資源簡介

第2節　原子核衰變及半衰期
(分值:100分)
選擇題1~9題,每小題8分,共72分。
對點題組練
題組一　原子核的衰變
1.(2024·山東濟南高二期末)有一種衰變叫EC衰變,EC衰變發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H)可以俘獲一個核外電子e)并發射出一個中微子而轉變為一個中子n)。經過一次EC衰變后原子核的 (　　)
質量數不變,原子序數減少1
質量數增加1,原子序數不變
質量數不變,原子序數不變
質量數不變,原子序數增加1
2.(2024·江蘇徐州市期中)一個質量數為X的原子核經過一系列α衰變和β衰變后成為質量數為Y的原子核,下列說法正確的是 (　　)
經過一次α衰變,該原子核的電荷數減少4
經過一次β衰變,該原子核中的一個質子轉變為中子
這一過程共發生了次α衰變
這一過程共發生了(X-Y)次β衰變
3.(多選)(2024·寧夏石嘴山期末)天然放射性元素Th (釷)經過一系列α衰變和β衰變之后,變成Pb (鉛)。下列判斷中正確的是 (　　)
衰變過程共有6次α衰變和4次β衰變
鉛核比釷核少8個質子
β衰變所放出的電子來自原子核外
釷核比鉛核多24個中子
題組二　衰變的快慢——半衰期
4.(2024·陜西西安高二期中)2023年2月7日,福島漁業合作協會的工作人員對在福島附近捕撈的鱸魚進行了檢測,結果表明該批次鱸魚體內的銫137含量嚴重超標,決定從即日起暫停當地鱸魚上市。到目前為止共發現了銫的34種同位素,其中銫137半衰期長達30年,衰變方程為CsBa+X,則下列說法正確的是 (　　)
銫137發生的是α衰變
銫137發生衰變的產物中X來自原子核的外部
銫137的半衰期不會受到陽光、溫度、氣候變化等自然環境因素的影響
銫137的半衰期為30年,則60年后當地鱸魚體內不會再含有銫137
5.(2023·1月浙江選考,9)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NnCH,產生的C能自發進行β衰變,其半衰期為5 730年,利用碳14的衰變規律可推斷古木的年代。下列說法正確的是 (　　)
C發生β衰變的產物是N
β衰變輻射出的電子來自于碳原子的核外電子
近年來由于地球的溫室效應,引起C的半衰期發生微小變化
若測得一古木樣品的C含量為活體植物的,則該古木距今約為11 460年
6.放射性元素氡Rn)經α衰變成為釙(Po),半衰期約為3.8天,但勘測表明,經過漫長的地質年代后,目前地殼中仍存在天然的含有放射性元素Rn的礦石,其原因是 (　　)
目前地殼中的Rn主要來自其他放射性元素的衰變
在地球形成的初期,地殼中元素Rn的含量足夠高
當衰變產物Po積累到一定量以后Po的增加會減慢Rn的衰變進程
Rn主要存在于地球深處的礦石中,溫度和壓力改變了它的半衰期
題組三　放射性的應用　放射性污染和防護
7.(多選)在醫療診斷中,常用能放射正電子的半衰期為20 min的同位素C作為示蹤原子C是由小型回旋加速器輸出的高速質子轟擊N獲得,同時還產生另一個粒子。下列說法正確的是 (　　)
C發生衰變時會生成N和正電子
質子轟擊N獲得C的同時會產生He
2 g同位素C經過1 h還有0.5 g沒有發生衰變
醫療診斷中選用C作為示蹤原子,是因為它的半衰期比天然放射性物質短得多,放射性廢料容易處理
綜合提升練
8.自然界中一些放射性重元素往往會發生一系列連續的遞次衰變,又稱為放射系或衰變鏈。每個放射性衰變系都有一個半衰期很長的始祖核素,經過若干次連續衰變,直至生成一個穩定核素。已知U的衰變鏈如圖所示。下列判斷中正確的是 (　　)
圖中的橫坐標表示核電荷數,縱坐標表示質量數
U衰變最終生成的穩定核素為Pb
U衰變最終生成的穩定核素,共有兩種不同的衰變路徑
U衰變最終生成的穩定核素,共發生了7次α衰變,4次β衰變
9.花崗巖、大理石等裝修材料中都不同程度地含有放射性元素,下列有關放射性的說法正確的是 (　　)
U衰變成Pb要經過8次α衰變和6次β衰變
氡的半衰期為3.8天,4個氡原子核經過7.6天后只剩下1個氡原子核
α射線與γ射線都是電磁波,α射線穿透本領遠比γ射線弱
放射性元素發生β衰變時所釋放的電子是原子被電離時產生的
10.(8分)恒星向外輻射的能量來自其內部發生的各種熱核反應,當溫度達到108 K時,可以發生“氦燃燒”。
(1)完成“氦燃燒”的核反應方程He+　　　　(4分)Be+γ。
