第15.1節(jié) 天然放射現象 原子核的衰變（原卷版）

第十五章原子核15.1自然?放射現象原子核的衰變??目標導航學問要點難易度1.放射性2.α射線、β射線和γ射線的性質、比較3.α、β衰變方程4.核反應方程的質量數守恒、電荷守恒5.半衰期★★★★

★★★★★★★★??學問精講一、自然?放射現象放射性1.自然?放射現象：物質自發(fā)放出射線的現象。2.放射性：物質放射射線的性質。放射性元素：具有放射性元素。原子序數大于或等于83的全部元素，都能自發(fā)放出射線；原子序數小于83的元素，有的也具有放射性。3.最早發(fā)覺自然?放射現象的科學家是貝可勒爾。二、三種射線1.把放射源鈾、釙或鐳放入用鉛做成的容器中，射線只能從容器的小孔射出，成為細細的一束。2.在射線經過的空間施加磁場。①射線分裂成三束，如圖（1）；②兩束在磁場中向不同的方向偏轉，這說明它們是帶電粒子流；且電性相反。③另一束在磁場中不偏轉，說明它不帶電。圖（1）圖（2）這三種射線分別叫作α射線、β射線和γ射線。射線與核外電子無關，它來自原子核。說明原子核內部是有結構的。3.自然?放射現象中的三種射線的比較，穿透力量如圖（2）：粒子特性α射線（正電）貫穿本事?。諝庵猩涑讨挥袔桌迕祝?，一張薄鋁箔或一張薄紙就能將它攔住，電離本事強，簡潔使空氣電離。速度為c/10β射線(負電)高速電子流，貫穿本事大（能穿透幾毫米的鋁板）電離作用較弱，速度為9c/10，接近光速。γ射線高能光子（中性）波長很短的電磁波，貫穿本事最大（能穿透幾厘米的鉛板），電離作用最小。4.電離：射線使原子中的電子脫離核的束縛成為自由電子的過程。例1.關于自然?放射現象，下列說法正確的是（）A.自然?放射現象表明原子內部有肯定結構B.上升溫度可以轉變原子核衰變的半衰期C.β射線是原子核外的電子形成的電子流D.三種射線中γ射線的穿透力量最強，電離作用最小三、原子核的衰變1.定義：原子核自發(fā)地放出α粒子或β粒子而轉變?yōu)樾潞说默F象。2.衰變的種類：α衰變、β衰變原子核一般用ZAα衰變方程：Zβ衰變方程：上述描述核反應過程的公式稱核反應方程，一般不行逆，所以用箭頭表示，而不是等號。3.衰變過程中質量數守恒，核電荷數守恒。留意：質量數守恒并非質量守恒，由于有能量的釋放，會消滅質量虧損。4.發(fā)生α衰變、β衰變時產生的新核處于高能級，這時它要向低能級躍遷，并放出γ光子。γ射線經常是伴隨α射線和β射線產生的，不會單獨產生。放射性物質發(fā)出的射線中就會同時具有α、β、γ三種射線。但一次衰變只能是α衰變或β衰變，不行能同時進行α衰變和β衰變。5.在磁場中的軌跡：α衰變：發(fā)生衰變的原子核原來靜止，由于無外力作用，動量守恒，新核與放出的粒子速度方向相反，新核和α粒子都帶正電荷，則它們所受的洛倫茲力方向相反，則軌道應是外切圓，又由于r＝eq\f(mv,Bq)，半徑大的應當是電荷量小的α粒子的運動軌跡。β衰變：新核和β衰粒子所帶電性相反，則它們所受的洛倫茲力方向相同，它們的軌道應是內切圓，同理，半徑大的應當是電荷量小的電子的運動軌跡。例2.一個放射性原子核發(fā)生一次β衰變，它的（）（A）質子數削減一個，中子數不變 （B）質子數增加一個，中子數不變（C）質子數削減一個，中子數增加一個 （D）質子數增加一個，中子數削減一個例3.下列核反應方程中，屬于α衰變的是（）（A）（B）（C）（D）四、放射性元素的半衰期若放射性元素原來的質量為m0、原子數為N0；剩余的質量m，剩余的原子數為N，半衰期為??，半衰期個數為n，經過時間t，則：未衰變核數的計算關系：；未衰變核的質量的計算關系：⑴元素的半衰期由原子核內部的因素打算，只與元素的種類有關，跟元素所處的物理或化學狀態(tài)無關。不同元素半衰期不同。⑵半衰期是一個統(tǒng)計規(guī)律，只對大量的原子核才適用，對少數原子核是不適用的。例4.若放射性同位素eq\o\al(23,11)Na的樣品經過6小時只剩下eq\f(1,8)沒有發(fā)生衰變，它的半衰期是多少？??