高中物理人教版5第十九章原子核2放射性元素的衰變 第十九章第2節(jié)放射性元素的衰變

第2節(jié)放射性元素的衰變1.知道衰變的概念．2.知道α、β衰變的實(shí)質(zhì)，知道γ射線是怎樣產(chǎn)生的，會(huì)寫(xiě)α、β衰變方程．3．知道什么是半衰期，會(huì)利用半衰期解決相關(guān)問(wèn)題．一、原子核的衰變eq\a\vs4\al(1.)衰變：原子核由于放出α粒子或β粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓甧q\a\vs4\al(2.)衰變類型：常見(jiàn)的衰變有兩種，放出α粒子的衰變?yōu)棣了プ?，放出β粒子的衰變?yōu)棣滤プ?，而γ射線是伴隨α射線或β射線產(chǎn)生的．eq\a\vs4\al(3.)衰變方程：(1)α衰變：eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He．(2)β衰變：eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－)1e．eq\a\vs4\al(4.)衰變規(guī)律：原子核衰變時(shí)，遵循兩個(gè)守恒定律，其一是電荷數(shù)守恒，其二是質(zhì)量數(shù)守恒．1．(1)原子核發(fā)生衰變，變成了一種新的原子核．()(2)原子核衰變時(shí)質(zhì)量是守恒的．()(3)β衰變時(shí)放出的電子就是核外電子．()提示：(1)√(2)×(3)×二、半衰期1．定義：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間．2．特點(diǎn)(1)不同的放射性元素，半衰期不同，甚至差別非常大．(2)放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部自身的因素決定的，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒(méi)有關(guān)系．3．應(yīng)用：利用半衰期非常穩(wěn)定這一特點(diǎn)，可以通過(guò)測(cè)量其衰變程度來(lái)推斷時(shí)間．2．(1)半衰期可以表示放射性元素衰變的快慢．()(2)半衰期是放射性元素的大量原子核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律．()(3)對(duì)放射性元素加熱時(shí)，其半衰期縮短．()提示：(1)√(2)√(3)×知識(shí)點(diǎn)一原子核的衰變1．衰變規(guī)律：原子核發(fā)生衰變時(shí)，衰變前后的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒．2．衰變實(shí)質(zhì)α衰變：原子核內(nèi)兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)α粒子，并在一定條件下作為一個(gè)整體從較大的原子核中拋射出來(lái)，產(chǎn)生α衰變.2eq\o\al(1,0)n＋2eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)Heβ衰變：原子核內(nèi)的一個(gè)中子變成一個(gè)質(zhì)子留在原子核內(nèi)，同時(shí)放出一個(gè)電子，即β粒子放射出來(lái)．eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(0,－1)e3．衰變方程通式(1)α衰變：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)He(2)β衰變：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A,Z＋1)Y＋eq\o\al(0,－1)e4．衰變方程的書(shū)寫(xiě)(1)核反應(yīng)過(guò)程一般是不可逆的，所以核反應(yīng)只能用箭頭，不能用等號(hào)．(2)核反應(yīng)的生成物一定要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，不能憑空只依據(jù)兩個(gè)守恒而杜撰出不符合實(shí)際的生成物來(lái)書(shū)寫(xiě)核反應(yīng)方程．(3)核反應(yīng)中遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，核反應(yīng)過(guò)程中反應(yīng)前后的總質(zhì)量一般會(huì)發(fā)生變化(質(zhì)量虧損)而釋放出核能．(4)當(dāng)放射性物質(zhì)發(fā)生連續(xù)衰變時(shí)，原子核中有的發(fā)生α衰變，有的發(fā)生β衰變，同時(shí)伴隨著γ輻射．衰變的實(shí)質(zhì)關(guān)于天然放射現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是()A．α射線是由氦原子核衰變產(chǎn)生B．