5.2 放射性元素的衰变 基础练习卷-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

放射性元素的衰变基础练习卷 一、单选题 1．钴60（）的衰变实验可以证实宇称不守恒的论断。钴60的衰变方程为，其中X表示的是（    ） A． B． C． D． 2．2025年3月，国内首款超长寿命“C核电池研制成功，能适用极端环境的特性使其在航天设备中具有重要应用价值。该核电池利用原子核发生衰变释放的能量发电，发电过程的衰变方程为“，其中X为（   ） A．质子 B．电子 C．中子 D．正电子 3．许多家用烟雾探测器使用镅-241（Am-241）作为电离源，它的衰变方程为，其半衰期为432.2年。下列说法正确的是（　　） A．如果有100个镅-241，经过432.2年后一定还剩下50个镅-241没有衰变 B．如果有镅-241，经过432.2年后还剩下镅-241没有衰变 C．升高环境温度可使镅-241的半衰期变大 D．升高环境温度可使镅-241的半衰期变小 4．中子是构成原子核的重要粒子之一，由查德威克于1932年发现。查德威克发现中子的核反应方程为，关于反应物的电荷数与质量数，下列判断正确的是（　　） A． B． C． D． 5．（钍）元素具有放射性，它能放出一个粒子而变为（镤）。下列说法正确的是（　　） A．产生的（镤）的质量数为233 B．放出的粒子来自核外电子 C．镤核比钍核少一个中子 D．高温高压环境中衰变会变快 6．钚元素是高度放射性物质，可用于制作同位素电池，广泛应用于宇宙飞船、人造卫星的能源供给。已知的半衰期约为88年，发生衰变的方程为，下列说法正确的是（    ） A．环境温度升高，的半衰期可能会变为100年 B．20个原子核经过88年后还剩10个 C．X是α粒子 D．X具有较强的穿透能力，可以穿透几厘米厚的铅板 7．在考古研究中，通常利用的衰变来测算文物的大致年代，其半衰期为5730年，已知衰变方程为：，碳14发生衰变的过程中，除检测到X粒子的射线外，还检测到了γ射线，下列说法正确的是（　　） A．X是α粒子 B．γ射线电离能力比α射线强 C．X粒子来自于碳原子的核外 D．若测得一古木样品的含量为活体植物的，则该古木距今约为5730年 8．世界上首个第四代核能技术的钍基熔盐堆在我国甘肃并网发电，该反应堆以放射性较低的为核燃料。已知的半衰期为24天，下列说法正确的是（　　） A．衰变的电子来源于钍原子的核外电子 B．温度升高的半衰期将变短 C．50个经过48天后一定还剩余12.5个 D．经过6次衰变和4次衰变成 9．下列核反应方程式中，属于衰变的是（　　） A．（　　） B．（　　） C．（　　） D．（　　） 10．14是碳的一种放射性同位素，会发生衰变，其半衰期为5730年。考古学家测定某古生物化石样品中14的含量是原始14含量的，可以推断出该古生物死亡的时间约为（　　） A．5730年 B．11460年 C．17190年 D．22920年 二、多选题 11．下列说法中正确的是（　　） A．γ射线是原子内层电子受激发而产生的，医学上用它治疗癌症 B．利用放射性同位素的放射作用，可将它作为示踪原子 C．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的 D．电子显微镜比光学显微镜的分辨率更高，是因为电子穿过样品时发生了更明显的衍射 12．发生放射性衰变转变为，半衰期约为5700年。已知植物存活其间，其体内与的比例不变；生命活动结束后，持续减少，无法补充。已知某古木样品中与的比例正好是现代存活植物中该比例的一半。下列说法正确的是（　　） A．该古木的年代距今约为5700年 B．与具有相同的中子数 C．衰变为的过程中放出β射线 D．升高样品测量环境的温度可以加速的衰变 13．放射性同位素热电机（RTG）是一种利用放射性同位素衰变产生的热能转化为电能的设备。RTG使用的放射性同位素通常是钚238（），RTG可以连续工作多年甚至数十年，钚238的半衰期约为87年，其衰变方程为。下列说法正确的是（　　） A．核反应方程中的X为 B．核反应方程中的X为 C．增大压强，可使钚238的半衰期增大为90年 D．的中子数为142 14．地震发生之前会有一些特殊的现象出现，地光就是其中之一。某放射性元素衰变过程中释放的大量带电粒子，当这些带电粒子通过岩石裂隙向大气中集中释放时就形成了地光，已知氡的半衰期为3.82天，经一系列衰变放出一些射线后最后变成稳定的铅。此过程中释放的射线垂直磁场方向射入匀强磁场时的偏转情况如图所示。