人教版高中物理精講精練-選擇性必修35.2：放射性元素的衰變 解析版

5.2放射性元素的衰變

【考點(diǎn)歸納】

考點(diǎn)一：α衰變規(guī)律的理解考點(diǎn)二：β衰變規(guī)律的理解

考點(diǎn)三：衰變次數(shù)的計算考點(diǎn)四：半衰期

考點(diǎn)五：原子核的人工轉(zhuǎn)變考點(diǎn)六：放射性同位素及應(yīng)用

【知識歸納】

知識點(diǎn)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：

2382382344

原子核放出α粒子的衰變．進(jìn)行α衰變時，質(zhì)量數(shù)減少4，電荷數(shù)減少2，92U的α衰變方程：92U→90Th＋2He.

(2)β衰變：

2342342340

原子核放出β粒子的衰變．進(jìn)行β衰變時，質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)加1，90Th的β衰變方程：90Th→91Pa＋－1e.

3．衰變規(guī)律：電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)守恒．

技巧歸納：原子核衰變的理解

衰變類型α衰變β衰變

AA－44A0

衰變方程ZX→Z－2Y＋2HeZX→AZ＋1Y＋－1e

1個中子轉(zhuǎn)化為1個質(zhì)

1

2個質(zhì)子和2個中子結(jié)合成氦核21H＋

11

衰變實(shí)質(zhì)子和1個電子0n→1H＋

14

20n→2He

0

－1e

23823442342340

典型方程92U→90Th＋2He90Th→91Pa＋－1e

衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒、動量守恒

知識點(diǎn)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(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)計規(guī)律，不適用于少數(shù)原子核的衰變．

技巧歸納：對半衰期規(guī)律的理解

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

tt

11

N余＝N原，m余＝m原式中N原、m原分別表示

衰變規(guī)律22

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.

由原子核內(nèi)部因素決定，跟原子所處的外部條件、化

影響因素

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)計結(jié)果，可以對大量原子核衰變行為進(jìn)

行預(yù)測，而單個特定原子核的衰變行為不可預(yù)測

知識點(diǎn)三、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．

144171

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7N＋2He→8O＋1H.

3．遵循規(guī)律：質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒．

技巧歸納：核反應(yīng)方程

用α粒子、質(zhì)子、中子，甚至用γ光子轟擊原子核使

條件

原子核發(fā)生轉(zhuǎn)變.

用粒子轟擊原子核并不是粒子與核碰撞將原子核打

實(shí)質(zhì)

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

(1)1919年盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程：

144171

7N＋2He→8O＋1H

(2)1932年查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程：

原子核人工轉(zhuǎn)變

94121

4Be＋2He→6C＋0n

的三大發(fā)現(xiàn)

(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：

27430130300

13Al＋2He→15P＋0n；15P→14Si＋＋1e.

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

知識點(diǎn)四、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，必須嚴(yán)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．

【題型歸納】

題型一：α衰變規(guī)律的理解

222

1．（2023·海南省直轄縣級單位·模擬預(yù)測）在勻強(qiáng)磁場中有一個靜止的氡原子核（86Rn），由于衰變它放出一個粒

子，此粒子的徑跡與反沖核的徑跡是兩個相互外切的圓，大圓與小圓的直徑之比為42:1，如圖所示，那么氡核的衰

變方程應(yīng)是下列方程中的哪一個（）

22222202222184

A．86Rn87Fr1eB．86Rn84Po2He

22222202222222

C．86Rn85At1eD．86Rn85At1H

【答案】B

【詳解】此粒子的徑跡圓與反沖核的徑跡圓外切，根據(jù)左手定則可知，粒子的電性與反沖核電性相同，帶正電。設(shè)

粒子質(zhì)量為m，速度為v1，電量為q1，反沖核質(zhì)量為M，速度為v2，電量為q2。根據(jù)動量守恒定律有

mv1Mv20

由

v2

qvBm

R

得

mv

R

qB

因?yàn)榇髨A與小圓的直徑之比為42:1，粒子與反沖核動量大小相等，所以

qR1

12

q2R142

4218

只有2He和84Po滿足要求，故ACD錯誤，B正確。

故選B。

2．（22-23高二下·江西南昌·期末）在勻強(qiáng)磁場中，一個原來靜止的原子核，由于衰變放射出某種粒子，結(jié)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．原子核發(fā)生了衰變，徑跡2是衰變后的徑跡