β射線是由原子核外電子電離產(chǎn)生C．γ射線是由原子核外的內(nèi)層電子躍遷產(chǎn)生D．通過(guò)化學(xué)反應(yīng)不能改變物質(zhì)的放射性[解析]α、β射線是天然放射性元素原子核衰變時(shí)產(chǎn)生的．γ射線是核反應(yīng)過(guò)程中發(fā)生質(zhì)量虧損時(shí)釋放出來(lái)的，故A、B、C三項(xiàng)錯(cuò)誤．放射性是核本身的一種性質(zhì)，故D項(xiàng)正確．[答案]D衰變規(guī)律的應(yīng)用(2023·廣州高二檢測(cè))原子核eq\o\al(238,92)U經(jīng)放射性衰變①變?yōu)樵雍薳q\o\al(234,90)Th，繼而經(jīng)放射性衰變②變?yōu)樵雍薳q\o\al(234,91)Pa，再經(jīng)放射性衰變③變?yōu)樵雍薳q\o\al(234,92)U，放射性衰變①、②和③依次為()A．α衰變、β衰變和β衰變B．β衰變、α衰變和β衰變C．β衰變、β衰變和α衰變D．α衰變、β衰變和α衰變[解題探究](1)α、β衰變遵循什么規(guī)律？(2)每發(fā)生一次α衰變，質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)如何變化？β衰變呢？[解析]eq\o\al(238,92)Ueq\o(→,\s\up7(①))eq\a\vs4\al(eq\o\al(234,90))Th，質(zhì)量數(shù)少4，電荷數(shù)少2，說(shuō)明①為α衰變.eq\o\al(234,90)Theq\o(→,\s\up7(②))eq\a\vs4\al(eq\o\al(234,91))Pa，質(zhì)子數(shù)加1，質(zhì)量數(shù)不變，說(shuō)明②為β衰變，中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子.eq\o\al(234,91)Paeq\o(→,\s\up7(③))eq\a\vs4\al(eq\o\al(234,92))U，質(zhì)子數(shù)加1，質(zhì)量數(shù)不變，說(shuō)明③為β衰變，中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子．故選A.[答案]A衰變次數(shù)的計(jì)算放射性元素eq\o\al(232,90)Th經(jīng)過(guò)________次α衰變和________次β衰變成了穩(wěn)定元素eq\o\al(208,82)Pb.[解析]法一：由于β衰變不會(huì)引起質(zhì)量數(shù)的變化，故可先根據(jù)質(zhì)量數(shù)的變化確定α衰變的次數(shù)．因?yàn)槊窟M(jìn)行一次α衰變，質(zhì)量數(shù)減少4，所以α衰變的次數(shù)為x＝eq\f(232－208,4)次＝6次再結(jié)合核電荷數(shù)的變化情況和衰變規(guī)律來(lái)判定β衰變的次數(shù).6次α衰變，電荷數(shù)應(yīng)減少2×6＝12，而每進(jìn)行一次β衰變，電荷數(shù)增加1，所以β衰變的次數(shù)為y＝[12－(90－82)]次＝4次．法二：設(shè)經(jīng)過(guò)x次α衰變、y次β衰變，根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒得：232＝208＋4x90＝82＋2x－y兩式聯(lián)立得：x＝6，y＝4.[答案]64設(shè)放射性元素eq\o\al(A,Z)X經(jīng)過(guò)n次α衰變和m次β衰變后，變成穩(wěn)定的新元素eq\o\al(A′,Z′)Y，則衰變方程為eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A′,Z′)Y＋neq\o\al(4,2)He＋meq\o\al(0,－1)e根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可列方程A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m以上兩式聯(lián)立解得：n＝eq\f(A－A′,4)，m＝eq\f(A－A′,2)＋Z′－Z.知識(shí)點(diǎn)二半衰期的理解及應(yīng)用1．半衰期公式N余＝N原eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(t/τ)，m余＝m原eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(t/τ)式中N原、m原表示衰變前的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，N余、m余表示衰變后尚未發(fā)生衰變的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，t表示衰變時(shí)間，τ表示半衰期．2．對(duì)半衰期的理解(1)不同元素的半衰期不同，半衰期越大衰變?cè)铰?