第20講放射性元素的衰變（解析版）

第20講放射性元素的衰變目標(biāo)導(dǎo)航目標(biāo)導(dǎo)航課程標(biāo)準(zhǔn)課標(biāo)解讀1.了解放射性和原子核衰變。知道半衰期及其統(tǒng)計(jì)意義。2.了解放射性同位素的應(yīng)用，知道射線的危害與防護(hù)。1.知道什么是α衰變和β衰變，能運(yùn)用衰變規(guī)律寫出衰變方程。2.知道半衰期的概念和半衰期的統(tǒng)計(jì)意義，能利用半衰期公式進(jìn)行簡單計(jì)算。3.知道核反應(yīng)及其遵循的規(guī)律。4.知道什么是放射性同位素和人工轉(zhuǎn)變的放射性同位素。5.了解放射性在生產(chǎn)和科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用和防護(hù)。知識精講知識精講知識點(diǎn)01原子核的衰變半衰期（一）原子核的衰變1．定義：原子核自發(fā)地放出α粒子或β粒子，而變成另一種原子核的變化。2．衰變類型(1)α衰變：原子核放出α粒子的衰變．進(jìn)行α衰變時(shí)，質(zhì)量數(shù)減少4，電荷數(shù)減少2，eq\o\al(238,92)U的α衰變方程：eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He。(2)β衰變：原子核放出β粒子的衰變．進(jìn)行β衰變時(shí)，質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)加1，eq\o\al(234,90)Th的β衰變方程：eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e。3．衰變規(guī)律：電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)守恒。（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)和外部條件沒有關(guān)系。3．適用條件：半衰期描述的是統(tǒng)計(jì)規(guī)律，不適用于少數(shù)原子核的衰變?！局R拓展】衰變類型α衰變?chǔ)滤プ兯プ兎匠蘣q\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)Heeq\o\al(A,Z)X→AZ＋1Y＋eq\o\al(0,－1)e衰變實(shí)質(zhì)2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成氦核2eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)He1個(gè)中子轉(zhuǎn)化為1個(gè)質(zhì)子和1個(gè)電子eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(0,－1)e典型方程eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)Heeq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒、動(dòng)量守恒半衰期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)間衰變規(guī)律N余＝N原，m余＝m原式中N原、m原分別表示衰變前的原子核數(shù)和質(zhì)量，N余、m余分別表示衰變后的尚未發(fā)生衰變的原子核數(shù)和質(zhì)量，t表示衰變時(shí)間，τ表示半衰期.影響因素由原子核內(nèi)部因素決定，跟原子所處的外部條件、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)半衰期規(guī)律是對大量原子核衰變行為作出的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，可以對大量原子核衰變行為進(jìn)行預(yù)測，而單個(gè)特定原子核的衰變行為不可預(yù)測【即學(xué)即練1】2021年4月底，我國“人造太陽”裝置將完成改造升級，擬在該裝置內(nèi)實(shí)現(xiàn)1億攝氏度“燃燒”100秒的目標(biāo)。該實(shí)驗(yàn)中的可控?zé)岷朔磻?yīng)的方程是H＋H→He＋X，其中海水中富含反應(yīng)原料氘（H），而氚（H）在自然界中含量極微，但可以用某種粒子Y轟擊鋰核（Li）得到，核反應(yīng)方程為Li＋Y→H＋He，下列說法正確的是（）A．粒子X為中子，粒子Y為質(zhì)子B．核反應(yīng)方程Li＋Y→H＋He為α衰變C．核反應(yīng)生成物中的α粒子具有很強(qiáng)的電離本領(lǐng)和穿透能力D．在H＋H→He＋X核反應(yīng)中，反應(yīng)前的總質(zhì)量大于反應(yīng)后的總質(zhì)量【答案】D【分析】A．根據(jù)核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù)電荷數(shù)守恒定律可知，粒子X為中子，粒子Y也為中子，所以A錯(cuò)誤；B．核反應(yīng)方程Li＋Y→H＋He為人工轉(zhuǎn)變，所以B錯(cuò)誤；C．核反應(yīng)生成物中的α粒子具有很強(qiáng)的電離本領(lǐng)但是穿透能力較弱，所以C錯(cuò)誤；D．在H＋H→He＋X核反應(yīng)中，能釋放大量的能量，根據(jù)質(zhì)量方程ΔE=mc2可知，反應(yīng)前的總質(zhì)量大于反應(yīng)后的總質(zhì)量，所以D正確。故選D?！炯磳W(xué)即練2】目前，在居室裝修中經(jīng)常用到花崗巖、大理石等裝飾材料，這些巖石都不同程度地含有放射性元素。比如，有些含有鈾、釷的花崗巖等巖石會(huì)釋放出放射性惰性氣體氡，而氡會(huì)發(fā)生放射性衰變，放射出、、射線，這些射線會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生癌變及呼吸道等方面的疾病。