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第二節　放射性元素的衰變
［分值：60分］
1~7題每題4分，共28分
考點一　天然放射現象　射線的本質
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.物理學家貝可勒爾發現了X射線
B.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.下列現象中，說明原子核具有復雜結構的是 (　　)
A.光電效應 B.α粒子的散射
C.天然放射現象 D.康普頓效應
3.(多選)(2023·東莞市高二檢測)“嫦娥二號”的任務之一是利用經技術改進的γ射線譜儀探測月球表面多種元素的含量與分布特征。月球表面一些元素(如釷、鈾)本身就有放射性，發出γ射線；另外一些元素(如硅、鎂、鋁)在宇宙射線轟擊下會發出γ射線，而γ射線譜儀可以探測到這些射線，從而證明某種元素的存在。下列關于γ射線的說法正確的是 (　　)
A.γ射線經常伴隨α射線和β射線產生
B.γ射線來自原子核
C.如果元素以單質形式存在，其有放射性，那么元素以化合物形式存在，其不一定有放射性
D.γ射線的穿透能力比α射線、β射線都要強
4.(多選)把放射源鈾或鐳放入用鉛制作的容器中，射線只能從容器的小孔射出，成為細細的一束。在射線經過的空間施加垂直平面向里的勻強磁場，發現射線分成如圖所示的a、b、c三束。下列說法正確的是 (　　)
A.三種射線中a帶正電，b不帶電，c帶負電
B.三種射線中，b的穿透能力最強
C.三種射線中，c的電離作用最強
D.若將磁場換為水平向左的勻強電場，則a向左偏轉，c向右偏轉
考點二　半衰期
5.下列關于放射性元素半衰期的說法正確的是 (　　)
A.半衰期越長對環境的影響時間越長
B.通過化學方法可以改變放射性元素的半衰期
C.通過物理方法可以改變放射性元素的半衰期
D.100個放射性元素原子核經過一個半衰期后剩余50個未衰變的原子核
6.心臟起搏器使用核能電池“氚電池”供電。氚電池利用氚核β衰變產生的核能轉化為電能，其最大輸出功率與電池中可發生衰變的物質的多少有關。已知氚核H)發生β衰變的半衰期為12.5年，當電池中氚的含量低于初始值的25%時便無法正常工作。這種核能電池的壽命大約是 (　　)
A.20年 B.25年 C.30年 D.35年
7.鈷60放射源的應用十分廣泛，幾乎遍及各行各業，在醫學上，常用于放射治療。鈷60的半衰期較長，已知質量為m0的鈷60，經過時間t后剩余的鈷60質量為m，其-t圖線如圖所示，從圖中可以得到鈷60的半衰期為 (　　)
A.2.18年 B.5.27年
C.6.37年 D.12.24年
8~11題每題6分，共24分
8.2024年2月26日，中國科學院高能物理研究所在《科學通報》上發表了重大研究成果：歷史上首次在天鵝座恒星形成區發現了一個巨型超高能γ射線泡狀結構，內有多個能量超過1千萬億電子伏的光子分布其中，最高達到2.5千萬億電子伏。關于γ射線，下列說法正確的是 (　　)
A.一張厚的黑紙能擋住γ射線
B.γ射線是波長很長、頻率很小的光子流
C.γ射線是高頻電磁波，能量越大，傳播速度越大
D.γ射線在星系間傳播時，不受星系磁場的影響
9.如圖所示為研究某未知元素放射性的實驗裝置，實驗開始時在薄鋁片和熒光屏之間有圖示方向的勻強電場，通過顯微鏡可以觀察到在熒光屏的某一位置上每分鐘閃爍的亮點數。若撤去電場后繼續觀察，發現每分鐘閃爍的亮點數沒有變化；如果再將薄鋁片移開，觀察到每分鐘閃爍的亮點數大大增加，由此可以判斷，放射源發出的射線可能為(β射線能夠穿過薄鋁片) (　　)
A.β射線和γ射線 B.α射線和β射線
C.β射線和X射線 D.α射線和γ射線
10.(多選)(2023·湛江市高二檢測)某考古隊發現，一古生物遺骸中14C的含量是現代生物的一半，已知14C的半衰期為5 730年，下列說法正確的是 (　　)
A.該生物于5 730年前死亡
B.該生物于11 460年前死亡
C.古生物遺骸中14C的含量越少，死亡時間越早
D.古生物遺骸中14C的含量越少，死亡時間越晚
11.一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
(8分)
12.鈾238的半衰期為4.5×109年，鈾235的半衰期為7×108年。若地球形成時天然鈾238和鈾235含量相同，已知地球年齡約為5.8×109年，估算目前地球上天然鈾238含量是鈾235含量的倍數約為 (　　)