在这一过程中下列说法中正确的是（  ） A．要经过4次衰变和4次β衰变 B．氡原子核比铅原子核多12个中子 C．C射线是一种带负电的粒子，可以穿透几米厚的混凝土 D．升高环境温度增大压强可能使氡的半衰期变为4天 15．钍（Th）是一种放射性金属元素，带钢灰色光泽，质地柔软，广泛分布在地壳中，是一种前景十分可观的能源材料。已知钍发生衰变的半衰期为24天，关于钍的衰变，下列说法正确的是（　　） A．衰变放出的γ射线具有很强的电离能力 B．钍原子发生一次β衰变，原子核放出一个电子 C．β射线是高速电子流，它的穿透能力比α射线强 D．现在有80个钍原子，经过96天后，未衰变的钍原子个数为5个 16．在考古中科学家经常根据“碳14”发生β衰变程度来计算样品的大概年代。在近期“三星堆遗址”发掘过程中，科学家就通过对6个坑的73份炭屑样品使用“碳14”年代检测方法进行了分析，印证了“三星堆”新发现的4号坑的年代区间属于商代晚期。下列说法正确的是（　　） A．“碳14”衰变方程为 B．因为衰变后释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数减小 C．每经过一次β衰变后，原子核内中子数会减小1个，质子数增加1个 D．“碳14”年代检测方法往往有几十年的误差，主要原因是“碳14”衰变的半衰期将随外界环境温度、压强的变化而变化 17．关于天然放射现象，以下叙述正确的是（  ） A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将变大 B．β衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的 C．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强 D．铀核(92U)衰变为铅核(82Pb)的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变 18．核Th具有天然放射性，它经过若干次α衰变和β衰变后会变成新的原子核。下列原子核中，有三种是Th衰变过程中可以产生的，它们是（　　） A．Pb B．Pb C．Po D．Ra E．Ra F．Th 19．关于同位素，下列说法中正确的是（　　） A．同位素具有相同的化学性质 B．同位素具有相同的核子数 C．同位素具有相同的质子数 D．同位素具有相同的中子数 20．“嫦娥二号”的任务之一是利用经技术改进的γ射线谱仪探测月球表面多种元素的含量与分布特征。月球表面一些元素（如钍、铀）本身就有放射性，发出γ射线；另外一些元素（如硅、镁、铝）在宇宙射线轰击下会发出γ射线。而γ射线谱仪可以探测到这些射线，从而证明某种元素的存在。下列关于γ射线的说法正确的是（　　） A．γ射线经常伴随α射线和β射线产生 B．γ射线来自原子核 C．如果元素以单质存在其有放射性，那么元素以化合物形式存在不一定其有放射性 D．γ射线的穿透能力比α射线、β射线都要强 答案第10页，共12页 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 放射性元素的衰变基础练习卷 一、单选题 1．钴60（）的衰变实验可以证实宇称不守恒的论断。钴60的衰变方程为，其中X表示的是（    ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】核反应方程遵循电荷数守恒、质量数守恒规律，设粒子X的质量数为、电荷数为，因此 解得 根据 解得 故选A。 2．2025年3月，国内首款超长寿命“C核电池研制成功，能适用极端环境的特性使其在航天设备中具有重要应用价值。该核电池利用原子核发生衰变释放的能量发电，发电过程的衰变方程为“，其中X为（   ） A．质子 B．电子 C．中子 D．正电子 【答案】B 【详解】根据核反应方程质量数守恒、核电荷数守恒，可知X质量数为0，电荷数为，则X为电子，故B正确。 故选B。 3．许多家用烟雾探测器使用镅-241（Am-241）作为电离源，它的衰变方程为，其半衰期为432.2年。下列说法正确的是（　　） A．如果有100个镅-241，经过432.2年后一定还剩下50个镅-241没有衰变 B．如果有镅-241，经过432.2年后还剩下镅-241没有衰变 C．升高环境温度可使镅-241的半衰期变大 D．升高环境温度可使镅-241的半衰期变小 【答案】B 【详解】A．半衰期是一个统计规律，适用于大量样本，可知，如果有100个镅-241，经过432.2年后，不能够确定还剩下多少个镅-241没有衰变，故A错误； B．