B．徑跡1是衰變后新核的徑跡，徑跡1、2旋轉(zhuǎn)方向相反

2382344

C．若衰變方程是92U90Th2He，則r1:r22:117

2382344

D．若衰變方程是92U90Th2He，則衰變后新核和射出的粒子的動能之比為2:117

【答案】D

【詳解】AB．原子核衰變過程中系統(tǒng)動量守恒，衰變生成的兩粒子的動量方向相反，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，若電性相同，則在磁場中的軌跡為外切圓，由題圖知原子核發(fā)生

衰變；原子核原來靜止，初動量為零，由動量守恒定律可知，原子核衰變生成的兩粒子動量p大小相等，方向相反，

粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律得

mv2

qvB

r

解得

mvp

r

qBqB

由于p、B相同，則粒子的電荷量q越大，軌道半徑越小，由于新核的電荷量大，所以新核的軌道半徑小于粒子的

軌道半徑，所以徑跡1為新核的運(yùn)動軌跡，徑跡2是衰變后的徑跡，旋轉(zhuǎn)方向相同，故AB錯誤；

CD．由動能與動量的關(guān)系

p2

E

k2m

所以動能之比等于質(zhì)量的反比，即

：：

Ek1Ek22117

由B項(xiàng)分析知

：：

r1r22901:45

故C錯誤，D正確。

故選D。

3．（22-23高二下·廣東揭陽·期末）香煙中含有放射性元素釙（Po），吸煙危害人體健康。釙能發(fā)生α衰變和γ輻射，

210A4

其衰變方程為84PoZPb2He。下列說法正確的是（）

A．α射線的穿透能力比γ射線強(qiáng)B．α射線的速度比γ射線大

AA

C．ZPb中Z=82D．ZPb核的中子數(shù)為206

【答案】C

4

【詳解】A．射線為2He粒子流，它的穿透能力比γ射線弱，故A錯誤；

B．射線的速度比γ射線小，故B錯誤；

C．根據(jù)電荷數(shù)守恒，有

Z=84-2=82

故C正確；

D．根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒有

206

A=210-4=20682Pb核的中子數(shù)為124；故D錯誤；

故選C。

題型二：β衰變規(guī)律的理解

4．（22-23高二下·云南紅河·期末）放射性元素在衰變過程中，有些放出α射線，有些放出β射線，有些在放出α射線

2342342340

或β射線的同時，還以γ射線的形式釋放能量。例如90Th核的衰變過程可表示為90Th→91Pa＋1e＋γ，這個衰變

（）

234

A．是β衰變，產(chǎn)生的91Pa核從高能級向低能級躍遷

234

B．是β衰變，產(chǎn)生的91Pa核從低能級向高能級躍遷

234

C．是α衰變，產(chǎn)生的91Pa核從高能級向低能級躍遷

234

D．是α衰變，產(chǎn)生的91Pa核從低能級向高能級躍遷

【答案】A

0234

【詳解】由核反應(yīng)方程可知，該核反應(yīng)生成是1e，是衰變，產(chǎn)生的91Pa核從高能級向低能級躍遷并且釋放能量，

故A正確。

故選A。

5．（22-23高二下·陜西咸陽·階段練習(xí)）在勻強(qiáng)磁場中有一個原來靜止的碳14原子核發(fā)生了某種衰變，已知放射出

的粒子速度方向及反沖核N原子核的速度方向均與磁場方向垂直，它們在磁場中運(yùn)動的徑跡是兩個相內(nèi)切的圓，兩

圓的直徑之比為7:1，如圖所示。下列說法正確的是（）

A．碳14在衰變的過程中動量不守恒

B．圖中大圓為反沖核N原子核的運(yùn)動軌跡

14014

C．碳14的衰變方程為：6C1e7N

D．碳14在衰變的過程中放出的粒子和反沖核N的速度方向相同

【答案】C

【詳解】A．碳14在衰變的過程生成的電子與反沖核受到的合力為零，則動量守恒，故A錯誤；

B．根據(jù)動量守恒

mevemNvN

根據(jù)牛頓第二定律

v2

qvBm

R

則

mv1

R

qBq

則大圓為電子的運(yùn)動軌跡，小圓為N原子核的運(yùn)動軌跡，故B錯誤；

C．根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，碳14的衰變方程為

14014

6C1e7N

故C正確；

D．碳14在衰變的過程生成的電子與反沖核動量守恒，即動量大小相等，方向相反，則速度方向相反，故D錯誤。

故選C。

6．（22-23高二下·山東濟(jì)南·期末）有一種衰變叫EC衰變，EC衰變發(fā)生于核內(nèi)中子數(shù)相對過少的放射性原子核。核

101

內(nèi)的一個質(zhì)子（1H）可以俘獲一個核外電子（1e）并發(fā)射出一個中微子而轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€中子（0n）。經(jīng)過一次EC衰