A.2 B.26 C.128 D.512
答案精析
1.C　［物理學家貝可勒爾發現了鈾和含鈾的礦物能夠發出射線，A錯誤；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.C　［光電效應表明了光具有粒子性，故A錯誤；α粒子的散射實驗表明原子具有核式結構，故B錯誤；天然放射現象反映了原子核具有復雜的結構，故C正確；康普頓效應說明光具有粒子性，故D錯誤。］
3.ABD　［γ射線是原子核發生變化時伴隨α射線和β射線放出來的，故A、B正確；元素的放射性與其為單質還是化合物無關，故C錯誤；γ射線的本質是高速光子流，穿透能力比α射線、β射線都要強，故D正確。］
4.ABD　［帶電粒子在磁場中運動，根據左手定則，a帶正電為α射線，b不帶電為γ射線，c帶負電為β射線，A正確；γ射線(b)電離能力最弱，但穿透能力最強，選項B正確；α射線(a)電離能力最強，但穿透能力最弱，選項C錯誤；若將磁場換為水平向左的勻強電場，α射線向左偏，γ射線不偏轉，β射線向右偏，所以a向左偏轉，c向右偏轉，選項D正確。］
5.A　［半衰期越長的放射性元素衰變的速度越慢，對環境的影響時間越長，A正確；
半衰期是由放射性元素的核內部自身的因素決定，與所處的化學狀態和外部條件無關，B、C錯誤；
半衰期具有統計規律，對大量原子核適用，對少數原子核不適用，D錯誤。］
6.B　［經過一個半衰期，有一半的氚核發生衰變，當剩余量為初始值的25%時，根據m余=m0(=25%m0，解得t=25年，故選B。］
7.B　［由題圖可知，鈷60的質量從衰變至，所用時間為5.27年，因有半數發生衰變了，所以鈷60的半衰期為5.27年，故A、C、D錯誤，B正確。］
8.D　［γ射線的穿透能力很強，能穿透幾厘米厚的鉛板和幾十厘米厚的混凝土，故A錯誤；γ射線是波長很短、頻率很高的光子流，故B錯誤；γ射線屬于高頻電磁波，它們在真空中的傳播速度是相等的，故C錯誤；γ射線不帶電，在磁場中不發生偏轉，在星系間傳播時，不受星系磁場的影響，故D正確。］
9.D　［三種射線中α射線和β射線是帶電粒子流，進入電場后會發生偏轉，而γ射線不帶電，不受電場力作用，在電場中不偏轉。由題意知，將電場撤去，通過顯微鏡觀察到熒光屏上每分鐘閃爍的亮點數沒有變化，可知射線中含有γ射線。再將薄鋁片移開，觀察到每分鐘閃爍的亮點數大大增加，分析可知射線中含有α射線，D正確。］
10.AC　［由題知，古生物遺骸中14C的含量是現代生物的一半，根據半衰期公式有N=N0(，則有==(，解得t==5 730年，故該生物于5 730年前死亡，故A正確，B錯誤；根據=(，可知古生物遺骸中14C的含量越少，即N越少，則越小，故越大，而不變，故t變大，即死亡時間越早，故C正確，D錯誤。］
11.D　［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Bqαvα12.C　［設初始鈾235和鈾238質量均為M，則有≈27=128，A、B、D錯誤，C正確。］第二節　放射性元素的衰變
［學習目標］　1.知道什么是放射性、放射性元素及天然放射現象。2.了解三種射線的本質，知道三種射線的特點(重點)。3.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、天然放射現象
1.1896年，物理學家　　　　　　　　發現，鈾和含鈾的礦物能夠發出一種看不見的射線，這種射線可以使包在黑紙里的照相底片感光。
2.物質放射出　　　　的性質叫作放射性，具有　　　　的元素叫作放射性元素。
3.原子序數　　　　83的元素，都能自發地發出射線，原子序數　　　　　　　　83的元素，有的也能發出射線。能　　　　地放出射線的元素叫作天然放射性元素。
4.放射性與元素存在的狀態　　　　，說明射線來源于　　　　　　　　，也就是說，原子核是有內部結構的。
二、原子核衰變
如果α射線、β射線、γ射線在電場中運動徑跡如圖所示，三種射線的帶電情況如何？
1.α射線
(1)是高速運動的　　　　　　　　，實際上就是　　　　原子核，電荷數是2，質量數是4，質量為4mp(mp為一個質子的質量，mp=1.67×10-27 kg)。
(2)速度可達光速的　　　　　　　　。
(3)電離作用　　　　，貫穿本領　　　　，用一張厚紙就可以把它擋住。
2.β射線
(1)是高速運動的　　　　流，帶電荷量-e，質量為。
(2)速度可達光速的　　　　。
(3)電離作用　　　　，貫穿本領　　　　，很容易穿透紙張，一定厚度的鋁板可以把它擋住。
3.γ射線
(1)是頻率很高的　　　　，波長很短，在10-10 m數量級以下。
