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導航目標導航課程標準課標解讀1.了解放射性和原子核衰變。知道半衰期及其統(tǒng)計意義。2.了解放射性同位素的應用，知道射線的危害與防護。1.知道什么是α衰變和β衰變，能運用衰變規(guī)律寫出衰變方程。2.知道半衰期的概念和半衰期的統(tǒng)計意義，能利用半衰期公式進行簡單計算。3.知道核反應及其遵循的規(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)和科學領域的應用和防護。知識精講知識精講知識點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．進行α衰變時，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．進行β衰變時，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)生衰變所需的時間。2．特點：(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，跟原子所處的化學狀態(tài)和外部條件沒有關系。3．適用條件：半衰期描述的是統(tǒng)計規(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β衰變衰變方程eq\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衰變實質(zhì)2個質(zhì)子和2個中子結合成氦核2eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)He1個中子轉(zhuǎn)化為1個質(zhì)子和1個電子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、化學狀態(tài)無關半衰期規(guī)律是對大量原子核衰變行為作出的統(tǒng)計結果，可以對大量原子核衰變行為進行預測，而單個特定原子核的衰變行為不可預測【即學即練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)實現(xiàn)1億攝氏度“燃燒”100秒的目標。該實驗中的可控熱核反應的方程是H＋H→He＋X，其中海水中富含反應原料氘（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．核反應方程Li＋Y→H＋He為α衰變C．核反應生成物中的α粒子具有很強的電離本領和穿透能力D．在H＋H→He＋X核反應中，反應前的總質(zhì)量大于反應后的總質(zhì)量【答案】D【分析】A．根據(jù)核反應方程遵循質(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錯誤；B．核反應方程Li＋Y→H＋He為人工轉(zhuǎn)變，所以B錯誤；C．核反應生成物中的α粒子具有很強的電離本領但是穿透能力較弱，所以C錯誤；D．在H＋H→He＋X核反應中，能釋放大量的能量，根據(jù)質(zhì)量方程ΔE=mc2可知，反應前的總質(zhì)量大于反應后的總質(zhì)量，所以D正確。故選D?！炯磳W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釋放出放射性惰性氣體氡，而氡會發(fā)生放射性衰變，放射出、、射線，這些射線會導致細胞發(fā)生癌變及呼吸道等方面的疾病。根據(jù)有關放射性知識可知，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，電離能力最弱D．發(fā)生衰變時，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)計意義，只對大量的原子核適用，故B錯誤；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，故C錯誤；D．發(fā)生衰變時，電荷數(shù)減少2，質(zhì)量數(shù)減少4，則中子數(shù)少2，故D錯誤。故選A。知識點02核反應放射性同位素及其應用（一）核反應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用1．放射性同位素：具有放射性的同位素．2．應用：(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，必須嚴格遵守操作規(guī)程，注意人身安全，同時，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.核反應過程一般都是不可逆的，核反應方程不能用等號連接，只能用單向箭頭表示反應方向【即學即練3】如圖，軋鋼廠的熱軋機上可以安裝射線測厚儀，儀器探測到的射線強度與鋼板的厚度有關。已知某車間采用放射性同位素依-192作為放射源，其化學符號是，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．若已知鋼板厚度標準為，探測器得到的射線變?nèi)鯐r，說明鋼板厚度大于，應當增大熱軋機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，遵循能量守恒和質(zhì)量守恒【答案】A【分析】A．衰變的實質(zhì)是核里的一個中子放出一個電子變?yōu)橐粋€質(zhì)子，反應過程中遵循質(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，說明鋼板厚度增大，應當減小熱軋機兩輪之間的厚度間隙，故B錯誤；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錯誤；D．放射性同位素發(fā)生衰變時，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錯誤；故選A?！炯磳W即練4】PET（正電子發(fā)射型計算機斷層顯像）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)計算機處理后產(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．一對正負電子湮滅后也可能只生成一個光子D．PET所選的放射性同位素的半衰期應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)計算機處理后產(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．一對正負電子湮滅后生成兩個光子，C錯誤，符合題意；D．PET所選的放射性同位素的半衰期應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】在勻強磁場中，一個原來靜止的原子核，由于衰變放射出某種粒子，衰變過程動量守恒，結果得到一張兩個相切圓1和2的徑跡照片如圖所示，已知兩個相切圓半徑分別、，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．