(2Be是一種不穩定的粒子,其半衰期為2.6×10-16 s。一定質量的Be,經7.8×10-16s后所剩Be占開始時的　　　　(4分)。
培優加強練
11.(20分)(2024·北京海淀高二期末)活的植物通過光合作用和呼吸作用與環境交換碳元素,體內碳14的比例與大氣中的相同。植物枯死后,遺體內的碳14仍在衰變,不斷減少,但是不能得到補充。因此,根據放射性強度減小的情況就可以推算植物死亡的時間。
(1)(10分)某建筑工地上發現地下有一棵死去的古樹,測出該古樹碳14的含量是現代植物的,求這棵古樹距今多少年 已知碳14的半衰期為5 730年。
(2)(10分)如圖所示,在范圍足夠大的垂直紙面向里的勻強磁場中,靜止在S點的碳14核發生一次β衰變,產生的β粒子速度方向如圖所示,且β粒子與氮核恰好在紙面內做勻速圓周運動。已知β粒子與氮核質量之比為1∶25 000,不計重力;
①寫出衰變方程,求β粒子與氮核做圓周運動的半徑之比,并作出兩者的運動軌跡(作圖需要顯示半徑大小的定性關系);
②求β粒子與氮核做圓周運動形成的等效電流之比,兩者形成的電流方向相同還是相反
第2節　原子核衰變及半衰期
1.A　[由題意可知，EC衰變中少了一個質子，多了一個中子，則質量數不變，但是核電荷數少1，即原子序數減少1，選項A正確，B、C、D錯誤。]
2.C　[經過一次α衰變，該原子核的電荷數減少2，質量數減少4，A錯誤；經過一次β衰變，該原子核中的一個中子轉化為一個質子和一個電子，B錯誤；因為發生β衰變時，原子核的質量數保持不變，假設發生了n次α衰變，根據質量數守恒可得X＝4n＋Y，解得n＝，可知這一過程共發生了次α衰變，C正確；由于不清楚衰變前后的電荷數，故不能判斷發生β衰變的次數，D錯誤。]
3.AB　[α衰變的次數x＝＝6，β衰變的次數82＋2x－90＝4，即衰變過程共有6次α衰變和4次β衰變；釷232核中的中子數為232－90＝142，鉛208核中的中子數為208－82＝126，所以釷核比鉛核多16個中子，鉛核比釷核少8個質子，β衰變所放出的電子來自原子核內，A、B正確，C、D錯誤。]
4.C　[根據質量數守恒，X的質量數為0，根據核電荷數守恒，X的電荷數為－1，則X為電子，銫137發生的是β衰變，故A錯誤；X來自銫137內的一個中子向一個質子轉化時生成的，故B錯誤；半衰期是放射性元素本身的屬性，銫137的半衰期不會受到陽光、溫度、氣候變化等自然環境因素的影響，故C正確；銫137的半衰期為30年，則60年后當地鱸魚體內含有的銫137是原來的，故D錯誤。]
5.D　[根據衰變方程6C→7N＋　　0－1e知6C發生β衰變的產物是7N，A錯誤；β衰變輻射出的電子來自于碳原子核內的中子轉化為質子時放出的電子，B錯誤；半衰期與外界環境無關，C錯誤；若測得一古木樣品的6C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5 730×2年＝11 460年，D正確。]
6.A　[由于Rn的半衰期為3.8天，較短，故經過漫長的地質年代后，地殼中原有的Rn早已衰變完了，目前地殼中的Rn主要來自其他放射性元素的衰變，選項A正確，B錯誤；放射性元素的半衰期由原子核本身的因素決定，與外界環境等因素無關，選項C、D錯誤。]
7.BD　[由核電荷數守恒和質量數守恒可知C→B＋e，A錯誤；質子轟擊N有H＋N→C＋He，B正確；由題可知C的半衰期為20 min，1 h是3個半衰期，經3個半衰期后剩余原來的，即0.25 g沒有發生衰變，C錯誤；放射性物質的半衰期越短，衰變進行越快，放射性廢料越容易處理，D正確。]
8.D　[U的核電荷數為92，質量數為235，中子數為143，結合衰變鏈圖可知，圖的橫坐標表示核電荷數，而縱坐標表示中子數，故A錯誤；查圖可知，最終生成的穩定核素的核電荷數為82，質量數為82＋125＝207，該核為Pb，故B錯誤；由圖可知，衰變為Ac后，接下來可能發生α衰變生成Fr，亦可能發生β衰變生成Th，而衰變至Bi后亦存在兩條衰變路徑，所以92U衰變生成82Pb，共有四條不同的衰變路徑，故C錯誤；由圖結合前面C項的分析可知，無論沿任何一條路徑，最終都是發生7次α衰變，4次β衰變，故D正確。]