根據(jù)有關(guān)放射性知識可知，下列說法正確的是（）A．衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子和電子所產(chǎn)生的C．射線一般伴隨著或射線產(chǎn)生，在這三種射線中，射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力最弱D．發(fā)生衰變時(shí)，生成核與原來的原子核相比，中子數(shù)減少了4【答案】A【分析】A．衰變所釋放的電子來自原子核，是原子核中的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子和電子所產(chǎn)生的，故A正確；B．半衰期具有統(tǒng)計(jì)意義，只對大量的原子核適用，故B錯(cuò)誤；C．射線一般伴隨著或射線產(chǎn)生，在這三種射線中，射線的穿透能力最弱，電離能力最強(qiáng)，故C錯(cuò)誤；D．發(fā)生衰變時(shí)，電荷數(shù)減少2，質(zhì)量數(shù)減少4，則中子數(shù)少2，故D錯(cuò)誤。故選A。知識點(diǎn)02核反應(yīng)放射性同位素及其應(yīng)用（一）核反應(yīng)1．定義：原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核或者發(fā)生狀態(tài)變化的過程．2．原子核的人工轉(zhuǎn)變：盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核，核反應(yīng)方程eq\o\al(14,

7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,

8)O＋eq\o\al(1,1)H.3．遵循規(guī)律：質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒．（二）放射性同位素及其應(yīng)用1．放射性同位素：具有放射性的同位素．2．應(yīng)用：(1)射線測厚儀：工業(yè)部門使用放射性同位素發(fā)出的射線來測厚度．(2)放射治療．(3)培優(yōu)、保鮮．(4)示蹤原子：一種元素的各種同位素具有相同的化學(xué)性質(zhì)，用放射性同位素代替非放射性的同位素后可以探測出原子到達(dá)的位置．（三）輻射與安全1．人類一直生活在放射性的環(huán)境中．2．過量的射線對人體組織有破壞作用．在使用放射性同位素時(shí)，必須嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，注意人身安全，同時(shí)，要防止放射性物質(zhì)對水源、空氣、用具等的污染．【知識拓展】條件用α粒子、質(zhì)子、中子，甚至用γ光子轟擊原子核使原子核發(fā)生轉(zhuǎn)變.實(shí)質(zhì)用粒子轟擊原子核并不是粒子與核碰撞將原子核打開，而是粒子打入原子核內(nèi)部使核發(fā)生了轉(zhuǎn)變規(guī)律(1)質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒；(2)動(dòng)量守恒原子核人工轉(zhuǎn)變的三大發(fā)現(xiàn)(1)1919年盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程：eq\o\al(14,

7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,

8)O＋eq\o\al(1,1)H(2)1932年查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程：eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n(3)1934年約里奧—居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素和正電子的核反應(yīng)方程：eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n；eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,＋1)e.核反應(yīng)過程一般都是不可逆的，核反應(yīng)方程不能用等號連接，只能用單向箭頭表示反應(yīng)方向【即學(xué)即練3】如圖，軋鋼廠的熱軋機(jī)上可以安裝射線測厚儀，儀器探測到的射線強(qiáng)度與鋼板的厚度有關(guān)。已知某車間采用放射性同位素依-192作為放射源，其化學(xué)符號是，原子序數(shù)，通過衰變放出射線，半衰期為天，適合透照鋼板厚度，下列說法正確的是（）

A．衰變產(chǎn)生的新核用X表示，銥的衰變方程為份B．若已知鋼板厚度標(biāo)準(zhǔn)為，探測器得到的射線變?nèi)鯐r(shí)，說明鋼板厚度大于，應(yīng)當(dāng)增大熱軋機(jī)兩輪之間的厚度間隙C．若有銥，經(jīng)過天有沒有衰變D．放射性同位素發(fā)生衰變時(shí)，遵循能量守恒和質(zhì)量守恒【答案】A【分析】A．衰變的實(shí)質(zhì)是核里的一個(gè)中子放出一個(gè)電子變?yōu)橐粋€(gè)質(zhì)子，反應(yīng)過程中遵循質(zhì)量數(shù)守恒和核電荷數(shù)守恒，故質(zhì)量數(shù)不變核電荷數(shù)加一，故A正確；B．探測器得到的射線變?nèi)鯐r(shí)，說明鋼板厚度增大，應(yīng)當(dāng)減小熱軋機(jī)兩輪之間的厚度間隙，故B錯(cuò)誤；C．若有銥，經(jīng)過74天后還有沒有衰變，再過74天（即總共經(jīng)歷148天）還有沒有衰變，故C錯(cuò)誤；D．