；半衰期越小，衰變?cè)娇欤?2)半衰期是一個(gè)具有統(tǒng)計(jì)意義的物理量，一定量的放射性物質(zhì)中的某一個(gè)具有放射性的原子核，經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間發(fā)生衰變是偶然的，但數(shù)目巨大的放射性物質(zhì)中，有一半原子核發(fā)生衰變的時(shí)間是穩(wěn)定不變的，這就是半衰期的統(tǒng)計(jì)意義．因此半衰期是指放射性元素的大量原子核半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時(shí)間，表示大量原子核衰變的快慢程度，因此半衰期的統(tǒng)計(jì)規(guī)律只適用于含有大量原子的樣品．(3)半衰期是放射性元素的性質(zhì)，只與原子核本身的性質(zhì)有關(guān)，與物理和化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)，即一種放射性元素，不管它以單質(zhì)存在還是以化合物的形式存在，或者對(duì)它加壓、或者提高它的溫度，都不能改變其半衰期．半衰期的理解(多選)關(guān)于放射性元素的半衰期，下列說(shuō)法正確的是()A．原子核全部衰變所需要的時(shí)間的一半B．原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時(shí)間C．相對(duì)原子質(zhì)量減少一半所需要的時(shí)間D．元素原子核總質(zhì)量減半所需要的時(shí)間[解析]放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時(shí)間叫做這種元素的半衰期，它與原子核全部衰變所需要的時(shí)間的一半不同．放射性元素發(fā)生衰變后成了一種新的原子核，原來(lái)的放射性元素原子核的個(gè)數(shù)不斷減少；當(dāng)原子核的個(gè)數(shù)減半時(shí)，該放射性元素的原子核的總質(zhì)量也減半，故選項(xiàng)B、D正確．[答案]BD半衰期公式的應(yīng)用放射性同位素14C被考古學(xué)家稱為“碳鐘”，它可以用來(lái)判定古生物體的年代，此項(xiàng)研究獲得1960年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)．(1)宇宙射線中高能量的中子碰到空氣中的氮原子后，會(huì)形成不穩(wěn)定的eq\o\al(14,6)C，它很容易發(fā)生衰變，放出β射線變成一個(gè)新核，其半衰期為5730年，試寫(xiě)出14C的衰變方程．(2)若測(cè)得一古生物遺骸中的eq\o\al(14,6)C含量只有活體中的25%，則此遺骸距今約有多少年？[思路點(diǎn)撥](1)根據(jù)質(zhì)量守恒和電荷數(shù)守恒寫(xiě)出衰變方程．(2)由古生物14C的含量與活體14C的含量對(duì)比可確定其半衰期數(shù)，即可計(jì)算出古生物的年代．[解析](1)eq\o\al(14,6)C的β衰變方程為：eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,7)N.(2)eq\o\al(14,6)C的半衰期τ＝5730年．生物死亡后，遺骸中的eq\o\al(14,6)C按其半衰期變化，設(shè)活體中eq\o\al(14,6)C的含量為N0，遺骸中的eq\o\al(14,6)C含量為N，則N＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(t,τ))N0≠N0，即＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(t,5730))N0，故eq\f(t,5730)＝2，t＝11460年．[答案](1)eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,7)N(2)11460年典型問(wèn)題——α衰變、β衰變?cè)诖艌?chǎng)中的軌跡分析設(shè)有一個(gè)質(zhì)量為M0的原子核，原來(lái)處于靜止?fàn)顟B(tài)．當(dāng)發(fā)生一次α(或β)衰變后，釋放的粒子的質(zhì)量為m，速度為v，產(chǎn)生的反沖核的質(zhì)量為M，速度為V.1．動(dòng)量守恒關(guān)系：0＝mv＋MV或mv＝－MV.2．在磁場(chǎng)中徑跡的特點(diǎn)：當(dāng)粒子和反沖核垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，將在洛倫茲力的作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且軌跡如圖所示．(1)軌道半徑的大?。阂?yàn)榱Ｗ优c反沖核的動(dòng)量大小相等，所以軌道半徑與電荷量成反比，即R＝eq\f(mv,Bq)∝eq\f(1,q).當(dāng)發(fā)生α衰變時(shí)：eq\f(Rα,RM)＝eq\f(Z－2,2).當(dāng)發(fā)生β衰變時(shí)：eq\f(Rβ,RM)＝eq\f(Z＋1,1).