根据半衰期的规律有，故B正确； CD．半衰期由原子核自身决定，与物理环境和化学状态无关，即升高环境温度可使镅-241的半衰期不变，故CD错误。 故选B。 4．中子是构成原子核的重要粒子之一，由查德威克于1932年发现。查德威克发现中子的核反应方程为，关于反应物的电荷数与质量数，下列判断正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】核反应过程遵循电荷数守恒和质量数守恒，据此列方程计算： 1. 电荷数守恒：，解得； 2. 质量数守恒：，解得。 故选D。 5．（钍）元素具有放射性，它能放出一个粒子而变为（镤）。下列说法正确的是（　　） A．产生的（镤）的质量数为233 B．放出的粒子来自核外电子 C．镤核比钍核少一个中子 D．高温高压环境中衰变会变快 【答案】C 【详解】A．β粒子质量数为0，根据质量数守恒，镤核质量数等于钍核质量数234，故A错误； B．β粒子来自原子核内部，是中子衰变质子的产物，并非核外电子，故B错误； C．中子数=质量数-质子数，钍核中子数为，镤核中子数为，镤核比钍核少1个中子，故C正确； D．衰变的半衰期仅由原子核自身结构决定，高温、高压等外界条件不会改变衰变快慢，故D错误。 故选C。 6．钚元素是高度放射性物质，可用于制作同位素电池，广泛应用于宇宙飞船、人造卫星的能源供给。已知的半衰期约为88年，发生衰变的方程为，下列说法正确的是（    ） A．环境温度升高，的半衰期可能会变为100年 B．20个原子核经过88年后还剩10个 C．X是α粒子 D．X具有较强的穿透能力，可以穿透几厘米厚的铅板 【答案】C 【详解】A．半衰期由原子核内部结构决定，与外界温度等环境因素无关，的半衰期始终约为88年，故A错误； B．半衰期是统计规律，仅适用于大量原子核的衰变过程，对少量原子核无意义，20个原子核经过88年剩余数量不确定，故B错误； C．根据核反应电荷数守恒、质量数守恒，X的质量数为，电荷数为，即X为α粒子（），故C正确； D．α粒子穿透能力极弱，一张纸即可将其挡住，γ射线才有较强穿透能力，可穿透几厘米厚的铅板，故D错误。 故选C。 7．在考古研究中，通常利用的衰变来测算文物的大致年代，其半衰期为5730年，已知衰变方程为：，碳14发生衰变的过程中，除检测到X粒子的射线外，还检测到了γ射线，下列说法正确的是（　　） A．X是α粒子 B．γ射线电离能力比α射线强 C．X粒子来自于碳原子的核外 D．若测得一古木样品的含量为活体植物的，则该古木距今约为5730年 【答案】D 【详解】A．根据核反应电荷数、质量数守恒，反应前后电荷数满足 得 质量数满足 得 故X为电子，不是粒子，故A错误； B．三种射线中，射线电离能力最强，射线电离能力最弱，故B错误； C．衰变放出的电子是原子核内中子衰变为质子时产生的，来自原子核内部，不是核外电子，故C错误； D．根据半衰期公式 当时，年 即古木距今约5730年，故D正确。 故选D。 8．世界上首个第四代核能技术的钍基熔盐堆在我国甘肃并网发电，该反应堆以放射性较低的为核燃料。已知的半衰期为24天，下列说法正确的是（　　） A．衰变的电子来源于钍原子的核外电子 B．温度升高的半衰期将变短 C．50个经过48天后一定还剩余12.5个 D．经过6次衰变和4次衰变成 【答案】D 【详解】A．衰变的电子来自于中子转变为质子时释放出来的，故A错误； B．半衰期由材料本身决定，与外界因素无关，故B错误； C．半衰期的相关计算只适用于大量原子核，故C错误； D．衰变不改变质量数，变成的衰变次数为次=6次，衰变次数为次=4次，故D正确。 故选D。 9．下列核反应方程式中，属于衰变的是（　　） A．（　　） B．（　　） C．（　　） D．（　　） 【答案】A 【详解】A．根据质量数和电荷数守恒可得，核反应方程为 该核反应放出电子，属于β衰变，故A正确； B．根据质量数和电荷数守恒可得，核反应方程为 该核反应放出，即α粒子，属于α衰变，故B错误； C．根据质量数和电荷数守恒可得，核反应方程为 反应物有和两种，属于人工核转变，不是自发的衰变过程，放出粒子为，故C错误； D．根据质量数和电荷数守恒可得，核反应方程为 反应物有和中子两种，属于重核裂变过程，不是衰变，放出多个中子，故D错误。 故选A。 10．14是碳的一种放射性同位素，会发生衰变，其半衰期为5730年。考古学家测定某古生物化石样品中14的含量是原始14含量的，可以推断出该古生物死亡的时间约为（　　） A．5730年 B．11460年 C．17190年 D．