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【考點歸納】考點一：α衰變規(guī)律的理解 考點二：β衰變規(guī)律的理解考點三：衰變次數的計算 考點四：半衰期考點五：原子核的人工轉變 考點六：放射性同位素及應用【知識歸納】知識點一、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，質量數減少4，電荷數減少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，質量數不變，電荷數加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.衰變規(guī)律：電荷數守恒，質量數守恒．技巧歸納：原子核衰變的理解衰變類型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2個質子和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個中子轉化為1個質子和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)律電荷數守恒、質量數守恒、動量守恒知識點二、半衰期1．定義：放射性元素的原子核有半數發(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和質量，N余、m余分別表示衰變后的尚未發(fā)生衰變的原子核數和質量，t表示衰變時間，τ表示半衰期.影響因素由原子核內部因素決定，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知識點三、核反應1．定義：原子核在其他粒子的轟擊下產生新原子核或者發(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：質量數守恒，電荷數守恒．技巧歸納：核反應方程條件用α粒子、質子、中子，甚至用γ光子轟擊原子核使原子核發(fā)生轉變.實質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部使核發(fā)生了轉變規(guī)律(1)質量數、電荷數守恒；(2)動量守恒原子核人工轉變的三大發(fā)現(1)1919年盧瑟福發(fā)現質子的核反應方程：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知識點四、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，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1．（2023·海南省直轄縣級單位·模擬預測）在勻強磁場中有一個靜止的氡原子核（），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，如圖所示，那么氡核的衰變方程應是下列方程中的哪一個（

）

A． B．C． D．【答案】B【詳解】此粒子的徑跡圓與反沖核的徑跡圓外切，根據左手定則可知，粒子的電性與反沖核電性相同，帶正電。設粒子質量為，速度為，電量為，反沖核質量為，速度為，電量為。根據動量守恒定律有由得因為大圓與小圓的直徑之比為，粒子與反沖核動量大小相等，所以只有和滿足要求，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，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旋轉方向相反C．若衰變方程是，則D．若衰變方程是，則衰變后新核和射出的粒子的動能之比為【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動，洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律得解得由于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為新核的運動軌跡，徑跡2是衰變后的徑跡，旋轉方向相同，故AB錯誤；CD．由動能與動量的關系所以動能之比等于質量的反比，即由B項分析知故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，其衰變方程為。