放射性同位素發(fā)生衰變時(shí)，因遵循能量守恒，放出了能量出現(xiàn)了質(zhì)量虧損，質(zhì)量不守恒，故D錯(cuò)誤；故選A。【即學(xué)即練4】PET（正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層顯像）的基本原理是：將放射性同位素注入人體，參與人體的代謝過程，在人體內(nèi)衰變放出正電子，與人體內(nèi)負(fù)電子相遇而湮滅轉(zhuǎn)化為一對光子，被探測器探測到，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后產(chǎn)生清晰的圖像。根據(jù)PET原理，下列說法不正確的是（）A．衰變的方程式為→B．將放射性同位素注入人體，其作用為示蹤原子C．一對正負(fù)電子湮滅后也可能只生成一個(gè)光子D．PET所選的放射性同位素的半衰期應(yīng)小于人體的代謝周期【答案】C【分析】A．衰變的方程式為→A正確，不符合題意；B．將放射性同位素注入人體，在人體內(nèi)衰變放出正電子，與人體內(nèi)負(fù)電子相遇而湮滅轉(zhuǎn)化為一對光子，被探測器探測到，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后產(chǎn)生清晰的圖像，故其作用為示蹤原子，B正確，不符合題意；C．一對正負(fù)電子湮滅后生成兩個(gè)光子，C錯(cuò)誤，符合題意；D．PET所選的放射性同位素的半衰期應(yīng)小于人體的代謝周期，否則無法通過探測器探測到，D正確，不符合題意。故選C。能力拓展能力拓展考法01原子核的衰變【典例1】在勻強(qiáng)磁場中，一個(gè)原來靜止的原子核，由于衰變放射出某種粒子，衰變過程動(dòng)量守恒，結(jié)果得到一張兩個(gè)相切圓1和2的徑跡照片如圖所示，已知兩個(gè)相切圓半徑分別、，則下列說法正確的是（）

A．該原子核可能發(fā)生α衰變，也可能發(fā)生β衰變B．該原子核衰變后發(fā)射的粒子可能帶正電，也可能帶負(fù)電C．若衰變方程是，則D．若衰變方程是，則【答案】C【分析】AB．原子核衰變過程動(dòng)量守恒，由動(dòng)量守恒定律可知，由于衰變放射出兩粒子的動(dòng)量方向相反，粒子的速度方向相反，由左手定則可知，若生成的兩粒子電性相反，則在磁場中的軌跡為內(nèi)切圓，若生成的兩粒子電性相同，則在磁場中的軌跡為外切圓，所以為電性相同的粒子，可能發(fā)生α衰變，但不是β衰變，該原子核衰變后發(fā)射的粒子可能帶正電，不可能帶負(fù)電，AB錯(cuò)誤；CD．原子核衰變過程動(dòng)量守恒，原子核原來靜止，初動(dòng)量是零，由動(dòng)量守恒定律可知，由于衰變放射出兩粒子的動(dòng)量大小相等，方向相反，粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，受洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律可得解得由于p、B相同，則粒子的電荷量q越大，其軌道半徑r越小，新核的電荷量比衰變粒子的電荷量大，所以新核的軌道半徑小于衰變粒子的軌道半徑，則有新核的軌道半徑是r1，衰變粒子的軌道半徑是r2，由原子核的衰變方程則有得C正確，D錯(cuò)誤。故選C。考法02核反應(yīng)放射性同位素及其應(yīng)用【典例2】核電池又叫“放射性同位素電池”，它將射線的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋：穗姵匾殉晒Φ赜米骱教炱鞯碾娫?，心臟起搏器電源和一些特殊軍事用途，其中的燃料钚（）是一種人造同位素，可由下列反應(yīng)合成：，，期間伴隨著γ射線釋放，則下列說法正確的是（）A．X為質(zhì)子B．核比核少了2個(gè)中子C．Y是核中的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的D．γ射線是的核外電子從高能級往低能級躍遷時(shí)產(chǎn)生的【答案】C【分析】A．根據(jù)質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)守恒可知，應(yīng)該為即X為中子，A錯(cuò)誤；B．的中子數(shù)是中子數(shù)為核比核多了2個(gè)中子，B錯(cuò)誤；C．根據(jù)質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)守恒可知，的核反應(yīng)方程是是β，β衰變的實(shí)質(zhì)是由核內(nèi)一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子同時(shí)產(chǎn)生的，C正確；D．γ射線是核從高能級向低能級躍遷時(shí)輻射出來的，D錯(cuò)誤。故選C。分層提分分層提分題組A基礎(chǔ)過關(guān)練1．放射性元素衰變時(shí)放出三種射線，按電離由弱到強(qiáng)的排列順序是（）A．α射線，β射線，γ射線 B．γ射線，β射線，α射線C．γ射線，α射線，β射線 D．β射線，α射線，γ射線【答案】B【分析】電離能力只要看射線所帶的電荷的多少，電荷量越大的電離能力越強(qiáng)，所以按電離由弱到強(qiáng)的排列順序是γ射線，β射線，α射線，則B正確；ACD錯(cuò)誤；故選B。2．在天然放射性物質(zhì)附近放置一帶電體，帶電體所帶的電荷很快消失的根本原因是（）A．γ射線的貫穿作用 B．α射線的電離作用C．β射線的貫穿作用 D．β射線的中和作用【答案】B【分析】由于α射線的電離作用較強(qiáng)，能使空氣分子電離，電離產(chǎn)生的電荷會(huì)與帶電體上的電荷中和，B正確。故選B。3．核廢料具有很強(qiáng)的放射性，需要妥善處理。下列說法正確的是（）A．放射性元素經(jīng)過兩個(gè)完整的半衰期后，將完全衰變殆盡B．原子核衰變時(shí)電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)不守恒C．