(2)不帶電，靜止質量為0。
(3)電離作用　　　　，貫穿本領　　　　，甚至能穿透幾厘米厚的鉛板。
4.衰變：把一種元素經放射過程變成　　　　　　　　的現象，稱為原子核的衰變，把放出α粒子的衰變稱為　　　　，放出β粒子的衰變稱為　　　　。
如圖為三種射線在勻強磁場中的運動軌跡示意圖，α射線的速度約為β射線速度的十分之一，但α射線的偏轉半徑卻大于β射線的偏轉半徑，這說明什么問題？
例1　(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射線和β射線，但不能擋住γ射線
B.γ射線在電場或磁場中均不偏轉，是電磁波
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
例2　(多選)利用帶電粒子在電磁場中的運動，制作出的質譜儀可測量粒子的比荷。研究放射性元素射線性質的實驗裝置如圖所示，圖甲是三類射線在垂直紙面向外的磁場中的偏轉情況的示意圖。圖乙是兩塊平行放置的金屬板A、B分別與電源的兩極a、b連接，放射源發出的射線從其上方小孔向外射出。下列說法正確的是 (　　)
A.a為電源正極
B.α射線穿透能力最弱，速度也最慢，打到A板的是α射線
C.到達A板的是β射線，不偏轉的是γ射線
D.正負極判斷看射線在兩板間的軌跡，比荷大的偏向A板
三種射線在磁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=·)2∝
所以，在同樣條件下β與α粒子偏移量之比為=××≈37>1。
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，偏移量大，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=××≈<1。
三、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：原子核數目因衰變減少到原來的　　　　　　所經過的時間，叫作半衰期，記為。
2.衰變規律：　　　　　　　　　　　　　。(m0表示放射性元素衰變前的質量，m表示剩余的放射性元素的質量，t表示衰變時間)
3.適用條件：半衰期描述的是　　　　　　，不適用于少數原子核的衰變。
4.特點
(1)不同的放射性元素，半衰期　　　　，甚至差別非常大。
(2)放射性元素衰變的速率由　　　　　　的因素決定，與原子所處的　　　　狀態或　　　　狀態無關。
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3　(2024·汕尾市高二期末)2023年，我國科研團隊成功開展國內首個對銫137(137Cs)放射源的年齡測量方法研究，該方法的測量精度比碳14(14C)法的更高，原因可能是 (　　)
A.二者的化學性質不同
B.銫137(137Cs)的密度比碳14(14C)的大
C.銫137(137Cs)的半衰期比碳14(14C)的短
D.溫度等環境因素對銫137(137Cs)的半衰期的影響比對碳14(14C)的影響小
例4　(2024·廣州市高二月考)鈷60Co)發生一次β衰變后成為穩定的鎳60，衰變過程中釋放能量高達3.15×105 eV的高速電子，同時放出兩束γ射線，在工業、農業、醫學上應用廣泛。80 g鈷60經過21年剩余5 g未發生衰變，則鈷60的半衰期約為 (　　)
A.4年 B.5年
C.6年 D.7年
答案精析
1.貝可勒爾
2.射線　放射性
3.大于　小于等于　自發
4.無關　原子核
α射線：在電場中向負極偏轉，可判斷α粒子帶正電。
β射線：在電場中向正極偏轉，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）α粒子流　氦　（2）十分之一　（3）強　很小
2.（1）電子　（2）99%　（3）較弱　較強
3.（1）電磁波　（3）最小　最強
4.另一種元素　α衰變　β衰變
討論與交流
根據帶電粒子在勻強磁場中運動的半徑公式R=可知，α粒子的 應大于β粒子的。
例1　BCD　［由三種射線的本質和特點可知，α射線穿透能力最弱，一張黑紙能擋住α射線，但不能擋住β射線和γ射線，故A錯誤；γ射線是電磁波，不帶電，在電場和磁場中均不偏轉，故B正確；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。］