下列說法正確的是（）A．α射線的穿透能力比γ射線強 B．α射線的速度比γ射線大C．中Z=82 D．核的中子數為206【答案】C【詳解】A．射線為粒子流，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．根據電荷數守恒，有故C正確；D．根據質量數守恒有核的中子數為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射線或β射線的同時，還以γ射線的形式釋放能量。例如Th核的衰變過程可表示為Th→Pa＋e＋γ，這個衰變（）A．是β衰變，產生的Pa核從高能級向低能級躍遷B．是β衰變，產生的Pa核從低能級向高能級躍遷C．是α衰變，產生的Pa核從高能級向低能級躍遷D．是α衰變，產生的Pa核從低能級向高能級躍遷【答案】A【詳解】由核反應方程可知，該核反應生成是，是衰變，產生的Pa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）在勻強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，它們在磁場中運動的徑跡是兩個相內切的圓，兩圓的直徑之比為，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原子核的運動軌跡C．碳14的衰變方程為：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．根據動量守恒根據牛頓第二定律則則大圓為電子的運動軌跡，小圓為N原子核的運動軌跡，故B錯誤；C．根據電荷數和質量數守恒，碳14的衰變方程為故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·山東濟南·期末）有一種衰變叫衰變，衰變發(fā)生于核內中子數相對過少的放射性原子核。核內的一個質子（）可以俘獲一個核外電子（）并發(fā)射出一個中微子而轉變?yōu)橐粋€中子（）。經過一次衰變后原子核的（）A．質量數不變，原子序數減少 B．質量數增加，原子序數不變C．質量數不變，原子序數不變 D．質量數不變，原子序數增加【答案】A【詳解】由題意可知，衰變中少了一個質子，多了一個中子，則質量數不變，但是電荷數少1，即原子序數少1，選項A正確，BCD錯誤。故選A。題型三：衰變次數的計算 7．（22-23高二下·湖北荊門·期末）天然放射性元素（釷）經過一系列衰變和衰變之后，變成（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．衰變的次數為衰變的次數故A錯誤；B．鉛核、釷核質子數差為可知鉛核比釷核少8個質子，故B正確；C．衰變所放出的電子來自原子核內，故C錯誤；D．釷核、鉛核中子數差為可知釷核比鉛核多16個中子，故D錯誤。故選B。8．（22-23高二下·河北保定·階段練習）經過多次α衰變和β衰變后變成，下列說法不正確的是（）A．此過程中質子數和中子數分別減少10和32B．此過程經過了8次衰變和6次β衰變C．β衰變的實質是核內的一個中子轉化成了一個質子和一個電子D．用粒子轟擊N，可以得到質子【答案】A【詳解】A．此過程中質子數減少量和中子數分別減少故A錯誤；B．此過程經過了x次衰變和y次β衰變，根據質量和電荷量守恒有解得，此過程經過了8次衰變和6次β衰變，故B正確；C．β衰變的實質是核內的一個中子轉化成了一個質子和一個電子，故C正確；D．用粒子轟擊N，有可以得到質子，故D正確。本題選不正確的，故選A。9．（22-23高二下·四川廣元·期中）裝修經常使用的大理石會向空氣中釋放放射性氣體氡（）氣，氡（）經過一系列衰變后變成鉛（），其半衰期約為3.8天，氡（）是一種無色無味的惰性氣體。世界衛(wèi)生組織研究表明，在許多國家，氡是肺癌的重要病因。一般情況下，大理石即使經過半年時間，氣體氡（）的釋放量依然比較高。下列說法正確的是（