22920年 【答案】C 【详解】根据放射性元素衰变公式 其中为剩余含量，为原始含量，为半衰期，为古生物死亡时间。题意已知、年，代入公式得 联立解得年年 故选C。 二、多选题 11．下列说法中正确的是（　　） A．γ射线是原子内层电子受激发而产生的，医学上用它治疗癌症 B．利用放射性同位素的放射作用，可将它作为示踪原子 C．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的 D．电子显微镜比光学显微镜的分辨率更高，是因为电子穿过样品时发生了更明显的衍射 【答案】BC 【详解】A．γ射线是原子核受激发而产生的，医学上用它治疗癌症，故A错误； B．利用放射性同位素的放射性，可将它作为示踪原子，故B正确； C．β衰变所释放的电子是原子核内的一个中子转变为一个质子与一个电子时所产生的，故C正确； D．电子显微镜比光学显微镜的分辨率更高，是因为电子的物质波波长比可见光的波长更短，穿过样品时更不容易发生明显的衍射，故D错误。 故选BC。 12．发生放射性衰变转变为，半衰期约为5700年。已知植物存活其间，其体内与的比例不变；生命活动结束后，持续减少，无法补充。已知某古木样品中与的比例正好是现代存活植物中该比例的一半。下列说法正确的是（　　） A．该古木的年代距今约为5700年 B．与具有相同的中子数 C．衰变为的过程中放出β射线 D．升高样品测量环境的温度可以加速的衰变 【答案】AC 【详解】A．由于样品中与的比例正好是现代存活植物中该比例的一半，表明衰变时间经过一个半衰期，即古木的年代距今约为5700年，故A正确； B．与是同位素，具有相同的质子数，不同的中子数，故B错误； C．衰变为的过程中质量数不变，质子数增加一个，则生成的粒子质量数为0，电荷数为-1，即粒子为电子，可知，衰变为的过程中放出β射线，故C正确； D．半衰期与元素的化学性质和物理性质无关，可知，升高样品测量环境的温度不能够加速的衰变，故D错误。 故选AC。 13．放射性同位素热电机（RTG）是一种利用放射性同位素衰变产生的热能转化为电能的设备。RTG使用的放射性同位素通常是钚238（），RTG可以连续工作多年甚至数十年，钚238的半衰期约为87年，其衰变方程为。下列说法正确的是（　　） A．核反应方程中的X为 B．核反应方程中的X为 C．增大压强，可使钚238的半衰期增大为90年 D．的中子数为142 【答案】AD 【详解】AB．根据核电荷守恒和质量数守恒可知，核反应方程中的X为，故A正确，B错误； C．压强、温度等外界条件不能改变放射性物质的半衰期，故C错误； D．的中子数，故D正确。 故选AD。 14．地震发生之前会有一些特殊的现象出现，地光就是其中之一。某放射性元素衰变过程中释放的大量带电粒子，当这些带电粒子通过岩石裂隙向大气中集中释放时就形成了地光，已知氡的半衰期为3.82天，经一系列衰变放出一些射线后最后变成稳定的铅。此过程中释放的射线垂直磁场方向射入匀强磁场时的偏转情况如图所示。在这一过程中下列说法中正确的是（  ） A．要经过4次衰变和4次β衰变 B．氡原子核比铅原子核多12个中子 C．C射线是一种带负电的粒子，可以穿透几米厚的混凝土 D．升高环境温度增大压强可能使氡的半衰期变为4天 【答案】AB 【详解】A．设要经过x次衰变和y次β衰变,则 有 联立解得 x=4 y=4 所以要经过4次衰变和4次β衰变，A正确； B．氡原子核有136个中子，铅原子核有124个中子，所以氡原子核比铅原子核多12个中子，B正确； C．根据C射线运动轨迹核左手定则，可以判断C射线带负电，为β射线，穿透能力较强，能穿透几毫米厚的铝板，不能穿透几米厚的混凝土，C错误； D．元素的半衰期只与元素本身有关，与元素所处的环境无关，D错误。 故选AB。 15．钍（Th）是一种放射性金属元素，带钢灰色光泽，质地柔软，广泛分布在地壳中，是一种前景十分可观的能源材料。已知钍发生衰变的半衰期为24天，关于钍的衰变，下列说法正确的是（　　） A．衰变放出的γ射线具有很强的电离能力 B．钍原子发生一次β衰变，原子核放出一个电子 C．β射线是高速电子流，它的穿透能力比α射线强 D．现在有80个钍原子，经过96天后，未衰变的钍原子个数为5个 【答案】BC 【详解】A．衰变放出的γ射线是高能电磁波，电离能力弱。故A错误； B．钍原子发生一次β衰变，核内一个中子变为质子，释放一个电子。故B正确； C．β射线是高速电子流，它的穿透能力比α射线强。故C正确； D．半衰期是大量统计的结果，对少量的粒子没有意义。故D错误。 故选BC。 16．