改變壓力、溫度或濃度，將改變放射性元素的半衰期D．核反應(yīng)中產(chǎn)生的射線穿透能力強(qiáng)，對人體有較大的傷害【答案】D【分析】A．半衰期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，經(jīng)過兩個(gè)完整的半衰期后，還剩下四分之一，沒有衰變。故A錯(cuò)誤；B．原子核衰變時(shí)電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)也守恒。故B錯(cuò)誤；C．半衰期由放射性原子核內(nèi)部本身的因素決定，不會(huì)受到陽光、溫度、氣候變化等自然環(huán)境因素影響。故C錯(cuò)誤；D．過量放射性輻射對人體組織有破壞作用。故D正確。故選D。4．如圖所示，天然放射源放射出的射線從容器的小孔射出，經(jīng)過垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，射線分裂成a、b、c三束。下列說法正確的是（）

A．a(chǎn)是高速粒子流，穿透能力較弱，稱為β射線B．b是高速電子流，穿透能力較強(qiáng)，稱為α射線C．c是能量很高的電磁波，穿透能力最強(qiáng)，稱為γ射線D．電離作用最強(qiáng)的是b射線，電離作用最弱的是c射線【答案】C【分析】由左手定則可知，a是α射線，b是β射線，c是γ射線，電離能力，穿透能力，選項(xiàng)C正確。故選C。5．已知鐳原子核經(jīng)過一次衰變后變成一個(gè)新核，下列說法正確的是（）A．該衰變方程為B．新核中有86個(gè)中子C．鐳經(jīng)過2個(gè)半衰期后還有沒有發(fā)生衰變D．樣品中剩余的鐳越來越少，其半衰期越來越短【答案】C【分析】A．該衰變方程為，故A錯(cuò)誤；B．新核中中子數(shù)為224-86=138個(gè)，故B錯(cuò)誤；C．鐳經(jīng)過2個(gè)半衰期后，還剩四分之一沒有衰變，即。故C正確；D．樣品中剩余的鐳越來越少，其半衰期不會(huì)發(fā)生變化。故D錯(cuò)誤。故選C。6．下列說法錯(cuò)誤的是（）A．原子核發(fā)生β衰變中放出的電子來自原子核外的內(nèi)層電子B．α衰變實(shí)質(zhì)是核內(nèi)的兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子轉(zhuǎn)化成了一個(gè)氦原子核C．放射性同位素和它的非放射性同位素化學(xué)性質(zhì)相同，可以作為示蹤原子D．利用γ射線可以為金屬探傷或者治療肺癌、食道癌等疾病，還可以照射種子使其基因變異，培育優(yōu)良品種【答案】A【分析】A．原子核發(fā)生β衰變中放出的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子而釋放的電子，故A錯(cuò)誤，符合題意；B．α衰變過程中，原子核中兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)α粒子（兩個(gè)中子和兩個(gè)質(zhì)子形成的氦原子核）放出，故B正確，不符合題意；C．同位素的核外電子數(shù)相同，化學(xué)性質(zhì)相同，利用放射性同位素代替非放射性的同位素來制成各種化合物，這種化合物的原子跟通常的化合物一樣，參與所有的化學(xué)反應(yīng)，但是卻帶有“放射性標(biāo)記”，用儀器可探測出來，可作為示蹤原子，故C正確，不符合題意；D．利用γ射線可以為金屬探傷或者治療肺癌、食道癌等疾病，還可以照射種子使其基因變異，培育優(yōu)良品種，故D正確，不符合題意。故選A。7．在原子核的人工轉(zhuǎn)變中，常用中子作為轟擊原子核的“炮彈”，主要原因是（）A．中子易獲得較大的能量 B．中子的體積較小C．中子的速度較大 D．中子不帶電【答案】D【分析】用中子轟擊原子核，因?yàn)橹凶映孰娭行?，在轟擊原子核的過程中，不受原子核的作用力，另外不會(huì)引起物質(zhì)的電離。故選D。8．關(guān)于放射性元素的衰變，以下說法正確的是（）A．原子核發(fā)生衰變所釋放的射線中一定有高速運(yùn)動(dòng)的電子B．原子核發(fā)生衰變所釋放的射線中一定有高速運(yùn)動(dòng)的氦原子核C．衰變成經(jīng)過了2次衰變和4次衰變D．衰變成經(jīng)過了4次衰變和2次衰變【答案】D【分析】AB.原子核發(fā)生α衰變所釋放的射線中一定有高速運(yùn)動(dòng)的氦原子核，原子核發(fā)生β衰變所釋放的射線中一定有高速運(yùn)動(dòng)的電子，故AB錯(cuò)誤；CD．設(shè)衰變成經(jīng)過m次α衰變和n次β衰變，則根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒條件可得238-4m=222，92-2m+n=86，解得m=4，n=2，故C錯(cuò)誤，D正確。故選D。9．下列說法正確的是（）A．圖甲中，當(dāng)弧光燈發(fā)出的光照射到鋅板上時(shí)，與鋅板相連的驗(yàn)電器鋁箔有張角，發(fā)生光電效應(yīng)，證明光具有粒子性B．如圖乙所示為某金屬在光的照射下，光電子最大初動(dòng)能與入射光頻率ν的關(guān)系圖象，當(dāng)入射光的頻率為時(shí)，光電子逸出的初動(dòng)能一定等于C．圖丙中，用從n=2能級躍遷到n=1能級輻射出的光照射逸出功為6.34eV的金屬鉑，不能發(fā)生光電效應(yīng)D．圖丁是放射性元素發(fā)出的射線在垂直于紙面的磁場中偏轉(zhuǎn)示意圖，射線c是β粒子流，它產(chǎn)生的機(jī)理是原子的核外電子掙脫原子核的束縛而形成的【答案】A【分析】A．與鋅板相連的驗(yàn)電器的鋁箔相互張開，說明光照射到鋅板上發(fā)生光電效應(yīng)，從鋅板上有光電子逸出，光電效應(yīng)說明光具有粒子性，故A正確；B．