）A．氡（）在夏天要比冬天衰變得更快B．100個氡（）經過3.8天有50個發(fā)生衰變C．氡（）在衰變過程中滿足質量守恒和電荷守恒D．氡（）衰變至鉛（）經過4次α衰變和4次β衰變【答案】D【詳解】A．半衰期不受溫度影響，氡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，對少數個別放射性元素原子核沒有意義，故B錯誤；C．衰變過程中伴有能量釋放，因此會有質量虧損，則氡在衰變過程中不滿足質量守恒，滿足電荷守恒，故C錯誤；D．設氡衰變至鉛經過x次衰變和y次衰變則根據電荷數守恒和質量數守恒有解得則氡衰變至鉛經過4次衰變和4次衰變，故D正確。故選D。題型四：半衰期10．（23-24高二下·河北邯鄲·期中）某放射性元素經過6天后，只剩下沒有衰變，為估算某水庫的庫容，可取一瓶無毒的該放射性元素的水溶液，測得瓶內溶液每分鐘衰變次，現將這瓶溶液倒入水庫，9天后在水庫中取水樣1.0m3（可認為溶液已均勻分布），測得水樣每分鐘衰變20次，由此可知水庫中水的體積約（）A． B． C． D．【答案】A【詳解】某放射性元素經過6天后，只剩下沒有衰變，可知經過了2個半衰期，則放射性元素的半衰期為3天，設水庫中水的體積為，則9天后水庫中所有放射性元素每分鐘衰變次，設放射性元素原有質量為，9天后，未發(fā)生衰變放射性元素質量為，則9天經歷了三個半衰期，則有聯立解得故選A。11．（2023·廣東肇慶·模擬預測）醫(yī)學影像診斷設備PET/CT是借助于示蹤劑可以聚集到病變部位的特點來發(fā)現疾病。示蹤劑常利用同位素作示蹤原子標記，其半衰期僅有20min?？捎尚⌒突匦铀倨鬏敵龅母咚儋|子流轟擊獲得，下列說法正確的是（）A．用高速質子轟擊，生成的同時釋放出中子B．用高速質子轟擊，生成的同時釋放出粒子C．1g的經40min后，剩余的質量為0.75gD．將置于回旋加速器中，其半衰期可能發(fā)生變化【答案】B【詳解】AB．根據質量數守恒和電荷數守恒知，該核反應方程為故A錯誤，B正確；C．由題意知半衰期為，經，則經過了2個半衰期；的的剩余的質量為故C錯誤；D．半衰期與元素所處的物理環(huán)境和化學狀態(tài)無關，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，質量為20g的Pu元素經過t年后，剩余Pu的質量為2.5g，則t等于（）A．76.7 B．263.1 C．175.4 D．87.7【答案】B【詳解】根據m余＝m原·帶入數據解得故選B。題型五：原子核的人工轉變 13．（2024·廣東茂名·一模）放射性同位素溫差電池又稱核電池.技術比較成熟的核電池是利用衰變工作的，其半衰期大約88年，衰變方程為，下列說法正確的是（

）A．經過88年，核電池的質量會減小一半B．隨著電池的不斷消耗，的半衰期會逐漸減小C．衰變放出的射線Y是α射線，其電離能力強于γ射線D．衰變放出的射線Y是β射線，其本質上是帶負電荷的電子流【答案】C【詳解】CD．根據質量數守恒和電荷數守恒可知衰變放出的射線Y是α射線，其本質是原子核，電離能力最強，故C正確，D錯誤；A．經過一個半衰期，一半質量的放射性元素會衰變?yōu)槠渌镔|，核電池的質量不會減小一半，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·課前預習）2020年12月12日，大亞灣反應堆“中微子實驗”正式退役了。在3275天11小時43分0秒的運行期間，這里產出了一系列重要的中微子研究成果，包括發(fā)現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行列。中微子是宇宙中最古老、數量最多的物質粒子，太陽、地球、超新星、宇宙線、核反應堆，甚至人體都在不停地產生中微子，每秒鐘有億萬個中微子穿過人們的身體。大多數原子核發(fā)生核反應的過程中也都伴有中微子的產生，例如核裂變、核聚變、β衰變等。下列關于核反應的說法，正確的是（）A．是α衰變方程，是β衰變方程B．高速運動的α粒子轟擊氮核可從氮核中打出中子，其核反應方程為C．衰變?yōu)?，經過3次α衰變，2次β衰變D．是核裂變方程，也是氫彈的核反應方程【答案】C【詳解】A．方程是輕核聚變反應方程是β衰變方程，故錯誤；B．高速運動的α粒子轟擊氮核可從氮核中打出質子，其核反應方程為故B錯誤；C．每經過一次α衰變，電荷數少2，質量數少4，每經過一次β衰變，電荷數多1，質量數不變，衰變?yōu)椋涍^3次α衰變，2次β衰變，故C正確；D．方程是核裂變方程，不是氫彈的核反應方程，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”之稱的中國全超導托卡馬克核聚變實驗裝置創(chuàng)造了新的世界紀錄，成功實現穩(wěn)態(tài)高約束模式等離子體運行403秒。