天然放射现象 半衰期
放射性元素的衰变(ppt)
天然放射性元素的原子核发出的射线 可使照相底片感光
铅盒
照相底片 射 线
放 射 源
天然放射现象
放射性型物质发出的射线有三种：
二、三种射线
阅读课文填写表格：
射线
射线
射线
成分
氦原子核
高速 电子流 高能量 电磁波
速度
1/10光 速
接近光 速
光速
贯穿能力 电离能力
弱
很容易
较强
较弱
电荷数变了，它在周期表中的位置就变 了，变成另一种原子核。
2.衰变原则： 质量数守恒，电荷数守恒。
U238在 衰变时产生的钍234也具有 放射性，放出 离子后变为（镤）Th234， 上述的过程可以用下面的衰变方程表示：
U 238
234 90
Th
＋
4 2
He
234 91
Pa
＋
人们认识原子 核的结构就是 从天然放射性 开始的。
一、天然放射现象
法国物理学家贝克勒尔 1、放射性：物质发射射线的性质称为放射性．
2、放射性元素：具有发射性的元素称为放射性元 素．
3、天然放射现象：元素这种自发的放出射线的现 象叫做天然放射现象．
天然放射现象
放射性不是少数几种元素才有的，研究 发现，原子序数大于或等于83的所有元素， 都能自发的放出射线，原子序数小于83的 元素，有的也具有放射性．
1．半衰期：半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的 时间用T表示。
注意： (1)每种放射性元素都有一定的半衰期，不同元素半衰期不同。 (2)半衰期由核内部本身的因素决定，而跟原子所处的物理状态 或化学状态无关。 (3)半衰期是一个宏观统计规律，只对大量的原子核才适用，对 少数原子核是不适用的． 2．半衰期公式：N=N0（1/2）t/T 或 m=m0（1/2）t/T 说明式中各量的意义
放射性的基础知识
一、放射性1、放射性核衰变核衰变：有些原子核不稳定，能自发地改变核结构，这种现象称为核衰变；放射性：在核衰变过程中总是放射出具有一定动能的带电或不带电的粒子，即α、β、γ射线，这种现象称为放射性；天然放射性：天然不稳定核素能自发放出射线的特性；人工放射性：通过核反应由人工制造出来的核素的放射性。
2、放射性衰变的类型①α衰变：不稳定重核(一般原子序数大于82)自发放出4He核(α粒子)的过程；α粒子的质量大，速度小，照射物质时易使其原子、分子发生电离或激发，但穿透能力小，只能穿过皮肤的角质层②β衰变：放射性核素放射β粒子（即快速电子）的过程，它是原子核内质子和中子发生互变的结果；负β衰变（β-衰变）：核素中的中子转变为质子并放出一个β-粒子和中微子的过程。
β-粒子实际上是带一个单位负电荷的电子。
β射线电子速度比α射线高10倍以上，其穿透能力较强，在空气中能穿透几米至几十米才被吸收；与物质作用时可使其原子电离，也能灼伤皮肤；正β衰变(β+衰变)：核素中质子转变为中子并发射出正电子和中微子的过程；电子俘获：不稳定的原子核俘获一个核外电子，使核中的质子转变成中子并放出一个中微子的过程。
因靠近原子核的K层电子被俘获的几率大于其他壳层电子，故这种衰变又称为K 电子俘获；③γ衰变：原子核从较高能级跃迁到较低能级或者基态时所发射的电磁辐射；γ射线是一种波长很短的电磁波（约为0.007~0.1nm），穿透能力极强，它与物质作用时产生光电效应、康普顿效应、电子对生成效应等；3、放射性活度和半衰期①放射性活度：单位时间内发生核衰变的数目；A—放射性活度（s-1），活度单位贝可（Bq），其中1Bq=1s-1，1贝可表示1s内发生1次衰变；N—某时刻的核素数；t—时间（s）；λ—衰变常数，放射性核素在单位时间内的衰变几率；②半衰期(T1/2)：放射性核素因衰变而减少到原来的一半所需时间；4、核反应：用快速粒子打击靶核而给出新核(核产物)和另一粒子的过程称为核反应；方法：用快速中子轰击发生核反应；吸收慢中子的核反应；用带电粒子轰击发生核反应；用高能光子照射发生核反应；二、照射量和剂量1、照射量dQ——γ或x射线在空气中完全被阻止时，引起质量为dm的某一体积元的空气电离所产生的带电粒子（正或负）的总电量值（C，库仑）；x——照射量，国际单位制单位：库仑/kg，即C/kg伦琴（R），1R=2.58×10-4C/kg伦琴单位定义：凡1伦琴γ或x射线照射1cm3标准状况下（0℃，101.325kPa）空气，能引起空气电离而产生1静电单位正电荷和1静电单位负电荷的带电粒子；2、吸收剂量：在电离辐射与物质发生相互作用时单位质量的物质吸收电离辐射能量的大小；D——吸收剂量；——电离辐射给予质量为dm的物质的平均能量；吸收剂量D的国际单位为J/kg，专门名称为戈瑞，简称戈，用符号Gy表示：1Gy=1J/kg拉德(rad) 1rad=10-2Gy吸收剂量率（P）：单位时间内的吸收剂量，单位为Gy/s或rad/s3、剂量当量（H）：在生物机体组织内所考虑的一个体积单元上吸收剂量、品质因数和所有修正因素的乘积，H=DQND——吸收剂量（Gy）；Q——品质因数，其值决定于导致电离粒子的初始动能，种类及照射类型；N——所有其他修正因素的乘积，通常取为1；剂量当量(H)的国际单位J/kg，希沃特(Sv)，1Sv=1J/kg雷姆(rem)，1rem=10-2Sv剂量当量率：单位时间内的剂量当量，Sv/s或rem/s；4、第二节环境中的放射性本节要求：了解环境中放射性的来源，放射性核素在土壤、水、大气等环境中的分布，了解放射性核素对人体的危害及内照射概念。
衰变与人工核反应(含答案)
衰变与人工核反应一、基础知识（一）、天然放射现象、原子核的组成1、天然放射现象(1)天然放射现象元素自发地放出射线的现象，首先由贝克勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核还具有复杂的结构．(2)放射性和放射性元素物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性．具有放射性的元素叫放射性元素．2、原子核(1)原子核的组成①原子核由中子和质子组成，质子和中子统称为核子．②原子核的核电荷数＝质子数，原子核的质量数＝中子数＋质子数．③X元素原子核的符号为A Z X，其中A表示质量数，Z表示核电荷数．(2)同位素：具有相同质子数、不同中子数的原子，因为在元素周期表中的位置相同，同位素具有相同的化学性质．3、三种射线的比较（二）1．原子核的衰变(1)原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变．(2)分类α衰变：A Z X→A－4Y＋42HeZ－2β衰变：A Z X→A Z＋1Y＋0－1e2．半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．半衰期由核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理或化学状态无关．二、理解1．衰变规律及实质(1)两种衰变的比较(2)γ射线：γ射线经常是伴随着α衰变或β衰变同时产生的．其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变的过程中，产生的新核由于具有过多的能量(核处于激发态)而辐射出光子．2．原子核的人工转变用高能粒子轰击靶核，产生另一种新核的反应过程．典型核反应：(1)卢瑟福发现质子的核反应方程为：147N＋42He→178O＋11H.(2)查德威克发现中子的核反应方程为：94Be＋42He→126C＋10n.(3)居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程为：27Al＋42He→3015P＋10n. 3015P→3014Si＋0＋1e.133．确定衰变次数的方法(1)设放射性元素A Z X经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素A′Z′Y，则表示该核反应的方程为AX→A′Z′Y＋n42He＋m0－1eZ根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m(2)确定衰变次数，因为β衰变对质量数无影响，先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数． 4． 半衰期(1)公式：N 余＝N 原(12)t /τ，m 余＝m 原(12)t /τ式中N 原、m 原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N 余、m 余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，t 表示衰变时间，τ表示半衰期．(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关． 三、练习1、下列说法正确的是( )A ．原子核在衰变时能够放出α射线或β射线B.232 90Th (钍)经过一系列α和β衰变，成为20882Pb(铅)，铅核比钍核少12个中子C ．原子核的半衰期与物质的质量有关，质量大，半衰期长D ．对物质加热或加压可以缩短原子核的半衰期 答案 A2、如图甲是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图，图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部伤痕的示意图，请问图乙中的检查利用的是( ) A ．α射线 B ．β射线C ．γ射线D ．