考點題型考點01α射線、β射線和γ射線的性質和比較例5.為保證生產平安，大型鋼鐵部件內部不允許有砂眼、裂紋等傷痕存在。如圖所示是利用射線檢測鋼柱內部是否存在砂眼或裂紋狀況的示意圖，若鋼柱的直徑為20cm，則下列說法正確的是()A．射線源放出的射線應當是β射線B．射線源放出的射線應當是α射線C．射線源放出的射線應當是γ射線D．若鋼柱內部有傷痕，探測器接收到的射線粒子將削減例6.A、B兩種放射性元素，原來都靜止在同一勻強磁場中，磁場方向如圖所示，其中一個放出α粒子，另一個放出β粒子，α與β粒子的運動方向跟磁場方向垂直，圖中a、b、c、d分別表示α粒子、β粒子以及兩個剩余核的運動軌跡，則()A．a為α粒子軌跡，c為β粒子軌跡B．b為α粒子軌跡，d為β粒子軌跡C．b為α粒子軌跡，c為β粒子軌跡D．a為α粒子軌跡，d為β粒子軌跡考點02核反應方程核反應方程留意事項：(1)核反應過程一般都是不行逆的，核反應方程不能用等號連接，只能用單箭頭表示反應方向。(3)核反應過程和衰變現象都遵循電荷數和質量數守恒。質量數守恒不是質量守恒，核反應過程中一般會發(fā)生質量的變化。例7.放射性同位素eq\o\al(232,90)Th經α、β衰變會生成eq\o\al(220,86)Rn，其衰變方程為eq\o\al(232,90)Th→eq\o\al(220,86)Rn＋xα＋yβ，求x和y的值。例8.釷核經過6次衰變和4次衰變后變成鉛核，則（）A．鉛核的符號為，它比少8個中子B．鉛核的符號為，它比少16個中子C．鉛核的符號為，它比少16個中子D．鉛核的符號為，它比少12個中子考點03半衰期計算例9.核污水中常含有氚(eq\o\al(3,1)H)等放射性核素，處置不當將嚴峻威逼人類平安。氚β衰變的半衰期長達12.5年，衰變方程為eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(A,Z)He＋eq\o\al(0,－1)e＋eq\x\to(ν)e，其中eq\x\to(ν)e是質量可忽視不計的中性粒子，Z＝________，A＝________。若將含有質量為m的氚的核污水排入大海，即使經過50年，排入海中的氚還剩________m(用分數表示)。例10.醫(yī)學治療中常用放射性核素113In產生γ射線，而113In是由半衰期相對較長的113Sn衰變產生的。對于質量為m0的113Sn，經過時間t后剩余的113Sn質量為m，其eq\f(m,m0)-t圖線如圖所示。從圖中可以得到113Sn的半衰期為()A．67.3dB．101.0dC．115.1dD．124.9d??鞏固練習~A組~1.關于原子核及其變化，下列說法中正確的是（）（A）衰變和裂變都能自發(fā)的發(fā)生（B）β衰變現象說明電子是原子核的組成部分（C）上升溫度可以使放射性元素的半衰期縮短（D）同種放射性元素在化合物中的半衰期與單質中的半衰期相等2.下列說法錯誤的是（）A．盧瑟福通過試驗發(fā)覺質子的核反應方程為B．、、三種射線中，射線的穿透力量最強C．放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性D．放射性元素的半衰期與元素所處環(huán)境的溫度有關3.自然?放射現象是1896年法國物理學家貝克勒爾發(fā)覺的，該爭辯使人們生疏到原子核具有簡單的結構。關于自然?放射性，下列說法正確的是（）A．所以元素都具有自然?放射性B．自然?放射現象的發(fā)覺有力證明白原子核內部有簡單的結構C．放射性元素與別的元素形成化合物后不再具有放射性D．、和三種射線中，射線的穿透力量最強4．（多選）日本東部海疆9.0級大地震所引發(fā)的福島核電站泄漏事故，讓全世界都陷入了恐慌。下列關于核輻射說法正確的是（

）A．核泄漏中放射性物質都是自然?放射性元素B．放射性輻射對人類不肯定都是有害的C．、B、γ三種射線中只有γ射線是不帶電的D．可以通過轉變放射性物質的外部環(huán)境來轉變放射性元素衰變的快慢5.（多選）如圖為放射性元素放出的三種射線在磁場中的運動軌跡，下列說法正確的是（

