資源簡介

2　放射性元素的衰變
(分值：100分)
1~7題每題7分，共49分
考點一　天然放射性、射線的性質　人工放射性同位素
1.關于原子核內部的信息，最早來自天然放射現象。人們從破解天然放射現象入手，一步步揭開了原子核的秘密。下列說法正確的是(　　　　)
A.法國物理學家貝克勒爾發現了X射線
B.德國物理學家倫琴發現，鈾和含鈾的礦物能夠發出α射線
C.盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核，發現了質子
D.居里夫婦通過實驗發現了中子
2.(多選)天然放射性物質的放射線包括三種成分，下列說法正確的是(　　　　)
A.一張厚的黑紙能擋住α射線，但不能擋住β射線和γ射線
B.γ射線在電場或磁場中均不偏轉，是中子流
C.三種射線中對氣體電離作用最強的是α射線
D.β射線是高速電子流，但不是原來繞核旋轉的核外電子
3.(多選)(2023·攀枝花市高二檢測)如圖中P為放在勻強電場中的天然放射源，其放出的射線在電場的作用下分成a、b、c三束，以下判斷正確的是(　　　　)
A.a為α射線、b為β射線
B.a為β射線、b為γ射線
C.b為γ射線、c為α射線
D.b為α射線、c為γ射線
考點二　衰變
4.含有釷Th)元素的花崗巖會釋放出放射性氣體氡Rn)，從而放出α、β、γ射線，下列說法正確的是(　　　　)
A.發生α衰變時，生成的原子核比原來的原子核少4個中子
B.β衰變所釋放的電子來自原子核的最外層
C.γ射線的穿透能力和電離能力均最強
D.α射線、β射線、γ射線都是從原子核內部釋放出來的
5.(2024·廣州市統考)核廢水排入大海，對海洋生態造成惡劣影響。核廢水中含有多種放射性元素，其中銫137的衰變方程為CsBa+X，氚的衰變方程為HHe+Y，下列說法正確的是(　　　　)
A.X是α粒子，Y是β粒子
B.上述兩個核反應都遵守質量數守恒和電荷數守恒
C.上述兩個反應中放出的粒子X和Y都是組成原子核的基本粒子
D.被核廢水中的放射性物質污染的海產品，通過高溫烹煮后可以消除核輻射
考點三　半衰期
6.(2023·涼山州高二期末)我們可以利用碳14測定化石地質年代，年代范圍在7萬年內。碳14半衰期是5 730年，而且大部分是β衰變，其衰變方程為:C→X+β。下列說法正確的是(　　　　)
A.X比C多一個質子
B.β粒子來自原子核外部
C.含C的化合物比單質C衰變得慢些
D.2個C經過5 730年必有1個發生衰變
7.(2022·山東卷)碘125衰變時產生γ射線，醫學上利用此特性可治療某些疾病。碘125的半衰期為60天，若將一定質量的碘125植入患者病灶組織，經過180天剩余碘125的質量為剛植入時的(　　　　)
A. B.
C. D.
8~10題每題9分，11題13分，共40分
8.(2023·德陽市高二期末)諾貝爾獎官方曾發布一條科普公告，居里夫人曾經使用過的筆記本，截止到目前仍然具有放射性，而放射性將會持續1 500年。關于衰變和半衰期，下列說法正確的是(　　　　)
居里夫人“筆記”
A.放射性元素的半衰期不僅與核內部本身因素有關，還與溫度有關
B.U衰變成Pb要經過8次α衰變和6次β衰變
C.用化學反應改變放射性元素存在狀態，可以改變半衰期，從而實現對衰變的控制
D.放射性元素氡Rn)的半衰期為3.8天，10個氡核經過3.8天的衰變剩余5個氡核
9.一天然放射性物質發出三種射線，經過方向如圖所示的勻強磁場、勻強電場共存的區域后射到足夠大的熒光屏上，熒光屏上只有a、b兩處出現亮斑，下列判斷中正確的是(　　　　)
A.射到b處的一定是α射線
B.射到b處的一定是β射線
C.射到b處的可能是γ射線
D.射到b處的可能是α射線
10.(2022·全國甲卷)兩種放射性元素的半衰期分別為t0和2t0，在t=0時刻這兩種元素的原子核總數為N，在t=2t0時刻，尚未衰變的原子核總數為，則在t=4t0時刻，尚未衰變的原子核總數為(　　　　)