根據(jù)光電效應(yīng)方程有Ek=hv-W光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光的頻率是一次函數(shù)關(guān)系，不是正比關(guān)系，則當(dāng)入射光的頻率為時(shí)，光電子逸出的初動(dòng)能不一定等于，故B錯(cuò)誤；C、圖丙中，用n=2能級躍遷到n=1能級輻射出的光照射逸出功為6.34eV的金屬鉑，光子的能量為△E=E2-E1大于金屬鉑的逸出功，所以能發(fā)生光電效應(yīng)，故C錯(cuò)誤；D．圖丁是放射線在磁場中偏轉(zhuǎn)示意圖，根據(jù)左手定則可知，射線c是β粒子流，它是原子核發(fā)生β衰變的過程中，由中子轉(zhuǎn)化為一個(gè)質(zhì)子與一個(gè)電子時(shí)形成的，故D錯(cuò)誤。故選A。10．下列有關(guān)半衰期的說法正確的是（）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的衰變速度D．降低溫度或增大壓強(qiáng)，讓該元素與其他物質(zhì)形成化合物，均可減小衰變速度【答案】A【分析】A．半衰期是用來表示放射性元素衰變快慢的，故放射性元素的半衰期越短，表明有半數(shù)原子核發(fā)生衰變所需的時(shí)間越短，衰變速度越快，故A正確；BCD．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)和外部條件沒有關(guān)系，故BCD錯(cuò)誤。故選A。題組B能力提升練1．目前，在居室裝修中經(jīng)常用到的花崗巖、大理石等裝修材料，都不同程度地含有放射性元素，裝修污染已經(jīng)被列為“危害群眾最大的五種環(huán)境污染”之一、有關(guān)放射性元素的下列說法正確的是（）B．發(fā)生a衰變時(shí)，生成核與原來的原子核相比，中子數(shù)減少了4個(gè)C．β衰變所釋放的電子是原子核中的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子所產(chǎn)生的D．γ射線一般伴隨著a或β射線產(chǎn)生，在這三種射線中，γ射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力也最強(qiáng)【答案】C【分析】A．半衰期具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對大量的原子核適用，對少數(shù)原子核不適用，故A錯(cuò)誤；B．發(fā)生衰變時(shí)，電荷數(shù)少2，質(zhì)量數(shù)少4，生成核與原來的原子核相比，中子數(shù)減少了2個(gè)，故B錯(cuò)誤；C．衰變所釋放的電子是原子核中的一個(gè)中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，電子釋放出來，故C正確；D．射線一般伴隨著或射線產(chǎn)生，在這三種射線中，射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力最弱，故D錯(cuò)誤。故選C。2．已知發(fā)生衰變的半衰期為24天，關(guān)于衰變下列說法正確的是（）A．衰變放出射線是從高能級向低能級躍遷時(shí)放出的B．發(fā)生衰變產(chǎn)生的新核有143個(gè)中子，91個(gè)電子C．衰變是弱相互作用引起的，射線是核內(nèi)一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子時(shí)放出的D．現(xiàn)在有80個(gè)，經(jīng)過96天后，未衰變的原子數(shù)為5個(gè)【答案】C【分析】AB．核的衰變過程可表示為其中新核的中子數(shù)為個(gè)電子數(shù)等于質(zhì)子數(shù)為91個(gè)，衰變時(shí)伴隨著放出的射線是衰變后產(chǎn)生的新核處于高能級狀態(tài)自發(fā)向低能級躍遷時(shí)以光子的形式釋放出的能量，故AB錯(cuò)誤；C．衰變是弱相互作用引起的，所釋放的出的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的，故C正確；D．半衰期是原子核有半數(shù)發(fā)生衰變的時(shí)間，具有統(tǒng)計(jì)意義，對大量的原子核適用，對少數(shù)的原子核不適用，故D錯(cuò)誤。故選C。3．下列四幅圖所反映的物理過程描述正確的是（）A．圖（1）中盧瑟福通過對粒子散射實(shí)驗(yàn)的研究，揭示了原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)B．圖（2）中處于基態(tài)的氫原子能吸收能量為11eV的光子而發(fā)生躍遷C．圖（3）中用弧光燈照射不帶電的鋅板，驗(yàn)電器的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，鋅板上帶的是正電D．圖（4）中放射源放射出的射線為三種射線，其中向右偏的射線穿透能力最強(qiáng)【答案】C【分析】A．盧瑟福通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)的研究，提出來原子的核式結(jié)構(gòu)，A錯(cuò)誤；B．吸收光子能量發(fā)生躍遷，吸收的光子能量需等于兩能級間的能級差，從基態(tài)氫原子發(fā)生躍遷到n=2能級，需要吸收的能量最小，吸收的能量為即受10.2eV光子照射，可以從基態(tài)氫原子發(fā)生躍遷到n=2能級。11eV的光子不能被吸收，不能發(fā)生躍遷，B錯(cuò)誤；C．圖（3）中用弧光燈照射不帶電的鋅板，驗(yàn)電器的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，鋅板失去電子帶正電，C正確；D．電場的方向向右，向右偏轉(zhuǎn)的粒子帶正電，可知向右偏轉(zhuǎn)的是α射線，α電離能力最強(qiáng)，D錯(cuò)誤。故選C。4．在核反應(yīng)方程中，X表示的是（）A．