5.2放射性元素的衰变 同步练习-2026-2027学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

**基本信息** 高中物理新授课同步练，以“A级基础-B级提升-C级培优”分层，覆盖放射性衰变核心知识点，梯度进阶巩固物理观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |A级必备知识基础|α/β衰变、半衰期、核反应方程、放射性同位素应用|单选直接考查概念辨析（如衰变方程判断），夯实物质与相互作用观念| |B级关键能力提升|半衰期计算、衰变规律图像、核反应综合应用|结合古木年代、核电池等情境，通过计算推理（如血液体积估算）培养科学思维| |C级学科素养培优|衰变后动量守恒与磁场运动综合|多过程问题（如径迹分析），融合模型建构与科学论证，提升学科素养|

2　放射性元素的衰变 A级 必备知识基础 一、原子核的衰变 1.一个原子核经过1次α衰变,变成另一个原子核,衰变后原子核的中子数减少(　　) A.1个 B.2个 C.3个 D.4个 2.某种微型核电池利用镅243Am)的衰变进行发电Am的衰变方程为AmNp+X,则X表示(　　) A.α粒子 B.质子 C.电子 D.中子 二、半衰期 3.已知放射性元素锶Sr)会发生β衰变,半衰期为28.8年,则(　　) A.经过约57.6年,核污染水中的锶Sr)将全部衰变结束 B.海水稀释不能改变锶的半衰期 C.β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的 D.秋冬气温逐渐变低时,锶的衰变速度会变慢 三、核反应 4.(2025海安高级中学月考)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 5.(2026南京期中)氘核通过一系列核聚变释放能量,其中的一种核反应方程为HHe+n+H,则方程中x,y的数值分别为(　　) A.x=2,y=1 B.x=1,y=1 C.x=2,y=2 D.x=1,y=2 四、放射性同位素及其应用 6.下列操作中把放射性同位素作为示踪原子的是(　　) A.γ射线探伤仪 B.用α射线来消除静电 C.利用钴60治疗肿瘤等疾病 D.把含有放射性元素的肥料施给农作物,以检测农作物吸收养分的规律 7.(2025连云港期末)火星车用放射性材料PuO2作为发电能源。材料中Pu元素是Pu,其半衰期为87.7年,衰变方程为PuU+X。下列说法正确的是(　　) A.X为中子 BU是U的同位素 C.Pu核衰变为人工转变 D.两个Pu原子衰变的时间间隔一定为87.7年 8.(2026江苏一模)核聚变燃料主要是氢的同位素,氘H)和氚H)在高温高压下聚变生成氦核He),并释放巨大能量。下列说法正确的是(　　) A.该聚变反应方程式为HHen B.氘原子和氚原子互为同位素,它们的化学性质不同 C.氘原子核内有1个中子,氚原子核内有1个中子 D.聚变生成的氦核He)核内有2个核子 B级 关键能力提升 9.(2025无锡期末)14C的半衰期约为5 700年。在植物存活其间,其体内14C与12C的比例不变;生命活动结束后,14C的比例持续减少。现通过测量得知,某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的四分之一。则该古木的年代距今约(　　) A.2 850年 B.5 700年 C.11 400年 D.22 800年 10.放射性同位素钍232经α、β衰变会生成氡,其衰变方程为ThRn+xα+2β。下列说法正确的是(　　) A.衰变方程中x=2 B.α射线的电离作用较强,穿透能力较弱 C.钍核α衰变的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间 D.核反应中放出的β粒子来自原子核外 11.设放射性物质Fe的初始质量为M0,经过时间t后剩余Fe的质量为m,下面四幅图中符合质量m随时间t的变化规律的是(　　) 12.(2026南通一模)核反应在航天与核技术中有着重要应用。 (1)用α粒子(氦核)轰击静止的铍核Be),发生核反应后生成碳核C)和中子,写出该核反应的方程式。 (2)“玉兔二号”核电池使用的钚238,半衰期为90天,若初始质量为16 g,求经过180天后剩余的质量。 