守恒可知，核反应生成物X质量数为1，电荷数为0，是中子，选项A错误；根据核反应的质量数守恒和电荷数守恒可知，中微子的质量数A＝0，电荷数Z＝0，选项B正确；温度、压强等条件对半衰期无影响，选项C错误；正电子产生的原因是原子核内的质子转化为中子和正电子，选项D正确。 物理·选择性必修第三册 目 录 2. 在横线上填上粒子符号和衰变类型。 （1UTh＋ ，属于 衰变。 He α 解析：根据质量数守恒和电荷数守恒可以判断 中生成的粒子为He，属于α衰变。 （2ThPa＋ ，属于 衰变。 解析：中生成的粒子为e，属于β衰变。 （3PoAt＋ ，属于 衰变。 e β e β 解析：中生成的粒子为e，属于β衰变。 （4CuCo＋ ，属于 衰变。 解析：中生成的粒子为He，属于α衰变。 He α 物理·选择性必修第三册 目 录 04 PART 素养培优 目 录 α衰变和β衰变粒子运动轨迹分析 1. 电场中两种衰变粒子运动轨迹分析 衰变后放出的带电粒子氦核和电子在匀强电场中的运动，其运动轨迹取决 于粒子的初始速度和所受电场力情况。 物理·选择性必修第三册 目 录 【典例1】　〔多选〕静止在O点的C原子核发生衰变的同时，空间中加 入如图所示的匀强电场。衰变产物A、B两粒子的初速度与电场强度垂直， A、B两粒子的运动轨迹OA、OB如图虚线所示，不计粒子重力和两粒子间 的库仑力作用，已知α粒子的质量mα＝4mN的质量mN＝14m，电子的质 量me＝m，下列说法正确的是（　　） A. C原子核发生的是β衰变 B. A粒子为β粒子 C. A、B两粒子运动的加速度大小关系为aB≫aA D. A、B两粒子运动的初速度大小相等 √ √ 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：根据A、B两粒子的运动轨迹，可知B所受电场力与电场方向相反， 则B粒子带负电，可知C原子核发生的是β衰变，B粒子为β粒子，故A正 确，B错误；根据上述分析可知，该衰变的核反应方程为CNe， 衰变过程动量守恒，则有mAvA－mBvB＝0，可知质量越大，速度越小，即A 的初速度小于B的初速度，故D错误；A、B两粒子运动的加速度大小a＝ ，则＝·，由于mB≪mA，则aB≫aA，故C正确。 物理·选择性必修第三册 目 录 2. 磁场中两种衰变粒子运动轨迹分析 衰变放出的带电粒子氦核和电子在匀强磁场中的运动，其运动轨迹取决于 粒子的电性、初速度的大小和磁场的强弱，洛伦兹力提供向心力。 物理·选择性必修第三册 目 录 【典例2】　一个静止的铀核U放出一个α粒子后衰变成钍核Th，衰变后 α粒子和钍核Th的速度方向均与匀强磁场方向垂直，二者在匀强磁场中做 匀速圆周运动，图甲和图乙中1、2、3、4为粒子和新核可能的运动轨迹。 （1）写出铀核U的衰变方程； 答案：UThHe 解析：衰变方程是UThHe。 物理·选择性必修第三册 目 录 （2）从1、2、3、4四个轨迹中，选出α粒子和钍核Th可能正确的轨迹，并 求出它们半径的比值。 答案：3是α粒子的轨迹，4是钍核Th的轨迹，45∶1 物理·选择性必修第三册 目 录 解得r＝ α粒子和钍核Th的动量大小相等，故半径之比等于电荷量的反比，故 rα∶rTh＝45∶1。 因为两种产物都带正电，根据左手定则可知，二者受力方向相反，轨迹外 切，再根据半径关系可知，3是α粒子的轨迹，4是钍核Th的轨迹。 解析：根据衰变过程中动量守恒，有0＝mThvTh－mαvα 根据牛顿第二定律有qvB＝m 物理·选择性必修第三册 目 录 05 PART 随堂演练 目 录 1. （半衰期）A、B两种放射性元素，它们的半衰期分别为tA＝10天，tB＝ 30天，经90天后，测得两种放射性元素的质量相等，那么它们原来的质量 之比mA∶mB为（　　） A. 3∶1 B. 32∶1 C. 1∶64 D. 64∶1 解析：　经过90天后，A元素剩余的质量为m＝mA，B元素剩余的质 量为m＝mB，可得＝＝，故选D。 √ 物理·选择性必修第三册 目 录 2. （原子核的衰变）玉兔二号月球车的能源为太阳能，当月球进入月夜， 表面温度会降低到－180 ℃，“玉兔二号”失去动力源——太阳能，此时 “玉兔二号”依靠核电池供能来抵御月夜的寒冷，核电池将Pu衰变释 放的核能一部分转换成电能Pu的衰变方程为PuU＋X，下列 说法中正确的是（　　） A. 衰变方程中的X为电子 BPu比U多两个质子和两个中子 C. 