質(zhì)子 B．中子 C．電子 D．α粒子【答案】B【分析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得質(zhì)量數(shù)電荷數(shù)因此X表示的是中子。故選B。5．科學(xué)家發(fā)現(xiàn)銀河系中存在大量的放射性同位素，的半衰期為72萬年，其衰變方程為，下列說法正確的是（）。A．Y是氦核 B．Y是質(zhì)子C．再經(jīng)過72萬年現(xiàn)有的衰變一半 D．再經(jīng)過144萬年，現(xiàn)有的全部衰變【答案】C【分析】AB．根據(jù)核反應(yīng)方程質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知Y為，AB錯(cuò)誤；CD．剩余的質(zhì)量，根據(jù)經(jīng)歷一個(gè)半衰期，現(xiàn)有的衰變一半；經(jīng)歷兩個(gè)半衰期，現(xiàn)有的衰變四分之三，D錯(cuò)誤C正確。故選C。6．下列說法正確的是（）A．康普頓效應(yīng)表明光子有動(dòng)量，揭示了光的粒子性的一面B．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，若入射光頻率增大一倍，則光電子的最大初動(dòng)能也增大一倍C．原子的能量是不連續(xù)的，能級越高越穩(wěn)定D．射線是高速運(yùn)動(dòng)的氦原子核，具有良好的穿透性，能夠穿透幾厘米厚的鉛板【答案】A【分析】A．康普頓效應(yīng)深入地揭示了光的粒子性的一面，表明光子具有能量之外還具有動(dòng)量，故A正確；B．根據(jù)可知發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，若入射光頻率增大一倍，則光電子的最大初動(dòng)能不是增大一倍，故B錯(cuò)誤；C．原子核的能量是不連續(xù)的，能級越高，越不穩(wěn)定，故C錯(cuò)誤；D．射線是高速運(yùn)動(dòng)的氦原子核，電離能力最強(qiáng)，而穿透能力最弱，不能穿透鉛板，故D錯(cuò)誤。故選A。7．靜止的核發(fā)生α衰變后生成反沖Th核，兩個(gè)產(chǎn)物都在垂直于它們的速度方向的勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說法錯(cuò)誤的是（）A．衰變方程可表示為

B．Th核和粒子的圓周軌道半徑之比為C．Th核和α粒子的動(dòng)能之比為D．Th核和α粒子在勻強(qiáng)磁場中旋轉(zhuǎn)的方向相同【答案】C【分析】A．已知α粒子為，則由電荷守恒及質(zhì)量守恒可知，衰變方程可表示為故A正確；B．粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力作向心力，所以有而相同、B相同，故Th核和α粒子的圓周軌道半徑之比故B正確；C．由動(dòng)量守恒可得衰變后所以，Th核和粒子的動(dòng)能之比故C錯(cuò)誤；D．Th核和粒子都帶正電荷，所以在勻強(qiáng)磁場中旋轉(zhuǎn)方向相同，故D正確。本題選錯(cuò)誤項(xiàng)，故選C。8．能源是社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，發(fā)展核能是解決能源問題的途徑之一，下列關(guān)于核反應(yīng)方程的說法正確的是：（）A．衰變方程中x是質(zhì)子B．核裂變反應(yīng)方程中b=3C．核聚變反應(yīng)方程中a=2D．衰變方程中y是中子【答案】B【分析】A．根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可知，衰變方程中x為α粒子，A錯(cuò)誤；B．核裂變反應(yīng)方程，根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可知，b=3，B正確；C．核聚變反應(yīng)方程，根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可知，a=1，C錯(cuò)誤；D．衰變方程，根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可知，y是電子，D錯(cuò)誤。故選B。9．在人類對微觀世界進(jìn)行探索的過程中，科學(xué)實(shí)驗(yàn)起到了非常重要的作用。下列說法符合歷史事實(shí)的是（）A．貝克勒爾對天然放射現(xiàn)象的研究發(fā)現(xiàn)了原子中存在原子核B．居里夫婦從瀝青鈾礦中分離出了釙（Po）和鐳（Ra）兩種新元素C．盧瑟福通過粒子散射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了在原子核內(nèi)部存在質(zhì)子D．湯姆遜用粒子轟擊氮原子核是人類第一次實(shí)現(xiàn)人工轉(zhuǎn)變【答案】B【分析】AC．盧瑟福通過粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了原子中存在原子核，建立了核式結(jié)構(gòu)模型，AC錯(cuò)誤；B．居里夫婦從瀝青鈾礦中分離出了釙和鐳兩種新元素，并因此獲得了諾貝爾獎(jiǎng)，B正確；D．盧瑟福用粒子轟擊氮原子核實(shí)現(xiàn)了第一次原子核的人工轉(zhuǎn)變，而不是湯姆孫，D錯(cuò)誤。故選B。10．放射性物質(zhì)衰變時(shí)，能夠釋放出帶電粒子而形成電流。假設(shè)有的放射性物質(zhì)A，每個(gè)原子核只發(fā)生一次衰變就成為穩(wěn)定核，半衰期為，衰變釋放的電荷全部用于形成電流，第一個(gè)半衰期內(nèi)平均電流強(qiáng)度為；假設(shè)同樣有的放射性物質(zhì)B，每個(gè)原子核只發(fā)生一次衰變就成為穩(wěn)定核，半衰期為，衰變釋放的電荷全部用于形成電流，第一個(gè)半衰期內(nèi)平均電流強(qiáng)度為。