9.A　[鈾核(U)衰變成鉛核(Pb)的過程中，設發生x次α衰變，y次β衰變，衰變方程為U→Pb＋xα＋yβ，根據質量數守恒和核電荷數守恒有238＝206＋4x，92＝82＋2x－y，解得x＝8，y＝6，即要經過8次α衰變和6次β衰變，故A正確；半衰期是對大量原子核的衰變的統計規律，對于單個原子核是不成立的，故B錯誤；α射線是氦核流，γ射線的實質是電磁波，γ射線的穿透本領比較強，故C錯誤；β衰變時，原子核中的一個中子轉變為一個質子和一個電子，電子釋放出來，故D錯誤。]
10.(1)He　(2)或12.5%　[(1)根據質量數和核電荷數守恒可知，核反應方程為He＋He→Be＋γ。
(2)Be的半衰期為2.6×10－16s，經過7.8×10－16s后，剩余的質量為m＝M＝M＝M，即所剩Be占開始時的。]
11.(1)28 650年　(2)①6C→7N＋　　0－1e　7∶1　見解析圖
②25 000∶49　相同
解析　(1)由題意可知，該古樹死去后已經經歷了5個半衰期，則有5 730×5年＝28 650年
可知這棵古樹距今28 650年。
(2)根據質量數和核電荷數守恒，可知衰變方程為
6C→7N＋　　0－1e
衰變過程動量守恒，則有p＝mβvβ＝mNvN
根據洛倫茲力提供向心力可得qvB＝m，可得
r＝＝∝
可知＝＝
軌跡如圖所示。
(3)粒子在磁場中的運動周期為T＝＝
根據I＝＝∝
則有＝2×25 000＝
根據左手定則可知，兩者形成的電流方向相同。第2節　原子核衰變及半衰期
學習目標　1.知道放射現象的實質是原子核的衰變。2.了解半衰期的概念，知道半衰期的統計意義。3.知道兩種衰變的實質，能運用衰變規律寫出衰變方程。
知識點一　原子核的衰變
如圖為α衰變、β衰變示意圖。
(1)當原子核發生α衰變時，原子核的質子數和中子數如何變化？
(2)當發生β衰變時，新核的核電荷數相對原來的原子核變化了多少？新核在元素周期表中的位置怎樣變化？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.定義：原子核因釋放出像α、β這樣的射線(粒子流)而轉變為________的變化稱為原子核的衰變。
2.衰變類型
(1)α衰變：放出α粒子的衰變稱為α衰變。例如： U→________＋Th。
(2)β衰變：放出β粒子的衰變稱為β衰變。例如： Th→________＋Pa＋。
3.在原子核衰變過程中產生的新核，有些處于____________，這些不穩定的激發態會輻射出光子(γ射線)而變成穩定的狀態。
【思考】 從一種放射性物質中只能放出一種射線嗎？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
角度1　衰變規律的理解
例1 對天然放射現象，下列說法中正確的是(　　)
A.α射線穿透力最強
B.β粒子帶負電，所以β粒子有可能是核外電子
C.γ射線是光子，所以γ射線有可能是原子發光產生的
D.β衰變的實質是原子核的一個中子轉化成一個質子并放出一個電子
總結提升　原子核衰變的理解
衰變類型 α衰變 β衰變
衰變方程 X→Y＋He X→Y＋eq \a\vs4\al(e)
衰變實質 2個質子和2個中子結合成氦核2H＋2n→He 1個中子轉化為1個質子和1個電子n→H＋eq \a\vs4\al(e)
典型方程 U→Th＋He Th→Pa＋eq \a\vs4\al(e)
衰變規律 核電荷數守恒、質量數守恒、動量守恒
角度2　衰變次數的判斷
例2 (2024·陜西西安市期末)自然界中有的放射性元素半衰期很短，很難被發現，放射性元素镎237eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(Np))就是用人工的方法發現的。镎237是不穩定的，它經過一系列α衰變、β衰變后變成鉍209eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(Bi))，這些衰變是(　　)
A.7次α衰變和4次β衰變
B.4次α衰變和4次β衰變
C.7次α衰變和5次β衰變
D.6次α衰變和4次β衰變
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
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(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：X→Y＋nHe＋meq \a\vs4\al(e)
根據核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。