原子核衰變過程動量守恒，由動量守恒定律可知，由于衰變放射出兩粒子的動量方向相反，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，不可能帶負電，AB錯誤；CD．原子核衰變過程動量守恒，原子核原來靜止，初動量是零，由動量守恒定律可知，由于衰變放射出兩粒子的動量大小相等，方向相反，粒子在磁場中做勻速圓周運動，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錯誤。故選C。考法02核反應放射性同位素及其應用【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?。核電池已成功地用作航天器的電源，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個中子C．Y是核中的一個中子轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子時產(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，應該為即X為中子，A錯誤；B．的中子數(shù)是中子數(shù)為核比核多了2個中子，B錯誤；C．根據(jù)質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)守恒可知，的核反應方程是是β，β衰變的實質(zhì)是由核內(nèi)一個中子轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子同時產(chǎn)生的，C正確；D．γ射線是核從高能級向低能級躍遷時輻射出來的，D錯誤。故選C。分層提分分層提分題組A基礎過關練1．放射性元素衰變時放出三種射線，按電離由弱到強的排列順序是（）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，所以按電離由弱到強的排列順序是γ射線，β射線，α射線，則B正確；ACD錯誤；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，能使空氣分子電離，電離產(chǎn)生的電荷會與帶電體上的電荷中和，B正確。故選B。3．核廢料具有很強的放射性，需要妥善處理。下列說法正確的是（）A．放射性元素經(jīng)過兩個完整的半衰期后，將完全衰變殆盡B．原子核衰變時電荷數(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．核反應中產(chǎn)生的射線穿透能力強，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)生衰變所需的時間，經(jīng)過兩個完整的半衰期后，還剩下四分之一，沒有衰變。故A錯誤；B．原子核衰變時電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)也守恒。故B錯誤；C．半衰期由放射性原子核內(nèi)部本身的因素決定，不會受到陽光、溫度、氣候變化等自然環(huán)境因素影響。故C錯誤；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，稱為α射線C．c是能量很高的電磁波，穿透能力最強，稱為γ射線D．電離作用最強的是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新核，下列說法正確的是（）A．該衰變方程為B．新核中有86個中子C．鐳經(jīng)過2個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錯誤；B．新核中中子數(shù)為224-86=138個，故B錯誤；C．鐳經(jīng)過2個半衰期后，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，其半衰期不會發(fā)生變化。故D錯誤。故選C。6．下列說法錯誤的是（）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衰變實質(zhì)是核內(nèi)的兩個質(zhì)子和兩個中子轉(zhuǎn)化成了一個氦原子核C．放射性同位素和它的非放射性同位素化學性質(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錯誤，符合題意；B．α衰變過程中，原子核中兩個質(zhì)子和兩個中子結合成一個α粒子（兩個中子和兩個質(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，參與所有的化學反應，但是卻帶有“放射性標記”，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，因為中子呈電中性，在轟擊原子核的過程中，不受原子核的作用力，另外不會引起物質(zhì)的電離。故選D。8．關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動的電子B．原子核發(fā)生衰變所釋放的射線中一定有高速運動的氦原子核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動的氦原子核，原子核發(fā)生β衰變所釋放的射線中一定有高速運動的電子，故AB錯誤；CD．設衰變成經(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錯誤，D正確。故選D。9．下列說法正確的是（）A．圖甲中，當弧光燈發(fā)出的光照射到鋅板上時，與鋅板相連的驗電器鋁箔有張角，發(fā)生光電效應，證明光具有粒子性B．如圖乙所示為某金屬在光的照射下，光電子最大初動能與入射光頻率ν的關系圖象，當入射光的頻率為時，光電子逸出的初動能一定等于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，從鋅板上有光電子逸出，光電效應說明光具有粒子性，故A正確；B．根據(jù)光電效應方程有Ek=hv-W光電子的最大初動能Ek與入射光的頻率是一次函數(shù)關系，不是正比關系，則當入射光的頻率為時，光電子逸出的初動能不一定等于，故B錯誤；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，故C錯誤；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)化為一個質(zhì)子與一個電子時形成的，故D錯誤。故選A。10．下列有關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，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，跟原子所處的化學狀態(tài)和外部條件沒有關系，故BCD錯誤。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、有關放射性元素的下列說法正確的是（）B．