三种射线都可以 答案 C解析 由题意可知，工业上需用射线检查金属内部的伤痕，由题图甲可知，三种射线中γ射线穿透力最强，而α射线、β射线都不能穿透金属，所以答案为C. 3、 在下列4个核反应方程中，X 表示α粒子的是( )A.3015P →3014Si ＋XB.238 92U →234 90Th(钍)＋XC.2713Al ＋X →2712Mg ＋11HD.2713Al ＋X →3015P ＋10n答案 BD解析 根据质量数守恒和电荷数守恒可知，四个选项中的X 分别代表：01e 、42He 、10n 、42He ，选项B 、D 正确．4、(2012·重庆理综·19)以下是物理学史上3个著名的核反应方程x ＋73Li →2y y ＋14 7N →x ＋17 8O y ＋94Be →z ＋12 6Cx 、y 和z 是3种不同的粒子，其中z 是 ( )A ．α粒子B ．质子C ．中子D ．电子答案 C解析 第二、三个核反应分别是发现质子和中子的核反应方程，根据核反应方程的质量数和电荷数守恒可得，x 、y 、z 分别是11H 、42He 、10n ，C 正确5、 238 92U 是一种放射性元素，其能发生一系列放射性衰变，衰变过程如图所示．请写出①、②两过程的衰变方程：①____________________________________________________；②___________________________________________________.答①210 83Bi(铋)→210 84Po 钋[pō]＋－1e ②210 83Bi →20681Tl [t ā]＋42He5、(2012·大纲全国·15)235 92U 经过m 次α衰变和n 次β衰变，变成20782Pb ，则( )A ．m ＝7，n ＝3B ．m ＝7，n ＝4C ．m ＝14，n ＝9D ．m ＝14，n ＝18答案 B解析 衰变过程满足质量数守恒和电荷数守恒．先写出核反应方程：235 92U →207 82Pb ＋m 42He ＋n 0－1e根据质量数守恒和电荷数守恒列出方程 235＝207＋4m 92＝82＋2m －n解得m ＝7，n ＝4，故选项B 正确，选项A 、C 、D 错误．6、由于放射性元素237 93Np(镎)的半衰期很短，所以在自然界一直未被发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现．已知237 93Np 经过一系列α衰变和β衰变后变成20983Bi ，下列判断中正确的是( )A.209 83Bi 的原子核比237 93Np 的原子核少28个中子B.209 83Bi 的原子核比237 93Np 的原子核少18个中子C ．衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变D ．衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变 答案 BC 解析20983Bi的中子数为209－83＝126，237 93Np 的中子数为237－93＝144，209 83Bi 的原子核比23793Np 的原子核少18个中子，A 错，B 对；衰变过程中共发生了α衰变的次数为237－2094＝7次，β衰变的次数是2×7－(93－83)＝4次，C 对，D 错．7、(2011·海南·19(1))2011年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站严重的核泄漏事故．在泄漏的污染物中含有131I 和137Cs(铯)两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射．在下列四个式子中，有两个能分别反映131I和137Cs的衰变过程，它们分别是________和________(填入正确选项前的字母).53131I和55137Cs原子核中的中子数分别是________和________．A．X1―→13756Ba＋10n B．X2―→13154Xe＋0－1eC．X3―→13756Ba＋0－1e D．X4―→13154Xe＋11p解析根据核反应方程的质量数、电荷数守恒知，131I的衰变为选项B,137Cs的衰变为选项C,131I的中子数为131－53＝78,137Cs的中子数为137－55＝82.答案B C78828、三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个氦核(42He)，则下面说法正确的是()A．X核比Z核多一个质子B．X核比Z核少一个中子C．X核的质量数比Z核的质量数大3D．X核与Z核的总电荷数是Y核电荷数的2倍：答案CD解析设原子核X的符号为a b X，则原子核Y为a b－1Y，a b X→0＋1e＋a b－1Y，11H＋a b－1Y→42He＋a－3b－2Z，故原子核Z为a－3b－2Z. 镤拼音[pú]核反应类型的判断9()A.32He＋21H→42He＋11H是聚变反应B.23892U→23490Th＋42He是人工转变C.23592U＋10n→9236Kr＋14156Ba＋310n是裂变反应D.2411Na→2412Mg＋0－1e是裂变反应答案AC解析在核反应过程中，反应前后核电荷数和质量数分别守恒，选项B中的核反应是α衰变；选项D中的核反应是人工转变，选项B、D错误，选项A、C正确．10、(2012·广东理综·18)能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一．下列释放核能的反应方程，表述正确的有()A.31H＋21H→42He＋10n是核聚变反应B.31H＋21H→42He＋10n是β衰变C.23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n是核裂变反应D.23592U＋10n→14054Xe＋9438Sr＋210n是α衰变答案AC解析β衰变时释放出电子(0－1e)，α衰变时释放出氦原子核(42He)，可知B、D错误；选项A中一个氚核和一个氘核结合成一个氦核并释放出一个中子是典型的核聚变反应，A正确；选项C中一个U235原子核吸收一个中子，生成一个Ba原子核和一个Kr原子核并释放出三个中子是典型的核裂变反应，C正确．11、(1)现有三个核反应方程：①2411Na→2412Mg＋0－1e；②23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310n；③21H＋31H→42He＋10n.下列说法正确的是()A．①是裂变，②是β衰变，③是聚变B．①是聚变，②是裂变，③是β衰变C．①是β衰变，②是裂变，③是聚变D．①是β衰变，②是聚变，③是裂变(2)现有四个核反应：A.21H＋31H→42He＋10nB.23592U＋10n→X＋8936Kr＋310nC.2411Na→2412Mg＋0－1eD.42He＋94Be→126C＋10n①________是发现中子的核反应方程，________是研究原子弹的基本核反应方程，________是研究氢弹的基本核反应方程．②求B 中X 的质量数和中子数．解析 (1)2411Na →2412Mg ＋ 0－1e 中Na 核释放出β粒子，为β衰变，235 92U ＋10n →141 56Ba ＋9236Kr ＋310n 为铀核在被中子轰击后，分裂成两个中等质量的核，为裂变．而21H ＋31H →42He ＋10n 为聚变，故C 正确．(2)①人工转变核反应方程的特点：箭头的左边是氦核与常见元素的原子核，箭头的右边也是常见元素的原子核．D 是查德威克发现中子的核反应方程，B 是裂变反应，是研究原子弹的基本核反应方程，A 是聚变反应，是研究氢弹的基本核反应方程．②由电荷数守恒和质量数守恒可以判定，X 质量数为144，电荷数为56，所以中子数为144－56＝88. 答案 (1)C (2)①D B A ②144 88 半衰期的考查12、一块含铀的矿石质量为M ，其中铀元素的质量为m ，铀发生一系列衰变，最终生成物为铅．已知铀的半衰期为T ，那么下列说法中正确的是( )A ．经过2个半衰期后，这块矿石中基本不再含有铀B ．经过2个半衰期后，原来所含的铀元素的原子核有m4发生了衰变C ．经过3个半衰期后，其中铀元素的质量还剩m8D ．经过1个半衰期后该矿石的质量剩下M2答案 C解析 经过2个半衰期后矿石中剩余的铀元素应该有m 4，经过3个半衰期后矿石中剩余的铀元素还有m8.因为衰变产物大部分仍然留在矿石中，所以矿石质量没有太大的改变 13、 关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的有( )A ．是原子核质量减少一半所需的时间B ．是原子核有半数发生衰变所需的时间C ．把放射性元素放在密封的容器中，可以减小放射性元素的半衰期D ．可以用来测定地质年代、生物年代等解析 原子核衰变后变成新核，新核与未衰变的核在一起，故半衰期并不是原子核的数量、质量减少一半，A 错，B 对；衰变快慢由原子核内部因素决定，与原子所处的物理状态或化学状态无关，常用其测定地质年代、生物年代等，故C 错，D 对． 答案 BD。
高考物理复习 考题精选 天然放射现象衰变
