第十六章　原子物理學(xué)章末教考銜接教師用

原子核衰變的STSE問題【真題1】（2023·浙江1月選考9題）宇宙射線進入地球大氣層與大氣作用會產(chǎn)生中子，中子與大氣中的氮14會產(chǎn)生以下核反應(yīng)：714N＋01n→614C＋11H，產(chǎn)生的

614C能自發(fā)進行β衰變，A.

614C發(fā)生β衰變的產(chǎn)物是B.β衰變輻射出的電子來自于碳原子的核外原子C.近年來由于地球的溫室效應(yīng)，引起

614D.若測得一古木樣品的

611C含量為活體植物的14，解析：D碳14的β衰變方程為

614C→714N＋－10e，即

614C發(fā)生β衰變的產(chǎn)物是

714N，選項A錯誤；β衰變輻射出的電子來自于原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時放出的電子，選項B錯誤；半衰期由放射性元素的原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定，與外界環(huán)境無關(guān)，選項C錯誤；古木樣品的

611C【真題2】（2022·山東高考1題）碘125衰變時產(chǎn)生γ射線，醫(yī)學(xué)上利用此特性可治療某些疾病。碘125的半衰期為60天，若將一定質(zhì)量的碘125植入患者病灶組織，經(jīng)過180天剩余碘125的質(zhì)量為剛植入時的（）A.116 B.C.14 D.解析：B設(shè)碘125剛植入時的質(zhì)量為m0，則經(jīng)過n＝18060＝3個半衰期以后剩余的質(zhì)量為m＝12nm0，解得mm0＝【真題3】（2021·重慶高考2題）放射性元素123I會衰變?yōu)榉€(wěn)定的123Te，半衰期約為13h，可以用于檢測人體的甲狀腺對碘的吸收。若某時刻123I與123Te的原子數(shù)量之比為4∶1，則通過26h后123I與123Te的質(zhì)量之比（）A.1∶2 B.1∶4C.1∶8 D.1∶16解析：B根據(jù)題述，123I與123Te原子數(shù)量之比為4∶1，則通過26h（兩個半衰期）后，4份123I衰變剩余1份，生成了3份123Te原子，剩余123I與123Te原子數(shù)量之比為1∶4，因為123I與123Te原子質(zhì)量相同，所以通過26h（兩個半衰期）后，123I與123Te原子的質(zhì)量之比為1∶4，故B正確，A、C、D錯誤。1.人教版選擇性必修第三冊P114【科學(xué)漫步】碳14測年技術(shù)自然界中的碳主要是碳12，也有少量的碳14。宇宙射線進入地球大氣層時，同大氣作用產(chǎn)生中子，中子撞擊大氣中的氮引發(fā)核反應(yīng)產(chǎn)生碳14。核反應(yīng)方程為714N＋01n碳14具有放射性，能夠自發(fā)地進行β衰變而變成氮，核反應(yīng)方程為614C→7碳14的半衰期T1/2為5730年。碳14不斷產(chǎn)生又不斷衰變，達到動態(tài)平衡，因此，它在大氣中的含量相當(dāng)穩(wěn)定，大約每1012個碳原子中有一個碳14?；畹闹参锿ㄟ^光合作用和呼吸作用與環(huán)境交換碳元素，體內(nèi)碳14的比例與大氣中的相同。植物枯死后，遺體內(nèi)的碳14仍在衰變，不斷減少，但是不能得到補充。因此，根據(jù)放射性強度減小的情況就可以推算植物死亡的時間。2.魯科版選擇性必修第三冊P116正文放射性的應(yīng)用放射性在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生和科學(xué)研究等許多領(lǐng)域已得到了廣泛應(yīng)用。銜接分析：人教版選擇性必修第三冊P114【科學(xué)漫步】介紹了碳14測年技術(shù)；魯科版選擇性必修第三冊P116正文部分介紹了“放射性在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生和科學(xué)研究等許多領(lǐng)域已得到了廣泛應(yīng)用，如：用專門儀器估測古樹木的年代、醫(yī)學(xué)檢查上作為示蹤劑——PET掃描儀、利用γ射線治療疾病等”。近幾年的高考中常以原子核的衰變及半衰期等有關(guān)知識在生產(chǎn)生活、醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用實例為情境進行命題，成為高考的一個考查熱點，例如：（1）2023·浙江1月選考9題以“利用碳14的衰變規(guī)律推斷古木的年代”為情境，考查了原子核的衰變規(guī)律及半衰期的理解及應(yīng)用的問題。（2）2022·山東高考1題以“碘125衰變時產(chǎn)生γ射線在醫(yī)學(xué)上可治療某些疾病”為情境，考查了半衰期公式的應(yīng)用問題。（3）2021·重慶高考2題以“放射性元素123I衰變?yōu)榉€(wěn)定的123Te，半衰期約為13h，可以用于檢測人體的甲狀腺對碘的吸收”為情境，考查了半衰期的理解及應(yīng)用問題。1.央視曝光“能量石”核輻射嚴(yán)重超標(biāo)，該“能量石”含有放射性元素釷