如果測(cè)出軌道的半徑比，可以求出Z，從而判定是什么原子核發(fā)生了衰變．(2)運(yùn)行周期的長(zhǎng)短：在同樣的條件下，運(yùn)行周期與粒子和反沖核的比荷成反比，即T＝eq\f(2πm,Bq)∝eq\f(m,q).(3)徑跡的特點(diǎn)：粒子的軌道半徑大，反沖核的軌道半徑?。亮Ｗ优c反沖核帶同種電荷，兩軌道外切；β粒子與反沖核帶異種電荷，兩軌道內(nèi)切；γ射線的徑跡為與反沖核的徑跡相切的直線．靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的某放射性元素的原子核，當(dāng)它放出一個(gè)α粒子后，其速度方向與磁場(chǎng)方向垂直，測(cè)得α粒子和反沖核軌道半徑之比為44∶1，如圖所示，則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．α粒子與反沖核的動(dòng)量大小相等，方向相反B．原來(lái)放射性元素的原子核電荷數(shù)為90C．反沖核的電荷數(shù)為88D．α粒子和反沖粒子的速度之比為1∶88[解析]微粒之間相互作用的過(guò)程中遵循動(dòng)量守恒，由于初始總動(dòng)量為0，則末動(dòng)量也為0，即α粒子和反沖核的動(dòng)量大小相等、方向相反．由于釋放的α粒子和反沖核均在垂直于磁場(chǎng)的平面內(nèi)且在洛倫茲力作用下做圓周運(yùn)動(dòng)，由Bqv＝meq\f(v2,R)得：R＝eq\f(mv,qB).若原來(lái)放射性元素的核電荷數(shù)為Q，則對(duì)α粒子：R1＝eq\f(p1,B·2e)對(duì)反沖核：R2＝eq\f(p2,B（Q－2）e).由于p1＝p2，得R1∶R2＝44∶1，Q＝90它們的速度大小與質(zhì)量成反比，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．[答案]D(2023·高考北京卷)實(shí)驗(yàn)觀察到，靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中A點(diǎn)的原子核發(fā)生β衰變，衰變產(chǎn)生的新核與電子恰在紙面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向和軌跡示意圖如圖，則()A．軌跡1是電子的，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外B．軌跡2是電子的，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外C．軌跡1是新核的，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里D．軌跡2是新核的，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里解析：選D.根據(jù)動(dòng)量守恒定律，原子核發(fā)生β衰變后產(chǎn)生的新核與電子的動(dòng)量大小相等，設(shè)為p.根據(jù)qvB＝eq\f(mv2,r)，得軌道半徑r＝eq\f(mv,qB)＝eq\f(p,qB)，故電子的軌跡半徑較大，即軌跡1是電子的，軌跡2是新核的．根據(jù)左手定則，可知磁場(chǎng)方向垂直紙面向里．選項(xiàng)D正確．[隨堂達(dá)標(biāo)]1．關(guān)于天然放射現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是()A．放射性元素的原子核內(nèi)的核子有半數(shù)發(fā)生變化所需的時(shí)間就是半衰期B．放射性物質(zhì)放出的射線中，α粒子動(dòng)能很大，因此貫穿物質(zhì)的本領(lǐng)很強(qiáng)C．當(dāng)放射性元素的原子的核外電子具有較高能量時(shí)，將發(fā)生β衰變D．放射性的原子核發(fā)生衰變后產(chǎn)生的新核從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，輻射出γ射線解析：選D.半衰期的概念是放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間，而不是原子核內(nèi)的核子半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；放射性物質(zhì)放出的射線中，α粒子的動(dòng)能很大，但由于它與外界物質(zhì)的原子核碰撞時(shí)很容易損失能量，因此它貫穿物質(zhì)的本領(lǐng)很小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；放射性元素發(fā)生衰變是因?yàn)樵雍瞬环€(wěn)定所引起的，與核外電子的能量高低無(wú)關(guān)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；放射性元素發(fā)生衰變后的新核從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)會(huì)以光子的形式放出能量，γ射線即為高能的光子流，選項(xiàng)D正確．