拾躲市安息阳光实验学校高中物理考题精选（126）——天然放射现象衰变1、约里奥－居里夫妇因发现人工放射性而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素P 衰变成Si的同时放出另一种粒子，这种粒子是________________，P 是P的同位素，被广泛应用于生物示踪技术，1 mg P随时间衰变的关系如图46－3所示，请估算4 mg 的P经多少天的衰变后还剩0.25 mg.答案解析：P 衰变的方程：P→Si ＋e，即这种粒子为正电子．题图中纵坐标表示剩余P的质量，经过t天4 mg 的P还剩0.25 mg，也就是1 mg 中还剩mg＝0.062 5 mg，由题图估读出此时对应天数为56天．答案：正电子56天(54～58天都算对)2、在匀强磁场里有一个原来静止的放射性元素碳14，它所放射的粒子与反冲核的径迹在磁场中是两个相切的圆，圆的直径之比为7∶1，如图46－2所示，那么，碳14的衰变方程是( )图46－2A.C―→He ＋BeB.C―→＋1e ＋BC.C―→－1e ＋ND.C―→H ＋B答案解析：因r＝mv/qB，由动量守恒可知，放出的粒子和反冲核满足m1v1＝m2v2，所以＝/，得＝.答案：C3、放射性同位素Na的样品经过6 h还剩下1/8没有衰变，它的半衰期是( )A．2 h B．1.5 hC．1.17 h D．0.75 h答案解析：本题考查考生对半衰期的理解，我们知道，放射性元素衰变一半所用时间是一个半衰期，剩下的元素再经一个半衰期只剩下1/4，再经一个半衰期这1/4又会衰变一半只剩1/8，所以题中所给的6 h为三个半衰期的时间，因而该放射性同位素的半衰期应是2 h，也可根据m余＝m 原·得＝，T＝2 h.答案：A4、天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图46－1所示，由此可推知( )图46－1A．②来自于原子核外的电子B．①的电离作用最强，是一种电磁波C．③的电离作用较强，是一种电磁波D．③的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子答案解析：本题考查学生对天然放射现象中三种射线的认知能力．由图可知：射线①贯穿能力最弱，为α射线，本质是氦核(He)，其电离能力最强；射线③贯穿能力最强，为γ射线，本质是电磁波(光子流)，其电离能力最弱；射线②为β射线，本质是电子流，综上所述，只有D正确．答案：D5、具有天然放射性的90号元素钍的同位素钍232经过一系列α衰变和β衰变之后，变成稳定的82号元素铅208。
放射性衰变与半衰期的关系分析
放射性衰变与半衰期的关系分析放射性衰变是一种自然现象，它使原子核中的原子核子发生变化，释放出放射性能量。
衰变的速率由半衰期控制，半衰期是衡量放射性物质衰变速率的一种常数。
本文将探讨放射性衰变与半衰期之间的关系。
首先，我们需要了解放射性衰变的基本原理。
原子核由质子和中子组成，而衰变的过程中，原子核会发生质子或中子的转变。
这种转变会导致原子核的质量和能量发生变化，同时也会释放出过程中产生的放射性能量。
放射性衰变可以是α衰变、β衰变或γ衰变，其中每种衰变方式都有特定的特征和衰变速率。
半衰期是放射性衰变速率的一个重要指标。
半衰期是指在一定条件下，放射性物质所剩余的一半衰变所需的时间。
以铀为例，它有多种同位素，最常见的是铀-238和铀-235。
铀-238的半衰期约为44.5亿年，意味着铀-238衰变成其它物质所需的时间大约是44.5亿年。
铀-235的半衰期约为7.04亿年。
通过研究各种放射性元素的半衰期，科学家可以确定地球上物质的年龄和自然界中各种放射性元素的衰变速率。
半衰期并不是一个绝对的时间，它具体取决于放射性物质的性质。
例如，碳-14的半衰期约为5730年，而钋-214的半衰期仅为0.164秒。
这说明不同放射性物质的衰变速率可以相差千倍甚至更多。
这一事实也进一步证明了半衰期与放射性衰变之间的密切关系。
在实际应用中，半衰期常常用于控制和管理放射性物质的安全性。
例如，核能发电站使用铀-235作为燃料。
通过控制反应堆中铀-235的衰变速率，可以控制核反应的强度和产生的热能。
在医学方面，放射性同位素常用于诊断和治疗。
根据不同元素的半衰期，医生可以控制病人接受放射性治疗的剂量和频率，以最大程度地减少患者的辐射风险。
此外，半衰期还可以用于研究地质变化和宇宙学。
通过分析地球或者宇宙中放射性同位素的衰变情况，科学家们可以推断出地球形成和宇宙演化的过程。
半衰期的研究也有助于对自然环境中的放射性元素的分布和变化进行监测和评估，以保护公众和环境的安全。
新高考物理考试易错题易错点29原子原子核
易错点29 原子 原子核易错总结一、氢原子光谱、氢原子的能级、能级公式1．原子的核式结构（1）电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现了电子。
（2）α粒子散射实验：1909～1911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来。
（3）原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。
2．光谱（1）光谱用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长（频率）和强度分布的记录，即光谱。
（2）光谱分类有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱。
有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱。
（3）氢原子光谱的实验规律巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝R ⎝⎛⎭⎫122－1n 2，（n ＝3,4,5，…），R 是里德伯常量，R ＝1.10×107 m －1，n 为量子数。
3．玻尔理论（1）定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。
（2）跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝E m －E n 。
（h 是普朗克常量，h ＝6.63×10－34 J·s ） （3）轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应。
原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的。
4．氢原子的能级、能级公式（1）氢原子的能级能级图如图所示（2）氢原子的能级和轨道半径①氢原子的能级公式：E n＝1n2E1（n＝1,2,3，…），其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6 eV。
②氢原子的半径公式：r n＝n2r1（n＝1,2,3，…），其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10m。
高三物理原子核的天然衰变试题答案及解析
高三物理原子核的天然衰变试题答案及解析1.氡222是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤。
它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一。
其衰变方程是→＋。
已知的半衰期约为 3.8天，则约经过天，16g的衰变后还剩1g。
【答案】，15.2【解析】根据衰变过程中，质量数与电荷数守恒可知，该衰变过程中，所释放的粒子的质量数为A＝222－218＝4，电荷数为Z＝86－84＝2，所以该粒子为，根据半衰期公式有：m＝，代入数据解得：t＝4τ＝15.2天m【考点】本题主要考查了核反应中质量数与电荷数守恒、半衰期公式的应用问题，属于中档偏低题。
2.碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有A．B．C．D．【答案】C【解析】放射性物质发生衰变时，由原子核的衰变公式，其中为半衰期的次数，解得，故选C.【考点】本题考查了原子核的衰变规律、半衰期的计算.3.核可以通过衰变产生粒子，下列说法中正确的有( )A．式中x=90、y=234，由此可推得所有的衰变均满足电荷数和质子数守恒B．核的比结合能比核的大C．1.0×1024个核经过两个半衰期后还剩1.0×106个D．若核原来是静止的，则衰变后瞬间核和粒子的速度方向有可能相同【答案】B【解析】因为所有的衰变均满足电荷数与质量数守恒，故可推得式中x=90、y=234，所以A错误；该衰变发反应释放能量，故核的比结合能比核的大，所以B正确；半衰期是大量的统计规律，少量的核衰变，不满足，所以C错误；由于核反应满足动量守恒，反应前总动量为零，故反应后核和粒子的总动量也为零，故速度方向相反，所以D错误。
【考点】本题考查原子核的衰变4.（6分）下列说法正确的是。
（选对一个给3分，选对两个给4分，选对3个给6分。
每选错一个扣3分，最低得分为0分）A．汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现了电子，从而揭示了原子是有复杂结构的B．卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子，实现了人类第一次原子核的人工转变C．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7. 6天后就一定剩下一个原子核D．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子而产生的E．玻尔建立了量子理论，成功解释了各种原子发光现象【答案】ABD【解析】汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现了电子，从而揭示了原子是可分的，有复杂的结构，A正确；卢瑟福发现了质子，是通过α粒子轰击氮原子核，，实现了人类第一次原子核的人工转变，B正确；半衰期是对大量原子核的一个统计规律，对于少量的原子不成立，C错误；β衰变所释放的电子是原子核内的一个中子转化成一个质子和一个电子而产生的，D正确；爱因斯坦提出了光的量子化，玻尔建立玻尔理论成功解释了氢原子发光的现象，E错误。