90232Th，90232Th經(jīng)多次衰變后變成穩(wěn)定的鉛

82208Pb，90232Th半衰期長達1.4A.衰變過程中發(fā)生了6次α衰變和4次β衰變B.82208Pb比

90232C.衰變產(chǎn)生的射線中β射線穿透能力最強D.90232解析：A根據(jù)α和β衰變的特征可知，每經(jīng)過一次α衰變，質(zhì)量數(shù)減少4、電荷數(shù)減少2，每經(jīng)過一次β衰變，質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)增加1，所以

90232Th變成

82208Pb的衰變過程中發(fā)生α衰變的次數(shù)為n1＝232-2084＝6次，發(fā)生β衰變的次數(shù)為n2＝2n1－（90－82）＝4次，故A正確；中子數(shù)等于質(zhì)量數(shù)減電荷數(shù)，所以

82208Pb和

90232Th的中子數(shù)分別為126和142，所以

82208Pb比

90232Th少16個中子，故B錯誤；γ射線通常會伴隨α2.宇宙射線與地球大氣作用產(chǎn)生中子，中子撞擊大氣層中的氮引發(fā)核反應(yīng)產(chǎn)生碳14。核反應(yīng)方程為

714N＋01n→614C＋X，碳14具有放射性，能夠自發(fā)地進行β衰變而變成氮，核反應(yīng)方程為

614C→714N＋Y。碳14可以用來測定物質(zhì)年代，碳A.X表示電子

－B.Y表示質(zhì)子

1C.一塊古木樣品中碳14的含量是現(xiàn)代植物的14，說明古木的歷史大概有5730D.一塊古木樣品中碳14的含量是現(xiàn)代植物的14，說明古木的歷史大概有11460解析：D根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可得X表示質(zhì)子，Y表示電子，故A、B錯誤；根據(jù)放射性物質(zhì)的剩余質(zhì)量和半衰期的關(guān)系滿足m＝m012tT，解得t＝2T＝11460年，故D正確3.“氚電池”利用氚核β衰變產(chǎn)生的能量工作，可以給心臟起搏器供電。已知氚核的半衰期為12.5年，下列說法正確的是（）A.氚核衰變放出的β射線是電子流，來源于核內(nèi)中子衰變?yōu)橘|(zhì)子放出的電子B.氚核衰變放出的β射線是電子流，來源于核外內(nèi)層電子C.2個氚核經(jīng)過12.5年后，衰變一個，還剩一個氚核D.20克氚核經(jīng)過12.5年后，衰變后剩余物的質(zhì)量變?yōu)?0克解析：A氚核衰變放出的β射線是電子流，來源于核內(nèi)中子衰變?yōu)橘|(zhì)子放出的電子，故A正確，B錯誤；半衰期是針對大量放射性元素的統(tǒng)計規(guī)律，不適用于個別原子核，故C錯誤；經(jīng)過一個半衰期，有半數(shù)氚核發(fā)生衰變轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌雍?，并不是總質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼囊话耄蔇錯誤。4.如圖所示，某軋鋼廠的熱軋機上安裝了一個射線測厚儀，探測器探測到的射線強度與鋼板的厚度有關(guān)。已知測厚儀采用放射性同位素

77192Ir作為放射源，

77192Ir發(fā)生β衰變時放出β射線和γ射線，半衰期為74天，適合透照厚度在10～100mm之間的鋼板，若衰變產(chǎn)生的新核用X表示，下列說法正確的是A.

77192Ir的衰變方程為

77192IrB.探測器探測到的射線增強，說明鋼板的厚度增加C.192g放射性同位素

77192Ir經(jīng)過D.77192Ir的比結(jié)合能比衰變后的產(chǎn)物解析：Aβ衰變的實質(zhì)是核里的一個中子變?yōu)橐粋€質(zhì)子并放出一個電子，反應(yīng)過程中遵循質(zhì)量數(shù)守恒和