例2　ACD　［從題圖乙可以看出，到達兩極板的粒子做類平拋運動，到達A極板的粒子的豎直位移小于到達B極板粒子的豎直位移，粒子在豎直方向做勻速直線運動，根據類平拋運動規律，又兩個粒子初速度v相差約10倍，兩者比荷相差幾千倍，兩極板間電壓U不變，則比荷大的電子的偏轉程度大，故到達A極板的是β射線，A極板帶正電，a為電源的正極，故B錯誤，A、C、D正確。］
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.m=m0（
3.統計規律
4.（1）不同　（2）核本身　物理　化學
討論與交流
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3　C　［銫137(137Cs)和碳14(14C)二者的化學性質不同，銫137(137Cs)的密度比碳14(14C)的大，都不是對銫137(137Cs)放射源的年齡測量方法比碳14(14C)法的測量精度更高的原因，故A、B錯誤；碳14(14C)的半衰期為5 730年，銫137(137Cs)的半衰期為30年，銫137(137Cs)的半衰期比碳14(14C)的短，因此對銫137(137Cs)放射源的年齡測量方法比碳14(14C)法的測量精度更高，故C正確；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和外部條件沒有關系，溫度等環境因素對半衰期沒有影響，故D錯誤。］
例4　B　［根據半衰期的定義有m余=m總·(，代入數據可得5=80·(，解得鈷60的半衰期為==5.25年，即鈷60的半衰期約為5年，故選B。］(共47張PPT)
DIWUZHANG
第五章
第二節　放射性元素的衰變
1.知道什么是放射性、放射性元素及天然放射現象。
2.了解三種射線的本質，知道三種射線的特點(重點)。
3.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
一、天然放射現象
二、原子核衰變
課時對點練
三、半衰期
內容索引
天然放射現象
一
1.1896年，物理學家 發現，鈾和含鈾的礦物能夠發出一種看不見的射線，這種射線可以使包在黑紙里的照相底片感光。
2.物質放射出 的性質叫作放射性，具有 的元素叫作放射性元素。
3.原子序數 83的元素，都能自發地發出射線，原子序數 83的元素，有的也能發出射線。能 地放出射線的元素叫作天然放射性元素。
4.放射性與元素存在的狀態 ，說明射線來源于 ，也就是說，原子核是有內部結構的。
貝可勒爾
射線
放射性
大于
小于等于
自發
無關
原子核
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原子核衰變
二
如果α射線、β射線、γ射線在電場中運動徑跡如圖所示，三種射線的帶電情況如何？
答案　α射線：在電場中向負極偏轉，可判斷α粒子
帶正電。
β射線：在電場中向正極偏轉，可判斷β粒子帶負電。
γ射線：不偏轉，說明γ射線不帶電。
1.α射線
(1)是高速運動的 ，實際上就是 原子核，電荷數是2，質量數是4，質量為4mp(mp為一個質子的質量，mp=1.67×10-27 kg)。
(2)速度可達光速的 。
(3)電離作用 ，貫穿本領 ，用一張厚紙就可以把它擋住。
梳理與總結
α粒子流
氦
十分之一
強
很小
2.β射線
(1)是高速運動的 流，帶電荷量-e，質量為。
(2)速度可達光速的______。
(3)電離作用 ，貫穿本領 ，很容易穿透紙張，一定厚度的鋁板可以把它擋住。
3.γ射線
(1)是頻率很高的 ，波長很短，在10-10 m數量級以下。
(2)不帶電，靜止質量為0。
(3)電離作用 ，貫穿本領 ，甚至能穿透幾厘米厚的鉛板。
電子
99%
較弱
較強
電磁波
最小
最強
4.衰變：把一種元素經放射過程變成 的現象，稱為原子核的衰變，把放出α粒子的衰變稱為 ，放出β粒子的衰變稱為 。
另一種元素
α衰變
β衰變
如圖為三種射線在勻強磁場中的運動軌跡示意圖，α射線的速度約為β射線速度的十分之一，但α射線的偏轉半徑卻大于β射線的偏轉半徑，這說明什么問題？
討論與交流
答案　根據帶電粒子在勻強磁場中運動的半徑公式R=。
　(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射線和β射線，但不能擋住γ射線
B.γ射線在電場或磁場中均不偏轉，是電磁波
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
例1
√
由三種射線的本質和特點可知，α射線穿透能力最弱，一張黑紙能擋住α射線，但不能擋住β射線和γ射線，故A錯誤；