放射性衰变半衰期
207Ra
自由中子
191Au
60Co
226Ra
14C
235U
238U
232Th
3. 注意
• “单个的微观事件是不可预测的”，所以，放射
性元素的半衰期，描述的是统计规律。
• 半衰期的长短由核内部自身的因素决定，跟所处
的化学状态和外部条件都没有关系。
人工放射性同位素
• 衰变是核的自发变化。能否人工控制原子核 变化，
例3. 为测定某水库的存水量，将一瓶放射性同位素溶液
倒入水库中，已知这杯溶液每分钟衰变8× 107次，
这种同位素半衰期为2天，该放射性同位素溶液在较
短时间内与水库中水混合均匀。10天后从水库取出
1m3的水，并测得每分钟衰变10次，求水库的存水量
为多少？
解：设放射性同位素溶液质量为m0，则10天后，剩余的
制造新元素？
• 1934年，约里奥－居里夫妇发现用α粒子轰击铝片
30
可产生放射性磷 15 P，即
4
2
30
15
30
1
He 27
Al
P
13
15
0n
P ----人工放射性同位素第一例
• 天然放射性同位素不过40多种，而今天人工制造的
放射性同位素已多达2000多种。
• 凡是用到射线时，都是用人工放射性同位素
半衰期
1. 定义 原子核有半数发生衰变所需的时间--半衰期。
• 经过n个半衰期后剩余的质量
n
n
m 1
1
m m0
m0 2
2
例：已知钍234的半衰期是24天，
1g钍经过120天后还剩多少？
天然放射现象
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A．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，质量 数减少2 B．发生β衰变时，生成核与原来的原子核相比，核内 中子数减少1 C. β射线是原子的核外电子电离后形成的电子流 D．在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能 力最弱
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第16章·课时3
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解析：放射性元素的衰变快慢由其原子核内部结构决 定，与外界因素无关，所以A、B、C错误，D正确．
答案：D
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2．钴60是金属元素钴的放射性同位素之一，其半衰期 为5.27年．它会通过β衰变放出能量高达315 keV的高速电子 衰变为镍60，同时会放出两束γ射线，其能量分别为1.17 MeV及1.33MeV.钴60的应用非常广泛，几乎遍及各行各 业．在农业上，常用于辐射育种、食品辐射保藏与保鲜 等；在工业上，常用于无损探伤、辐射消毒、辐射加工、 辐射处理废物以及自行控制等；在医学上，常用于癌和肿 瘤的放射治疗．关于钴60下列说法正确的是( )
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基础自测 1．在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材 料，都不同程度地含有放射性元素，有些含有铀、钍的花 岗岩会放射出α、β、γ射线，根据有关放射性知识可知，下 列说法正确的是( )
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2．(2010· 天津高考)下列关于原子和原子核的说法正确 的是( )
放射性衰变和半衰期
放射性衰变和半衰期放射性衰变和半衰期是物理学领域中非常重要的概念。
在这篇文章中，将详细介绍放射性衰变和半衰期的定义、原理和应用。
1. 放射性衰变的定义放射性衰变是指原子核自发地发生变化，释放出粒子或电磁辐射的过程。
这个过程是不受外界影响的，即各个原子核的衰变速率是随机的。
放射性衰变的原因是由于原子核的不稳定性，通过发射粒子或光子来寻求更加稳定的能量状态。
2. 放射性物质的分类根据放射性衰变的特点，放射性物质可以分为α衰变、β衰变以及伽马衰变。
α衰变是通过发射α粒子（即带有2个质子和2个中子的氦核）来实现的，β衰变是通过发射电子（β^-）或正电子（β^+）实现的，伽马衰变则是通过发射伽马射线（高能量电磁波）来实现的。
3. 半衰期的定义和计算半衰期是指在特定的放射性物质中，半数原子核发生衰变所需的时间。
具体计算半衰期的方法是，将初始时刻的放射性原子核数目与经过一段时间后的剩余放射性原子核数目相比较，当剩余放射性原子核数目是初始数目的一半时，所经过的时间就是半衰期。
4. 半衰期的应用半衰期在许多方面都有着广泛的应用。
在核能领域，半衰期用来描述放射性物质的稳定性和放射性废物的储存时间。
在医学诊断中，放射性同位素的半衰期用于测定某些物质在人体中的代谢过程，从而提供有关疾病诊断的信息。
此外，半衰期还被用于测定考古文物的年龄以及地质年代学中来测定地球或其他行星的年龄。
5. 半衰期的变化半衰期不是固定不变的数值，它受到许多因素的影响。
首先，每种放射性物质都有其独特的半衰期，这是由其核结构决定的。
其次，环境因素如温度、压力等也会对半衰期产生一定的影响。
最后，一些物质的半衰期还可以通过人工干预而改变，例如通过引入其他化学物质来加速或减缓放射性衰变速度。
总结：放射性衰变和半衰期是研究原子核衰变行为的重要概念。
放射性衰变是原子核自发地发生变化的过程，通过发射粒子或光子来实现更稳定的能量状态。
半衰期是指半数原子核衰变所需的时间，应用广泛于能源、医学、考古学和地质学等领域。
放射性衰变和半衰期
放射性衰变和半衰期放射性衰变是一种自然现象，涉及到原子核中发生的变化以及放出的辐射。
这种现象广泛应用于核科学、医学和其他领域。
在本文中，我们将深入探讨放射性衰变的原理以及与之相关的重要概念——半衰期。
一、放射性衰变的基本原理放射性衰变是指某些原子核自发地发生变化，从而释放出辐射。
常见的衰变类型包括α衰变、β衰变和γ衰变。
在α衰变中，原子核放出一个α粒子（由两个质子和两个中子组成），从而使原子核的质量数减少4，原子序数减少2。
β衰变则包括β+衰变和β-衰变。
在β+衰变中，一个质子转化为一个中子，释放出一个正电子和一个电子中微子；而在β-衰变中，一个中子转化为一个质子，释放出一个负电子和一个反电子中微子。
γ衰变则是指核内某个激发态原子核通过发射γ射线退激至基态。
二、半衰期的定义和应用半衰期是指在放射性衰变中，衰变物质中一半的原子核所需的时间。
这是一个重要的概念，因为它能够帮助我们计算出物质的衰变速率和推测未来的放射性水平。
半衰期的确定通常通过实验方法进行，以观察一种放射性物质在不同时间点的剩余含量。
在不同物质中，半衰期的长度可以从纳秒到数十亿年不等。
例如，碳-14同位素的半衰期约为5730年，铀-238的半衰期约为45.7亿年。
利用半衰期，科学家可以推断物质的年龄或者监测放射性物质的衰变速率。
三、放射性衰变和半衰期的应用放射性衰变和半衰期在核医学和其他领域中有着广泛的应用。
在核医学中，放射性同位素被用于医学影像学和治疗。
例如，用于PET（正电子发射断层摄影）扫描的[^18F]-氟脱氧葡萄糖具有短暂的半衰期，因此可以在体内快速分布并被迅速排出。
这种同位素可以用来观察活动代谢的组织。
此外，半衰期是保存古代物质的一种重要方法。
通过测量古生物化石中含有的放射性同位素的剩余量，科学家可以推断出这些物质的年龄。
这对于研究地球历史和古生物学是至关重要的。
此外，在核能领域，对于控制核反应堆中放射性物质的衰变过程也是十分重要的。
第三章 2 放射性 衰变