變后原子核的（）

A．質(zhì)量數(shù)不變，原子序數(shù)減少1B．質(zhì)量數(shù)增加1，原子序數(shù)不變

C．質(zhì)量數(shù)不變，原子序數(shù)不變D．質(zhì)量數(shù)不變，原子序數(shù)增加1

【答案】A

【詳解】由題意可知，EC衰變中少了一個質(zhì)子，多了一個中子，則質(zhì)量數(shù)不變，但是電荷數(shù)少1，即原子序數(shù)少1，

選項(xiàng)A正確，BCD錯誤。

故選A。

題型三：衰變次數(shù)的計算

232208

7．（22-23高二下·湖北荊門·期末）天然放射性元素90Th（釷）經(jīng)過一系列衰變和衰變之后，變成82Pb（鉛）。

下列判斷中正確的是（）

A．衰變過程共有6次衰變和2次衰變B．鉛核比釷核少8個質(zhì)子

C．衰變所放出的電子來自原子核外D．釷核比鉛核多24個中子

【答案】B

【詳解】A．衰變的次數(shù)為

232208

n6

14

衰變的次數(shù)

n28226904

故A錯誤；

B．鉛核、釷核質(zhì)子數(shù)差為

n390828

可知鉛核比釷核少8個質(zhì)子，故B正確；

C．衰變所放出的電子來自原子核內(nèi)，故C錯誤；

D．釷核、鉛核中子數(shù)差為

n4(23290)(20882)16

可知釷核比鉛核多16個中子，故D錯誤。

故選B。

238206

8．（22-23高二下·河北保定·階段練習(xí)）92U經(jīng)過多次α衰變和β衰變后變成82Pb，下列說法不正確的是（）

A．此過程中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)分別減少10和32

B．此過程經(jīng)過了8次衰變和6次β衰變

C．β衰變的實(shí)質(zhì)是核內(nèi)的一個中子轉(zhuǎn)化成了一個質(zhì)子和一個電子

14

D．用粒子轟擊7N，可以得到質(zhì)子

【答案】A

【詳解】A．此過程中質(zhì)子數(shù)減少量

n質(zhì)928210

和中子數(shù)分別減少

n中2382061022

故A錯誤；

B．此過程經(jīng)過了x次衰變和y次β衰變，根據(jù)質(zhì)量和電荷量守恒有

2xy8292

4x206238

解得

x8，y6

此過程經(jīng)過了8次衰變和6次β衰變，故B正確；

C．β衰變的實(shí)質(zhì)是核內(nèi)的一個中子轉(zhuǎn)化成了一個質(zhì)子和一個電子，故C正確；

14

D．用粒子轟擊7N，有

144171

7N+2He8O1H

可以得到質(zhì)子，故D正確。

本題選不正確的，故選A。

222222

9．（22-23高二下·四川廣元·期中）裝修經(jīng)常使用的大理石會向空氣中釋放放射性氣體氡（86Rn）氣，氡（86Rn）

206222

經(jīng)過一系列衰變后變成鉛（82Pb），其半衰期約為3.8天，氡（86Rn）是一種無色無味的惰性氣體。世界衛(wèi)生組織

222

研究表明，在許多國家，氡是肺癌的重要病因。一般情況下，大理石即使經(jīng)過半年時間，氣體氡（86Rn）的釋放

量依然比較高。下列說法正確的是（）

222

A．氡（86Rn）在夏天要比冬天衰變得更快

222

B．100個氡（86Rn）經(jīng)過3.8天有50個發(fā)生衰變

222

C．氡（86Rn）在衰變過程中滿足質(zhì)量守恒和電荷守恒

222206

D．氡（86Rn）衰變至鉛（82Pb）經(jīng)過4次α衰變和4次β衰變

【答案】D

222

【詳解】A．半衰期不受溫度影響，氡86Rn在夏天和冬天衰變得一樣快，故A錯誤；

B．半衰期是針對大量放射性元素原子核的統(tǒng)計規(guī)律，對少數(shù)個別放射性元素原子核沒有意義，故B錯誤；

222

C．衰變過程中伴有能量釋放，因此會有質(zhì)量虧損，則氡86Rn在衰變過程中不滿足質(zhì)量守恒，滿足電荷守恒，故

C錯誤；

222206

D．設(shè)氡86Rn衰變至鉛82Pb經(jīng)過x次衰變和y次衰變

22220640

86Rn82Pbx2Hey1e

則根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒有