發(fā)生a衰變時，生成核與原來的原子核相比，中子數(shù)減少了4個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，電離能力也最強【答案】C【分析】A．半衰期具有統(tǒng)計規(guī)律，對大量的原子核適用，對少數(shù)原子核不適用，故A錯誤；B．發(fā)生衰變時，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，故B錯誤；C．衰變所釋放的電子是原子核中的一個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€質(zhì)子和一個電子，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，電離能力最弱，故D錯誤。故選C。2．已知發(fā)生衰變的半衰期為24天，關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放出的B．發(fā)生衰變產(chǎn)生的新核有143個中子，91個電子C．衰變是弱相互作用引起的，射線是核內(nèi)一個中子轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子時放出的D．現(xiàn)在有80個，經(jīng)過96天后，未衰變的原子數(shù)為5個【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)為個電子數(shù)等于質(zhì)子數(shù)為91個，衰變時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)向低能級躍遷時以光子的形式釋放出的能量，故AB錯誤；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)生衰變的時間，具有統(tǒng)計意義，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驗的研究，揭示了原子核具有復雜的結構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【答案】C【分析】A．盧瑟福通過α粒子散射實驗的研究，提出來原子的核式結構，A錯誤；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錯誤；C．圖（3）中用弧光燈照射不帶電的鋅板，驗電器的指針發(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，D錯誤。故選C。4．在核反應方程中，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)核反應方程質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知Y為，AB錯誤；CD．剩余的質(zhì)量，根據(jù)經(jīng)歷一個半衰期，現(xiàn)有的衰變一半；經(jīng)歷兩個半衰期，現(xiàn)有的衰變四分之三，D錯誤C正確。故選C。6．下列說法正確的是（）A．康普頓效應表明光子有動量，揭示了光的粒子性的一面B．發(fā)生光電效應時，若入射光頻率增大一倍，則光電子的最大初動能也增大一倍C．原子的能量是不連續(xù)的，能級越高越穩(wěn)定D．射線是高速運動的氦原子核，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量，故A正確；B．根據(jù)可知發(fā)生光電效應時，若入射光頻率增大一倍，則光電子的最大初動能不是增大一倍，故B錯誤；C．原子核的能量是不連續(xù)的，能級越高，越不穩(wěn)定，故C錯誤；D．射線是高速運動的氦原子核，電離能力最強，而穿透能力最弱，不能穿透鉛板，故D錯誤。故選A。7．靜止的核發(fā)生α衰變后生成反沖Th核，兩個產(chǎn)物都在垂直于它們的速度方向的勻強磁場中做勻速圓周運動，下列說法錯誤的是（）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粒子的動能之比為D．Th核和α粒子在勻強磁場中旋轉(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．粒子在磁場中運動，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．由動量守恒可得衰變后所以，Th核和粒子的動能之比故C錯誤；D．Th核和粒子都帶正電荷，所以在勻強磁場中旋轉(zhuǎn)方向相同，故D正確。本題選錯誤項，故選C。8．能源是社會發(fā)展的基礎，發(fā)展核能是解決能源問題的途徑之一，下列關于核反應方程的說法正確的是：（）A．衰變方程中x是質(zhì)子B．核裂變反應方程中b=3C．核聚變反應方程中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錯誤；B．核裂變反應方程，根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可知，b=3，B正確；C．核聚變反應方程，根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可知，a=1，C錯誤；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錯誤。故選B。9．在人類對微觀世界進行探索的過程中，科學實驗起到了非常重要的作用。下列說法符合歷史事實的是（）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驗證實了在原子核內(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現(xiàn)人工轉(zhuǎn)變【答案】B【分析】AC．盧瑟福通過粒子散射實驗提出了原子中存在原子核，建立了核式結構模型，AC錯誤；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，B正確；D．盧瑟福用粒子轟擊氮原子核實現(xiàn)了第一次原子核的人工轉(zhuǎn)變，而不是湯姆孫，D錯誤。故選B。10．放射性物質(zhì)衰變時，能夠釋放出帶電粒子而形成電流。假設有的放射性物質(zhì)A，每個原子核只發(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，第一個半衰期內(nèi)平均電流強度為；假設同樣有的放射性物質(zhì)B，每個原子核只發(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，第一個半衰期內(nèi)平均電流強度為。下列說法正確的是（）A．衰變時釋放的電子為原子核外電子B．A和B都經(jīng)過第一個半衰期釋放的電荷量大小之比為C．D．經(jīng)過一個半衰期，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．