γ射線是電磁波，不帶電，在電場和磁場中均不偏轉，故B正確；
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。
√
√
　(多選)利用帶電粒子在電磁場中的運動，制作出的質譜儀可測量粒子的比荷。研究放射性元素射線性質的實驗裝置如圖所示，圖甲是三類射線在垂直紙面向外的磁場中的偏轉情況的示意圖。圖乙是兩塊平行放置的金屬板A、B分別與電源的兩極a、b連接，放射源發出的射線從其上方小孔向外射出。下列說法正確的是
A.a為電源正極
B.α射線穿透能力最弱，速度也最慢，打
到A板的是α射線
C.到達A板的是β射線，不偏轉的是γ射線
D.正負極判斷看射線在兩板間的軌跡，比荷大的偏向A板
例2
√
√
√
從題圖乙可以看出，到達兩極板的粒子做類平拋運動，到達A極板的粒子的豎直位移小于到達B極板粒子的豎直位移，粒子在豎直方向做勻速直線
運動，根據類平拋運動規律，又兩個粒子初速度v相差約10倍，兩者比荷相差幾千倍，兩極板間電壓U不變，則比荷大的電子的偏轉程度大，故到達A極板的是β射線，A極板帶正電，a為電源的正極，故B錯誤，A、C、D正確。
總結提升
三種射線在磁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=)2∝
所以，在同樣條件下β與α粒子偏移量之比為
≈37>1。
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，偏移量大，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<1。
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半衰期
三
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：原子核數目因衰變減少到原來的 所經過的時間，叫作半衰期，記為。
2.衰變規律：____________。(m0表示放射性元素衰變前的質量，m表示剩余的放射性元素的質量，t表示衰變時間)
3.適用條件：半衰期描述的是 ，不適用于少數原子核的衰變。
梳理與總結
一半
m=m0(
統計規律
4.特點
(1)不同的放射性元素，半衰期 ，甚至差別非常大。
(2)放射性元素衰變的速率由 的因素決定，與原子所處的 狀態或 狀態無關。
不同
核本身
物理
化學
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？
討論與交流
答案　不對。經過第二個1 620年后鐳226還剩5 g。
2.10個U，這種理解正確嗎？
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。
　(2024·汕尾市高二期末)2023年，我國科研團隊成功開展國內首個對銫137(137Cs)放射源的年齡測量方法研究，該方法的測量精度比碳14(14C)法的更高，原因可能是
A.二者的化學性質不同
B.銫137(137Cs)的密度比碳14(14C)的大
C.銫137(137Cs)的半衰期比碳14(14C)的短
D.溫度等環境因素對銫137(137Cs)的半衰期的影響比對碳14(14C)的影響小
例3
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銫137(137Cs)和碳14(14C)二者的化學性質不同，銫137(137Cs)的密度比碳14(14C)的大，都不是對銫137(137Cs)放射源的年齡測量方法比碳14(14C)法的測量精度更高的原因，故A、B錯誤；
碳14(14C)的半衰期為5 730年，銫137(137Cs)的半衰期為30年，銫137(137Cs)的半衰期比碳14(14C)的短，因此對銫137(137Cs)放射源的年齡測量方法比碳14(14C)法的測量精度更高，故C正確；
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和外部條件沒有關系，溫度等環境因素對半衰期沒有影響，故D錯誤。
　(2024·廣州市高二月考)鈷60Co)發生一次β衰變后成為穩定的鎳60，衰變過程中釋放能量高達3.15×105 eV的高速電子，同時放出兩束γ射線，在工業、農業、醫學上應用廣泛。80 g鈷60經過21年剩余5 g未發生衰變，則鈷60的半衰期約為
A.4年 B.5年 C.6年 D.7年
例4
根據半衰期的定義有m余=m總·(，代入數據可得5=80·(，解得鈷60的半衰期為=5.25年，即鈷60的半衰期約為5年，故選B。