86822xy

2222064x

解得

x4

y4

222206

則氡86Rn衰變至鉛82Pb經(jīng)過4次衰變和4次衰變，故D正確。

故選D。

題型四：半衰期

1

10．（23-24高二下·河北邯鄲·期中）某放射性元素經(jīng)過6天后，只剩下沒有衰變，為估算某水庫的庫容，可取一

4

瓶無毒的該放射性元素的水溶液，測得瓶內(nèi)溶液每分鐘衰變8107次，現(xiàn)將這瓶溶液倒入水庫，9天后在水庫中取

水樣1.0m3（可認(rèn)為溶液已均勻分布），測得水樣每分鐘衰變20次，由此可知水庫中水的體積約（）

A．5105m3B．2.5105m3C．5106m3D．2.5106m3

【答案】A

1

【詳解】某放射性元素經(jīng)過6天后，只剩下沒有衰變，可知經(jīng)過了2個半衰期，則放射性元素的半衰期為3天，

4

設(shè)水庫中水的體積為V，則9天后水庫中所有放射性元素每分鐘衰變20V次，設(shè)放射性元素原有質(zhì)量為m0，9天后，

未發(fā)生衰變放射性元素質(zhì)量為m，則

20Vm

7

810m0

9天經(jīng)歷了三個半衰期，則有

m1

()3

m02

聯(lián)立解得

V5105m3

故選A。

11．（2023·廣東肇慶·模擬預(yù)測）醫(yī)學(xué)影像診斷設(shè)備PET/CT是借助于示蹤劑可以聚集到病變部位的特點(diǎn)來發(fā)現(xiàn)疾病。

111114

示蹤劑常利用同位素6C作示蹤原子標(biāo)記，其半衰期僅有20min。6C可由小型回旋加速器輸出的高速質(zhì)子流轟擊7N

獲得，下列說法正確的是（）

1411

A．用高速質(zhì)子轟擊7N，生成6C的同時釋放出中子

1411

B．用高速質(zhì)子轟擊7N，生成6C的同時釋放出粒子

1111

C．1g的6C經(jīng)40min后，剩余6C的質(zhì)量為0.75g

11

D．將6C置于回旋加速器中，其半衰期可能發(fā)生變化

【答案】B

【詳解】AB．根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒知，該核反應(yīng)方程為

141114

7N1H6C2He

故A錯誤，B正確；

111111

C．由題意知6C半衰期為20min，經(jīng)40min，則經(jīng)過了2個半衰期；1g的6C的剩余6C的質(zhì)量為

2

1

m0m0.25g

2

故C錯誤；

D．半衰期與元素所處的物理環(huán)境和化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，因此其半衰期不可能變化，故D錯誤。

故選B。

12．（22-23高二下·遼寧丹東·期末）在火星上太陽能電池板發(fā)電能力有限，因此科學(xué)家用放射性材料—PuO2作為發(fā)

電能源為火星車供電。PuO2中Pu元素的半衰期是87.7年，質(zhì)量為20g的Pu元素經(jīng)過t年后，剩余Pu的質(zhì)量為2.5g，

則t等于（）

A．76.7B．263.1C．175.4D．87.7

【答案】B

【詳解】根據(jù)

t

＝1τ

m余m原·

2

帶入數(shù)據(jù)

1t

2.520()87.7

2

解得

t87.7（3年）263.（1年）

故選B。

題型五：原子核的人工轉(zhuǎn)變

238

13．（2024廣東茂名一模）放射性同位素溫差電池又稱核電池.技術(shù)比較成熟的核電池是利用94Pu衰變工作的，

··

238234

其半衰期大約88年，衰變方程為94Pu92UY，下列說法正確的是（）

A．經(jīng)過88年，核電池的質(zhì)量會減小一半

238

B．隨著電池的不斷消耗，94Pu的半衰期會逐漸減小

238

C．94Pu衰變放出的射線Y是α射線，其電離能力強(qiáng)于γ射線

238

D．94Pu衰變放出的射線Y是β射線，其本質(zhì)上是帶負(fù)電荷的電子流

【答案】C

【詳解】

238

CD．根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知94Pu衰變放出的射線Y是α射線，其本質(zhì)是He原子核，電離能力最強(qiáng)，故