衰變是一個中子變成一個質(zhì)子和一個電子的過程，電子從原子核內(nèi)釋放出來，故A錯誤；B．衰變釋放的是氦原子核，一個氦原子核帶兩個單位的正電荷，衰變釋放的是電子，一個電子帶一個單位正電荷，故A和B都經(jīng)過第一個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系，故C錯誤；D．由公式可知經(jīng)過一個半衰期，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錯誤。故選B。題組C培優(yōu)拔尖練1．在磁感應強度大小為B的勻強磁場中，靜止的原子核發(fā)生衰變，釋放的粒子與反沖核Y都做勻速圓周運動，軌跡如圖所示，圓周運動方向均為順時針。衰變放出的光子的動量可忽略，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動軌跡半徑之比為1:45D．反沖核Y與釋放的粒子在磁場中運動軌跡半徑之比為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錯誤；CD．衰變時，動量守恒，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動軌跡半徑之比為C正確，D錯誤。故選AC。2．下列說法正確的是（）A．盧瑟福通過對α粒子散射實驗的研究提出了原子的核式結構模型B．盧瑟福通過實驗證實了中子的存在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粒子散射實驗的研究提出了原子的核式結構模型，A正確；B．查德威克在原子核人工轉(zhuǎn)變的實驗中，發(fā)現(xiàn)了中子，故B錯誤；C．原子核能夠放射出β粒子是原子核內(nèi)一個中子變成一個質(zhì)子和一個電子的過程，原子核內(nèi)沒有β粒子，故C錯誤；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，則該古樹死亡時間距今大約為22920年C．衰變中原子核內(nèi)的一個中子轉(zhuǎn)化成了一個質(zhì)子和一個電子D．一個靜止碳核在勻強磁場中發(fā)生衰變，氮核做圓周運動的半徑比電子大【答案】AC【分析】A．該反應放出能量，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)過了兩個半衰期，則該古樹死亡時間距今大約為11460年，選項B錯誤；C．衰變中原子核內(nèi)的一個中子轉(zhuǎn)化成了一個質(zhì)子和一個電子，選項C正確；D．一個靜止碳核在勻強磁場中發(fā)生衰變，根據(jù)動量守恒可知，氮核和電子的動量等大反向，根據(jù)可知，電量較大的氮核做圓周運動的半徑比電子小，選項D錯誤。故選AC。4．1934年，約里奧·居里夫婦用粒子轟擊鋁箔時，發(fā)生的核反應方程為，反應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，核反應方程為。則下列說法正確的是（）A．核反應生成物X是質(zhì)子B．中微子的質(zhì)量數(shù)，電荷數(shù)C．當溫度、壓強等條件變化時，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釋放出來的【答案】BD【分析】A．根據(jù)核反應的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，核反應生成物X質(zhì)量數(shù)為1，電荷數(shù)為0，是中子，選項A錯誤；B．根據(jù)核反應的質(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B正確；C．溫度、壓強等條件對半衰期無影響，選項C錯誤；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釋放出來的，選項D正確。故選BD。，它是一種半衰期長達432年的放射性金屬，會釋放出射線和射線。當空氣分子穿過探測器時，釋放出的射線將其電離，電離產(chǎn)生的正、負離子在電場力作用下移動，形成微小電流，可被探測器內(nèi)芯片探測到。煙塵一旦進入探測腔內(nèi)，煙塵中的微粒會吸附部分射線，導致電流變化，從而觸發(fā)警報。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．煙霧進入探測器，使電路中的電流減小而觸發(fā)警報【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錯誤；B．半衰期為432年，當經(jīng)216年，經(jīng)過1個半衰期，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，時間太短，故B錯誤；C、會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、煙霧進入探測器，煙霧中的微粒會吸附α粒子，使兩電極中電流的減小而發(fā)出報警，故D正確。故選CD。6．核輻射對環(huán)境、海洋、生物、人類都會造成嚴重影響。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的譴責和質(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，它的原子核由一個質(zhì)子和兩個中子所組成，會發(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個氚核，則經(jīng)過12.43年后，還剩50個氚核D．核反應方程遵循電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒【答案】BD【分析】A．衰變中產(chǎn)生的β射線實際上是原子核中的一個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€質(zhì)子和一個電子，電子釋放出來，不是來自核外電子，A錯誤；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)計規(guī)律，對個別的放射性氚原子核沒有意義，C錯誤。D．核反應方程遵循電荷數(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的譴責和質(zhì)疑。因為核廢水中含有鈷（）等63種不能過濾的放射性物質(zhì)。鈷60會通過衰變生成鎳（），同時會放出射線，其半衰期為5.27年，在醫(yī)學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對人體腫瘤進行放射治療是利用其衰變放出的射線，因為射線能量高、穿透能力強，能殺死癌細胞，故C錯誤；D．半衰期跟溫度無關，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．核反應方程為p＋Al→