5.2 放射性元素的衰變（原卷版）

第2節(jié)放射性元素的衰變【知識梳理與方法突破】一、原子核的衰變1.衰變實質（1）α衰變：原子核內兩個質子和兩個中子結合成一個α粒子，并在一定條件下作為一個整體從較大的原子核中拋射出來，反應方程為20（2）β衰變：原子核內的一個中子變成一個質子留在原子核內，同時放出一個電子，即β粒子放射出來，反應方程為?02.衰變規(guī)律原子核發(fā)生衰變時，衰變前后的電荷數(shù)、質量數(shù)、動量、能量守恒。3.衰變方程通式（1）α衰變：?Z（2）β衰變：?Z4.確定原子核衰變次數(shù)的方法與技巧（1）方法：設放射性元素?ZAX經(jīng)過n次α衰變和m次β衰變后，變成穩(wěn)定的新元素?Z'A'Y，則衰變方程為：?Z（2）技巧：為了確定衰變次數(shù)，一般先由質量數(shù)的改變確定α衰變的次數(shù)（這是因為β衰變的次數(shù)多少對質量數(shù)沒有影響），然后根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù)?！纠?】放射性同位素釷232經(jīng)、衰變會生成氧，其衰變方程為，其中（）A．， B．， C．， D．，【針對訓練1】關于天然放射現(xiàn)象，下列說法正確的是（）A．射線是由氮原子核衰變產(chǎn)生 B．射線是由原子核外電子電離產(chǎn)生C．通過化學反應不能改變物質的放射性 D．射線是由原子核外的內層電子躍遷產(chǎn)生半衰期的理解及有關計算1.半衰期的物理意義：表示放射性元素衰變的快慢。2.半衰期公式：N余?=N原?(12)tτ，m余3.適用條件：半衰期是一個統(tǒng)計概念，是對大量的原子核衰變規(guī)律的總結，對于一個特定的原子核，無法確定其何時發(fā)生衰變，半衰期只適用于大量的原子核。4.應用：利用半衰期非常穩(wěn)定的特點，可以測算其衰變過程，推算時間等?！纠?】在我們的生活中，日常用品、裝飾材料、周圍的巖石、食鹽、香煙等都不同程度地含有放射性元素。其中香煙中含有針（），具有放射性，其衰變方程為：，半衰期為138天，則下列說法正確的是（）A．該衰變中釋放出的射線的穿透能力強于射線的穿透能力B．鐳226衰變?yōu)殡?22的半衰期為1620年，也就是說，100個鐳226核經(jīng)過1620年后一定還剩下50個鐳226核沒有發(fā)生衰變C．質量為m的釙核經(jīng)過276天，剩余的釙核的質量為D．采用提高溫度的方法，可以改變釙（）的半衰期【針對訓練2】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形成化合物，均可減小衰變速度【對點檢測】1．放射性元素衰變有多種可能途徑，其中一種途徑是先變成，而可以經(jīng)過一次衰變變成（X代表某種元素），也可以經(jīng)過一次衰變變成，和最后都變成，衰變路徑如圖所示。則（）A．a(chǎn)=84B．b=206C．是β衰變，是α衰變D．是α衰變，是β衰變2．一個靜止的放射性原子核處于垂直紙面向里的勻強磁場中，由于發(fā)生了某種衰變而形成了如圖所示的兩個圓形徑跡，兩圓半徑之比為1︰16，有（）A．該原子核發(fā)生了衰變 B．反沖核沿小圓做逆時針方向運動C．原來靜止的原子核的原子序數(shù)為15 D．若磁感應強度B變大，則反沖核做圓周運動的周期變大3．下列應用中把放射性同位素作為示蹤原子的是（

）A．利用含有放射性碘131的油，檢測地下輸油管的漏油情況B．把含有放射性元素的肥料施給農(nóng)作物，利用探測器的測量，找出合理的施肥規(guī)律C．利用射線探傷法檢查金屬中的砂眼和裂紋D．給懷疑患有甲狀腺病的病人注射碘131，診斷甲狀腺的器質性和功能性疾病4．關于天然放射現(xiàn)象，下列說法正確的是（）A．射線是由氮原子核衰變產(chǎn)生 B．射線是由原子核外電子電離產(chǎn)生C．射線是由原子核外的內層電子躍遷產(chǎn)生 D．通過化學反應不能改變物質的放射性5．在勻強磁場中，一個原來靜止的U原子核，由于衰變放射出某種粒子，其衰變方程是U→Th+x，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為r1、r2，則下列說法正確的是（）A．衰變后Th核和射出的x的動量相同B．衰變后的產(chǎn)物x是電子C．r1：r2=1：90D．