知識點二　衰變的快慢——半衰期
如圖為始祖鳥的化石，美國科學家維拉·黎比運用了半衰期的原理發明“碳－14計年法”，并因此榮獲了1960年的諾貝爾獎。利用“碳－14計年法”可以估算出始祖鳥的年齡。
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(1)為什么能夠運用半衰期來計算始祖鳥的年齡？
(2)若有10個具有放射性的原子核，經過一個半衰期，則一定有5個原子核發生了衰變，這種說法是否正確，為什么？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.放射性元素的原子核有________發生衰變需要的時間稱為半衰期。
2.元素半衰期的長短只由________________決定，一般與原子核所處的物理、化學狀態無關。
3.半衰期描述的是________原子核發生衰變的統計規律，但對于____________的原子核，我們不知道它將何時發生衰變，只知道它發生衰變的概率。
【思考】 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？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
角度1　半衰期的理解
例3 2021年3月，考古學家利用C技術測定了三星堆遺址四號“祭祀坑”距今約3 200年至3 000年，屬于商代晚期。已知C的半衰期為8 267年，其衰變方程為C→N＋e，則下列判斷正確的是(　　)
A.2 000個C經過8 267年會有1 000個發生衰變
B.升高溫度可以加快C的衰變
C.增大壓強可以加快C的衰變
D.β衰變的本質是核內一個中子轉化為質子和電子
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總結提升　半衰期的理解與應用
意義 表示放射性元素衰變的快慢
衰變規律 N余＝N原()，m＝M()式中N原、M分別表示衰變前的原子核數和質量，N余、m分別表示衰變后的尚未發生衰變的原子核數和質量，t表示衰變時間，T表示半衰期
影響因素 由原子核自身因素決定，跟原子所處的物理、化學狀態無關
注意事項 半衰期是對大量原子核衰變行為作出的統計結果，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
角度2　半衰期的應用
例4 (2024·江蘇南京市期末)放射性同位素衰變的快慢有一定的規律。例如氡核Rn經α衰變變成釙核Po。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。
(1)寫出該核反應方程；
(2)求1 g氡經過15.2天后剩余的質量。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
知識點三　放射性的應用　放射性污染和防護
1.放射性的應用
(1)放射性元素半衰期的利用
對于任何含碳物質，只要測定剩余的放射性______的含量，就可推斷其年代。
(2)作為示蹤原子
如果在某種元素里摻進一些該元素的放射性同位素，用儀器探測它放出的________，就可查明這種元素的行蹤。人們把具有這種用途的放射性同位素稱為示蹤原子。
(3)射線特性的利用
①培育新品種：利用γ射線照射種子，可使種子內的遺傳物質發生變異，培育出新的優良品種。
②放射性同位素電池：把放射性同位素衰變時釋放的________轉換成電能。
③γ射線探傷：利用γ射線________能力強的特點，可探查金屬內部有沒有缺陷或裂紋。
2.放射性污染和防護
(1)放射性污染的主要來源
①____________；②核泄漏；③醫療照射。
(2)防止放射線傷害的措施
①使用的放射源必須裝在鉛制容器中。
②核工業廢料要放在厚厚的重金屬箱內，深埋于地下或深海。
③在放射源與人體之間加屏蔽物。
【思考】
“魯棉一號”是山東棉花研究所的科技人員應用放射性同位素鈷60放出的γ射線處理棉花雜交的后代培育成的。
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(1)放射性同位素可以怎樣獲得？
(2)人工放射性同位素的半衰期有什么特點？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例5 (多選)下列說法正確的是(　　)