2．(多選)關(guān)于原子核的衰變和半衰期，下列說(shuō)法正確的是()A．半衰期是指原子核的質(zhì)量減少一半所需要的時(shí)間B．半衰期是指原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時(shí)間C．發(fā)生α衰變時(shí)產(chǎn)生的新原子核在周期表中的位置向后移動(dòng)2位D．發(fā)生β衰變時(shí)產(chǎn)生的新原子核在周期表中的位置向后移動(dòng)1位解析：選BD.由半衰期的定義可知，A錯(cuò)，B對(duì)．由α衰變和β衰變的實(shí)質(zhì)可知，C錯(cuò)，D對(duì)．\o\al(235,92)U經(jīng)過(guò)m次α衰變和n次β衰變，變成eq\o\al(207,82)Pb，則()A．m＝7，n＝3 B．m＝7，n＝4C．m＝14，n＝9 D．m＝14，n＝18解析：選B.原子核經(jīng)過(guò)一次α衰變，放出一個(gè)eq\o\al(4,2)He，其質(zhì)子數(shù)減小2，質(zhì)量數(shù)減小4，經(jīng)過(guò)一次β衰變，放出一個(gè)電子，質(zhì)子數(shù)增加1，質(zhì)量數(shù)不變．由eq\o\al(235,eq\a\vs4\al(92))U變?yōu)閑q\o\al(207,eq\a\vs4\al(82))Pb，質(zhì)子數(shù)減小了10，質(zhì)量數(shù)減少了28，故可列方程－2m＋n＝－10，－4m＝－28，解得m＝7，n＝4.4．(2023·高考重慶卷)碘131的半衰期約為8天．若某藥物含有質(zhì)量為m的碘131，經(jīng)過(guò)32天后，該藥物中碘131的含量大約還有()\f(m,4) \f(m,8)\f(m,16) \f(m,32)解析：選C.經(jīng)過(guò)32天即4個(gè)半衰期，碘131的含量變?yōu)閙′＝eq\f(m,24)＝eq\f(m,16)，C項(xiàng)正確．5．(2023·高考江蘇卷)氡222是一種天然放射性氣體，被吸入后，會(huì)對(duì)人的呼吸系統(tǒng)造成輻射損傷．它是世界衛(wèi)生組織公布的主要環(huán)境致癌物質(zhì)之一．其衰變方程是eq\o\al(222,86)Rn→eq\o\al(218,84)Po＋________．已知eq\o\al(222,86)Rn的半衰期約為天，則約經(jīng)過(guò)________天，16g的eq\o\al(222,86)Rn衰變后還剩1g.解析：根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，衰變方程為eq\o\al(222,86)Rn→eq\o\al(218,84)Po＋eq\o\al(4,2)He.根據(jù)衰變公式m余＝m原eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(t,τ))，得1＝16×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(t,)，解得t＝天．答案：eq\o\al(4,2)He(或α)[課時(shí)作業(yè)][學(xué)生用書(shū)P98(獨(dú)立成冊(cè))]一、單項(xiàng)選擇題1．下列關(guān)于半衰期的說(shuō)法中正確的是()A．放射性元素的半衰期越短，表明有半數(shù)原子核發(fā)生衰變所需要的時(shí)間越短，衰變速度越快B．放射性元素的樣品不斷衰變，隨著剩下的未衰變的原子核的減少，元素的半衰期也變短C．把放射性元素放在密封的容器中，可以減慢放射性元素衰變的速度D．降低溫度或增大壓強(qiáng)，讓放射性元素與其他物質(zhì)形成化合物，均可以減小該元素的衰變速度解析：選A.放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時(shí)間，它反映了放射性元素衰變的快慢，衰變?cè)娇?，半衰期越短；某種元素的半衰期長(zhǎng)短由其本身因素決定，與它所處的物理狀態(tài)或化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)，故上述選項(xiàng)只有A正確．2．關(guān)于放射性元素的α衰變和β衰變，下列說(shuō)法中正確的是()A．原子核每放出一個(gè)α粒子，原子序數(shù)減少4B．原子核每放出一個(gè)α粒子，原子序數(shù)增加4C．原子核每放出一個(gè)β粒子，原子序數(shù)減少1D．原子核每放出一個(gè)β粒子，原子序數(shù)增加1解析：選D.發(fā)生一次α衰變，核電荷數(shù)減少2，質(zhì)量數(shù)減少4，原子序數(shù)減少2；發(fā)生一次β衰變，核電荷數(shù)增加1，原子序數(shù)增加1.3．