衰變后新核和射出的粒子的動能之比為2：1176．某放射性元素經(jīng)過11.4天有的原子核發(fā)生了衰變，該元素的半衰期為（）A．11.4天 B．7.6天 C．5.7天 D．3.8天7．下列核反應過程中，平衡的是（）A． B．（中子）C．（中子） D．（氘核）8．某放射性元素的原子核連續(xù)經(jīng)過三次衰變和兩次衰變，若最后變成另外一種元素的原子核Y，則該新核的正確寫法是（）A． B． C． D．第2節(jié)放射性元素的衰變【知識梳理與方法突破】一、原子核的衰變1.衰變實質（1）α衰變：原子核內兩個質子和兩個中子結合成一個α粒子，并在一定條件下作為一個整體從較大的原子核中拋射出來，反應方程為20（2）β衰變：原子核內的一個中子變成一個質子留在原子核內，同時放出一個電子，即β粒子放射出來，反應方程為?02.衰變規(guī)律原子核發(fā)生衰變時，衰變前后的電荷數(shù)、質量數(shù)、動量、能量守恒。3.衰變方程通式（1）α衰變：?Z（2）β衰變：?Z4.確定原子核衰變次數(shù)的方法與技巧（1）方法：設放射性元素?ZAX經(jīng)過n次α衰變和m次β衰變后，變成穩(wěn)定的新元素?Z'A'Y，則衰變方程為：?Z（2）技巧：為了確定衰變次數(shù)，一般先由質量數(shù)的改變確定α衰變的次數(shù)（這是因為β衰變的次數(shù)多少對質量數(shù)沒有影響），然后根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù)?！纠?】放射性同位素釷232經(jīng)、衰變會生成氧，其衰變方程為，其中（）A．， B．， C．， D．，【答案】D【詳解】由質量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得解得，，故選D?！踞槍τ柧?】關于天然放射現(xiàn)象，下列說法正確的是（）A．射線是由氮原子核衰變產(chǎn)生 B．射線是由原子核外電子電離產(chǎn)生C．通過化學反應不能改變物質的放射性 D．射線是由原子核外的內層電子躍遷產(chǎn)生【答案】C【詳解】A．射線是具有放射性的元素的原子核在發(fā)生衰變時兩個中子和兩個質子結合在一起而從原子核中釋放出來，故A錯誤；B．射線是具有放射性的元素的原子核中的一個中子轉化成一個質子同時釋放出一個高速電子即粒子，故B錯誤；C．放射性元素的放射性是原子核自身決定的，而化學反應不能改變原子的原子核，故化學反應并不能改變物質的放射性，故正確；D．射線是原子核在發(fā)生衰變或衰變時產(chǎn)生的能量以光子的形式釋放，故D錯誤。故選C。半衰期的理解及有關計算1.半衰期的物理意義：表示放射性元素衰變的快慢。2.半衰期公式：N余?=N原?(12)tτ，m余3.適用條件：半衰期是一個統(tǒng)計概念，是對大量的原子核衰變規(guī)律的總結，對于一個特定的原子核，無法確定其何時發(fā)生衰變，半衰期只適用于大量的原子核。4.應用：利用半衰期非常穩(wěn)定的特點，可以測算其衰變過程，推算時間等?！纠?】在我們的生活中，日常用品、裝飾材料、周圍的巖石、食鹽、香煙等都不同程度地含有放射性元素。其中香煙中含有針（），具有放射性，其衰變方程為：，半衰期為138天，則下列說法正確的是（）A．該衰變中釋放出的射線的穿透能力強于射線的穿透能力B．鐳226衰變?yōu)殡?22的半衰期為1620年，也就是說，100個鐳226核經(jīng)過1620年后一定還剩下50個鐳226核沒有發(fā)生衰變C．質量為m的釙核經(jīng)過276天，剩余的釙核的質量為D．采用提高溫度的方法，可以改變釙（）的半衰期【答案】C【詳解】A．射線的穿透能力弱于射線的穿透能力，故A錯誤；B．半衰期是對大量原子核而言的統(tǒng)計規(guī)律，對少量原子核來講是沒有意義的，故B錯誤；C．質量為m的核經(jīng)過276天，兩個半衰期，經(jīng)過一個半衰期質量變?yōu)樵瓉淼囊话?，所以?jīng)過兩個半衰期質量變?yōu)樵瓉淼模蔆正確；D．衰變快慢只與原子核本身有關，與陽光、溫度、電磁場等環(huán)境因素均無關，故D錯誤。故選C?！踞槍τ柧?】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形成化合物，均可減小衰變速度【答案】A【詳解】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?！