A.給農作物施肥時，在肥料里放一些放射性同位素，是因為農作物吸收放射性同位素后生長更好
B.輸油管道漏油時，可以在輸的油中放一些放射性同位素探測其射線，確定漏油位置
C.天然放射元素也可以作為示蹤原子加以利用，只是含量較少，經濟上不劃算
D.放射性元素被植物吸收，其放射性不會發生改變
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
訓練 關于放射性同位素的應用，下列說法正確的是(　　)
A.利用射線可以改變布料的性質，使其不再因摩擦而生電，從而達到消除有害靜電的目的
B.利用γ射線的貫穿能力可以為金屬探傷，也可以進行人體的透視
C.利用射線照射作物種子可使其DNA發生變異，其結果一定是更優秀的品種
D.利用γ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
隨堂對點自測
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.(衰變規律的理解與應用)放射性元素U衰變有多種可能途徑，其中一種途徑是先變成Bi，而Bi可以經一次衰變變成X(X代表某種元素)，也可以經一次衰變變成Tl，X和Tl最后都變成Pb，衰變路徑如圖所示，則(　　)
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A.a＝82
B.Bi→eq \a\vs4\al(X)是β衰變
C.Bi→eq \a\vs4\al(Tl)是β衰變
D.Tl經過一次α衰變變成Pb
2.(原子核的衰變)新元素的合成是探究微觀世界的方式之一，也是材料科學發現的必經之路。某科學家在研究某兩個重核結合成“超重”元素的反應時，發現生成的“超重”元素的核X經過8次α衰變、6次β衰變后的產物為Y。則超重元素的核電荷數和質量數分別是(　　)
A.115，305 B.190，305
C.115，190 D.190，115
3.(放射性應用、污染與防護)(多選)貧鈾炸彈是一種殺傷力很強的武器，貧鈾是提取鈾235以后的廢料，其主要成分為鈾238。貧鈾炸彈有很強的穿甲能力，而且鈾238具有放射性，殘留物可長期對環境起破壞作用而造成污染，人長期生活在該環境中會受到核輻射而易患上皮膚癌和白血病。下列結論正確的是(　　)
A.鈾238的衰變方程式為U→He＋Th
B.U和U互為同位素
C.人患皮膚癌和白血病可能是因為核輻射導致了基因突變
D.貧鈾炸彈的穿甲能力很強，也是因為它的放射性
4.(半衰期的理解與應用)(2024·山東東營市期末)航天器上常用的核電池為“钚238”核熱電池，其原理為：電池芯部的“钚238”衰變產生熱量，通過“熱電轉換器”將熱能轉化為電能。已知“钚238”(Pu)衰變產生α粒子和新核X，質量為M的“钚238”經時間t0發生衰變的質量為M，則(　　)
A.產生的α射線有很強的穿透能力
B.X核內有143個中子
C.“钚238”的半衰期為
D.電池工作時內部處于高溫，“钚238”的半衰期變短
第2節　原子核衰變及半衰期
知識點一
導學
提示　(1)α衰變時，質子數減少2，中子數減少2。
(2)β衰變時，新核的核電荷數增加1；新核在元素周期表中的位置向后移動一位。
知識梳理
1.新核
2.(1)He　(2)e
3.激發態
[思考] 提示　不一定。一種元素一般只能發生一種衰變，但在一種放射性物質中，該種元素發生一種衰變(假設為α衰變)后產生的新元素如果仍具有放射性，則可能繼續發生衰變，而衰變類型可能與第一次衰變不同，并且每種衰變都會伴有γ射線放出，從這個放射性物質發出的射線中可以同時包含α、β和γ三種射線。
例1 D　[天然放射現象中有三種射線，其中γ射線穿透力最強，α射線的電離能力最強，A錯誤；β衰變的實質是原子核內的一個中子轉化成一個質子并放出一個電子，釋放出的電子就是β粒子，所以β粒子不可能是核外電子，B錯誤，D正確；在原子核發生衰變過程中，原子核釋放出α粒子或β粒子后生成新的原子核，新原子核由高能級躍遷至低能級釋放出γ射線，即γ射線是原子核躍遷發光產生的，不可能是原子發光產生的，C錯誤。]
例2 A　[假設需經過x次α衰變，y次β衰變，根據核電荷數和質量數守恒有93＝2x－y＋83，237＝4x＋209，解得x＝7，y＝4，故A正確，B、C、D錯誤。]
知識點二
導學