下列說法正確的是（）A．衰變時(shí)釋放的電子為原子核外電子B．A和B都經(jīng)過第一個(gè)半衰期釋放的電荷量大小之比為C．D．經(jīng)過一個(gè)半衰期，剩余物質(zhì)的總質(zhì)量都變?yōu)樵瓉淼亩种弧敬鸢浮緽【分析】A．衰變是一個(gè)中子變成一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子的過程，電子從原子核內(nèi)釋放出來，故A錯(cuò)誤；B．衰變釋放的是氦原子核，一個(gè)氦原子核帶兩個(gè)單位的正電荷，衰變釋放的是電子，一個(gè)電子帶一個(gè)單位正電荷，故A和B都經(jīng)過第一個(gè)半衰期釋放的電荷量大小之比為故B正確；C．A和B都經(jīng)過第一個(gè)半衰期釋放的電荷量大小之比為電流但不確定是否等于，所以無法得出和的關(guān)系，故C錯(cuò)誤；D．由公式可知經(jīng)過一個(gè)半衰期，A、B物質(zhì)的質(zhì)量都變?yōu)樵瓉淼亩种唬鞘Ｓ辔镔|(zhì)還含有衰變后生成新核的質(zhì)量，故D錯(cuò)誤。故選B。題組C培優(yōu)拔尖練1．在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中，靜止的原子核發(fā)生衰變，釋放的粒子與反沖核Y都做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌跡如圖所示，圓周運(yùn)動(dòng)方向均為順時(shí)針。衰變放出的光子的動(dòng)量可忽略，則下列分析正確的是（）

A．衰變?yōu)棣了プ傿．衰變?yōu)棣滤プ僀．反沖核Y與釋放的粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)軌跡半徑之比為1:45D．反沖核Y與釋放的粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)軌跡半徑之比為117:14【答案】AC【分析】AB．靜止的原子核發(fā)生衰變，釋放的粒子與反沖核遵循動(dòng)量守恒定律，所以速度方向相反，軌跡外切，表明粒子與反沖核帶同種電荷，所以衰變?yōu)棣了プ?。A正確，B錯(cuò)誤；CD．衰變時(shí)，動(dòng)量守恒，有在磁場中，根據(jù)牛頓第二定律得解得根據(jù)電荷數(shù)守恒，可知反沖核Y與釋放的粒子的電荷量之比為則在磁場中運(yùn)動(dòng)軌跡半徑之比為C正確，D錯(cuò)誤。故選AC。2．下列說法正確的是（）A．盧瑟福通過對α粒子散射實(shí)驗(yàn)的研究提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型B．盧瑟福通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了中子的存在C．某些原子核能夠放射出β粒子，說明原子核內(nèi)有β粒子D．原子光譜是分離的，說明原子內(nèi)部存在能級【答案】AD【分析】A．盧瑟福通過對α粒子散射實(shí)驗(yàn)的研究提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，A正確；B．查德威克在原子核人工轉(zhuǎn)變的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)了中子，故B錯(cuò)誤；C．原子核能夠放射出β粒子是原子核內(nèi)一個(gè)中子變成一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子的過程，原子核內(nèi)沒有β粒子，故C錯(cuò)誤；D．波爾理論指出氫原子能級是分立的，原子光譜是線狀譜，故D正確。故選AD。3．C具有放射性，其衰變方程為CNe，C的半衰期為5730年。下列說法正確的是（）A．C的質(zhì)量大于N和電子的質(zhì)量之和B．探測到某古樹中C的含量為原來的，則該古樹死亡時(shí)間距今大約為22920年C．衰變中原子核內(nèi)的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成了一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子D．一個(gè)靜止碳核在勻強(qiáng)磁場中發(fā)生衰變，氮核做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑比電子大【答案】AC【分析】A．該反應(yīng)放出能量，有質(zhì)量虧損，則C的質(zhì)量大于N和電子的質(zhì)量之和，選項(xiàng)A正確；B．探測到某古樹中C的含量為原來的，則已經(jīng)經(jīng)過了兩個(gè)半衰期，則該古樹死亡時(shí)間距今大約為11460年，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．衰變中原子核內(nèi)的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成了一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，選項(xiàng)C正確；D．一個(gè)靜止碳核在勻強(qiáng)磁場中發(fā)生衰變，根據(jù)動(dòng)量守恒可知，氮核和電子的動(dòng)量等大反向，根據(jù)可知，電量較大的氮核做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑比電子小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選AC。4．1934年，約里奧·居里夫婦用粒子轟擊鋁箔時(shí)，發(fā)生的核反應(yīng)方程為，反應(yīng)生成物像天然放射性元素一樣發(fā)生衰變，放出正電子，且伴隨產(chǎn)生中微子，核反應(yīng)方程為。