A. B.
C. D.
11.(13分)室內裝修污染四大有害氣體是苯系物、甲醛、氨氣和氡。氡存在于建筑水泥、礦渣磚、裝飾石材及土壤中。氡看不到，嗅不到，即使在氡濃度很高的環境里，人們對它也毫無感覺。氡進入人的呼吸系統能誘發肺癌，是除吸煙外導致肺癌的第二大因素。靜止的氡核Rn放出一個粒子X后變成釙核Po，釙核的動能為Ek1，若衰變放出的能量全部變成釙核和粒子X的動能。試回答以下問題：
(1)(5分)寫出上述衰變的核反應方程(請用物理學上規定的符號表示粒子X)；
(2)(8分)求粒子X的動能Ek2。
(11分)
12.一靜止在勻強磁場中的天然放射性原子核Th發生了一次衰變，釋放出的β粒子和反沖核都在磁場中做勻速圓周運動，運動徑跡如圖所示。衰變放出的光子的動量可以忽略不計，下列判斷正確的是(　　　　)
A.運動徑跡1對應β粒子
B.釋放出的β粒子和反沖核在磁場中運動的軌跡半徑之比與它們的質量有關
C.釋放出的β粒子和反沖核在磁場中運動的軌跡半徑之比為90∶1
D.釋放出的β粒子和反沖核在勻強磁場中做圓周運動時環繞方向相反
答案精析
1.C　［法國物理學家貝克勒爾發現了鈾和含鈾的礦物能夠發出射線，A錯誤；德國物理學家倫琴發現了倫琴射線，又叫X射線，B錯誤；盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核，發現了質子，并預言了中子的存在，C正確；查德威克通過實驗發現了中子，D錯誤。］
2.ACD?。塾扇N射線的本質和特點可知，α射線貫穿本領最弱，一張黑紙都能擋住，但β射線和γ射線不能被擋住，故A正確；γ射線是一種電磁波，不是中子流，故B錯誤；三種射線中α射線電離作用最強，故C正確；β射線是高速電子流，來源于原子核，故D正確。］
3.BC?。塾深}圖可知電場線方向向右，α射線帶正電，所受電場力方向與電場線方向一致，故α射線向右偏轉，即c為α射線；β射線帶負電，所受電場力方向與電場線方向相反，故β射線向左偏轉，即a為β射線；γ射線不帶電，不發生偏轉，即b為γ射線，故選項B、C正確。］
4.D?。郯l生α衰變時，生成的原子核比原來的原子核少兩個質子，4個核子，所以少2個中子，故A錯誤；β衰變所釋放的電子是原子核內部的一個中子轉化成一個質子的同時釋放出來的，故B錯誤；γ射線電離能力最弱，但穿透能力最強，故C錯誤；三種射線都是從原子核內部釋放出來的，故選D。］
5.B　［根據質量數守恒和電荷數守恒可知，X和Y都是電子，是原子核中的中子轉變成一個質子和一個電子，質子留在核中而電子從核中跑出來就是β粒子，故A錯誤；衰變過程有質量虧損，但衰變過程中始終遵循質量數守恒和電荷數守恒，故B正確；X和Y都是電子，原子核是由質子和中子組成的，電子不是組成原子核的基本粒子，故C錯誤；半衰期與溫度無關，只由元素種類決定，即由原子核的內部結構決定，與其他因素無關，高溫烹煮不能消除核輻射，故D錯誤。］
6.A?。鄹鶕プ冞^程滿足質量數和電荷數守恒，可知X的電荷數為7，則X比C多一個質子，故A正確；原子核內部中子轉變為質子的同時放出β粒子，故B錯誤；含C的化合物與單質C衰變一樣快，故C錯誤；半衰期是適用于大量原子核衰變的一種統計規律，不適用于少數原子核衰變，則2個C經過5 730年不一定有1個發生衰變，故D錯誤。］
7.B?。墼O剛植入時碘的質量為m0，經過180天后的質量為m，根據m=m0(，代入數據解得m=m0(=m0()3=m0，故選B。］
8.B?。鄯派湫栽氐陌胨テ趦H由核內部本身因素決定，與其他條件無關，故A錯誤；β衰變不改變質量數，則U衰變成Pb，α衰變一次質量數減少4，次數為=8，β衰變的次數為82-(92-8×2)=6，即要經過8次α衰變和6次β衰變，故B正確；半衰期與外界因素無關，用化學反應改變放射性元素存在狀態，其半衰期不會發生變化，故C錯誤；半衰期是統計規律，對大量的原子核適用，少數原子核不適用，故D錯誤。］
9.D?。郐辽渚€帶正電，β射線帶負電，γ射線不帶電，γ射線不受電場力和洛倫茲力，故射到b處的一定不是γ射線，C錯誤；α射線和β射線在電場、磁場中受到電場力和洛倫茲力，若α射線打在a點，則有Eqα=Bqαvα，對β射線vβ>vα，則Bqβvβ>Eqβ，此時β射線打到b點，若β射線打在a點，則Bqβvβ=Eqβ，對α射線有Bqαvα10.C　［根據題意設半衰期為t0的元素原子核數為x，另一種元素原子核數為y，依題意有x+y=N，
經歷2t0后有x+y=
聯立可得x=N，y=N
在t=4t0時，原子核數為x的元素經歷了4個半衰期，原子核數為y的元素經歷了2個半衰期，則此時未衰變的原子核總數為n=x+y=，故選C。］
11.(1RnPoHe　(2)Ek1
解析　(1)根據題意RnPoHe
(2)設釙核的質量為m1、速度為v1，粒子X的質量為m2、速度為v2，
根據動量守恒定律，有0=m1v1-m2v2
粒子X的動能Ek2==×=Ek1。