提示　(1)半衰期是放射性元素的原子核有半數發生衰變所需的時間。能夠運用它來計算始祖鳥的年齡是因為半衰期與原子所處的化學狀態和外部條件無關。
(2)這種說法是錯誤的，因為半衰期描述的是大量放射性元素衰變的統計規律，不適用于少量原子核的衰變。
知識梳理
1.半數
2.原子核自身因素
3.大量　一個特定
[思考] 提示　不對。放射性元素的衰變是統計規律。若半衰期為T，則每經過T就會有一半的原子發生衰變，不管從何時開始測量，不管余下的未衰變的原子有多少，在一個半衰期T中，將會有半數的原子發生衰變。
例3 D　[半衰期是針對大量原子核的統計規律，對少量原子核的衰變不適用，故A錯誤；原子核的衰變快慢與其所處的物理、化學環境無關，是由其原子核自身因素而定，故B、C錯誤；β衰變的本質是核內一個中子轉化為質子和電子，故D正確。]
例4 (1)Rn→Po＋He　(2) g
解析　(1)由質量數與核電荷數守恒可得核反應方程為
Rn→Po＋He。
(2)根據圖像可知，氡核的半衰期T＝3.8天
根據衰變規律有
m＝M＝1× g＝ g。
知識點三
1.(1)C　(2)射線　(3)②能量?、鄞┩?br/>2.(1)①核爆炸
[思考] 提示　(1)可以由天然放射性元素獲得，也可以用人工方法獲得。
(2)半衰期比較短。
例5 BD　[放射性元素與它的同位素的化學性質相同，但是利用放射性元素可以確定農作物在各季節吸收含有哪種元素的肥料。無論植物吸收含放射性元素的肥料，還是無放射性肥料，植物生長是相同的，A錯誤；放射性同位素可作為示蹤原子，是因為它不改變元素的化學性質，B正確；人工放射性同位素，含量易控制，衰變周期短，不會對環境造成永久污染，而天然放射性元素，劑量不易控制、衰變周期長、會污染環境，所以不用天然放射元素作示蹤原子，C錯誤；放射性是原子核的本身性質，與元素的狀態、組成等無關，D正確。]
訓練 D　[利用射線消除有害靜電是利用射線的電離性，使空氣分子電離，將靜電中和，選項A錯誤；γ射線對人體細胞傷害太大，不能用來進行人體透視，選項B錯誤；作物種子發生的DNA突變不一定都是有益的，還要經過篩選才能培育出優良品種，選項C錯誤；利用γ射線治療腫瘤對人體肯定有副作用，因此要科學地控制劑量，選項D正確。]
隨堂對點自測
1.B　[Bi→X，質量數不變，說明發生的是β衰變，根據核電荷數守恒知a＝84，故A錯誤，B正確；eq \a\vs4\al(Bi)→Tl，核電荷數減2，說明發生的是α衰變，根據質量數守恒知b＝206，所以Tl→Pb，電荷數增加1，質量數不變，所以為β衰變，故C、D錯誤。]
2.A　[根據核電荷數守恒和質量數守恒有Z＝105＋8×2－6＝115，A＝273＋8×4＝305，故A正確。]
3.ABC　[鈾238具有放射性，放出一個α粒子，變成釷234，選項A正確；鈾238和鈾235質子數相同，故互為同位素，選項B正確；核輻射能導致基因突變，是皮膚癌和白血病的誘因之一，選項C正確；貧鈾炸彈的穿甲能力很強，是因為它的彈芯是由高密度、高強度、高韌性的鈾合金組成，襲擊目標時產生高溫化學反應，所以其爆炸力、穿透力遠遠超過一般炸彈，選項D錯誤。]
4.C　[α射線穿透能力較弱，在空氣中只能前進幾厘米，用一張紙就能把它擋住，A錯誤；根據質量數守恒和核電荷數守恒可知X的質量數和核電荷數分別為A＝238－4＝234，Z＝94－2＝92，所以中子數為N＝A－Z＝142，B錯誤；設“钚238”的半衰期為T，由題意可得M＝M－M，解得T＝，故C正確；半衰期由原子核自身的因素決定，與原子所處的化學狀態和外部條件均無關，所以電池工作時內部處于高溫，“钚238”的半衰期不變，故D錯誤。](共62張PPT)
第2節　原子核衰變及半衰期
第5章 原子核與核能
1.知道放射現象的實質是原子核的衰變。2.了解半衰期的概念，知道半衰期的統計意義。3.知道兩種衰變的實質，能運用衰變規律寫出衰變方程。
學習目標
目 錄
CONTENTS
知識點
01
隨堂對點自測
02
課后鞏固訓練
03
知識點
1
知識點二　衰變的快慢——半衰期
知識點一　原子核的衰變
知識點三　放射性的應用　放射性污染和防護
知識點一　原子核的衰變
如圖為α衰變、β衰變示意圖。
(1)當原子核發生α衰變時，原子核的質子數和中子數如何變化？
(2)當發生β衰變時，新核的核電荷數相對原來的原子核變化了多少？新核在元素周期表中的位置怎樣變化？
提示　(1)α衰變時，質子數減少2，中子數減少2。
(2)β衰變時，新核的核電荷數增加1；新核在元素周期表中的位置向后移動一位。
新核