以下核反應方程屬于其工作原理的是（）A． B．C． D．【答案】A【詳解】A．該核反應方程為核聚變方程，故A符合題意；B．該核反應方程為衰變方程，故B不符合題意；C．該核反應方程為人工核反應方程，故C不符合題意；D．該核反應方程為核裂變方程，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 B．射線的貫穿本領C．γ射線的貫穿本領 D．放射性元素的示蹤本領【答案】C【詳解】放射性探傷是利用了γ射線的貫穿本領。故選C。17．（22-23高二下·河北邯鄲·期中）放射性同位素的應用非常廣泛，幾乎遍及各行各業(yè)。鈷60（）的半衰期為5.27年，它發(fā)生β衰變變成鎳60（），而則會經一系列α、β衰變后生成氡。下列說法正確的是（）A．10g鈷60經過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C．釷原子核比氡原子核的中子數多8D．釷衰變成氡一共經過2次α衰變和3次β衰變【答案】C【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；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；C．原子核的質量數為232，質子數為90，則中子數為142，原子核的質量數為220，質子數為86，則中子數為134，可知釷原子核比氡原子核的中子數多8，故C正確；D．釷衰變成氡，質量數減少12，電荷數減少4，則經過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）某校學生在進行社會實踐活動時，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．半衰期由核內部自身的因素決定，與原子所處的化學狀態(tài)和外部條件無關，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生尿素酶，將碳13標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?！靖叻志殹恳?、單選題19．（2024高三下·江蘇）宇宙射線進入地球大氣層與大氣作用會產生中子，中子與大氣中的氮14會產生以下核反應：產生的能自發(fā)進行衰變，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（）A．發(fā)生衰變的產物是B．衰變輻射出的電子來自于碳原子的核外電子C．近年來由于地球的溫室效應，引起的半衰期發(fā)生微小變化D．若測得一古木樣品的的含量為活體植物的，則該古木距今約為11460年【答案】D【詳解】A．根據中子與大氣中的氮14產生的核反應可知發(fā)生衰變的產物是。故A錯誤；B．根據核反應輻射出的電子產生機理可知，衰變輻射出的電子來自于原子核內的中子轉化為質子時放出的電子。故B錯誤；C．半衰期是放射性元素的本質特性，與放射性元素所處的物理、化學狀態(tài)無關，即與外界環(huán)境無關。故C錯誤；D．若測得一古木樣品的含量為活體植物的，可知經過了2個半衰期，則該古木距今約為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。核污水中的銫會發(fā)生衰變，生成X核，同時釋放射線。已知銫的半衰期為30年，下列說法中正確的是（）A．X核為核B．銫發(fā)生衰變放出的電子來自核外電子C．衰變過程中釋放的射線來自于X核D．10個銫經過30年后一定衰變5個【答案】C【詳解】A．根據衰變過程滿足質量數和電荷數守恒可知，X核為核，故A錯誤；B．銫發(fā)生衰變放出的電子來自原子核內中子轉化為質子，故B錯誤；C．衰變過程中釋放的射線來自于X核的躍遷，故C正確；D．半衰期只適合于大量原子核的衰變，10個銫經過30年后不一定衰變5個，故D錯誤。故選C。21．（2024·廣東韶關·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。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，反應方程分別為：。以下說法中正確的是（）A．