則下列說法正確的是（）A．核反應(yīng)生成物X是質(zhì)子B．中微子的質(zhì)量數(shù)，電荷數(shù)C．當(dāng)溫度、壓強(qiáng)等條件變化時(shí)，放射性元素的半衰期隨之變化D．正電子產(chǎn)生的原因是原子核內(nèi)的質(zhì)子轉(zhuǎn)化為中子和正電子時(shí)釋放出來的【答案】BD【分析】A．根據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，核反應(yīng)生成物X質(zhì)量數(shù)為1，電荷數(shù)為0，是中子，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．根據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，中微子的質(zhì)量數(shù)，電荷數(shù)，選項(xiàng)B正確；C．溫度、壓強(qiáng)等條件對半衰期無影響，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．正電子產(chǎn)生的原因是原子核內(nèi)的質(zhì)子轉(zhuǎn)化為中子和正電子時(shí)釋放出來的，選項(xiàng)D正確。故選BD。，它是一種半衰期長達(dá)432年的放射性金屬，會(huì)釋放出射線和射線。當(dāng)空氣分子穿過探測器時(shí)，釋放出的射線將其電離，電離產(chǎn)生的正、負(fù)離子在電場力作用下移動(dòng)，形成微小電流，可被探測器內(nèi)芯片探測到。煙塵一旦進(jìn)入探測腔內(nèi)，煙塵中的微粒會(huì)吸附部分射線，導(dǎo)致電流變化，從而觸發(fā)警報(bào)。則下列說法正確的是（）A．發(fā)生衰變的方程是B．可用半衰期為16h的放射性同位素代替C．使空氣分子發(fā)生電離的主要是射線D．煙霧進(jìn)入探測器，使電路中的電流減小而觸發(fā)警報(bào)【答案】CD【分析】A．根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒與電荷數(shù)守恒可知生成物Np的質(zhì)量數(shù)為電荷數(shù)為所以發(fā)生衰變的方程為故A錯(cuò)誤；B．半衰期為432年，當(dāng)經(jīng)216年，經(jīng)過1個(gè)半衰期，鋪含量等于原來的一半，因此只考慮衰變作用，這種煙霧探測器理論上能可靠工作216年，同理半衰期為16h的放射性同位素為8小時(shí)，時(shí)間太短，故B錯(cuò)誤；C、會(huì)釋放出射線將它們電離，從而產(chǎn)生電流，而三種射線中，α射線使空氣電離的本領(lǐng)最大，可知空氣中的氧、氮等分子發(fā)生電離的主要是α射線，故C正確；D、煙霧進(jìn)入探測器，煙霧中的微粒會(huì)吸附α粒子，使兩電極中電流的減小而發(fā)出報(bào)警，故D正確。故選CD。6．核輻射對環(huán)境、海洋、生物、人類都會(huì)造成嚴(yán)重影響。如圖所示為2011年3月日本福島核事故后附近出現(xiàn)的變異動(dòng)植物。2021年4月13日，日本政府決定將上百萬噸福島第一核電站的核廢水排入太平洋，此行為立刻遭到國際社會(huì)的譴責(zé)和質(zhì)疑。核廢水中含有氚、碳、碘、鍶等放射性元素，氚是氫的同位素之一，具有放射性，它的原子核由一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子所組成，會(huì)發(fā)生β衰變，其半衰期為12.43年。下列說法中正確的是（）A．β衰變中產(chǎn)生的β射線實(shí)際上是原子的核外電子掙脫原子核的束縛而形成的B．氚的β衰變方程為：C．假如核廢水中有100個(gè)氚核，則經(jīng)過12.43年后，還剩50個(gè)氚核D．核反應(yīng)方程遵循電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒【答案】BD【分析】A．衰變中產(chǎn)生的β射線實(shí)際上是原子核中的一個(gè)中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，電子釋放出來，不是來自核外電子，A錯(cuò)誤；B．氚的β衰變方程為：，B正確；C．半衰期是大量放射性原子衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對個(gè)別的放射性氚原子核沒有意義，C錯(cuò)誤。D．核反應(yīng)方程遵循電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒，D正確。故選BD。7．2021年，日本政府決定2年后將福島第一核電站的上百萬噸核廢水排入太平洋，此行為立刻遭到國際社會(huì)的譴責(zé)和質(zhì)疑。因?yàn)楹藦U水中含有鈷（）等63種不能過濾的放射性物質(zhì)。鈷60會(huì)通過衰變生成鎳（），同時(shí)會(huì)放出射線，其半衰期為5.27年，在醫(yī)學(xué)上常用于癌癥和腫瘤的放射治療。下列說法不正確的是（）A．衰變方程為，屬于衰變B．鈷60不可以作為示蹤原子研究人體對藥物的吸收C．鈷60對腫瘤進(jìn)行放射治療是利用其衰變產(chǎn)生的射線D．溫度升高鈷60的半衰期不變【答案】AC【分析】A．衰變方程為，屬于衰變，故A錯(cuò)誤；B．鈷60半衰期太長，且衰變放出的高能射線對人體傷害太大，不能作為藥品的示蹤原子，故B正確；C．鈷60對人體腫瘤進(jìn)行放射治療是利用其衰變放出的射線，因?yàn)樯渚€能量高、穿透能力強(qiáng)，能殺死癌細(xì)胞，故C錯(cuò)誤；D．半衰期跟溫度無關(guān)，鈷60的半衰期不變，故D正確。故選AC。8．一靜止的鋁原子核Al俘獲一速度為1.0×107m/s的質(zhì)子p后，變?yōu)樘幱诩ぐl(fā)態(tài)的硅原子核Si*。下列說法正確的是（）A．核反應(yīng)方程為p＋Al→