2放射性衰变[学习目标] 1.了解放射性和天然放射现象，知道三种射线的实质和特征.2.了解衰变的概念，知道放射现象的实质就是原子核的衰变.3.了解半衰期的概念，知道半衰期的统计意义，并会计算半衰期．一、天然放射现象1．天然放射性：(1)1896年，法国物理学家亨利·贝克勒尔发现，铀化合物能放出看不见的射线，这种射线可以使密封完好的照相底片感光．物质发射射线的性质称为放射性，具有放射性的元素称为放射性元素．(2)玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发现了两种比铀放射性更强的新元素，命名为钋、镭．2．天然放射现象：放射性元素自发地发出射线的现象．原子序数大于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数较小的元素，有的也能放出射线．例如14 6C有放射性．二、衰变1．放射性衰变：放射性元素是不稳定的，它们会自发地蜕变为另一种元素，同时放出射线，这种现象为放射性衰变．2．衰变形式：常见的衰变有两种，放出α粒子的衰变为α衰变，放出β粒子的衰变为β衰变，而γ射线是伴随α射线或β射线产生的．3．衰变方程举例：(1)α衰变：238 92U→234 90Th＋42He(2)β衰变：234 90Th→234 91Pa＋0－1e.4．原子核衰变前、后电荷数和质量数均守恒．三、三种射线的性质1．α射线：带正电的α粒子流，α粒子是氦原子核，α射线的速度只有光速的10%，穿透能力弱，容易被物质吸收，一张薄薄的铝箔或一层裹底片的黑纸，都能把它挡住．2．β射线：带负电的电子流，它的速度很快，穿透力强，在空气中可以走几十米远，而碰到几毫米厚的铝片就不能穿过了．3．γ射线：本质上是一种波长极短的电磁波，波长约是X射线波长的1%，穿透力极强，能穿过厚的混凝土和铅板．四、半衰期1．半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间，叫做这种元素的半衰期．2．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，反映放射性元素衰变的快慢．3．半衰期是由原子核自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系．1．判断下列说法的正误．(1)α射线实际上就是氦原子核，α射线具有较强的穿透能力．( × ) (2)原子核在衰变时，它在元素周期表中的位置不变．( × ) (3)同种放射性元素，在化合物中的半衰期比在单质中长．( × )(4)放射性元素的半衰期与元素所处的物理和化学状态无关，它是一个统计规律，只对大量的原子核才适用．( √ )(5)氡的半衰期是3.8天，若有4个氡原子核，则经过7.6天后只剩下一个氡原子核．( × ) 2．碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为m 的碘131，经过32天后，该药物中碘131的质量大约还有__________________________________． 答案m 16解析 由题意可知m 余＝3281.216m m ⎛⎫=⎪⎝⎭一、对三种射线性质的理解如图1为三种射线在匀强磁场中的运动轨迹示意图．图1(1)α射线向左偏转，β射线向右偏转，γ射线不偏转说明了什么？(2)α粒子的速度约为β粒子速度的十分之一，但α射线的偏转半径大于β射线的偏转半径说明什么问题？答案 (1)说明α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电．(2)根据带电粒子在匀强磁场中运动的半径公式r ＝m v qB 可知，α粒子的m q 应大于β粒子的mq ，即α粒子的质量应较大．α、β、γ三种射线的比较种类α射线β射线γ射线组成高速氦核流高速电子流光子流(高频电磁波)质量4m p(m p＝1.67×10－27kg)m p1 836静止质量为零带电荷量2e －e 0 速率0.1c 0.99c c穿透能力最弱，用一张纸就能挡住较强，不能穿透几毫米厚的铝片最强，能穿透厚的混凝土和铅板电离作用很强较弱很弱在电、磁场中偏转偏转不偏转例1一置于铅盒中的放射源可以发射α、β和γ射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔，铝箔后面的空间有一匀强电场．进入电场后，射线变为a、b两束，射线a沿原来的方向行进，射线b发生了偏转，如图2所示，则图中的射线a为________射线，射线b为________射线．图2答案γβ解析放射源可以发射α、β、γ三种射线，α射线的穿透能力弱，不能穿透铝箔，β射线和γ射线的穿透能力强，可以穿透铝箔．由于β射线带负电，经过电场时受到电场力的作用会发生偏转，γ射线不带电，经过电场时不发生偏转，所以题图中射线a是γ射线，射线b是β射线．1．对放射性和射线的理解：(1)一种元素的放射性，与其是单质还是化合物无关，这说明一种元素的放射性和核外电子无关．(2)射线来自于原子核，说明原子核是可以再分的．2．对三种射线性质的理解：(1)α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电．α射线、β射线是实物粒子流，而γ射线是光子流，属于电磁波的一种．(2)α射线、β射线都可以在电场或磁场中偏转，但偏转方向不同，γ射线则不发生偏转．(3)α射线穿透能力弱，β射线穿透能力较强，γ射线穿透能力最强，而电离本领相反．针对训练1天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图3所示，由此可推知()图3A．②来自原子核外的电子B．①的电离作用最强，是一种电磁波C．③的电离作用较强，是一种电磁波D．③的电离作用最弱，是一种电磁波答案 D解析①射线能被一张纸挡住，说明它的穿透能力差，所以①射线是α射线，α射线是高速运动的氦核流，它的电离作用最强，选项B错误；②射线的穿透能力较强，能穿透纸但不能穿透几毫米厚的铝板，说明它是β射线，β射线来自于原子核，不是来自于原子核外的电子，选项A错误；③射线的穿透能力最强，能够穿透几厘米厚的铅板，③射线是γ射线，γ射线的电离作用最弱，穿透能力最强，它是能量很高的电磁波，故选项C错误，D正确．二、原子核的衰变规律与衰变方程如图4为α衰变、β衰变示意图．图4(1)当原子核发生α衰变时，原子核的质子数和中子数如何变化？(2)当发生β衰变时，新核的核电荷数相对原来的原子核变化了多少？新核在元素周期表中的位置怎样变化？答案 (1)α衰变时，质子数减少2，中子数减少2.(2)β衰变时，核电荷数增加1.新核在元素周期表中的位置向后移动一位．1．衰变种类、实质与方程(1)α衰变：A Z X ―→A －4Z －2Y ＋42He实质：原子核中，2个中子和2个质子结合得比较牢固，有时会作为一个整体从较大的原子核中被释放出来，这就是放射性元素发生的α衰变现象．如：238 92U ―→234 90Th ＋42He. (2)β衰变：A Z X ―→ A Z ＋1Y ＋0－1e.实质：原子核中的中子转化成一个质子且放出一个电子即β粒子，使电荷数增加1，β衰变不改变原子核的质量数，其转化方程为：10n ―→11H ＋0－1e. 如：234 90Th ―→234 91Pa ＋0－1e.(3)γ射线是伴随α衰变或β衰变产生的． 2．衰变规律衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒． 3．确定原子核衰变次数的方法与技巧(1)方法：设放射性元素A Z X 经过n 次α衰变和m 次β衰变后，变成稳定的新元素A ′Z ′Y ，则衰变方程为：A Z X →A ′Z ′Y ＋n 42He ＋m 0－1e根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程： A ＝A ′＋4n ，Z ＝Z ′＋2n －m .以上两式联立解得：n ＝A －A ′4，m ＝A －A ′2＋Z ′－Z .由此可见，确定衰变次数可归结为解二元一次方程组．(2)技巧：为了确定衰变次数，一般先由质量数的改变确定α衰变的次数(这是因为β衰变的次数对质量数没有影响)，然后根据衰变规律确定β衰变的次数．例223892U核经一系列的衰变后变为206 82Pb核，问：(1)一共经过几次α衰变和几次β衰变？(2)20682Pb与238 92U相比，质子数和中子数各少了多少？(3)综合写出这一衰变过程的方程．答案(1)86(2)1022(3)238 92U→206 82Pb＋842He＋60－1eU衰变为20682Pb经过x次α衰变和y次β衰变，由质量数守恒和电荷数守恒可得解析(1)设23892238＝206＋4x①92＝82＋2x－y②联立①②解得x＝8，y＝6.即一共经过8次α衰变和6次β衰变(2)由于每发生一次α衰变质子数和中子数均减少2，每发生一次β衰变，而质子数增加1，故20682Pb较238 92U质子数少10，中子数少22.(3)衰变方程为238 92U→206 82Pb＋842He＋60－1e.1．衰变方程的书写：衰变方程用“→”，而不用“＝”表示，因为衰变方程表示的是原子核的变化，而不是原子的变化．2．衰变次数的判断技巧(1)衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒．(2)每发生一次α衰变质子数、中子数均减少2.(3)每发生一次β衰变中子数减少1，质子数增加1.针对训练2在横线上填上粒子符号和衰变类型．(1)23892U→234 90Th＋________，属于________衰变；(2)23490Th→234 91Pa＋________，属于________衰变；(3)210 84Po→210 85At＋________，属于________衰变；(4)6629Cu→6227Co＋________，属于________衰变．答案(1)42Heα(2)0－1eβ(3)0－1eβ(4)42Heα解析 根据质量数和电荷数守恒可以判断：(1)中生成的粒子为42He ，属于α衰变．(2)中生成的粒子为 0－1e ，属于β衰变．(3)中生成的粒子为 0－1e ，属于β衰变．(4)中生成的粒子为42He ，属于α衰变．三、半衰期的理解和有关计算什么是半衰期？对于某个或选定的几个原子核，能根据该种元素的半衰期预测它的衰变时间吗？答案 半衰期是某种放射性元素的大量原子核有半数发生衰变所用的时间．半衰期是统计规律，故无法预测单个原子核或几个特定原子核的衰变时间．1．半衰期：表示放射性元素衰变的快慢． 2．半衰期公式：1/21/211=,=22ttT T N N m m 0⎛⎫⎛⎫⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭原余余，式中N 原、m 0分别表示衰变前的原子核数和质量，N 余、m 余分别表示衰变后的尚未发生衰变的原子核数和质量，t 表示衰变时间，T 1/2表示半衰期．