在考古中科学家经常根据“碳14”发生β衰变程度来计算样品的大概年代。在近期“三星堆遗址”发掘过程中，科学家就通过对6个坑的73份炭屑样品使用“碳14”年代检测方法进行了分析，印证了“三星堆”新发现的4号坑的年代区间属于商代晚期。下列说法正确的是（　　） A．“碳14”衰变方程为 B．因为衰变后释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数减小 C．每经过一次β衰变后，原子核内中子数会减小1个，质子数增加1个 D．“碳14”年代检测方法往往有几十年的误差，主要原因是“碳14”衰变的半衰期将随外界环境温度、压强的变化而变化 【答案】AC 【详解】A．“碳14”发生β衰变产生电子，根据电荷数守恒、质量数守恒，故A正确； B．衰变过程虽有质量亏损，但质量数、电荷数守恒，故B 错误； C．β衰变产生的电子是由原子核内一个中子转化成质子而产生的，因此每经过一次β衰变后，原子核内中子数会减小1个，质子数增加1个，故C正确； D．“碳14”发生β衰变的半衰期与外界因素，如温度、压强无关，故D错误。 故选AC。 17．关于天然放射现象，以下叙述正确的是（  ） A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将变大 B．β衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的 C．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强 D．铀核(92U)衰变为铅核(82Pb)的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变 【答案】CD 【详解】A．半衰期的时间与元素的物理状态无关，若使某放射性物质的温度升高，其半衰期不变，故A错误； B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时产生的，故B错误； C．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强，故C正确； D．铀核(92U)衰变为铅核(82Pb)的过程中，每经过一次α衰变质子数少2，质量数少4；而每经过一次β衰变质子数增加1，质量数不变；由质量数和核电荷数守恒，设经过x次衰变，y次衰变，可有 ， 解得，可知要经过8次α衰变和6次β衰变，故D正确。 故选CD。 18．核Th具有天然放射性，它经过若干次α衰变和β衰变后会变成新的原子核。下列原子核中，有三种是Th衰变过程中可以产生的，它们是（　　） A．Pb B．Pb C．Po D．Ra E．Ra F．Th 【答案】ACD 【详解】经过1次α衰变质量数减少4，电荷数减少2，经过1次β衰变，质量数不变，电荷数加1。 所以衰变后质量数应该为232减去4的整数倍，D、C、A的228、216和208满足此条件，分别对应1次、4次和6次α衰变。 对应的电荷数应该分别减少2、8和12。 也就是分别为88，80和78。 β衰变会使得电荷数增加，所以对应的电荷数应该分别大于或等于88，80，78。 D、C、A选项里的电荷数分别为88，84，82，都满足条件。 故选ACD。 19．关于同位素，下列说法中正确的是（　　） A．同位素具有相同的化学性质 B．同位素具有相同的核子数 C．同位素具有相同的质子数 D．同位素具有相同的中子数 【答案】AC 【详解】A．同位素在元素周期表中占据的位置相同，化学性质也相同，故A正确； BCD．同位素具有相同的质子数，不同的中子数，则核子数不同，故BD错误，C正确。 故选AC。 20．“嫦娥二号”的任务之一是利用经技术改进的γ射线谱仪探测月球表面多种元素的含量与分布特征。月球表面一些元素（如钍、铀）本身就有放射性，发出γ射线；另外一些元素（如硅、镁、铝）在宇宙射线轰击下会发出γ射线。而γ射线谱仪可以探测到这些射线，从而证明某种元素的存在。下列关于γ射线的说法正确的是（　　） A．γ射线经常伴随α射线和β射线产生 B．γ射线来自原子核 C．如果元素以单质存在其有放射性，那么元素以化合物形式存在不一定其有放射性 D．γ射线的穿透能力比α射线、β射线都要强 【答案】ABD 【详解】AB.γ射线是原子核发生变化时伴随α射线和β射线放出来的，故AB正确； C.元素的放射性与其为单质还是化合物无关，故C错误； D. γ射线本质是高速光子流，穿透能力比α射线、β射线都要强，故D正确。 故选ABD。 答案第10页，共12页 2 学科网（北京）股份有限公司 $