激發態
【思考】 從一種放射性物質中只能放出一種射線嗎？
提示　不一定。一種元素一般只能發生一種衰變，但在一種放射性物質中，該種元素發生一種衰變(假設為α衰變)后產生的新元素如果仍具有放射性，則可能繼續發生衰變，而衰變類型可能與第一次衰變不同，并且每種衰變都會伴有γ射線放出，從這個放射性物質發出的射線中可以同時包含α、β和γ三種射線。
D
角度1　衰變規律的理解
例1 對天然放射現象，下列說法中正確的是(　　)
A.α射線穿透力最強
B.β粒子帶負電，所以β粒子有可能是核外電子
C.γ射線是光子，所以γ射線有可能是原子發光產生的
D.β衰變的實質是原子核的一個中子轉化成一個質子并放出一個電子
解析　天然放射現象中有三種射線，其中γ射線穿透力最強，α射線的電離能力最強，A錯誤；β衰變的實質是原子核內的一個中子轉化成一個質子并放出一個電子，釋放出的電子就是β粒子，所以β粒子不可能是核外電子，B錯誤，D正確；在原子核發生衰變過程中，原子核釋放出α粒子或β粒子后生成新的原子核，新原子核由高能級躍遷至低能級釋放出γ射線，即γ射線是原子核躍遷發光產生的，不可能是原子發光產生的，C錯誤。
總結提升　原子核衰變的理解
A
解析　假設需經過x次α衰變，y次β衰變，根據核電荷數和質量數守恒有93＝2x－y＋83，237＝4x＋209，解得x＝7，y＝4，故A正確，B、C、D錯誤。
知識點二　衰變的快慢——半衰期
如圖為始祖鳥的化石，美國科學家維拉·黎比運用了半衰期的原理發明“碳－14計年法”，并因此榮獲了1960年的諾貝爾獎。利用“碳－14計年法”可以估算出始祖鳥的年齡。
(1)為什么能夠運用半衰期來計算始祖鳥的年齡？
(2)若有10個具有放射性的原子核，經過一個半衰期，則一定有5個原子核發生了衰變，這種說法是否正確，為什么？
提示　(1)半衰期是放射性元素的原子核有半數發生衰變所需的時間。能夠運用它來計算始祖鳥的年齡是因為半衰期與原子所處的化學狀態和外部條件無關。
(2)這種說法是錯誤的，因為半衰期描述的是大量放射性元素衰變的統計規律，不適用于少量原子核的衰變。
1.放射性元素的原子核有______發生衰變需要的時間稱為半衰期。
2.元素半衰期的長短只由________________決定，一般與原子核所處的物理、化學狀態無關。
3.半衰期描述的是______原子核發生衰變的統計規律，但對于__________的原子核，我們不知道它將何時發生衰變，只知道它發生衰變的概率。
原子核自身因素
一個特定
大量
半數
【思考】 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？
提示　不對。放射性元素的衰變是統計規律。若半衰期為T，則每經過T就會有一半的原子發生衰變，不管從何時開始測量，不管余下的未衰變的原子有多少，在一個半衰期T中，將會有半數的原子發生衰變。
D
解析　半衰期是針對大量原子核的統計規律，對少量原子核的衰變不適用，故A錯誤；原子核的衰變快慢與其所處的物理、化學環境無關，是由其原子核自身因素而定，故B、C錯誤；β衰變的本質是核內一個中子轉化為質子和電子，故D正確。
總結提升　半衰期的理解與應用
角度2　半衰期的應用
知識點三　放射性的應用　放射性污染和防護
1.放射性的應用
(1)放射性元素半衰期的利用
對于任何含碳物質，只要測定剩余的放射性____的含量，就可推斷其年代。
(2)作為示蹤原子
如果在某種元素里摻進一些該元素的放射性同位素，用儀器探測它放出的______，就可查明這種元素的行蹤。人們把具有這種用途的放射性同位素稱為示蹤原子。
射線
(3)射線特性的利用
①培育新品種：利用γ射線照射種子，可使種子內的遺傳物質發生變異，培育出新的優良品種。
②放射性同位素電池：把放射性同位素衰變時釋放的______轉換成電能。
③γ射線探傷：利用γ射線______能力強的特點，可探查金屬內部有沒有缺陷或裂紋。
能量
穿透
2.放射性污染和防護
(1)放射性污染的主要來源
①________；②核泄漏；③醫療照射。
(2)防止放射線傷害的措施
①使用的放射源必須裝在鉛制容器中。
②核工業廢料要放在厚厚的重金屬箱內，深埋于地下或深海。
③在放射源與人體之間加屏蔽物。
核爆炸
【思考】
“魯棉一號”是山東棉花研究所的科技人員應用放射性同位素鈷60放出的γ射線處理棉花雜交的后代培育成的。
(1)放射性同位素可以怎樣獲得？
(2)人工放射性同位素的半衰期有什么特點？