3．适用条件：半衰期是一个统计概念，是对大量的原子核衰变规律的总结，对于一个特定的原子核，无法确定其何时发生衰变．4．应用：利用半衰期非常稳定的特点，可以测算其衰变过程，推算时间等． 例3 (多选)关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的是( ) A ．原子核全部衰变所需要的时间的一半 B ．原子核有半数发生衰变所需要的时间 C ．相对原子质量减少一半所需要的时间 D ．该元素原子核的总质量减半所需要的时间 答案 BD解析 放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间叫做这种元素的半衰期，它与原子核全部衰变所需要的时间的一半不同．放射性元素发生衰变后成为一种新的原子核，原来的放射性元素原子核的个数不断减少，当原子核的个数减半时，该放射性元素的原子核的总质量也减半，故选项B 、D 正确．例4 (多选)地球的年龄到底有多大，科学家利用天然放射性元素的衰变规律，通过对目前发现的最古老的岩石中铀和铅含量来推算，测得该岩石中现含有铀是岩石形成初期时(岩石形成初期时不含铅)的一半．铀238衰变后形成铅206，铀238的相对含量随时间变化规律如图5所示，图中N 为铀238的原子数，N 0为铀和铅的总原子数．由此可以判断出( )图5A ．铀238的半衰期为90亿年B ．地球的年龄大致为45亿年C ．被测定的岩石样品在90亿年时铀、铅原子数之比约为1∶4D ．被测定的岩石样品在90亿年时铀、铅原子数之比约为1∶3 答案 BD解析 半衰期是有半数原子核发生衰变所需要的时间，根据题图可知半数衰变的时间是45亿年，选项A 错误，B 正确；90亿年是铀核的两个半衰期，有34的铀原子核发生衰变，还有14的铀原子核没有发生衰变，根据衰变方程可知一个铀核衰变时产生一个铅核，故衰变后的铀、铅原子数之比约为1∶3，选项C 错误，D 正确．1．半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，而不是样本质量减少一半的时间．2．半衰期是一个统计规律，适用于对大量原子核衰变的计算，对于少数原子核不适用． 3．半衰期由核内部自身的因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件都无关． 4．注意区分两个质量已发生衰变的质量1/2112t T m ⎡⎤⎛⎫⎢⎥- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦，未发生衰变的质量1/212tT m ⎛⎫. ⎪⎝⎭针对训练3 大量的某放射性元素经过11.4天有78的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为( ) A ．11.4天 B ．7.6天 C ．5.7天D ．3.8天答案 D解析 由于经过了11.4天还有18的原子核没有衰变，由m 余＝⎝⎛⎭⎫12n m 0，可知该放射性元素经过了3个半衰期，即可算出半衰期是3.8天，故D 正确．1．(三种射线的特性)(多选)天然放射性物质的射线包含三种成分，下列说法中正确的是( ) A ．α射线的本质是高速氦核流 B ．β射线是不带电的光子C ．三种射线中电离作用最强的是γ射线D ．一张厚的黑纸可以挡住α射线，但挡不住β射线和γ射线 答案 AD解析 α射线的本质是高速氦核流，β射线是高速电子流，A 正确，B 错误；三种射线中电离作用最强的是α射线，C 错误；一张厚的黑纸可以挡住α射线，但挡不住β射线和γ射线，D 正确．2.(射线的区分)研究放射性元素射线性质的实验装置如图6所示．两块平行放置的金属板A 、B 分别与电源的两极a 、b 连接，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出．则( )图6A ．a 为电源正极，到达A 板的为α射线B ．a 为电源正极，到达A 板的为β射线C ．a 为电源负极，到达A 板的为α射线D ．a 为电源负极，到达A 板的为β射线 答案 B解析 β射线为高速电子流，质量约为质子质量的11 836，速度接近光速；α射线为氦核流，速度约为光速的110.在同一电场中，β射线的偏转程度大于α射线的偏转程度，由题图知，向左偏的为β射线；因α粒子带正电，向右偏转，说明电场方向水平向右，a 为电源正极，故B 正确，A 、C 、D 错误．3．(原子核的衰变)放射性同位素钍232经α、β衰变会生成氡，其衰变方程为232 90Th →22086Rn ＋x α＋y β，则( ) A ．x ＝1，y ＝3 B ．x ＝2，y ＝3 C ．x ＝3，y ＝1 D ．x ＝3，y ＝2答案 D解析 由衰变规律可知，β衰变不影响质量数，所以质量数的变化由α衰变的次数决定，由232 90Th变为220 86Rn ，质量数减少了232－220＝12，每一次α衰变质量数减少4，因此α衰变次数为3次；3次α衰变电荷数减少了3×2＝6个，而现在只减少了90－86＝4个，所以发生2次β衰变(每次β衰变电荷数增加1)，故x ＝3，y ＝2，故选项D 正确．4．(半衰期的相关计算)一个氡核222 86Rn 衰变成钋核218 84Po ，并放出一个α粒子，其半衰期T 1/2＝3.8天．(1)写出该核反应方程；(2)求32 g 氡经过多少天衰变还剩余1 g 氡．答案 (1)222 86Rn →218 84Po ＋42He (2)19解析 (1)根据衰变过程中质量数和电荷数守恒可知：该核反应方程是222 86Rn →218 84Po ＋42He.(2)根据半衰期公式可知，m 余＝1/21,2tT m ⎛⎫ ⎪⎝⎭原 解得t ＝3.8天×5＝19天．考点一 天然放射现象及三种射线1．在天然放射性物质附近放置一带电体，带电体所带的电荷很快消失的根本原因是( ) A ．γ射线的贯穿作用 B ．α射线的电离作用C．β射线的贯穿作用D．β射线的中和作用答案 B解析由于α粒子电离作用较强，能使空气中的分子电离，电离产生的电荷与带电体的电荷中和，使带电体所带的电荷很快消失．2．(多选)下列关于放射性元素发出的三种射线的说法中正确的是()A．α粒子就是氢原子核，它的穿透本领和电离本领都很强B．β射线是电子流，其速度接近光速C．γ射线是一种频率很高的电磁波，它可以穿透几厘米厚的铅板D．以上三种说法均不正确答案BC解析α粒子是氦原子核，它的穿透本领很弱而电离本领很强，A项错误；β射线是电子流，其速度接近光速，B项正确；γ射线的频率很高，穿透能力很强，可以穿透几厘米厚的铅板，C项正确，D项错误．3．如图1所示，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是()图1A．①表示γ射线，③表示α射线B．②表示β射线，③表示α射线C．④表示α射线，⑤表示γ射线D．⑤表示β射线，⑥表示α射线答案 C解析γ射线为电磁波，在电场、磁场中均不偏转，故②和⑤表示γ射线，A、B、D项错；α射线中的α粒子为氦的原子核，带正电，在匀强电场中，沿电场方向偏转，故③表示α射线，由左手定则可知在匀强磁场中α射线向左偏，故④表示α射线，C项对．4．(2021·洛阳一中高二期末)如图2所示为研究某未知元素放射性的实验装置．实验开始时在薄铝片和荧光屏之间有图示方向的匀强电场E，通过显微镜可以观察到在荧光屏的某一位置上每分钟闪烁的亮点数，撤去电场后继续观察，发现每分钟闪烁的亮点数没有变化，再将薄铝片移开，观察到每分钟闪烁的亮点数大大增加．由此可以判断，放射源发出的射线最可能为()图2A．β射线和γ射线B．α射线和β射线C．β射线和X射线D．α射线和γ射线答案 D解析放射性元素可放射出的射线有三种：α射线、β射线和γ射线，三种射线中α射线和β射线带电，进入电场后会发生偏转，而γ射线不带电，在电场中不偏转．由题述将电场撤去，从显微镜内观察到荧光屏的同一位置上每分钟闪烁的亮点数没有变化，可知穿过薄铝片的射线中只含有γ射线．再将薄铝片移开，则从显微镜内观察到每分钟闪烁的亮点数大大增加，根据α射线的穿透本领最弱，一张纸就能挡住，分析得知放射源发出的射线中还含有α射线，故放射源发出的射线最可能为α射线和γ射线，选项D正确．考点二原子核的衰变半衰期5．新发现的一种放射性元素X，它的氧化物X2O的半衰期为8天，X2O与F2发生化学反应2X2O＋2F2===4XF＋O2之后，XF的半衰期为()A．2天B．4天C．8天D．16天答案 C解析放射性元素的半衰期由原子核内部自身的因素决定，与原子核的化学状态无关，故半衰期不变，仍为8天，选项A、B、D错误，C正确．6．某原子核A先进行一次β衰变变成原子核B，再进行一次α衰变变成原子核C，则() A．核C的质子数比核A的质子数少2B．核A的质量数减核C的质量数等于3C．核A的中子数减核C的中子数等于3D．核A的中子数减核C的中子数等于5答案 C解析原子核A进行一次β衰变后，一个中子转变为一个质子并释放一个电子，再进行一次α衰变，又释放两个中子和两个质子，所以核A比核C多3个中子、1个质子，选项C正确，A、B、D错误．7．