该核反应过程质量数减少 D. 100个Pu原子核经过一个半衰期后一定还剩50个 √ 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：　根据核反应质量数守恒和电荷数守恒Pu的衰变方程为 PuUHe，故衰变方程中的X为α粒子，故A错误Pu比U 的质子数和中子数都多，多的质子数为94－92＝2个；多的中子数为238－ 234－2＝2个，故B正确；核反应过程中，质量数守恒和电荷数守恒，故C 错误；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，少量原子核衰变不适用，故 D错误。 物理·选择性必修第三册 目 录 3. （原子核的衰变）我国科研人员及合作者首次合成了新原子核Ac。 原子核存在一种衰变链，其中第1次由Ac衰变成原子核Fr，第2次由 Fr衰变成原子核At。下列说法正确的是（　　） A. 第1次为α衰变，第2次为β衰变 B. α射线的穿透能力最强 C. 两次均为α衰变 D. 通过增加温度可以加快衰变速度 √ 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：　由衰变过程电荷数守恒和质量数守恒可知，第一次衰变 AcFrHe，第二次衰变FrAtHe，可知两次均为α衰 变，故A错误，C正确。α射线的穿透能力最弱，电离能力最强，故B错 误；半衰期与外界环境无关，与所处状态无关，故D错误。 物理·选择性必修第三册 目 录 4. （放射性同位素及其应用）〔多选〕被誉为“20世纪人类最重大考古发 现之一”的三星堆遗址让古蜀文明一醒惊天下。考古学家利用放射性元素 C的半衰期可以确定文物的年代C碳元素能自发释放β射线，衰变方 程为C→X＋β，其半衰期约为5 730年。则（　　） A. X比C多一个质子 BC衰变的实质是碳原子失去核外电子 C. 在C衰变过程中，当X数量是C数量的7倍时，所经历时间约为17 190年 D. 随着文物的出土，文物所在环境温度升高C衰变会变快 √ √ 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：　根据核反应过程中，质量数守恒和电荷数守恒，可得衰变方程 CNeN比C多一个质子，故A正确C衰变的实质是碳原 子核的一个中子转变为质子的同时放出一个电子，故B错误；根据半衰期 公式N＝N0，根据题意得＝，解得t＝17 190年，故C正确；半衰期 是放射性元素本身的属性，与温度无关，随着文物的出土，文物所在环境 温度升高C衰变速度不变，故D错误。 物理·选择性必修第三册 目 录 课堂小结 物理·选择性必修第三册 目 录 06 PART 课时作业 目 录 知识点一　原子核的衰变 1. 含有钍Th）元素的花岗岩会释放出放射性气体氡Rn），从而 放出α、β、γ射线，下列说法正确的是（　　） A. 发生α衰变时，生成的原子核比原来的原子核少4个中子 B. β衰变所释放的电子来自原子的最外层 C. γ射线的穿透能力和电离能力均最强 D. α射线、β射线、γ射线都是从原子核内部释放出来的 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：发生α衰变时，生成的原子核比原来的原子核少两个质子，4个核子，所以少2个中子，故A错误；β衰变所释放的电子来自原子核内部的一个中子转化成一个质子的同时释放出来的，故B错误；γ射线电离能力最弱，但穿透能力最强，故C错误；三种射线都是从原子核内部释放出来的，故选D。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第三册 目 录 2. 某放射性元素的原子核内有N个核子，其中有n个质子，该原子核发生2 次α衰变和1次β衰变，变成1个新核，则（　　） A. 衰变前原子核有（N－n）个中子 B. 衰变后新核有（n－4）个质子 C. 衰变后新核的核子数为（N－3） D. 衰变后新核的中子数为（N－n－3） 解析：核子数等于质子数加中子数，所以衰变前原子核有（N－n）个中子，A正确；衰变后新核有n－（2×2－1）＝（n－3）个质子，B错误；衰变后新核的核子数为N－2×4＝（N－8），C错误；衰变后新核的中子数为（N－n－5），D错误。 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第三册 目 录 3. 一个静止的铀核，放射一个α粒子而变为钍核，在匀强磁场中的径迹如 图所示，则正确的说法是（　　） A. 1是α粒子，2是钍核 B. 1是钍核，2是α粒子 C. 3是α粒子，4是钍核 D. 3是钍核，4是α粒子 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：　铀核发生α衰变后变为钍核，α粒子和钍核都在匀强磁场中做匀 速圆周运动，根据动量守恒定律知，两粒子的速度方向相反，且都带正 电；根据左手定则，运动轨迹为两个外切圆，α粒子和钍核的动量大小相 等，根据r＝可知，电荷量大的轨道半径小，则1是钍核的径迹，2是α粒 子的径迹，故B正确，A、C、D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第三册 目 录 知识点二　半衰期 4. 