提示　(1)可以由天然放射性元素獲得，也可以用
人工方法獲得。
(2)半衰期比較短。
BD
例5 (多選)下列說法正確的是(　　)
A.給農作物施肥時，在肥料里放一些放射性同位素，是因為農作物吸收放射性同位素后生長更好
B.輸油管道漏油時，可以在輸的油中放一些放射性同位素探測其射線，確定漏油位置
C.天然放射元素也可以作為示蹤原子加以利用，只是含量較少，經濟上不劃算
D.放射性元素被植物吸收，其放射性不會發生改變
解析　放射性元素與它的同位素的化學性質相同，但是利用放射性元素可以確定農作物在各季節吸收含有哪種元素的肥料。無論植物吸收含放射性元素的肥料，還是無放射性肥料，植物生長是相同的，A錯誤；放射性同位素可作為示蹤原子，是因為它不改變元素的化學性質，B正確；人工放射性同位素，含量易控制，衰變周期短，不會對環境造成永久污染，而天然放射性元素，劑量不易控制、衰變周期長、會污染環境，所以不用天然放射元素作示蹤原子，C錯誤；放射性是原子核的本身性質，與元素的狀態、組成等無關，D正確。
D
訓練 關于放射性同位素的應用，下列說法正確的是(　　)
A.利用射線可以改變布料的性質，使其不再因摩擦而生電，從而達到消除有害靜電的目的
B.利用γ射線的貫穿能力可以為金屬探傷，也可以進行人體的透視
C.利用射線照射作物種子可使其DNA發生變異，其結果一定是更優秀的品種
D.利用γ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
解析　利用射線消除有害靜電是利用射線的電離性，使空氣分子電離，將靜電中和，選項A錯誤；γ射線對人體細胞傷害太大，不能用來進行人體透視，選項B錯誤；作物種子發生的DNA突變不一定都是有益的，還要經過篩選才能培育出優良品種，選項C錯誤；利用γ射線治療腫瘤對人體肯定有副作用，因此要科學地控制劑量，選項D正確。
隨堂對點自測
2
B
A
ABC
3.(放射性應用、污染與防護)(多選)貧鈾炸彈是一種殺傷力很強的武器，貧鈾是提取鈾235以后的廢料，其主要成分為鈾238。貧鈾炸彈有很強的穿甲能力，而且鈾238具有放射性，殘留物可長期對環境起破壞作用而造成污染，人長期生活在該環境中會受到核輻射而易患上皮膚癌和白血病。下列結論正確的是(　　 )
C
課后鞏固訓練
3
A
A.質量數不變，原子序數減少1 B.質量數增加1，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1
對點題組練
解析　由題意可知，EC衰變中少了一個質子，多了一個中子，則質量數不變，但是核電荷數少1，即原子序數減少1，選項A正確，B、C、D錯誤。
C
2.(2024·江蘇徐州市期中)一個質量數為X的原子核經過一系列α衰變和β衰變后成為質量數為Y的原子核，下列說法正確的是(　　)
AB
A.衰變過程共有6次α衰變和4次β衰變
B.鉛核比釷核少8個質子
C.β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
C
A.銫137發生的是α衰變
B.銫137發生衰變的產物中X來自原子核的外部
C.銫137的半衰期不會受到陽光、溫度、氣候變化等自然環境因素的影響
D.銫137的半衰期為30年，則60年后當地鱸魚體內不會再含有銫137
D
A
BD
題組三　放射性的應用　放射性污染和防護
D
綜合提升練
A
9.花崗巖、大理石等裝修材料中都不同程度地含有放射性元素，下列有關放射性的說法正確的是(　　)
10.恒星向外輻射的能量來自其內部發生的各種熱核反應，當溫度達到108 K時，可以發生“氦燃燒”。
培優加強練
11.(2024·北京海淀高二期末)活的植物通過光合作用和呼吸作用與環境交換碳元素，體內碳14的比例與大氣中的相同。植物枯死后，遺體內的碳14仍在衰變，不斷減少，但是不能得到補充。因此，根據放射性強度減小的情況就可以推算植物死亡的時間。
①寫出衰變方程，求β粒子與氮核做圓周運動的半徑之比，并作出兩者的運動軌跡(作圖需要顯示半徑大小的定性關系)；
②求β粒子與氮核做圓周運動形成的等效電流之比，兩者形成的電流方向相同還是相反？
解析　(1)由題意可知，該古樹死去后已經經歷了5個
半衰期，則有5 730×5年＝28 650年
可知這棵古樹距今28 650年。
(2)根據質量數和核電荷數守恒，可知衰變方程為

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