12.D?。鄹鶕}意可知，衰變放出的光子的動量可以忽略不計，則衰變過程滿足動量守恒，則釋放出的β粒子和反沖核的動量大小相等，方向相反，根據洛倫茲力提供向心力有qvB=m，可得r==，可知，半徑與帶電荷量成反比，與質量無關，由于電子帶電荷量少，則半徑大的為電子的軌跡，即運動徑跡2對應β粒子，故A、B錯誤；根據電荷數守恒可知，反沖核帶91個正電荷，則釋放出的β粒子和反沖核在磁場中運動的軌跡半徑之比為91∶1，故C錯誤；由于衰變后，β粒子帶負電，反沖核帶正電，且運動方向相反，根據左手定則可得，β粒子和反沖核在分開的位置受相同方向的洛倫茲力，則釋放出的β粒子和反沖核在勻強磁場中做圓周運動時環繞方向相反，故D正確。］2　放射性元素的衰變
［學習目標］　1.了解放射性、放射性元素及天然放射現象，掌握三種射線的本質(重點)。2.了解人工放射性同位素的特點及其應用。3.知道α衰變和β衰變的特點，能運用衰變規律寫出衰變方程(重點)。4.知道半衰期的概念和半衰期的統計意義，能利用半衰期公式進行計算(重難點)。
一、天然放射性、射線的性質
如果α射線、β射線、γ射線在磁場中運動徑跡如圖，三種射線的帶電情況如何？
1.天然放射性
(1)天然放射現象的發現
1896年，法國物理學家　　　　　　　　發現鈾化合物能放出某種射線，使密封完好的照相底片感光。
(2)物質發射　　　　的性質稱為放射性，具有　　　　　　的元素稱為放射性元素。放射性元素　　　　地發出射線的現象叫作天然放射現象。
(3)放射性并不是少數元素才有的，原子序號　　　　　　　　的元素，都能自發地放出射線，原子序數　　　　83的元素，有的也能放出射線。
2.射線的性質
(1)α射線
①是　　　　　　(氦原子核)流，符號為He，粒子帶　　　　電。
②速度只有光速的　　　　。
③電離作用　　　　，穿透能力　　　　，容易被物質吸收。一張薄薄的鋁箔，或一層包裹底片的黑紙，甚至人體皮膚的角質層，都能把它擋住。
(2)β射線
①是帶負電的　　　　流，符號為　　　　。
②速度很快，可達到光速的99%。
③電離作用較弱，穿透力　　　　，在空氣中可以走　　　　　　遠，而碰到幾毫米厚的鋁片就不能通過了。
(3)γ射線
①本質是一種波長極短的　　　　　　。波長約是X射線波長的1%。
②不帶電，靜止質量為0。
③電離作用更弱，穿透力　　　　，能穿過厚的混凝土和鉛板。
例1　(多選)(2024·上海市期中)如圖所示，R是一種放射性物質，它能放出α、β、γ三種射線，虛線框內有豎直方向的勻強電場，LL'是紙板，MM'是熒光屏，實驗時發現在熒光屏上只有O、P兩點處有亮斑。下列說法正確的是(　　)
A.電場方向豎直向下，到達O點的是γ射線
B.電場方向豎直向上，到達O點的是γ射線
C.電場方向豎直向上，到達P點的是β射線
D.電場方向豎直向下，到達P點的是α射線
例2　(多選)將α、β、γ三種射線分別射入勻強磁場和勻強電場，(已知α粒子質量為4mp，β粒子質量為)下圖表示射線偏轉情況中正確的是(　　)
三種射線在磁場及電場中偏轉情況的分析
1.γ射線不論在電場還是磁場中，總是做勻速直線運動，不發生偏轉。
2.α射線和β射線在電場中偏轉的特點：在勻強電場中，α和β粒子沿相反方向做類平拋運動，且在同樣的條件下，β粒子的偏移量大，根據粒子在沿電場方向做初速度為零的勻加速直線運動，偏移量x可表示為：
x=at2=·∝
所以，在同樣條件下β與α粒子偏移量之比為=××≈37。
3.α射線和β射線在磁場中偏轉的特點：在勻強磁場中，α和β粒子沿相反方向做勻速圓周運動，且在同樣條件下，β粒子的軌跡半徑小，根據qvB=得R=∝。
所以，在同樣條件下β與α粒子的軌跡半徑之比為=××≈。
二、人工放射性同位素
放射性同位素
(1)定義：具有　　　　　　的同位素。
(2)人工放射性同位素的發現
①1934年，約里奧·居里夫婦用α粒子轟擊鋁，發現了含有放射性的磷P，即HeAl—→n。是通過核反應生成的人工放射性同位素。
②天然放射性同位素不過40多種，而今人工制造的放射性同位素已達　　　　多種。
(3)優點：與天然放射性物質相比，人工放射性同位素的資源豐富，放射強度容易　　　，半衰期(后文會學到)比較　　　　，因此放射性廢料容易　　　　，獲得了廣泛的應用。
延伸：人工放射性同位素的應用(選講)
(1)射線測厚儀：工業部門使用放射性同位素放出的射線來測厚度。
(2)放射治療：利用放射性同位素放出的射線破壞癌細胞組織。
(3)培優、保鮮：利用放射性同位素放出的射線照射種子培養優良品種等。
(4)示蹤原子：一種元素的各種同位素具有相同的化學性質，用放射性同位素替換非放射性的同位素后可以探測出原子到達的位置。
三、衰變
1.定義
放射性元素是不穩定的，會自發地蛻變為另一種元素，同時放出　　　　，這種現象稱為放射性衰變。
2.衰變類型
(1)α衰變：放射性元素放出一個α粒子后，核的質量數　　　　　，電荷數　　　　，成為新核。例如,—→+　　　　　。
(2)β衰變：放射性元素放出一個β粒子后，核的質量數　　　　，電荷數　　　　。例如，—→e。
3.衰變規律
原子核衰變前、后　　　　　和　　　　　均守恒。
4.衰變實質
(1)α衰變：2個中子和2個質子能十分緊密地結合在一起，在一定條件下它們會作為一個整體從較大的原子核中穿越出來，放射性元素就發生了α衰變。