〔多选〕关于放射性元素的半衰期是指（　　） A. 原子核全部衰变所需要的时间的一半 B. 原子核有半数发生衰变所需要的时间 C. 相对原子质量减少一半所需要的时间 D. 该元素原子核的总质量减半所需要的时间 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间叫作这种元素的半衰期，它与原子核全部衰变所需要的时间的一半不同；放射性元素发生衰变后成为一种新的原子核，原来的放射性元素原子核的个数不断减少，当原来的放射性元素的原子核的个数减半时，该放射性元素的原子核的总质量也减半，故选B、D。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第三册 目 录 5. 碘125衰变时产生γ射线，医学上利用此特性可治疗某些疾病。碘125的 半衰期为60天，若将一定质量的碘125植入患者病灶组织，经过180天剩余 碘125的质量为刚植入时的（　　） A. B. C. D. 解析：　设刚植入时碘的质量为m0，经过180天后的质量为m，根据m＝ m0，代入数据解得m＝m0＝m0＝m0，故选B。 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第三册 目 录 6. 在医学上，放射性同位素锶90Sr）制成表面敷贴器，可贴于体表治 疗神经性皮炎等疾病。锶90Sr）会发生β衰变，其衰变产物中有钇 （Y）的同位素，半衰期为28.8年。下列说法正确的是（　　） A. Y原子核的中子数为52 B. 0.4 mol的Sr原子核经过57.6年后还剩余0.3 mol C. β射线是电子流，速度可接近光速 D. 将锶90制成的敷贴器贴在患者体表，若患者发高烧会导致锶90衰变速 度加快 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：　锶90Sr）会发生β衰变，根据质量数守恒与电荷数守恒可知，Y的质量数为90，电荷数为Z＝38－（－1）＝39，则Y原子核的中子数为90－39＝51，故A错误；锶90Sr）半衰期为28.8年，故0.4 mol的Sr原子核经过57.6年后还剩余0.1 mol，故B错误；β射线是电子流，速度可接近光速，故C正确；半衰期的大小跟原子所处的温度、压强等物理状态以及化学状态无关，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第三册 目 录 知识点三　核反应　放射性同位素及其应用　辐射与安全 7. 我国发射的“嫦娥”系列月球探测器，在着陆器和月球车内均安置有钚 －238，以确保仪器舱内温度不会很低，让搭载的仪器安然度过月夜，成 为仪器的“暖宝宝”Pu可以通过以下过程得到U＋Np＋ nNp→XPu，则下列说法正确的是（　　） A. k＝1，X为质子 B. k＝2，X为电子 C. k＝1，X为电子 D. k＝2，X为质子 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：　在核反应方程中UHNp＋n，由电荷数守恒和质量 数守恒可得238＋2＝238＋k，解得k＝2，在核反应方程中 Np→XPu，由电荷数守恒和质量数守恒可得93＝Z＋94，238＝A ＋238，解得Z＝－1，A＝0，所以X为电子，故B正确，A、C、D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第三册 目 录 8. 〔多选〕关于人工放射性同位素，下列说法正确的是（　　） A. 人工放射性同位素的半衰期比天然放射性物质的半衰期长很多 B. 人工放射性同位素产生的放射强度容易控制 C. 人工放射性同位素的γ射线能进行金属探伤 D. 使用人工放射性同位素也要遵守操作规程，防止对空气、水源、用具 等的污染 √ √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析：人工放射性同位素的半衰期比天然放射性物质的短，故选项A错误；人工放射性同位素的放射强度容易控制，故选项B正确；人工放射性同位素产生的γ射线能进行金属探伤，故选项C正确；使用人工放射性同位素也要遵守操作规程，防止对空气、水源、用具等的污染，故选项D正确。 物理·选择性必修第三册 目 录 9. 