核反應方程要遵循電荷數守恒和質量守恒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原子核在經過一個半衰期后，一定還剩2個【答案】B【詳解】A．核反應方程要遵循電荷數守恒和質量數守恒，而質量會虧損，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)境和化學狀態(tài)均無關，由原子核自身的結構有關，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原子核在經過一個半衰期后，不一定剩2個，故D錯誤。故選B。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，質量為的碳發(fā)生衰變，經過時間t后剩余碳14的質量為m，其圖線如圖所示。下列說法正確的是（）

A．碳14放出的粒子來自核外電子 B．碳14的衰變方程為C．碳14的半衰期為11460年 D．100個碳14原子經過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的中子轉化為質子時產生的，故A錯誤；B．根據衰變過程滿足質量數和電荷數守恒可知，碳14的衰變方程為故B正確；C．放射性元素的原子核有半數發(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，對少數原子核不適用，故D錯誤。故選B。23．（22-23高二下·陜西咸陽·階段練習）的衰變方程為，其衰變曲線如圖所示，為半衰期，則下列說法正確的是（）A．發(fā)生的是衰變B．C．D．該衰變的實質是原子核內一個中子轉化為一個質子和一個電子【答案】B【詳解】A．根據題意，發(fā)生的是衰變，故A錯誤；BC．根據半衰期的定義故可得故B正確，C錯誤；D．該衰變是一種放射性衰變，在此過程中，一個原子核釋放一個粒子，并且轉變成一個質量數減少4，核電荷數減少2的新原子核，故D錯誤。故選B。24．（22-23高二下·全國·課前預習）發(fā)生放射性衰變成為，半衰期約為5730年。已知植物存活期間，其體內與的比例不變，生命活動結束后，的比例會持續(xù)減少?，F測量某古木樣品中的比例，發(fā)現正好是現代植物樣品中比例的二分之一，則（）A．該古木生命活動結束的年代距今約為5730年B．再過約5730年，該樣品中的將全部衰變殆盡C．衰變?yōu)榈谋举|是D．改變樣品測量環(huán)境的溫度和壓強，可以改變的衰變快慢【答案】A【詳解】A．設原來的質量為，衰變后剩余質量為，則有其中為經過半衰期的次數，由題意可知剩余質量為原來的，可以解得即該古木生命活動結束的年代距今約為5730年，故正確；B．再過約5730年，則又經過了一個半衰期，該樣品中的的比例將變成現代植物樣品中比例的，并全部衰變殆盡，故錯誤；C．衰變?yōu)榈倪^程中質量數沒有變化而核電荷數增加1，所以本質是其中的一個中子變成了一個質子和一個電子，所以放出射線，其衰變的本質為故C錯誤；D．放射元素的半衰期與物理環(huán)境以及化學環(huán)境無關，可知，改變樣品測量環(huán)境的溫度和壓強，的衰變快慢不改變，故D錯誤。故選A。25．（22-23高二下·黑龍江齊齊哈爾·期末）放射性元素放出的射線，在電場中分成A、B、C三束，如圖所示，其中（）

A．C為氦核組成的粒子流，它在空氣中電離本領最強B．C是原子核外電子電離而生成的C．B為比x射線波長更短的光子流，它的電離能力最弱D．A為高速電子組成的電子流，貫穿能力最強【答案】C【詳解】AB．C受電場力方向與場強方向相反，可知C帶負電是β射線，為電子流，是原子核內的中子轉化為質子時放出的電子，選項AB錯誤；C．B為比x射線波長更短的光子流，它不帶電，其電離能力最弱，選項C正確；D．A為α射線，為氦核，貫穿能力最弱，電離能力最強，選項D錯誤。故選C。26．（21-22高二下·江蘇蘇州·階段練習）如圖所示，靜止的核發(fā)生α衰變后生成反沖Th核，兩個產物都在垂直于它們速度方向的勻強磁場中做勻速圓周運動。下列說法中正確的是（）A．衰變方程可表示為B．Th核和α粒子的圓周軌道半徑之比為45：1C．Th核和α粒子的動能之比為1：45D．Th核和α粒子在勻強磁場中旋轉的方向相反【答案】A【詳解】A．已知粒子為，由電荷數守恒及質量數守恒可知，衰變方程為故A正確；B．粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，所以有則靜止的核發(fā)生衰變后生成反沖核的過程動量守恒，則所以核和粒子的圓周軌道半徑之比為故B錯誤；C．由動量守恒定律則衰變后則核和粒子的動能之比故C錯誤；D．核和粒子都帶正電荷，由左手定則，在勻強磁場中都是沿逆時針旋轉，故D錯誤。故選A。27．（22-23高二下·全國·單元測試）目前，在居家裝修中，經常用到花崗巖、大理石等裝修材料，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都會釋放出放射性惰性體氡，而氡會發(fā)生放射性衰變，放出α、β、γ射線，這些射線會導致細胞發(fā)生癌變及呼吸道方面的疾病，根據有關放射性知識可知，下列說法正確的是（）A．β射線是原子核外電子電離形成的質子流，它具有很強的穿透能力B．β衰變所釋放的電子是原子核內的中子轉化成質子時產生并發(fā)射出來的C．已知氡的半衰期為3.8天，若取2g氡放在天平左盤上，砝碼放于右盤，左右兩邊恰好平衡，則3.8天后，需取走1g砝碼天平才能再次平衡D．發(fā)生α衰變時，生成核與原來的原子核相比，中子數減少了4【答案】B【詳解】AB．β衰變所釋放的電子是原子核內的中子轉化成質子時產生并發(fā)射出來的電子流，故A錯誤，B正確；C．氡的半衰期為3.8天，經3.8天后，即經過一個半衰期，有1g衰變，除釋放能量外，還會產生新核，則左盤質量會大于1g，故取走1g的砝碼，天平不會再次平衡，故C錯誤；D．根據α衰變的特點可知，α衰變時，電荷數少2，質量數少4，中子數減少了2，故D錯誤。故選B。28．（22-23高二下·廣東潮州·期末）日本政府今年3月13日正式決定，東京電力公司福島第一核電站核廢水將于今年春夏排放至大海。核廢水中含有大量核反應產生的放射性碘131，已知碘131的衰變方程為，半衰期為8天。下列說法正確的是（

）A．碘131發(fā)生的衰變是α衰變B．碘131發(fā)生的衰變是β衰變C．10個碘131原子核經過8天后一定還有5個未衰變D．碘131衰變能釋放出，說明了碘131原子核中有【答案】B【詳解】AB．碘131衰變放出的是負電子，則發(fā)生的衰變是衰變，A錯誤，B正確；C．半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計規(guī)律，對少數的原子核衰變不適用，C錯誤；D．碘131衰變能釋放出，這是原子核內的中子轉化為質子時放出的負電子，并不能說明碘131原子核中有，衰變的實質是即原子核內的一個中子轉化為一個質子和一個電子，D錯誤。故選B。29．（22-23高二下·天津和平·期末）如圖所示為研究放射性元素射線性質的實驗裝置，兩塊平行放置的金屬板A、B分別與電源的正負兩極連接。放射源發(fā)出的射線從其上方小孔向外射出，分裂成三束，分別為、、三種射線。對于三種射線，下列說法正確的是（）

A．到達A板的射線為射線，電離能力最強B．到達B板的射線為射線，穿透能力最強C．到達A板的射線為射線，是原子核內的中子轉化為質子時放出的D．到達B板的射線為射線，可以用于治療腫瘤【答案】C【詳解】AB．根據題意可知，A板帶正電，B板帶負電，帶正電的粒子將向B板偏轉，帶負電的粒子將向A板偏轉，射線為氦核流，帶正電，將向B板偏轉，且射線電離能力最強，穿透能力最弱，故AB錯誤；C．射線為電子流，帶負電，將向A板偏轉，且射線是原子核內的中子轉化為質子時放出的，其轉變方程為故C正確；D．射線為光子流，不帶電，在電場中不會發(fā)生偏轉，但可以用于治療腫瘤，故D錯誤。故選C。30．（22-23高二下·山東淄博·期末）2023年1月，在臨淄趙家徐姚遺址中，發(fā)現了火塘三處、動物骨骼等，這是人類用火管理景觀的最早的、直接的考古證據。通過對遺址中的紅燒土進行碳14年代測定，發(fā)現其年份為距今1.1萬至1.5萬年。已知的半衰期為5730年，它很容易發(fā)生衰變，變成一個新核。下列說法正確的是（