緦c檢測】1．放射性元素衰變有多種可能途徑，其中一種途徑是先變成，而可以經(jīng)過一次衰變變成（X代表某種元素），也可以經(jīng)過一次衰變變成，和最后都變成，衰變路徑如圖所示。則（）A．a(chǎn)=84B．b=206C．是β衰變，是α衰變D．是α衰變，是β衰變【答案】ABC【詳解】由質量數(shù)不變，說明發(fā)生的是β衰變，同時知a=84。由是核電荷數(shù)減2，說明發(fā)生的是α衰變，同時知b=206。故選ABC。2．一個靜止的放射性原子核處于垂直紙面向里的勻強磁場中，由于發(fā)生了某種衰變而形成了如圖所示的兩個圓形徑跡，兩圓半徑之比為1︰16，有（）A．該原子核發(fā)生了衰變 B．反沖核沿小圓做逆時針方向運動C．原來靜止的原子核的原子序數(shù)為15 D．若磁感應強度B變大，則反沖核做圓周運動的周期變大【答案】BC【詳解】A．由題圖看出，原子核衰變后放出的粒子與新核所受到的洛倫茲力的方向是相同的，而二者的速度方向是相反的，所以二者的電性相反，新核帶正電，故放出的一定是帶負電荷的粒子，所以是粒子，該原子核發(fā)生了衰變，故A錯誤；B．新核的電荷量較大，故它做半徑較小的圓周運動，再由左手定則可知，其沿逆時針方向運動，故B正確；C．根據(jù)動量守恒可知，放出的粒子與新核的動量大小相等，由可知，半徑與電荷量成反比，因為兩圓半徑之比是1：16，故電荷量之比是16：1，由于新核的電荷量較大，故新核的電荷量為16，所以原來靜止的原子核的原子序數(shù)為15，故C正確；D．由可知，B變大，T變小，故D錯誤。故選BC。3．下列應用中把放射性同位素作為示蹤原子的是（

）A．利用含有放射性碘131的油，檢測地下輸油管的漏油情況B．把含有放射性元素的肥料施給農(nóng)作物，利用探測器的測量，找出合理的施肥規(guī)律C．利用射線探傷法檢查金屬中的砂眼和裂紋D．給懷疑患有甲狀腺病的病人注射碘131，診斷甲狀腺的器質性和功能性疾病【答案】ABD【詳解】A．利用含有放射性碘131的油，檢測地下輸油管的漏油情況，是將放射性碘131作為示蹤原子，故A正確；B．把含有放射性元素的肥料施給農(nóng)作物，利用探測器的測量，找出合理的施肥規(guī)律，是將放射性同位素作為示蹤原子的，故B正確；C．利用射線探傷法檢查金屬中的砂眼和裂紋，是利用射線的貫穿本領，故C錯誤；D．給懷疑患有甲狀腺病的病人注射碘131，診斷甲狀腺的器質性和功能性疾病，是將碘131作為示蹤原子的，故D正確。故選ABD。4．關于天然放射現(xiàn)象，下列說法正確的是（）A．射線是由氮原子核衰變產(chǎn)生 B．射線是由原子核外電子電離產(chǎn)生C．射線是由原子核外的內層電子躍遷產(chǎn)生 D．通過化學反應不能改變物質的放射性【答案】D【詳解】A．射線是具有放射性的元素的原子核在發(fā)生衰變時兩個中子和兩個質子結合在一起而從核中釋放出來，A錯誤；B．射線是由原子核內的中子轉化為質子時產(chǎn)生的電子，B錯誤；C．射線是原子核在發(fā)生衰變或衰變時產(chǎn)生的能量以光子的形式釋放，C錯誤；D．放射性元素的放射性是原子核自身決定的，而化學反應不能改變原子的原子核，故化學反應并不能改變物質的放射性，D正確。故選D。5．在勻強磁場中，一個原來靜止的U原子核，由于衰變放射出某種粒子，其衰變方程是U→Th+x，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為r1、r2，則下列說法正確的是（）A．衰變后Th核和射出的x的動量相同B．衰變后的產(chǎn)物x是電子C．r1：r2=1：90D．衰變后新核和射出的粒子的動能之比為2：117【答案】D【詳解】A．根據(jù)動量守恒定律可知，衰變后核和射出的x的動量大小相等，方向相反，故A錯誤；B．根據(jù)核反應的質量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，衰變后的產(chǎn)物x是α粒子，故B錯誤；C．根據(jù)兩粒子動量大小相等，則半徑之比等于電量的倒數(shù)比，即r1：r2=2：90=1:45故C錯誤；D．根據(jù)可知，衰變后新核和射出的粒子的動能之比為4:234=2：117，故D正確。故選D。6．某放射性元素經(jīng)過11.4天有的原子核發(fā)生了衰變，該元素的半衰期為（