(多选)(2021·衡水中学期中)下列说法正确的是()A.226 88Ra衰变为222 86Rn要经过1次α衰变和1次β衰变B.238 92U衰变为234 91Pa要经过1次α衰变和1次β衰变C.232 90Th衰变为208 82Pb要经过6次α衰变和4次β衰变D.238 92U衰变为222 86Rn要经过4次α衰变和4次β衰变答案BC解析原子核经1次α衰变和1次β衰变后质量数减4，核电荷数减1(先减2再加1)，故A 错误；发生α衰变时放出42He，发生β衰变时放出电子0－1e，设238 92U衰变为234 91Pa发生了x次α衰变和y次β衰变，则根据质量数和电荷数守恒有：2x－y＋91＝92,4x＋234＝238，解得x ＝1，y＝1，故衰变过程为1次α衰变和1次β衰变，故B正确；设232 90Th衰变为208 82Pb发生了x次α衰变和y次β衰变，则根据质量数和电荷数守恒有：2x－y＋82＝90,4x＋208＝232，解得x＝6，y＝4，故衰变过程要经过6次α衰变和4次β衰变，故C正确；设238 92U衰变为222 86Rn 发生了x次α衰变和y次β衰变，则根据质量数和电荷数守恒有：2x－y＋86＝92,4x＋222＝238，解得x＝4，y＝2，故衰变过程要经过4次α衰变和2次β衰变，故D错误．8．放射性元素氡(222 86Rn)经α衰变成为钋(218 84Po)，半衰期约为3.8天，但勘测表明，经过漫长的地质年代后，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素222 86Rn的矿石，其原因是() A．目前地壳中的222 86Rn主要来自其他放射性元素的衰变B．在地球形成的初期，地壳中元素222 86Rn的含量足够高C．当衰变产物218 84Po积累到一定量以后，218 84Po的增加会减慢222 86Rn的衰变进程D.22286Rn主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力改变了它的半衰期答案 A解析地壳中222 86Rn主要来自其他放射性元素的衰变，则A正确，B错误；放射性元素的半衰期与外界环境等因素无关，则C、D错误．考点三衰变综合问题9.(多选)在匀强磁场中，一个原来静止的原子核发生了衰变，得到两条如图3所示的径迹，图中箭头表示衰变后粒子的运动方向．不计放出的光子的能量，则下列说法正确的是()图3A ．发生的是β衰变，b 为β粒子的径迹B ．发生的是α衰变，b 为α粒子的径迹C ．磁场方向垂直于纸面向外D ．磁场方向垂直于纸面向里答案 AD解析 由动量守恒定律，原子核发生衰变后两粒子运动方向相反，由左手定则知两粒子电性相反，故发生的是β衰变．静止的原子核发生β衰变时，根据动量守恒定律知，β粒子与反冲核的动量p 大小相等、方向相反，由半径公式r ＝m v qB ＝p qB知，两粒子做匀速圆周运动的半径与电荷量成反比，β粒子电荷量小，则其半径较大，即b 是β粒子的运动轨迹，由左手定则可知磁场方向垂直纸面向里，选项A 、D 正确．10．一块氡222放在天平的左盘时，需要天平的右盘加444 g 砝码，天平才能处于平衡，氡222发生α衰变，经过一个半衰期以后，欲使天平再次平衡，应从右盘中取出的砝码为( )A ．222 gB ．8 gC ．2 gD ．4 g答案 D解析 原有氡222共444 g ，经过一个半衰期后有222 g 氡发生衰变，其衰变方程为222 86Rn → 218 84Po ＋42He ，但是衰变后生成的钋218还在左盘，也就是说，经过一个半衰期只有4 g 的α粒子从左盘放射出去，因此欲使天平再次平衡，右盘中只需取出4 g 砝码，故选项A 、B 、C 错误，D 正确．11.如图4所示，一天然放射性物质发出三种射线，经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域．调整电场强度E 和磁感应强度B 的大小，使得在MN 上只有两个点受到射线的照射，则下列判断正确的是( )图4A．射到b点的一定是α射线B．射到b点的一定是β射线C．射到b点的是α射线或β射线D．射到b点的一定是γ射线答案 C解析γ射线不带电，在电场和磁场中它都不受力的作用，只能射到a点，选项D错误．调整E和B的大小，既可以使带正电的α射线沿直线前进，也可以使带负电的β射线沿直线前进，沿直线前进的条件是电场力与洛伦兹力平衡，即qE＝qB v.已知α粒子的速度比β粒子的速度小得多，当α粒子沿直线前进时，速度较大的β粒子向右偏转；当β粒子沿直线前进时，速度较小的α粒子也向右偏转，故选项C正确，A、B错误．12．(多选)1941年，王淦昌提出了利用轻原子核的K俘获反应来探测中微子的方案，并在美国《物理评论》上发表了“关于探测中微子的一个建议”一文，当年即由J.S.阿伦根据这一方案首次确切地证明了中微子的存在．该实验被称为“王淦昌－阿伦实验”，为1942年国际物理学界重要成就之一．从1941年开始到1952年，物理学家按照王淦昌的建议，进行了一系列的实验，最终确认了中微子的存在．“轨道电子俘虏”是放射性同位素衰变的一种形式，即原子核俘获一个核外电子，核内一个质子变为中子，原子核衰变成一个新核，并且放出一个中微子(其质量小于电子质量且不带电)．若一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”(电子的初动量可不计)，则()A．生成的新核与衰变前的原子核质量数相同B．生成的新核的核电荷数增加C．生成的新核与衰变前的原子核互为同位素D．生成的新核与中微子的动量大小相等答案AD解析衰变前后质子数与中子数之和相同，所以发生“轨道电子俘获”后新核与原核质量数相同，故A选项正确；新核质子数减少，故核电荷数减少，故B选项错误；新核与原核质子数不同，不是同位素，故C选项错误；以静止原子核及被俘获电子为系统，系统动量守恒，系统初动量为零，所以生成的新核与中微子的动量大小相等，方向相反，故D选项正确．13.在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个α粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图5所示)，今测得两个相切圆半径之比r1∶r2＝1∶44.求：图5(1)图中哪一个圆是α粒子的径迹？(说明理由)(2)这个原子核原来所含的质子数是多少？答案 见解析解析 (1)因为两粒子的动量大小相等，所以轨道半径与粒子的电荷量成反比，所以圆轨道2是α粒子的径迹，圆轨道1是新生核的径迹．(2)设衰变后新生核的电荷量为q 1，α粒子的电荷量为q 2＝2e ，它们的质量分别为m 1和m 2，衰变后的速度分别为v 1和v 2，所以原来原子核的电荷量q ＝q 1＋q 2，根据轨道半径公式有r 1r 2＝m 1v 1Bq 1m 2v 2Bq 2＝m 1v 1q 2m 2v 2q 1， 又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，则m 1v 1＝m 2v 2，联立各式解得q ＝90e ，即这个原子核原来所含的质子数为90.14．天然放射性铀(238 92U)发生衰变后产生钍(234 90Th)和另一个原子核． (1)请写出衰变方程；(2)若衰变前铀(238 92U)核的速度为v ，衰变产生的钍(234 90Th)核的速度为v 2，且与铀核速度方向相同，试估算产生的另一种新核的速度．答案 (1)238 92U ―→234 90Th ＋42He (2)1214v ，方向与铀核速度方向相同 解析 (1)原子核衰变时电荷数和质量数都守恒，有238 92U ―→234 90Th ＋42He.(2)由(1)知新核为氦核，设氦核的速度为v ′，一个核子的质量为m ，则氦核的质量为4m 、铀核的质量为238m 、钍核的质量为234m ，。
106.天然放射性现象 衰变
天然放射性现象 衰变高考试题1．（2006年·重庆理综）14C 是一种半衰期为5730年的放射性同位素，若考古工作者探测到某古木中14C 的含量为原来的1/4，则该古树死亡时间距今大约 A ．22920年 B ．11460年 C ．5730年 D ．2865年提示：根据半衰期的定义，剩余14C的质量与原来的质量的关系为012()t Tm m =，依题意知，014m m =，解得211460t T ==年．B 选项正确．2．（2005年·辽宁文理大综合）如图，放射源放在铅块上的细孔中，铅块上方有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向外．已知放射源放出的射线有α、β、γ三种．下列判断正确的是A ．甲是α射线，乙是γ射线，丙是β射线B ．甲是β射线，乙是γ射线，丙是α射线C ．甲是γ射线，乙是α射线，丙是β射线D ．甲是α射线，乙是β射线，丙是γ射线提示：γ射线不带电，故乙是γ射线；α射线带正电，由左手定则可判断丙是α射线；同理判断甲是β射线． 3．（2004年·全国理综Ⅰ）本题中用大写字母代表原子核．E 经α衰变成为F ，再经β衰变成为G ，再经α衰变成为H ．上述系列衰变可记为下式：E －－α→F －β→G －－α→H ，另一系列衰变如下：P －β→Q － －β→R －－α→S ，已知P 是F 的同位素，则 A ．Q 是G 的同位素，R 是H 的同位素B ．R 是E 的同位素，S 是F 的同位素C ．R 是G 的同位素，S 是H 的同位素D ．Q 是E 的同位素，R 是F 的同位素提示：448213,A A A A Z Z Z Z E F GH ------→→→由于P 是F 同位素，则4212B B B B Z Z Z Z P Q R S ----→→→，可知，是同位素的有E 和R ，G 和Q ，F 和S ． 4．（2004年·江苏）下列说法正确的是A ．α射线与γ射线都是电磁波D ．β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流C ．