）A．骨骼中以碳酸鈣形式存在的的半衰期比單質的半衰期更長B．發(fā)生衰變，其衰變方程為：C．衰變的實質是核內一個中子轉化為一個質子和一個電子D．經過11460年后，紅燒土中剩余的為原來的一半【答案】C【詳解】A．放射線元素衰變的快慢是由原子核內部自身決定的，與外界存在的物理和化學狀態(tài)無關，所以骨骼中以碳酸鈣形式存在的的半衰期和單質的半衰相同，故A錯誤；B．發(fā)生衰變，釋放的是負電子，故題中衰變方程錯誤，故B錯誤；C．衰變的實質是核內一個中子轉化為一個質子和一個電子，故C正確；D．經過11460年即兩個半衰期，所以紅燒土中剩余的為原來的四分之一，故D錯誤；故選C。二、多選題31．（22-23高二下·全國·課前預習）關于放射性同位素的應用，下列說法中正確的是（）A．放射線改變了布料的性質使其不再因摩擦而生電，因此達到了消除有害靜電的目的B．利用射線的貫穿性可以為金屬探傷C．用放射線照射農作物種子能使其DNA發(fā)生變異，其結果一定是成為更優(yōu)秀的品種D．用射線治療腫瘤時一定要嚴格控制劑量，以免對人體正常組織造成太大的傷害【答案】BD【詳解】A．利用放射線消除有害靜電是利用射線的電離性，使空氣分子電離，將靜電泄出，故錯誤；BD．利用射線的貫穿性可以為金屬探傷，射線對人體細胞傷害太大，在用于治療腫瘤時要嚴格控制劑量，故BD正確；C．DNA變異并不一定都是有益的，故C錯誤。故選BD。32．（22-23高二下·黑龍江齊齊哈爾·期末）某原子核A經過P次衰變，Q次衰變后變成原子核B，則（）A．核A的質量數比核B的質量數多4P個B．核A的質子數比核B的質子數多（）個C．核A的中子數比核B的中子數多（）個D．核為A的中性原子中的電子數比核為B的中性原子中的電子數少（）個【答案】ABCD【詳解】ABD．根據題意列出衰變方程根據原子核守恒和質量數守恒知核A的質量數比核B的質量數多的個數為核A的質子數比核B的質子數多的個數為中性原子中的電子數等于質子數，故核為A的中性原子中的電子數比核為B的中性原子中的電子數多個，也即少個，故A正確，故B正確，故D正確；C．核A的中子數為，核B的中子數為，故核A的中子數比核B的中子數多的個數為故C正確。故選ABCD。33．（22-23高二下·福建·課時練習）目前，在居室裝修中經常用到花崗巖、大理石等裝修材料，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，放出α、β、γ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。根據有關放射性知識可知，下列說法正確的是（）A．氡的半衰期為3.8天，若取4個氡原子核，經7.6天后就一定剩下一個原子核了B．β衰變所釋放的電子是由原子核內的中子轉化成質子和電子所產生的C．γ射線一般伴隨著α或β射線的產生，在這三種射線中，γ射線的穿透能力最強，電離能力最弱D．發(fā)生α衰變時，生成核與原來的原子核相比，中子數減少了4【答案】BC【詳解】A．半衰期是大量原子核的統(tǒng)計規(guī)律，對單個原子核不適用，選項A錯誤；B．β衰變所釋放的電子是由原子核內的中子轉化成質子和電子所產生的，選項B正確；C．γ射線一般伴隨著α或β射線的產生，在這三種射線中，γ射線的穿透能力最強，電離能力最弱，選項C正確；D．發(fā)生α衰變時，電荷數少2，質量數少4，根據質量數等于質子數加上中子數可知中子數減少了2，選項D錯誤。故選BC。34．（22-23高二下·福建·課時練習）在足夠大的勻強磁場中，靜止的鈉核發(fā)生衰變，沿與磁場垂直的方向釋放出一個粒子后，變?yōu)橐恍潞?，新核與放出粒子在磁場中運動的徑跡均為圓，如圖所示。以下說法正確的是（）

A．新核為B．發(fā)生的是α衰變C．軌跡2是新核的徑跡D．新核沿順時針方向旋轉【答案】AC【詳解】AB．根據動量守恒得知，放出的粒子與新核的速度方向相反，由左手定則判斷得知，放出的粒子應帶負電，是粒子，所以發(fā)生的是衰變.根據電荷數守恒、質量數守恒知，衰變方程為可知新核為，故A正確，B錯誤；C．由題意，靜止的鈉核發(fā)生衰變時動量守恒，釋放出的粒子與新核的動量大小相等，兩個粒子在勻強磁場中都做勻速圓周運動，因為新核的電荷量大于所釋放出的粒子電荷量，由半徑公式得知，新核的半徑小于粒子的半徑，所以軌跡2是新核的軌跡，故C正確；D．根據洛倫茲力提供向心力，由左手定則判斷得知：新核要沿逆時針方向旋轉，故D錯誤。故選AC。35．（22-23高二下·云南保山·期末）發(fā)生放射性衰變變?yōu)镹，半衰期約為5700年。已知植物存活期間，其體內與的比例不變，生命活動結束后，的比例持續(xù)減少。現通過測量得知，某古木樣品中的比例正好是現代植物所制樣品的四分之一。下列說法正確的是（）A．、、具有相同的核子數B．