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課時對點練
四
考點一　天然放射現象　射線的本質
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.物理學家貝可勒爾發現了X射線
B.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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物理學家貝可勒爾發現了鈾和含鈾的礦物能夠發出射線，A錯誤；
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.下列現象中，說明原子核具有復雜結構的是
A.光電效應 B.α粒子的散射
C.天然放射現象 D.康普頓效應
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光電效應表明了光具有粒子性，故A錯誤；
α粒子的散射實驗表明原子具有核式結構，故B錯誤；
天然放射現象反映了原子核具有復雜的結構，故C正確；
康普頓效應說明光具有粒子性，故D錯誤。
3.(多選)(2023·東莞市高二檢測)“嫦娥二號”的任務之一是利用經技術改進的γ射線譜儀探測月球表面多種元素的含量與分布特征。月球表面一些元素(如釷、鈾)本身就有放射性，發出γ射線；另外一些元素(如硅、鎂、鋁)在宇宙射線轟擊下會發出γ射線，而γ射線譜儀可以探測到這些射線，從而證明某種元素的存在。下列關于γ射線的說法正確的是
A.γ射線經常伴隨α射線和β射線產生
B.γ射線來自原子核
C.如果元素以單質形式存在，其有放射性，那么元素以化合物形式存在，
其不一定有放射性
D.γ射線的穿透能力比α射線、β射線都要強
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γ射線是原子核發生變化時伴隨α射線和β射線放出來的，故A、B正確；
元素的放射性與其為單質還是化合物無關，故C錯誤；
γ射線的本質是高速光子流，穿透能力比α射線、β射線都要強，故D正確。
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4.(多選)把放射源鈾或鐳放入用鉛制作的容器中，射線只能從容器的小孔射出，成為細細的一束。在射線經過的空間施加垂直平面向里的勻強磁場，發現射線分成如圖所示的a、b、c三束。下列說法正確的是
A.三種射線中a帶正電，b不帶電，c帶負電
B.三種射線中，b的穿透能力最強
C.三種射線中，c的電離作用最強
D.若將磁場換為水平向左的勻強電場，則a向左偏轉，
c向右偏轉
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帶電粒子在磁場中運動，根據左手定則，a帶正電為α射線，b不帶電為γ射線，c帶負電為β射線，A正確；
γ射線(b)電離能力最弱，但穿透能力最強，選項B正確；
α射線(a)電離能力最強，但穿透能力最弱，選項C
錯誤；
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若將磁場換為水平向左的勻強電場，α射線向左偏，γ射線不偏轉，β射線向右偏，所以a向左偏轉，c向右偏轉，選項D正確。
考點二　半衰期
5.下列關于放射性元素半衰期的說法正確的是
A.半衰期越長對環境的影響時間越長
B.通過化學方法可以改變放射性元素的半衰期
C.通過物理方法可以改變放射性元素的半衰期
D.100個放射性元素原子核經過一個半衰期后剩余50個未衰變的原子核
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半衰期越長的放射性元素衰變的速度越慢，對環境的影響時間越長，A正確；
半衰期是由放射性元素的核內部自身的因素決定，與所處的化學狀態和外部條件無關，B、C錯誤；
半衰期具有統計規律，對大量原子核適用，對少數原子核不適用，D錯誤。
6.心臟起搏器使用核能電池“氚電池”供電。氚電池利用氚核β衰變產生的核能轉化為電能，其最大輸出功率與電池中可發生衰變的物質的多少有關。已知氚核H)發生β衰變的半衰期為12.5年，當電池中氚的含量低于初始值的25%時便無法正常工作。這種核能電池的壽命大約是
A.20年 B.25年 C.30年 D.35年