C正確，D錯誤；

A．經(jīng)過一個半衰期，一半質(zhì)量的放射性元素會衰變?yōu)槠渌镔|(zhì)，核電池的質(zhì)量不會減小一半，故A錯誤；

B．半衰期是統(tǒng)計概念，只要是大量原子核衰變。半衰期是不變的，故B錯誤。

故選C。

14．（22-23高二下·全國·課前預(yù)習(xí)）2020年12月12日，大亞灣反應(yīng)堆“中微子實(shí)驗(yàn)”正式退役了。在3275天11小

時43分0秒的運(yùn)行期間，這里產(chǎn)出了一系列重要的中微子研究成果，包括發(fā)現(xiàn)第三種中微子振蕩模式，使我國的

中微子研究跨入國際先進(jìn)行列。中微子是宇宙中最古老、數(shù)量最多的物質(zhì)粒子，太陽、地球、超新星、宇宙線、核

反應(yīng)堆，甚至人體都在不停地產(chǎn)生中微子，每秒鐘有億萬個中微子穿過人們的身體。大多數(shù)原子核發(fā)生核反應(yīng)的過

程中也都伴有中微子的產(chǎn)生，例如核裂變、核聚變、β衰變等。下列關(guān)于核反應(yīng)的說法，正確的是（）

23412242340

A．1H+1H2He+0n是α衰變方程，90Th91Pa1e是β衰變方程

144171

B．高速運(yùn)動的α粒子轟擊氮核可從氮核中打出中子，其核反應(yīng)方程為7N2He8O0n

234222

C．90Th衰變?yōu)?6Rn，經(jīng)過3次α衰變，2次β衰變

2351144891

D．92U0n56Ba36Kr30n是核裂變方程，也是氫彈的核反應(yīng)方程

【答案】C

【詳解】A．方程

2341

1H+1H2He+0n

是輕核聚變反應(yīng)方程

2242340

90Th91Pa1e

是β衰變方程，故A錯誤；

B．高速運(yùn)動的α粒子轟擊氮核可從氮核中打出質(zhì)子，其核反應(yīng)方程為

144171

7N2He8O1H

故B錯誤；

234222

C．每經(jīng)過一次α衰變，電荷數(shù)少2，質(zhì)量數(shù)少4，每經(jīng)過一次β衰變，電荷數(shù)多1，質(zhì)量數(shù)不變，90Th衰變?yōu)?6Rn，

經(jīng)過3次α衰變，2次β衰變，故C正確；

D．方程

2351144891

92U0n56Ba36Kr30n

是核裂變方程，不是氫彈的核反應(yīng)方程，故D錯誤。

故選C。

15．（22-23高二下·江蘇宿遷·期末）2023年4月12日21時，有“人造太陽”之稱的中國全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)

裝置EAST創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄，成功實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束模式等離子體運(yùn)行403秒。以下核反應(yīng)方程屬于其工作原

理的是（）

23412382344

A．1H1H2He0nB．92U90Th2He

1441712351901361

C．7

N2He8O1HD．92U0n38Sr54Xe100n

【答案】A

【詳解】A．該核反應(yīng)方程為核聚變方程，故A符合題意；

B．該核反應(yīng)方程為α衰變方程，故B不符合題意；

C．該核反應(yīng)方程為人工核反應(yīng)方程，故C不符合題意；

D．該核反應(yīng)方程為核裂變方程，故D不符合題意。

故選A。

題型六：放射性同位素及應(yīng)用

16．（22-23高二下·黑龍江齊齊哈爾·期末）放射性探傷是利用了（）

A．射線的電離本領(lǐng)B．射線的貫穿本領(lǐng)

C．γ射線的貫穿本領(lǐng)D．放射性元素的示蹤本領(lǐng)