13.(2025南京月考)含放射性同位素的药液,每分钟衰变6×1018次。将它注射到病人的血液中,15小时后从病人身上取10 cm3的血样,测得每分钟衰变2×1015次。同位素的半衰期为5小时。试根据数据计算: (1)该药液15小时后,每分钟衰变的总次数; (2)人体血液的总体积。 C级 学科素养培优 14.一个静止的铀核,放射一个α粒子而变为钍核,在匀强磁场中的径迹如图中图线1、2、3、4所示,则下列说法正确的是(　　) A.图线1是α粒子的径迹,图线2是钍核的径迹 B.图线1是钍核的径迹,图线2是α粒子的径迹 C.图线3是α粒子的径迹,图线4是钍核的径迹 D.图线3是钍核的径迹,图线4是α粒子的径迹 参考答案 1.B　 解析 一个原子核经过一次α衰变,电荷数减少2,质量数减少4,则中子数减少2,故选B。 2.A　 解析 由电荷数守恒得95=93+a,由质量数守恒得243=239+b,解得a=2,b=4,所以X的电荷数为2,质量数为4,X为α粒子。故选A。 3.B　 解析 半衰期是原子核发生半数衰变所需的时间,经过57.6年,即两个半衰期,剩余锶为原来的四分之一,并没有完全衰变完,故A项错误;半衰期由原子核内部因素决定,与原子核所处的物理环境和化学状态无关,故B项正确,D项错误;β衰变的实质是原子核内的中子转化成了一个质子和一个电子,这种转化产生的电子发射到核外,故C项错误。 4.A　 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,中间生成的新的原子核的质量数可能为231,227,223,219,215,211,则选项B、C、D都不可能,根据核反应的质量数和电荷数守恒可知,选项A反应正确。 5.B　 解析 根据核反应中质量数和电荷数守恒,有10=8+x+y,5=4+y,解得x=1,y=1,故选B。 6.D　 解析 γ射线探伤仪利用的是γ射线的穿透性,故A项错误;α射线用来消除静电利用的是α射线的电离本领强,故B项错误;利用钴60治疗肿瘤等疾病是利用它的射线对生命物质具有破坏性,故C项错误;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的转移和分布情况,找出合理施肥的规律,是把放射性同位素作为示踪原子使用,故D项正确。 7.B　 解析 发生衰变的核反应方程为PuU+He,X为α粒子,属于α衰变,故A、C项错误U和U的质子数相等,质量数不相等,是同位素,故B项正确;半衰期具有统计学意义,对两个原子不适用,故D项错误。 8.A　 解析 反应式左边质量数2+3=5,电荷数1+1=2,右边质量数4+1=5,电荷数2+0=2,均守恒,故A正确;同位素化学性质相同,故B错误;氘中子数为2-1=1,氚中子数为3-1=2,故C错误;氦核质量数为4,核子数为4,故D错误。 9.C　 解析 该古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的四分之一,可知经过了2个半衰期,则该古木的年代距今约5 700年×2=11 400年。故选C。 10.B　 解析 α粒子为He,β粒子为e,根据质量数守恒有232=220+4x解得x=3,故A项错误;α射线的电离作用较强,穿透能力较弱,故B项正确;根据半衰期的定义,可知钍核的半衰期不等于其放出一个α粒子所经历的时间,故C项错误;反应中,中子转化成一个质子和一个电子,其中的β粒子自原子核内部,故D项错误。 11.B　 解析 设Fe的半衰期为T,则剩余的质量为m=M0,故选B。 12.(1BeHeCn　(2)4 g 解析 (1)该核反应的方程式BeHeCn。 (2)经过180天后剩余的质量m=m0=16× g=4 g。 13.(1)7.5×1017次　(2)3 750 cm3 解析 (1)每分钟衰变次数与原子核的总数成正比,故ΔN=ΔN0,其中t=15 h,T=5 h,解得ΔN=7.5×1017次/分。 (2)由于有,得V=V'=×10 cm3=3 750 cm3。 14.B　 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mv相等,根据r=分析,电荷量大的轨道半径小,故图线1是钍核的径迹,图线2是α粒子的径迹。故B项正确。 学科网（北京）股份有限公司 $