(2)β衰變：β衰變的實質在于核內的中子n)轉變成一個　　　　和一個　　　　，其反應方程為n　　　　+　　　　+。這種轉變產生的電子發射到核外，就是β粒子。
(1)原子核在衰變時，產生的新核在元素周期表中的位置不變。(　　)
(2)β衰變是原子核外電子的電離。(　　)
(3)某原子核衰變時，放出一個β粒子后，原子核的中子數少1，原子序數加1。(　　)
例3　(2023·林芝市月考)核經一系列的衰變后變為Pb核，問：
(1)一共經過幾次α衰變和幾次β衰變？
(2)與U相比，質子數和中子數各少了多少？
1.衰變方程的書寫：衰變方程用“→”，而不用“=”表示，因為衰變方程表示的是原子核的變化，而不是化學反應。
2.衰變次數的判斷技巧
(1)方法：設放射性元素X經過n次α衰變和m次β衰變后，變成穩定的新元素Y，則衰變方程為Y+He+e
根據電荷數守恒和質量數守恒可列方程：
A=A'+4n，Z=Z'+2n-m。
(2)技巧：為了確定衰變次數，一般先由質量數的改變確定α衰變的次數(這是因為β衰變的次數多少對質量數沒有影響)，然后根據衰變規律確定β衰變的次數。
四、半衰期
放射性同位素衰變的快慢有一定的規律。例如氡222經過α衰變成為釙218。如圖所示，橫坐標表示時間，縱坐標表示任意時刻氡的質量m與t=0時的質量m0的比值。
通過觀察，你發現了什么規律？
1.定義：放射性元素的原子核由于衰變而數目減少至原來　　　　所需的時間。
2.適用條件：半衰期描述的是　　　　規律，不適用于單個原子核的衰變。
3.特點：
(1)放射性元素衰變的半衰期是由核　　　　　　　　的因素決定的，跟原子所處的　　　　　　　　和　　　　　　　　(壓力、溫度等)沒有關系。
(2)不同的放射性元素的半衰期　　　　，而且差別很大。
4.衰變規律：N余=N原(，m余=m0(，式中N原、m0表示衰變前的原子數和質量，N余、m余表示衰變后的尚未發生衰變的原子數和質量，t表示時間，T表示半衰期。
1.放射性元素衰變有一定的速率。鐳226衰變為氡222的半衰期為1 620年，有人說：20 g鐳226經過1 620年有一半發生衰變，鐳226還有10 g，再經過1 620年另一半鐳226也發生了衰變，鐳226就沒有了。這種說法對嗎？為什么？
2.10個U經過一個半衰期之后一定還剩5個U，這種理解正確嗎？
例4　碳14測年是考古中常用的一種測年法，碳14是放射性核，其半衰期是5 730年，自然界中的碳14參與碳循環，生物體死亡后，立即停止與生物圈的碳交換，其碳14含量開始減少。通過測量樣品中殘留的碳14含量，就可以知道有機物死亡的時間?，F有一份古生物化石，其中碳14在碳原子中所占的比例只是現代生物中的，則此化石形成距今的年數是(　　)
A.11 460年 B.17 190年
C.22 920年 D.28 650年
答案精析
一、
α射線：在磁場中向左偏轉，由左手定則可判斷α粒子帶正電。
β射線：在磁場中向右偏轉，由左手定則可判斷β粒子帶負電。
γ射線：不偏轉，說明γ射線不帶電。
梳理與總結
1.(1)亨利·貝克勒爾　(2)射線
放射性　自發　(3)大于或等于83
小于
2.(1)①α粒子　正　②10%
③強　弱　(2)①電子　e
③強　幾十米　(3)①電磁波
③極強
例1　BC?。郐辽渚€穿透能力最弱，所以穿不過LL'紙板，只有β、γ兩種射線穿過紙板到達MM'熒光屏，其中γ射線不帶電，不在電場中偏轉，只有β射線偏轉，所以到達O點的是γ射線，到達P點的是β射線，β射線帶負電，在電場中向下偏轉，說明受到向下的電場力，所以電場方向豎直向上，故選B、C。］
例2　AD?。垡阎亮Ｗ訋д姡铝Ｗ訋ж撾?，γ射線不帶電，根據正、負電荷在磁場中運動受洛倫茲力方向和正、負電荷在電場中受電場力方向不同，可知A、B、C、D四幅圖中，α、β粒子的偏轉方向都是正確的。帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動，其半徑r=，將其數據代入，則α粒子與β粒子的半徑之比為：=··=××≈，故A正確，B錯誤。帶電粒子垂直進入勻強電場，設初速度為v0，垂直電場線方向位移為y，在y相同時，α、β粒子沿電場偏轉距離之比為：=··=××≈，故C錯誤，D正確。］
二、
(1)放射性　(2)②3 000　(3)控制　短　處理
三、
1.射線
2.(1)減少4　減少2　He
(2)不變　增加1
3.電荷數　質量數　
4.(2)質子　電子　H　e
易錯辨析
(1)×　(2)×　(3)√
例3　(1)8次α衰變和6次β衰變　(2)10　22
解析　(1)設U衰變為Pb經過x次α衰變和y次β衰變。由質量數守恒和電荷數守恒可得238=206+4x ①
92=82+2x-y ②
聯立①②解得x=8，y=6
即一共經過8次α衰變和6次β衰變。
(2)由于每發生一次α衰變質子數和中子數均減少2，每發生一次β衰變中子數減少1，而質子數增加1，故Pb較U質子數少10，中子數少22。
四、
每過3.8 d就有一半的氡發生了衰變。
梳理與總結
1.一半
2.統計
3.(1)內部自身　化學狀態　外部條件　(2)不同
討論交流