【答案】C

【詳解】放射性探傷是利用了γ射線的貫穿本領(lǐng)。

故選C。

60

17．（22-23高二下·河北邯鄲·期中）放射性同位素的應(yīng)用非常廣泛，幾乎遍及各行各業(yè)。鈷60（27Co）的半衰期為

60232220

5.27年，它發(fā)生β衰變變成鎳60（28Ni），而90Th則會經(jīng)一系列α、β衰變后生成氡86Rn。下列說法正確的是（）

A．10g鈷60經(jīng)過10.54年全部發(fā)生衰變

B．鈷60可以作為示蹤原子研究人體對藥物的吸收

232220

C．釷90Th原子核比氡86Rn原子核的中子數(shù)多8

232220

D．釷90Th衰變成氡86Rn一共經(jīng)過2次α衰變和3次β衰變

【答案】C

1

【詳解】A．10.54年為兩個半衰期，則剩下的鈷60為原來的，沒有全部衰變，故A錯誤；

4

B．鈷60半衰期太長，且衰變放出的高能粒子對人體傷害太大，不能作為藥品的示蹤原子，故B錯誤；

232220

C．90Th原子核的質(zhì)量數(shù)為232，質(zhì)子數(shù)為90，則中子數(shù)為142，86Rn原子核的質(zhì)量數(shù)為220，質(zhì)子數(shù)為86，則

232220

中子數(shù)為134，可知釷90Th原子核比氡86Rn原子核的中子數(shù)多8，故C正確；

232220

D．釷90Th衰變成氡86Rn，質(zhì)量數(shù)減少12，電荷數(shù)減少4，則經(jīng)過3次衰變，2次衰變，故D錯誤。

故選C。

18．（21-22高二下·四川南充·期末）某校學(xué)生在進(jìn)行社會實(shí)踐活動時，收集并列出了一些放射性同位素的半衰期和

可供利用的射線，見下表，下列結(jié)論正確的是（）

同位素放射線半衰期同位素放射線半衰期同位素放射線半衰期

釙210α138天鍶90β28年鈷60γ5年

碳13β5000年锝90γ6小時氡α3.8天

A．放射性療法（放療）是臨床治療腫瘤的一種方法，其利用的是β射線

B．若取100個鈷60原子核，經(jīng)10年后還剩下25個鈷60原子核

C．將放射性元素釙210制成化合物后，放射性元素釙210的半衰期發(fā)生變化

D．臨床上讓患者口服用碳13作為示蹤原子制成的尿素片，檢測是否感染幽門螺旋桿菌

【答案】D

【詳解】A．放射性療法（放療）是臨床治療腫瘤的一種方法，其利用的是γ射線，故A錯誤；

B．半衰期是針對大量放射性原子核衰變的統(tǒng)計規(guī)律，對少量原子核并不適用，故B錯誤；

C．半衰期由核內(nèi)部自身的因素決定，與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān)，所以將放射性元素釙210制成化合

物后，其半衰期不變，故C錯誤；

D．臨床上檢測患者是否感染幽門螺旋桿菌時，可以讓患者口服用碳13作為示蹤原子制成的尿素片，由于幽門螺桿

菌可產(chǎn)生尿素酶，將碳13標(biāo)記的尿素分解為氨氣和二氧化碳，并隨血液流至肺部，而碳13可發(fā)射β射線，所以通

過儀器可以檢測呼氣時呼出的碳13，故D正確。

故選D。

【高分精練】

一、單選題

19．（2024高三下·江蘇）宇宙射線進(jìn)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

14

應(yīng)：產(chǎn)生的6C能自發(fā)進(jìn)行β衰變，其半衰期為5730年，利用碳14的衰變規(guī)律可推斷古木的年代。下列說法正確

的是（）

15

A．發(fā)生β衰變的產(chǎn)物是7N

B．β衰變輻射出的電子來自于碳原子的核外電子

14

C．近年來由于地球的溫室效應(yīng)，引起6C的半衰期發(fā)生微小變化

1

D．若測得一古木樣品的的14C含量為活體植物的，則該古木距今約為11460年

64

【答案】D

【詳解】A．根據(jù)中子與大氣中的氮14產(chǎn)生的核反應(yīng)

14140

6C7N+1e

1414

可知6C發(fā)生衰變的產(chǎn)物是7N。故A錯誤；

B．根據(jù)核反應(yīng)輻射出的電子產(chǎn)生機(jī)理可知，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。

故B錯誤；

C．半衰期是放射性元素的本質(zhì)特性，與放射性元素所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，即與外界環(huán)境無關(guān)。故C錯誤；