該古木的年代距今約為11400年C．衰變?yōu)榈倪^程中放出β射線D．增加樣品測量環(huán)境的溫度將減緩的衰變【答案】BC【詳解】A．、、具有相同的質子數和不同的中子數，即核子數不同，A錯誤；B．設原來的質量為，衰變后剩余質量為M，則有其中n為發(fā)生半衰期的次數，由題意可知剩余質量為原來的，故所以該古木的年代距今約為11400年，B正確；C．衰變?yōu)榈倪^程中質量數沒有變化而核電荷數增加1，所以是其中的一個中子變成了個質子和一個電子，所以放出β射線，C正確；D．放射性元素的半衰期與環(huán)境溫度無關，D錯誤。故選BC。36．（22-23高二下·福建廈門·期末）中國的釷核反應堆技術在多個方面實現突破，目前處于世界領先水平。反應堆工作原理如圖所示，釷232（）吸收一個中子后會變成釷233（），這種同位素并不是很穩(wěn)定，它會經歷β衰變成為鏷233（），將再次經歷β衰變成為鈾233（），則（）

A．比多1個中子B．發(fā)生β衰變時產生的電子來源于核外電子C．變成的反應方程式是D．的半衰期約為22分鐘，若降低環(huán)境溫度，可增大的半衰期【答案】AC【詳解】A．釷232（）質量數為232，電荷數為90，則中子數為，鏷233（）質量數為233，電荷數為91，則中子數為，二者中子數相同，故A錯誤；B．放射性元素發(fā)生β衰變時所釋放的電子，是由原子核內部中子衰變成質子和電子釋放出來的，故B錯誤；C．根據核反應的質量數和電荷數守恒可知，新核鏷233變成鈾233的核反應方程式是故C正確；D．半衰期不隨溫度變化而變化，故D錯誤。故選AC。37．（22-23高二下·廣東湛江·期末）如圖所示的火災自動報警器具有穩(wěn)定性好、安全性高的特點，應用非常廣泛，其工作原理為：放射源處的镅放出的粒子，使殼內氣室空氣電離而導電，當煙霧進入殼內氣室時，粒子被煙霧顆粒阻擋，導致工作電路的電流減小，于是鋒鳴器報警。則（

）

A．這種報警裝置應用了射線電離能力強的特點B．發(fā)生火災時溫度升高，的半衰期變短C．發(fā)生衰變的核反應方程是D．發(fā)生衰變的核反應方程是【答案】AC【詳解】A．這種報警裝置應用了射線電離能力強的特點，故A正確；B．半衰期不因外界環(huán)境的溫度而改變，故B錯誤；CD．衰變釋放出氦核，故核反應方程是，故C正確，D錯誤。故選AC。38．（22-23高二下·湖北十堰·期末）(釷)經過一系列、β衰變后，變成器(鉛)，下列說法正確的是（）A．該過程經過6次衰變 B．該過程經過6次β衰變C．射線的電離能力比β射線更強 D．提高環(huán)境溫度，可以減少半衰期【答案】AC【詳解】A．根據質量數守恒可知可得既該過程經過6次衰變，故A正確；B．根據電荷數守恒可知可得既該過程經過4次β衰變，故B錯誤；C．粒子是，帶2個單位的正電荷，β粒子是電子，帶一個單位負電，所以射線的電離能力比β射線更強，故C正確；D．半衰期是放射性元素的特性，與環(huán)境的溫度無關，故D錯誤。故選AC。39．（2023·湖北·模擬預測）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，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．原子核發(fā)生了β衰變，徑跡2是衰變后β的徑跡B．徑跡1是衰變后新核的徑跡，徑跡1、2旋轉方向相同C．若衰變方程是，則r1：r2=2：117D．若衰變方程是，則衰變后新核和射出的粒子的動能之比為2∶117【答案】BD【詳解】A．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α衰變，A錯誤；B．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動，洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律得解得由于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α粒子的軌道半徑，所以徑跡1為新核的運動軌跡，旋轉方向相同，B正確；CD．由動能與動量的關系所以動能之比等于質量的反比，即為2∶117，由B項分析知C錯誤，D正確。故選BD。三、填空題40．（22-23高二下·福建廈門·期末）醫(yī)學治療中常用放射