下列表示放射性元素碘131(eq\o\al(131,53)I)β衰變的方程是()\o\al(131,53)I→eq\o\al(127,51)Sb＋eq\o\al(4,2)He\o\al(131,53)I→eq\o\al(131,54)Xe＋eq\o\al(0,－1)e\o\al(131,53)I→eq\o\al(130,53)I＋eq\o\al(1,0)n\o\al(131,53)I→eq\o\al(130,52)Te＋eq\o\al(1,1)H解析：選B.本題考查了核反應(yīng)方程的兩個(gè)守恒特點(diǎn)．A選項(xiàng)不是β衰變過(guò)程，故A錯(cuò)誤；β衰變的特點(diǎn)是放出電子，而B(niǎo)選項(xiàng)既滿足質(zhì)量數(shù)守恒又滿足電荷數(shù)守恒，故B正確；C、D中放出的是中子和質(zhì)子，不符合β衰變的特點(diǎn)．4．某放射性元素經(jīng)過(guò)天有eq\f(7,8)的原子核發(fā)生了衰變，該元素的半衰期為()A．天 B．天C．天 D．天解析：選D.由于經(jīng)過(guò)了天，還有eq\f(1,8)沒(méi)有衰變，由半衰期計(jì)算公式m＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(t,τ))m0可說(shuō)明該放射性元素經(jīng)過(guò)了3個(gè)半衰期，即可算出半衰期是天，故D項(xiàng)正確．5．最近幾年，原子核科學(xué)家在超重元素的探測(cè)方面取得重大進(jìn)展，1996年科學(xué)家們?cè)谘芯磕硟蓚€(gè)重離子結(jié)合成超重元素的反應(yīng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)生成的超重元素的核eq\o\al(A,Z)X經(jīng)過(guò)6次α衰變后的產(chǎn)物是eq\o\al(253,100)Fm.由此，可以判定生成的超重元素的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別是()A．124、259 B．124、265C．112、265 D．112、277解析：選D.由電荷數(shù)守恒得Z＝100＋12＝112，由質(zhì)量數(shù)守恒得A＝253＋24＝277，故選D.6．鈾239(eq\o\al(239,92)U)經(jīng)過(guò)衰變可產(chǎn)生钚239(eq\o\al(239,94)Pu)．關(guān)于鈾239的衰變，下列說(shuō)法正確的是()\o\al(239,94)Pu與eq\o\al(239,92)U的核內(nèi)具有相同的中子數(shù)和不同的核子數(shù)B．放射性物質(zhì)eq\o\al(239,92)U發(fā)生β衰變時(shí)所釋放的電子來(lái)源于核外電子\o\al(239,92)U經(jīng)過(guò)2次β衰變產(chǎn)生eq\o\al(239,94)PuD．溫度升高，eq\o\al(239,92)U的半衰期減小解析：選\o\al(239,92)U的質(zhì)量數(shù)A′＝239，核電荷數(shù)Z′＝92，則中子數(shù)n′＝239－92＝147，eq\o\al(239,94)Pu的質(zhì)量數(shù)A＝239，核電荷數(shù)Z＝94，則中子數(shù)n＝A－Z＝239－94＝145，故核子數(shù)相同，但中子數(shù)不同，故A錯(cuò)誤．β衰變是原子核的衰變，與核外電子無(wú)關(guān)，β衰變時(shí)釋放的電子是由核內(nèi)一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子同時(shí)釋放出來(lái)的，故B錯(cuò)誤.eq\o\al(239,92)U→2eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(239,94)Pu，顯然反應(yīng)物的質(zhì)量數(shù)為239，而生成物的質(zhì)量數(shù)為239，故質(zhì)量數(shù)守恒；而反應(yīng)物的核電荷數(shù)為92，故核電荷數(shù)守恒，反應(yīng)能夠發(fā)生，故C正確．半衰期與物體的溫度、狀態(tài)均無(wú)關(guān)，而是由核內(nèi)部自身因素決定的，故D錯(cuò)誤．二、多項(xiàng)選擇題7．天然放射性元素eq\o\al(232,90)Th(釷)經(jīng)過(guò)一系列α衰變和β衰變之后，變成eq\o\al(208,82)Pb(鉛)．下列論斷中正確的是()A．衰變的過(guò)程共有6次α衰變和4次β衰變B．鉛核比釷核少8個(gè)質(zhì)子C．β衰變所放出的電子來(lái)自原子核外軌道D．釷核比鉛核多24個(gè)中子解析：選AB.由于β衰變不會(huì)引起質(zhì)量數(shù)的減少，故可先根據(jù)質(zhì)量數(shù)的減少確定α衰變的次數(shù)為：x＝eq\f(232－208,4)＝6，再結(jié)合核電荷數(shù)的變化情況和衰變規(guī)律來(lái)判定β衰變的次數(shù)應(yīng)滿足：2x－y＝90－82＝8，y＝2x－8＝4.