1.不對。經過第二個1 620年后鐳226還剩5 g。
2.不正確。半衰期是統計規律，不適用于少數原子核的衰變。
例4　C?。塾深}意可知，古生物化石已經經過了4個半衰期，則此化石形成距今時間為t=5 730×4年=22 920年，故選C。］(共57張PPT)
DIWUZHANG
第五章
2　放射性元素的衰變
1.了解放射性、放射性元素及天然放射現象，掌握三種射線的本質(重點)。
2.了解人工放射性同位素的特點及其應用。
3.知道α衰變和β衰變的特點，能運用衰變規律寫出衰變方程(重點)。
4.知道半衰期的概念和半衰期的統計意義，能利用半衰期公式進行計算(重難點)。
學習目標
內容索引
課時對點練
四、半衰期
一、天然放射性、射線的性質
二、人工放射性同位素
三、衰變
天然放射性、射線的性質
一
如果α射線、β射線、γ射線在磁場中運動徑跡如圖，三種射線的帶電情況如何？
答案　α射線：在磁場中向左偏轉，由左手定則可判斷α粒子帶正電。
β射線：在磁場中向右偏轉，由左手定則可判斷β粒子帶負電。
γ射線：不偏轉，說明γ射線不帶電。
1.天然放射性
(1)天然放射現象的發現
1896年，法國物理學家 發現鈾化合物能放出某種射線，使密封完好的照相底片感光。
(2)物質發射 的性質稱為放射性，具有 的元素稱為放射性元素。放射性元素 地發出射線的現象叫作天然放射現象。
(3)放射性并不是少數元素才有的，原子序號 的元素，都能自發地放出射線，原子序數 83的元素，有的也能放出射線。
梳理與總結
亨利·貝克勒爾
射線
放射性
自發
大于或等于83
小于
2.射線的性質
(1)α射線
①是 (氦原子核)流，符號為He，粒子帶 電。
②速度只有光速的 。
③電離作用 ，穿透能力 ，容易被物質吸收。一張薄薄的鋁箔，或一層包裹底片的黑紙，甚至人體皮膚的角質層，都能把它擋住。
(2)β射線
①是帶負電的 流，符號為_____。
②速度很快，可達到光速的99%。
③電離作用較弱，穿透力 ，在空氣中可以走 遠，而碰到幾毫米厚的鋁片就不能通過了。
α粒子
正
10%
強
弱
電子
e
強
幾十米
(3)γ射線
①本質是一種波長極短的 。波長約是X射線波長的1%。
②不帶電，靜止質量為0。
③電離作用更弱，穿透力 ，能穿過厚的混凝土和鉛板。
電磁波
極強
　(多選)(2024·上海市期中)如圖所示，R是一種放射性物質，它能放出α、β、γ三種射線，虛線框內有豎直方向的勻強電場，LL'是紙板，MM'是熒光屏，實驗時發現在熒光屏上只有O、P兩點處有亮斑。下列說法正確的是
A.電場方向豎直向下，到達O點的是γ射線
B.電場方向豎直向上，到達O點的是γ射線
C.電場方向豎直向上，到達P點的是β射線
D.電場方向豎直向下，到達P點的是α射線
例1
√
√
α射線穿透能力最弱，所以穿不過LL'紙板，只有
β、γ兩種射線穿過紙板到達MM'熒光屏，其中γ
射線不帶電，不在電場中偏轉，只有β射線偏轉，
所以到達O點的是γ射線，到達P點的是β射線，β
射線帶負電，在電場中向下偏轉，說明受到向下
的電場力，所以電場方向豎直向上，故選B、C。
　(多選)將α、β、γ三種射線分別射入勻強磁場和勻強電場，(已知α粒子質量為4mp，β粒子質量為)下圖表示射線偏轉情況中正確的是
例2
√
√
已知α粒子帶正電，β粒子帶負電，γ射線不帶電，根據正、負電荷在磁場中運動受洛倫茲力方向和正、負電荷在電場中受電場力方向不同，可知A、B、C、D四幅圖中，α、β粒子的偏轉方向都是正確的。帶電
粒子在磁場中做勻速圓周運動，其半徑r=，將其數據代入，則α粒子與β粒子的半徑之比為：=··=××≈，故A正確，
B錯誤。
帶電粒子垂直進入勻強電場，設初速度為v0，垂直電場線方向位移為y，在y相同時，α、β粒子沿電場偏轉距離之比為：
=··=××≈，
故C錯誤，D正確。
總結提升
三種射線在磁場及電場中偏轉情況的分析
1.γ射線不論在電場還是磁場中，總是做勻速直線運動，不發生偏轉。
2.α射線和β射線在電場中偏轉的特點：在勻強電場中，α和β粒子沿相反方向做類平拋運動，且在同樣的條件下，β粒子的偏移量大，根據粒子在沿電場方向做初速度為零的勻加速直線運動，偏移量x可表示為：
x=at2=·∝
所以，在同樣條件下β與α粒子偏移量之比為
=××≈37。
總結提升
3.α射線和β射線在磁場中偏轉的特點：在勻強磁場中，α和β粒子沿相反方向做勻速圓周運動，且在同樣條件下，β粒子的軌跡半徑小，
根據qvB=得R=∝。
所以，在同樣條件下β與α粒子的軌跡半徑之比為=××
≈。
返回
人工放射性同位素
二
放射性同位素
(1)定義：具有 的同位素。
(2)人工放射性同位素的發現
①1934年，約里奧·居里夫婦用α粒子轟擊鋁，發現了含有放射性的磷P，即HeAl—→n。是通過核反應生成的人工放射性同位素。
②天然放射性同位素不過40多種，而今人工制造的放射性同位素已達
多種。
(3)優點：與天然放射性物質相比，人工放射性同位素的資源豐富，放射強度容易 ，半衰期(后文會學到)比較 ，因此放射性廢料容易
，獲得了廣泛的應用。
放射性
3 000
控制
短
處理
延伸：人工放射性同位素的應用(選講)