放射性同位素发出的射线在科研、医疗、工业等诸多方面得到了广泛的 应用，下列有关放射线应用的说法中正确的是（　　） A. 放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到消除有害 静电的目的 B. 利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视 C. 用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一定是成为更优 秀的品种 D. 用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太 大的伤害 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：利用放射线消除有害静电是利用α射线的电离能力，把空气分子电离成导体，将静电导出，故A错误；利用γ射线的穿透性可以为金属探伤，γ射线对人体细胞伤害太大，因此不能用来进行人体透视，故B错误；DNA变异并不一定都是有益的，也有有害的一面，故C错误；射线对人体细胞伤害太大，在用于治疗肿瘤时要严格控制剂量，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第三册 目 录 10. 现代已知碳的同位素共有十五种，有碳8至碳22，其中碳12和碳13属于 稳定型，碳14是宇宙射线透过空气时撞击氮原子 核产生的，碳14是一种放射性的元素，衰变后为 氮14。图中包含碳14衰变相关信息，结合这些信 息可以判定下列说法正确的是（　　） A. 碳14转变为氮14，衰变方式为β衰变 B. 100个碳14原子核在经过一个半衰期后，一定还剩50个 C. 若氮14生成碳14的核反应方程为N＋X→CH，则X为质子 D. 当氮14数量是碳14数量的7倍时，碳14衰变所经历时间为22 920年 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：　由原子核衰变时电荷数守恒和质量数守恒可得碳14衰变为氮14 的核反应方程为Ne，可知碳14转变为氮14是β衰变，A正确； 半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，个别原子核经多长时间衰变无法 预测，B错误；C选项，由核反应过程中电荷数守恒和质量数守恒可知，X 为中子n，C错误；当氮14数量是碳14数量的7倍时，碳14数量占总原子核 数量的，可知经过了3个半衰期，经过3个半衰期即17 190年，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第三册 目 录 11. 1993年，中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的铂元素的同位 素Pt，制取过程如下： （1）用质子轰击铍靶Be产生快中子。 答案：见解析 解析：根据质量数守恒、电荷数守恒，确定新生核的电荷数和质量数，然 后写出核反应方程。方程如下： （1BeHBn。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第三册 目 录 （2）用快中子轰击汞Hg，反应过程可能有两种： ①生成Pt，放出氦原子核； ②生成Pt，同时放出质子、中子。 解析： HgnPtHe。 HgnPt＋Hn。 （3）生成的Pt发生两次衰变，变成稳定的原子核汞Hg。 写出上述核反应方程。（Au的原子序数为79） 解析： PtAueAuHge。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第三册 目 录 12. 天然放射性元素铀U）发生衰变后产生钍核Th）和另一个原 子核。 （1）请写出衰变方程； 答案： UThHe 解析：由原子核衰变时电荷数和质量数都守恒可得其衰变方程为 UThHe。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：由（1）知新核为氦核，设氦核的速度为v'，一个核子的质量为m，则 氦核的质量为4m、铀核的质量为238m、钍核的质量为234m，由动量守恒 定律得238mv＝234m·＋4mv'， 解得v'＝v，方向与铀核速度方向相同。 （2）若衰变前铀U）核的速度为v，衰变产生的钍Th）核的速 度为，且与铀核速度方向相同，试估算产生的另一种新核的速度。 答案： v，方向与铀核速度方向相同 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第三册 目 录 $