1

D．若測得一古木樣品的14C含量為活體植物的，可知經(jīng)過了2個半衰期，則該古木距今約為

64

5730×2年=11460年

故D正確。

故選D。

20．（23-24高二下·河北邯鄲·期中）2023年8月24日，日本政府不顧國際反對，一意孤行向海洋排放福島核電站

137

的核污，其中含有的多種放射性元素會對人類環(huán)境造成重大破壞。核污水中的銫55Cs會發(fā)生β衰變，生成X核，同

γ137

時釋放射線。已知銫55Cs的半衰期為30年，下列說法中正確的是（）

136

A．X核為56Ba核

137

B．銫55Cs發(fā)生β衰變放出的電子來自核外電子

C．衰變過程中釋放的γ射線來自于X核

137

D．10個銫55Cs經(jīng)過30年后一定衰變5個

【答案】C

137

【詳解】A．根據(jù)衰變過程滿足質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，X核為56Ba核，故A錯誤；

137

B．銫55Cs發(fā)生β衰變放出的電子來自原子核內(nèi)中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子，故B錯誤；

C．衰變過程中釋放的γ射線來自于X核的躍遷，故C正確；

137

D．半衰期只適合于大量原子核的衰變，10個銫55Cs經(jīng)過30年后不一定衰變5個，故D錯誤。

故選C。

21．（2024·廣東韶關(guān)·二模）2023年9月15日，三星堆遺址考古入選世界重大田野考古發(fā)現(xiàn)。三星堆古遺址距今已

有5000至3000年歷史，昭示長江流域與黃河流域一樣同屬中華文明的母體。應(yīng)用碳14測定年代是考古中的重要

方法，在高空大氣中，來自宇宙射線的中子轟擊氮14，不斷以一定的速率產(chǎn)生碳14，接著碳14就發(fā)生放射性衰變，

其半衰期為5730年，反應(yīng)方程分別為：7N0n6C1H,6C7N1e。以下說法中正確的是（）

A．核反應(yīng)方程要遵循電荷數(shù)守恒和質(zhì)量守恒

B．碳14發(fā)生的放射性衰變是β衰變

C．埋入地下的植物中，其碳14的半衰期將變長

D．4個碳14原子核在經(jīng)過一個半衰期后，一定還剩2個

【答案】B

【詳解】A．核反應(yīng)方程要遵循電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒，而質(zhì)量會虧損，釋放核能，故A錯誤；

B．碳14發(fā)生的放射性衰變方程是

14140

6C7N1e

是β衰變，故B正確；

C．放射性元素的半衰期與物理環(huán)境和化學(xué)狀態(tài)均無關(guān)，由原子核自身的結(jié)構(gòu)有關(guān)，故埋入地下的植物中，其碳14

的半衰期將不變，故C錯誤；

D．半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計規(guī)律，則4個碳14原子核在經(jīng)過一個半衰期后，不一定剩2個，故D錯誤。

故選B。

14

22．（2024·云南昆明·一模）放射性同位素衰變的快慢有一定的規(guī)律，質(zhì)量為m0的碳146C發(fā)生衰變，經(jīng)過時間

m

t后剩余碳14的質(zhì)量為m，其t圖線如圖所示。下列說法正確的是（）

m0

14140

A．碳14放出的粒子來自核外電子B．碳14的衰變方程為6C7N1e

C．碳14的半衰期為11460年D．100個碳14原子經(jīng)過11460年后還剩25個

【答案】B

【詳解】A．碳14放出的粒子來自于原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時產(chǎn)生的，故A錯誤；

B．根據(jù)衰變過程滿足質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，碳14的衰變方程為

14140

6C7N1e

故B正確；

C．放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變時所需要的時間，叫半衰期。由圖知，碳14的半衰期為5730年，故C錯

誤；

D．半衰期是放射性元素衰變的統(tǒng)計規(guī)律，對少數(shù)原子核不適用，故D錯誤。

故選B。

2102102064

23．（22-23高二下·陜西咸陽·階段練習(xí)）84Po的衰變方程為84Po82Pb2He，其衰變曲線如圖所示，為半衰

期，則下列說法正確的是（）

210

A．84Po發(fā)生的是衰變

B．k3

C．k4

D．該衰變的實(shí)質(zhì)是原子核內(nèi)一個中子轉(zhuǎn)化為一個質(zhì)子和一個電子

【答案】B

210

【詳解】A．根據(jù)題意，84Po發(fā)生的是衰變，故A錯誤；

BC．根據(jù)半衰期的定義