(1)射線測厚儀：工業部門使用放射性同位素放出的射線來測厚度。
(2)放射治療：利用放射性同位素放出的射線破壞癌細胞組織。
(3)培優、保鮮：利用放射性同位素放出的射線照射種子培養優良品種等。
(4)示蹤原子：一種元素的各種同位素具有相同的化學性質，用放射性同位素替換非放射性的同位素后可以探測出原子到達的位置。
返回
衰變
三
1.定義
放射性元素是不穩定的，會自發地蛻變為另一種元素，同時放出 ，這種現象稱為放射性衰變。
2.衰變類型
(1)α衰變：放射性元素放出一個α粒子后，核的質量數 ，電荷數
，成為新核。例如，—→ +_____。
(2)β衰變：放射性元素放出一個β粒子后，核的質量數 ，電荷數
。例如，—→e。
射線
減少4
減少2
He
不變
增加1
3.衰變規律
原子核衰變前、后 和 均守恒。
4.衰變實質
(1)α衰變：2個中子和2個質子能十分緊密地結合在一起，在一定條件下它們會作為一個整體從較大的原子核中穿越出來，放射性元素就發生了α衰變。
(2)β衰變：β衰變的實質在于核內的中子n)轉變成一個 和一個 ，其反應方程為n—→____+____+。這種轉變產生的電子發射到核外，就是β粒子。
電荷數
質量數
質子
電子
H
e
(1)原子核在衰變時，產生的新核在元素周期表中的位置不變。
(　　)
(2)β衰變是原子核外電子的電離。(　　)
(3)某原子核衰變時，放出一個β粒子后，原子核的中子數少1，原子序數加1。(　　)
×
√
×
　(2023·林芝市月考)核經一系列的衰變后變為Pb核，問：
(1)一共經過幾次α衰變和幾次β衰變？
例3
答案　8次α衰變和6次β衰變
設U衰變為Pb經過x次α衰變和y次β衰變。由質量數守恒和電荷數守恒可得
238=206+4x ①
92=82+2x-y ②
聯立①②解得x=8，y=6
即一共經過8次α衰變和6次β衰變。
(2)與U相比，質子數和中子數各少了多少？
答案　10　22
由于每發生一次α衰變質子數和中子數均減少2，每發生一次β衰變中子數減少1，而質子數增加1，故Pb較U質子數少10，中子數少22。
1.衰變方程的書寫：衰變方程用“→”，而不用“=”表示，因為衰變方程表示的是原子核的變化，而不是化學反應。
2.衰變次數的判斷技巧
(1)方法：設放射性元素X經過n次α衰變和m次β衰變后，變成穩定的新元素Y，則衰變方程為：Y+He+e
根據電荷數守恒和質量數守恒可列方程：
A=A'+4n，Z=Z'+2n-m。
(2)技巧：為了確定衰變次數，一般先由質量數的改變確定α衰變的次數(這是因為β衰變的次數多少對質量數沒有影響)，然后根據衰變規律確定β衰變的次數。
總結提升
返回
半衰期
四
放射性同位素衰變的快慢有一定的規律。例如氡222經過α衰變成為釙218。如圖所示，橫坐標表示時間，縱坐標表示任意時刻氡的質量m與t=0時的質量m0的比值。
通過觀察，你發現了什么規律？
答案　每過3.8 d就有一半的氡發生了衰變。
1.定義：放射性元素的原子核由于衰變而數目減少至原來 所需的時間。
2.適用條件：半衰期描述的是 規律，不適用于單個原子核的衰變。
3.特點：
(1)放射性元素衰變的半衰期是由核 的因素決定的，跟原子所處的 和 (壓力、溫度等)沒有關系。
(2)不同的放射性元素的半衰期 ，而且差別很大。
梳理與總結
一半
統計
內部自身
化學狀態
外部條件
不同
4.衰變規律：N余=N原(，m余=m0(，式中N原、m0表示衰變前的原子數和質量，N余、m余表示衰變后的尚未發生衰變的原子數和質量，t表示時間，T表示半衰期。
1.放射性元素衰變有一定的速率。鐳226衰變為氡222的半衰期為1 620年，有人說：20 g鐳226經過1 620年有一半發生衰變，鐳226還有10 g，再經過1 620年另一半鐳226也發生了衰變，鐳226就沒有了。這種說法對嗎？為什么？
討論交流
答案　不對。經過第二個1 620年后鐳226還剩5 g。
答案　不正確。半衰期是統計規律，不適用于少數原子核的衰變。
2.10個U經過一個半衰期之后一定還剩5個U，這種理解正確嗎？
　碳14測年是考古中常用的一種測年法，碳14是放射性核，其半衰期是5 730年，自然界中的碳14參與碳循環，生物體死亡后，立即停止與生物圈的碳交換，其碳14含量開始減少。通過測量樣品中殘留的碳14含量，就可以知道有機物死亡的時間。現有一份古生物化石，其中碳14在碳原子中所占的比例只是現代生物中的，則此化石形成距今的年數是
A.11 460年 B.17 190年
C.22 920年 D.28 650年
例4
√
由題意可知，古生物化石已經經過了4個半衰期，則此化石形成距今時間為t=5 730×4年=22 920年，故選C。
返回
課時對點練
五
考點一　天然放射性、射線的性質　人工放射性同位素
1.關于原子核內部的信息，最早來自天然放射現象。人們從破解天然放射現象入手，一步步揭開了原子核的秘密。下列說法正確的是
A.法國物理學家貝克勒爾發現了X射線
B.德國物理學家倫琴發現，鈾和含鈾的礦物能夠發出α射線
C.盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核，發現了質子