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經過一個半衰期，有一半的氚核發生衰變，當剩余量為初始值的25%時，根據m余=m0(=25%m0，解得t=25年，故選B。
7.鈷60放射源的應用十分廣泛，幾乎遍及各行各業，在醫學上，常用于放射治療。鈷60的半衰期較長，已知質量為m0的鈷60，經過時間t后剩余的鈷60質量為m，其-t圖線如圖所示，從圖中
可以得到鈷60的半衰期為
A.2.18年 B.5.27年
C.6.37年 D.12.24年
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由題圖可知，鈷60的質量從衰變至，所用時間為5.27年，因有半數發生衰變了，所以鈷60的半衰期為5.27年，故A、C、D錯誤，B正確。
8.2024年2月26日，中國科學院高能物理研究所在《科學通報》上發表了重大研究成果：歷史上首次在天鵝座恒星形成區發現了一個巨型超高能γ射線泡狀結構，內有多個能量超過1千萬億電子伏的光子分布其中，最高達到2.5千萬億電子伏。關于γ射線，下列說法正確的是
A.一張厚的黑紙能擋住γ射線
B.γ射線是波長很長、頻率很小的光子流
C.γ射線是高頻電磁波，能量越大，傳播速度越大
D.γ射線在星系間傳播時，不受星系磁場的影響
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γ射線的穿透能力很強，能穿透幾厘米厚的鉛板和幾十厘米厚的混凝土，故A錯誤；
γ射線是波長很短、頻率很高的光子流，故B錯誤；
γ射線屬于高頻電磁波，它們在真空中的傳播速度是相等的，故C錯誤；
γ射線不帶電，在磁場中不發生偏轉，在星系間傳播時，不受星系磁場的影響，故D正確。
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9.如圖所示為研究某未知元素放射性的實驗裝置，實驗開始時在薄鋁片和熒光屏之間有圖示方向的勻強電場，通過顯微鏡可以觀察到在熒光屏的某一位置上每分鐘閃爍的亮點數。若撤去電場后繼續觀察，發現每分鐘閃爍的亮點數沒有變化；如果再將薄鋁片移開，觀察到每分鐘閃爍的亮點數大大增加，由此可以判斷，放射源發出的射線可能為(β射線能夠穿過薄鋁片)
A.β射線和γ射線 B.α射線和β射線
C.β射線和X射線 D.α射線和γ射線
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三種射線中α射線和β射線是帶電粒子流，進入電場后會發生偏轉，而γ射線不帶電，不受電場力作用，在電場中
不偏轉。由題意知，將電場撤去，通過顯微鏡觀察到熒光屏上每分鐘閃爍的亮點數沒有變化，可知射線中含有γ射線。再將薄鋁片移開，觀察到每分鐘閃爍的亮點數大大增加，分析可知射線中含有α射線，D正確。
10.(多選)(2023·湛江市高二檢測)某考古隊發現，一古生物遺骸中14C的含量是現代生物的一半，已知14C的半衰期為5 730年，下列說法正確的是
A.該生物于5 730年前死亡
B.該生物于11 460年前死亡
C.古生物遺骸中14C的含量越少，死亡時間越早
D.古生物遺骸中14C的含量越少，死亡時間越晚
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由題知，古生物遺骸中14C的含量是現代生物的一半，根據半衰期公式有N=N0(，則有=(，解得t==5 730年，故該生物于5 730年前死亡，故A正確，B錯誤；
根據=(，可知古生物遺骸中14C的含量越少，即N越少，則越小，故越大，而不變，故t變大，即死亡時間越早，故C正確，D錯誤。
11.一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Bqαvα1
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12.鈾238的半衰期為4.5×109年，鈾235的半衰期為7×108年。若地球形成時天然鈾238和鈾235含量相同，已知地球年齡約為5.8×109年，估算目前地球上天然鈾238含量是鈾235含量的倍數約為
A.2 B.26 C.128 D.512
尖子生選練
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設初始鈾235和鈾238質量均為M，則有≈27=128，A、B、D錯誤，C正確。
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