釷232核中的中子數(shù)為232－90＝142，鉛208核中的中子數(shù)為208－82＝126，所以釷核比鉛核多16個(gè)中子，鉛核比釷核少8個(gè)質(zhì)子．由于物質(zhì)的衰變與元素的化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)，所以β衰變所放出的電子來(lái)自原子核內(nèi)eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(0,－1)e，所以選項(xiàng)A、B正確．8．(2023·高考全國(guó)卷Ⅰ節(jié)選)關(guān)于天然放射性，下列說(shuō)法正確的是()A．所有元素都有可能發(fā)生衰變B．放射性元素的半衰期與外界的溫度無(wú)關(guān)C．放射性元素與別的元素形成化合物時(shí)仍具有放射性D．一個(gè)原子核在一次衰變中可同時(shí)放出α、β和γ三種射線解析：選BC.自然界中絕大部分元素沒(méi)有放射現(xiàn)象，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；放射性元素的半衰期只與原子核結(jié)構(gòu)有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān)，選項(xiàng)B、C正確；原子核發(fā)生衰變時(shí)，不能同時(shí)發(fā)生α和β衰變，γ射線伴隨這兩種衰變產(chǎn)生，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．9．(2023·高考山東卷)14C發(fā)生放射性衰變成為14N，半衰期約5700年．已知植物存活期間，其體內(nèi)14C與12C的比例不變；生命活動(dòng)結(jié)束后，14C的比例持續(xù)減?。F(xiàn)通過(guò)測(cè)量得知，某古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一．下列說(shuō)法正確的是()A．該古木的年代距今約5700年B．12C、13C、14C具有相同的中子數(shù)C．14C衰變?yōu)?4N的過(guò)程中放出β射線D．增加樣品測(cè)量環(huán)境的壓強(qiáng)將加速14C的衰變解析：選AC.古木樣品中14C的比例是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一，根據(jù)半衰期的定義知該古木的年代距今約5700年，選項(xiàng)A正確．同位素具有相同的質(zhì)子數(shù)，不同的中子數(shù)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤.14C的衰變方程為eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(0,－1)e，所以此衰變過(guò)程放出β射線，選項(xiàng)C正確．放射性元素的半衰期與核內(nèi)部自身因素有關(guān)，與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無(wú)關(guān)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．10.在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)原來(lái)靜止的原子核發(fā)生了衰變，得到兩條如圖所示的徑跡，圖中箭頭表示衰變后粒子的運(yùn)動(dòng)方向．不計(jì)放出光子的能量，則下列說(shuō)法正確的是()A．發(fā)生的是β衰變，b為β粒子的徑跡B．發(fā)生的是α衰變，b為α粒子的徑跡C．磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外D．磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里解析：選AD.放射性元素放出β粒子時(shí)，β粒子與反沖核的速度相反，而電性相反，則兩個(gè)粒子受到的洛倫茲力方向相同，兩個(gè)粒子的軌跡應(yīng)為內(nèi)切圓，故放出的是β粒子，放射性元素放出粒子時(shí)，兩帶電粒子的動(dòng)量守恒，由半徑公式可得軌跡半徑與動(dòng)量成正比，與電荷量成反比，而β粒子的電荷量比反沖核的電荷量小，則β粒子的半徑比反沖核的半徑大，故b為β粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，故選項(xiàng)A正確，由左手定則知磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，選項(xiàng)D正確．三、非選擇題11．恒星向外輻射的能量來(lái)自于其內(nèi)部發(fā)生的各種熱核反應(yīng)，當(dāng)溫度達(dá)到108K時(shí)，可以發(fā)生“氦燃燒”．(1)完成“氦燃燒”的核反應(yīng)方程：eq\o\al(4,2)He＋________→eq\o\al(8,4)Be＋γ.(2)e