D.居里夫婦通過實驗發現了中子
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基礎對點練
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法國物理學家貝克勒爾發現了鈾和含鈾的礦物能夠發出射線，A錯誤；德國物理學家倫琴發現了倫琴射線，又叫X射線，B錯誤；
盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核，發現了質子，并預言了中子的存在，C正確；
查德威克通過實驗發現了中子，D錯誤。
2.(多選)天然放射性物質的放射線包括三種成分，下列說法正確的是
A.一張厚的黑紙能擋住α射線，但不能擋住β射線和γ射線
B.γ射線在電場或磁場中均不偏轉，是中子流
C.三種射線中對氣體電離作用最強的是α射線
D.β射線是高速電子流，但不是原來繞核旋轉的核外電子
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由三種射線的本質和特點可知，α射線貫穿本領最弱，一張黑紙都能擋住，但β射線和γ射線不能被擋住，故A正確；
γ射線是一種電磁波，不是中子流，故B錯誤；
三種射線中α射線電離作用最強，故C正確；
β射線是高速電子流，來源于原子核，故D正確。
3.(多選)(2023·攀枝花市高二檢測)如圖中P為放在勻強電場中的天然放射源，其放出的射線在電場的作用下分成a、b、c三
束，以下判斷正確的是
A.a為α射線、b為β射線
B.a為β射線、b為γ射線
C.b為γ射線、c為α射線
D.b為α射線、c為γ射線
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由題圖可知電場線方向向右，α射線帶正電，所受電場力方向與電場線方向一致，故α射線向右偏轉，即c為α射線；β射線帶負電，所受電場力方向與電場線方向相反，故β射線向左偏轉，即a為β射線；γ射線不帶電，不發生偏轉，即b為γ射線，故選項B、C正確。
考點二　衰變
4.含有釷()元素的花崗巖會釋放出放射性氣體氡()，從而放出α、β、γ射線，下列說法正確的是
A.發生α衰變時，生成的原子核比原來的原子核少4個中子
B.β衰變所釋放的電子來自原子核的最外層
C.γ射線的穿透能力和電離能力均最強
D.α射線、β射線、γ射線都是從原子核內部釋放出來的
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發生α衰變時，生成的原子核比原來的原子核少兩個質子，4個核子，所以少2個中子，故A錯誤；
β衰變所釋放的電子是原子核內部的一個中子轉化成一個質子的同時釋放出來的，故B錯誤；
γ射線電離能力最弱，但穿透能力最強，故C錯誤；
三種射線都是從原子核內部釋放出來的，故選D。
5.(2024·廣州市統考)核廢水排入大海，對海洋生態造成惡劣影響。核廢水中含有多種放射性元素，其中銫137的衰變方程為CsBa+X，氚的衰變方程為HHe+Y，下列說法正確的是
A.X是α粒子，Y是β粒子
B.上述兩個核反應都遵守質量數守恒和電荷數守恒
C.上述兩個反應中放出的粒子X和Y都是組成原子核的基本粒子
D.被核廢水中的放射性物質污染的海產品，通過高溫烹煮后可以消除核
輻射
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根據質量數守恒和電荷數守恒可知，X和Y都是電子，是原子核中的中子轉變成一個質子和一個電子，質子留在核中而電子從核中跑出來就是β粒子，故A錯誤；
衰變過程有質量虧損，但衰變過程中始終遵循質量數守恒和電荷數守恒，故B正確；
X和Y都是電子，原子核是由質子和中子組成的，電子不是組成原子核的基本粒子，故C錯誤；
半衰期與溫度無關，只由元素種類決定，即由原子核的內部結構決定，與其他因素無關，高溫烹煮不能消除核輻射，故D錯誤。
考點三　半衰期
6.(2023·涼山州高二期末)我們可以利用碳14測定化石地質年代，年代范圍在7萬年內。碳14半衰期是5 730年，而且大部分是β衰變，其衰變方程為：→X+β。下列說法正確的是
A.X比C多一個質子
B.β粒子來自原子核外部
C.含C的化合物比單質C衰變得慢些
D.2個C經過5 730年必有1個發生衰變
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根據衰變過程滿足質量數和電荷數守恒，可知X的電荷數為7，則X比C多一個質子，故A正確；
原子核內部中子轉變為質子的同時放出β粒子，故B錯誤；
含C的化合物與單質C衰變一樣快，故C錯誤；
半衰期是適用于大量原子核衰變的一種統計規律，不適用于少數原子核衰變，則2個C經過5 730年不一定有1個發生衰變，故D錯誤。
7.(2022·山東卷)碘125衰變時產生γ射線，醫學上利用此特性可治療某些疾病。碘125的半衰期為60天，若將一定質量的碘125植入患者病灶組織，經過180天剩余碘125的質量為剛植入時的