）A．射線1來自于原子核外的電子B．射線3的電離作用最強，但不是電磁波C．射線2的穿透本事最強，工業(yè)部門可用其測量產品厚度D．在車站機場檢查行李物品的安檢機光源放射的是射線26．與原子核內部變化有關的現象是（）A．α粒子散射現象 B．光電效應現象C．電離現象 D．自然?放射現象7.關于自然?放射現象，下列說法正確的是（）A．射線在磁場中不能發(fā)生偏轉B．射線是由氦原子核衰變產生的C．射線是原子核外的電子受激躍遷而產生的D．工業(yè)上常用射線來探測塑料板或金屬板的厚度8.如圖為自然?放射性元素放出的α、β、γ三種射線貫穿物體狀況的示意圖，其中（）（A）①是α射線 （B）②是γ射線 （C）③是β射線 （D）③是α射線9.如圖所示，x為未知的放射源，L為薄鋁片，若在放射源和計數器之間加上L后，計數器的計數率大幅度減小，在L和計數器之間再加豎直向下的勻強磁場，計數器的計數率不變，則x可能是()A．α射線和β射線的混合放射源 B．純α射線放射源C．純γ射線放射源 D．α射線和γ射線的混合放射源10.（多選）關于自然?放射性，下列說法正確的是（）A．全部元素都可能發(fā)生衰變B．放射性元素的半衰期與外界的溫度無關C．放射性元素與別的元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性D．α、β和γ三種射線中，γ射線的穿透力量最強E．一個原子核在一次衰變中可同量放出α、β和γ三種射線11.（多選）目前，在居室裝修中經常用到花崗巖、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，放射出的、、射線會導致細胞發(fā)生癌變及呼吸道等方面的疾病，依據有關放射性學問可知，下列說法正確的是（）A．將、、射線垂直射入勻強電場中，可以通過偏轉的狀況將它們辨別出來B．放射出的射線的速度等于光速C．射線一般伴隨著射線或射線產生，在這三種射線中，射線的穿透力量最強，電離力量最弱D．三種射線中，電離力量和穿透力量最強的是射線12．如圖所示，自然?放射性元素，放出ɑ、β、γ三種射線同時射入相互垂直的勻強電場和勻強磁場中，射入時速度方向和電場、磁場方向都垂直，進入場區(qū)后發(fā)覺β射線和γ射線都沿直線前進，則ɑ射線A．向右偏 B．向左偏C．沿直線前進 D．可能向右偏也可能向左偏13.如圖中曲線a、b、c、d為氣泡室中某放射物質發(fā)生衰變放出的部分粒子的徑跡，氣泡室中磁感應強度方向垂直紙面對里。以下推斷可能正確的是()A．a、b為β粒子的徑跡B．a、b為γ粒子的徑跡C．c、d為α粒子的徑跡D．c、d為β粒子的徑跡14.某放射性元素的原子核發(fā)生兩次α衰變和六次β衰變，關于它的原子核的變化，下列說法中正確的是（）（A）中子數減小8（B）質子數減小2（C）質子數增加2（D）核子數減小1015.鈾裂變的產物之一氪90()是不穩(wěn)定的，它經過一系列衰變最終成為穩(wěn)定的鋯90()，這些衰變是（）（A）1次α衰變，6次β衰變 （B）4次β衰變（C）2次α衰變 （D）2次α衰變，2次β衰變16．1956年，李政道和楊振寧提出在弱相互作用中宇稱不守恒，并由吳健雄用放射源進行了試驗驗證，1957年李、楊兩人為此獲得諾貝爾物理學獎，其中νe是反中微子，它的電荷為零，靜止質量可認為是零，則衰變產物的質量數和核電荷數分別為()A．60，28B．60，26C．59，26D．59，2817.鈾（）經過衰變形成穩(wěn)定的鉛（），該過程中共經受了（）A．8次衰變，10次衰變 B．5次衰變，6次衰變C．8次衰變，6次衰變 D．5次衰變，12次衰變18．（多選）（鈾）發(fā)生衰變時產生（釷），也具有放射性，它能放出一個粒子而變成（鏷）。下列說法正確的是（）A．釷核比鈾核少2個質子 B．