A. B. C. D.
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設剛植入時碘的質量為m0，經過180天后的質量為m，根據m=m0(，代入數據解得m=m0(=m0()3=m0，故選B。
8.(2023·德陽市高二期末)諾貝爾獎官方曾發布一條科普公告，居里夫人曾經使用過的筆記本，截止到目前仍然具有放射性，而放射性將會持續1 500年。關于衰變和半衰期，下列說法正確的是
A.放射性元素的半衰期不僅與核內部本身因素有
關，還與溫度有關
B.衰變成Pb要經過8次α衰變和6次β衰變
C.用化學反應改變放射性元素存在狀態，可以
改變半衰期，從而實現對衰變的控制
D.放射性元素氡()的半衰期為3.8天，10個氡核經過3.8天的衰變剩余5個氡核
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能力綜合練
居里夫人“筆記”
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放射性元素的半衰期僅由核內部本身因素
決定，與其他條件無關，故A錯誤；
β衰變不改變質量數，則U衰變成Pb，
α衰變一次質量數減少4，次數為=
8，β衰變的次數為82-(92-8×2)=6，即要經過8次α衰變和6次β衰變，故B正確；
半衰期與外界因素無關，用化學反應改變放射性元素存在狀態，其半衰期不會發生變化，故C錯誤；
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半衰期是統計規律，對大量的原子核適用，少數原子核不適用，故D錯誤。
9.一天然放射性物質發出三種射線，經過方向如圖所示的勻強磁場、勻強電場共存的區域后射到足夠大的熒光屏上，熒光屏上只有a、b兩處出現亮斑，下列判斷中正確的是
A.射到b處的一定是α射線
B.射到b處的一定是β射線
C.射到b處的可能是γ射線
D.射到b處的可能是α射線
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α射線帶正電，β射線帶負電，γ射線不帶電，γ
射線不受電場力和洛倫茲力，故射到b處的一
定不是γ射線，C錯誤；
α射線和β射線在電場、磁場中受到電場力和洛
倫茲力，若α射線打在a點，則有Eqα=Bqαvα，
對β射線vβ>vα，則Bqβvβ>Eqβ，此時β射線打到b點，若β射線打在a點，則Bqβvβ=Eqβ，對α射線有Bqαvα10.(2022·全國甲卷)兩種放射性元素的半衰期分別為t0和2t0，在t=0時刻這兩種元素的原子核總數為N，在t=2t0時刻，尚未衰變的原子核總數為，則在t=4t0時刻，尚未衰變的原子核總數為
A. B.
C. D.
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根據題意設半衰期為t0的元素原子核數為x，另一種元素原子核數為y，
依題意有x+y=N，經歷2t0后有x+y=
聯立可得x=N，y=N
在t=4t0時，原子核數為x的元素經歷了4個半衰期，原子核數為y的元
素經歷了2個半衰期，則此時未衰變的原子核總數為n=x+y=，故
選C。
11.室內裝修污染四大有害氣體是苯系物、甲醛、氨氣和氡。氡存在于建筑水泥、礦渣磚、裝飾石材及土壤中。氡看不到，嗅不到，即使在氡濃度很高的環境里，人們對它也毫無感覺。氡進入人的呼吸系統能誘發肺癌，是除吸煙外導致肺癌的第二大因素。靜止的氡核Rn放出一個粒子X后變成釙核Po，釙核的動能為Ek1，若衰變放出的能量全部變成釙核和粒子X的動能。試回答以下問題：
(1)寫出上述衰變的核反應方程(請用物理學上規定的符號表示粒子X)；
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答案　PoHe
根據題意RnPoHe
(2)求粒子X的動能Ek2。
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答案　Ek1
設釙核的質量為m1、速度為v1，粒子X的質量為m2、速度為v2，
根據動量守恒定律，有0=m1v1-m2v2
粒子X的動能Ek2==×=Ek1。
12.一靜止在勻強磁場中的天然放射性原子核Th發生了一次衰變，釋放出的β粒子和反沖核都在磁場中做勻速圓周運動，運動徑跡如圖所示。衰變放出的光子的動量可以忽略不計，下列判斷正
確的是
A.運動徑跡1對應β粒子
B.釋放出的β粒子和反沖核在磁場中運動的軌跡半徑
之比與它們的質量有關
C.釋放出的β粒子和反沖核在磁場中運動的軌跡半徑之比為90∶1
D.釋放出的β粒子和反沖核在勻強磁場中做圓周運動時環繞方向相反
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尖子生選練
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根據題意可知，衰變放出的光子的動量可以忽
略不計，則衰變過程滿足動量守恒，則釋放出
的β粒子和反沖核的動量大小相等，方向相反，
根據洛倫茲力提供向心力有qvB=m，可得r=
=，可知，半徑與帶電荷量成反比，與質量無關，由于電子帶
電荷量少，則半徑大的為電子的軌跡，即運動徑跡2對應β粒子，故A、B錯誤；
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根據電荷數守恒可知，反沖核帶91個正電荷，則釋放出的β粒子和反沖核在磁場中運動的軌跡半徑之比為91∶1，故C錯誤；
由于衰變后，β粒子帶負電，反沖核帶正電，且運動方向相反，根據左手定則可得，β粒子
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和反沖核在分開的位置受相同方向的洛倫茲力，則釋放出的β粒子和反沖核在勻強磁場中做圓周運動時環繞方向相反，故D正確。

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