鏷核比鈾核少1個質子C．釷核比鈾核少4個中子 D．鏷核和釷核中子個數相同19.放射性元素經過多次衰變和衰變才能變成穩(wěn)定的鉛，下列說法正確的是（）A．原子序數小于83的元素不再具有放射性B．衰變中產生的射線比射線穿透力量強C．每次衰變都會有核子從原子核里放出D．上述過程的衰變方程為20.銀河系中存在大量的鋁同位素26Al。26Al核β＋衰變的衰變方程為eq\o\al(26,13)Al→eq\o\al(26,12)Mg＋eq\o\al(0,1)e，測得26Al核的半衰期為72萬年。下列說法正確的是()A．26Al核的質量等于26Mg核的質量B．26Al核的中子數大于26Mg核的中子數C．將鋁同位素26Al放置在低溫低壓的環(huán)境中，其半衰期不變D．銀河系中現有的鋁同位素26Al將在144萬年后全部衰變?yōu)?6Mg~B組~21.2021年科學家們利用測年法估測出我國三星堆遺址三號坑的或許年份。其測量依據是：大氣中的在宇宙射線的雙擊下轉換為，其核反應方程為，通過光合作用和新陳代謝作用進入生物體內，生物活著的時候其體內和的比例保持不變，當生物死后，發(fā)生衰變，其含量漸漸削減，的半衰期約為5700年，其衰變方程為，下列說法正確的是（）A．X為光子 B．生物活著時體內不會發(fā)生衰變C．發(fā)生的是β衰變 D．生物死后11400年，體內將完全衰變成22.2021年3月三星堆遺址出土了大量文物，進一步證明白中國歷史上商代的存在。考古人員對“祭祀坑”中出土的碳屑樣本通過用14C年月檢測方法進行了分析，進而推算出商朝年月。14C的衰變方程為C→N＋X，下列說法正確的是（）A．14C發(fā)生的是α衰變B．14C衰變時電荷數守恒，但質量數不守恒C．14C的半衰期不會受到陽光、溫度、氣候變化等自然環(huán)境因素影響D．生物體中以CaCO3形式存在的14C半衰期比單質14C的半衰期更長23.（多選）2020年2月17日凌晨，“嫦娥五號”返回器攜帶月球樣品著陸地球，實現了中國首次月球無人采樣返回，助力月球成因和演化歷史等科學爭辯。為應對月球夜間的低溫，“嫦娥五號”除了太陽能板之外，還有一塊“核電池”，在月球夜間供應不小于2.5W的電功率，還能供應肯定能量用于艙內溫度把握?！昂穗姵亍崩昧说乃プ?，其半衰期為T，衰變方程為，下列說法正確的是（）A．m=92，n=4，原子核衰變時電荷數和質量數都守恒B．100個經過時間T后肯定還剩余50個C．發(fā)生的是衰變，射線的電離本事大，它在威耳遜云室中的徑跡直而清楚D．衰變的半衰期會受到陽光、溫度、電磁場等環(huán)境因素的影響24.（多選）關于核反應方程（ΔE為釋放的核能，X為新生成的粒子），已知的半衰期為1.2min，則下列說法正確的是（）A．此反應為β衰變B．核和Th核具有相同的質量C．具有放射性D．64g的經過6min還有1g尚未衰變

25.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。已知某車間接受放射性同位素依-192作為放射源，其化學符號是，原子序數，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弱時，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，遵循能量守恒和質量守恒26.我國首輛火星車“祝融號”接受放射性材料作為發(fā)電能源為火星車供電，中的元素是，其發(fā)生衰變的半衰期為87.7年，下列說法中正確的是（）A．衰變是原子核中的一個中子轉變?yōu)橐粋€質子和一個電子B．發(fā)生衰變的核反應方程為C．經過175.4年，元素的全部原子核都完成了衰變D．當氣溫存引力環(huán)境發(fā)生轉變后，元素的半衰期可能會發(fā)生變化27.目前，在居室裝修中經常用到花崗巖、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