用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期D ．原子核经过衰变生成新核，则新核的质量总等于原核的质量 5．（2004年·北京春招）钍核23290Th 经过6次α衰变和4次β衰变后变成铅核，则A ．铅核的符号为20882Pb ，它比23290Th 少8个中子 B ．铅核的符号为20478Pb ，它比23290Th 少16个中子 C ．铅核的符号为20882Pb ，它比23290Th 少16个中子D ．铅核的符号为22078Pb ，它比23290Th 少12个中子6．（2003年·江苏）铀裂变的产物之一氦90（9036Kr ）是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90（9040Zr ），这些衰变是 A ．1次α衰变，6次β衰变 B ．4次β衰变C ．2次α衰变D ．2次α衰变，2次β衰变 7．（2003年·江苏理综）下列衰变中，属于α衰变的是A ．2424011121Na Mg e -→+ B ．234234090911Th Pa e -→+ C ．238234492902U Th He →+D ．3130015141P Si e -→+8．（2002年·上海）图中P 为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场的作用下分成a 、b 、c 三束，以下判断正确的是A ．a 为α射线、b 为β射线B ．a 为β射线、b 为γ射线C ．b 为γ射线、c 为α射线D ．b 为α射线、c 为γ射线9．（2001年·广东大综合）原子序数大于92的所有元素，都能自发地放出射线，这些射线共有三种：α射线、β射线和γ射线．下列说法中正确的是 A ．原子核每放出一个α粒子，原子序数减少4 B ．原子核每放出一个α粒子，原子序数增加4 C ．原子核每放出一个β粒子，原子序数减少1 D ．原子核每放出一个β粒子，原子序数增加1 10．（2000年·全国）最近几年,原子核科学家在超重元素岛的探测方面取得重大进展．1996年科学家们在研究某两个重离子结合成超重元素的反应时，发现生成的超重元素的核X Z A经过6次α衰变后的产物是253100M F ．由此，可以判定生成的超重元素的原子序数和质量数分别是 A ．124、259 B ．124、265 C ．112、265 D ．112、277 11．（2000年·上海）关于α、β、γ三种射线，下列说法中正确的是A ．α射线是原子核自发放射出的氦核，它的穿透能力最强B ．β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力C ．γ射线一般伴随着α或β射线产生，它的穿透能力最强D ．γ射线是电磁波，它的穿透能力最弱 12．（2000年·天津理综）下面正确的说法是①β射线粒子和电子是两种不同的粒子 ②红外线的波长比X 射线的波长长 ③α粒子不同于氮原子核 ④γ射线的贯穿本领比α粒子的强 A 、①② B 、①③ C 、②④ D 、①④ 13．（2000年·天津理综）光子的能量为hv ，动量的大小为chv，如果一个静止的放射性元素的原子核在发生衰变时只发出一个γ光子，则衰变后的原子核 A ．仍然静止 B ．沿着与光子运动方向相同的方向运动 C ．沿着与光子运动方向相反的方向运动 D ．可能向任何方向运动 14．（1999年·全国）下列说法正确的是A ．22688a R 衰变为22286n R 要经过1次α衰变和1次β衰变 B ．23892U 衰变为23491a P 要经过1次α衰变和1次β衰变 C ．23290Th 衰变为20882b P 要经过6次α衰变和4次β衰变 D ．23892U 衰变为22286n R 要经过4次α衰变和4次β衰变15．（1998年·全国）天然放射性元素Th （钍）经过一系列α衰变和β衰变之后，变成Pb （铅）．下列论断中正确的是 A ．铅核比钍核少24个中子 B ．铅核比钍核少8个质子C ．衰变过程中共有4次α衰变和8次β衰变D ．衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变 16．（1995年·全国）放射性元素的样品经过6小时后还有1/8没有衰变，它的半衰期是A ．2小时B ．1.5小时C ．1.17小时D ．0.75小时 17．（1993年·全国）若元素A 的半衰期为4天，元素B 的半衰期为5天，则相同质量的A和B ，经过20天后，剩下的质量之比m A :m B A ．30:31 B ．31:30 C ．1:2 D ．2:118．（1990年·全国）23290Th （钍）经过一系列α和β衰变，成为20882Pb （铅）A ．铅核比钍核少8个质子B ．铅核比钍核少16个中子C ．共经过4次α衰变和6次β衰变D ．共经过6次α衰变和4次β衰变19．（2002年·上海）完成核反应方程：23490Th→23491Pa ＋____________．23490Th 衰变为23491Pa 的半衰期是1.2分钟，则64克23490Th 经过6分钟还有________克尚未衰变． 【答案】e 01 ，220．（2001年·上海理综）地球的年龄到底有多大？科学家利用天然放射性元素的衰变规律，通过对目前发现的最古老的岩石中铀和铅含量的测定，推算出该岩石中含有的铀是岩石形成初期时的一半．铀238的相对含量随时间变化关系如图所示．由此推断，地球的年龄大致为_______________．地球为什么会成为生命的摇篮？试分析地球的宇宙环境和地理环境的特点与生命物质存在条件的关系，并用直线相连．地球磁场①a．地球表面存在大气层地球的质量与体积②b．削弱到达地面的紫外线地球与太阳的距离③c．水经常能处于液体状态地球大气中的臭氧层④d．削弱宇宙射线对生命的伤害【答案】大于45亿年；②——a，③－－c，④——b21．（1991年·全国）两个放射性元素的样品A和B，当A有15/16的原子核发生了衰变时，B 恰好有63/64的原子核发生了衰变．可知A和B的半衰期之比τA:τB=______________．【答案】3:2训练试题22．以下哪些实验现象说明原子核内部有复杂的结构A．α粒子散射实验B．光电效应C．原子的线状光谱D．天然放射现象23．天然放射现象能放射出三种射线，即α射线、β射线和γ射线，这三种射线中A．使空气电离作用最强的是α射线B．贯穿物质本领最大的是γ射线C．质量最大的是α射线D．速度最大的是β射线24．对于同种元素的两种同位素，原子核内的A．核子数相同B．质子数相同，中子数不同C．质子数不同，中子数不同D．质子的质量数相同25．用哪种方法可以减缓放射性元素的衰变A．把该元素放在低温处B．把该元素密封在很厚的铅盒子里C．把该元素同其他的稳定的元素结合成化合物D．上述各种方法无法减缓放射性元素的衰变U经3次α衰变和2次β衰变后变一个新核．这个新核的质子数为26．23892A．88 B．84 C．138 D．22627．有一种衰变叫EC衰变，EC衰变发生于核内中子数相对过少的放射性原子核，核内的）并发射出一个中微子而转变为一个中一个质子（11H）可以俘获一个核外电子（01e子（10n），经过一次EC衰变后原子核的A．质量数不变，原子序数减少1B．质量数增加1，原子序数不变C．质量数不变，原子序数不变D ．质量数减小1，原子序数减少1提示：核反应方程为101110H e n v -+→+，由此可知，质量数不变，但电荷数减少1，故A 选项正确．28．原子核A 发生α衰变后变为原子核X a b ，原子核B 发生β衰变后变为原子核Y d c ，已知原子核A 和原子核B 的中子数相同，则两个生成核X 和Y 的中子数以及a 、b 、c 、d的关系可能是A ．X 的中子数比Y 少1B ．X 的中子数比Y 少3C ．如果2a d -=，则3b c -=D ．如果2a d -=，则1b c -=提示：原子核发生一次α衰变其质子数和中子数都减少2，发生一次β衰变其质子数增加1而中子数减少1，故A 、C 两选项正确．29．静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它放出一个α粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得α粒子和反冲核轨道半径之比为44∶1，则 A ．α粒子与反冲核子的动量大小相等，方向相反 B ．原来放射性元素的原子核电荷数为90 C ．反冲核的核电荷数为88D ．α粒子和反冲核的速度之比为1∶88提示：微粒之间相互作用的过程中遵守动量守恒，由于初始总动量为零，则末动量也为零，即：α粒子和反冲核的动量大小相等，方向相反．由于释放的α粒子和反冲核都在垂直于磁场的平面内且在洛伦兹力作用下做圆周运动．由2mv Bqv R =，得mv R Bq=．若原来放射性元素的核电荷数为Q ，则 对α粒子，有112P R B e= 对反冲核，有22(2)P R B Q e =-，而P 1=P 2，R 1∶R 2=44∶1解得Q =90它们的速度大小与质量成反比，故D 错误，正确选项为A 、B 、C ．30．目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素．下列有关放射性知识的说法中正确的是A ．23892U 衰变成20682Pb 要经过6次β衰变和8次α衰变B ．氡的半衰期为3.8天，若有4个氡原子核，经过7.6天后就一定只剩下1个氡原子核C ．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的D ．β射线与γ射线一样是电磁波，但穿透本项远比γ射线小 31．在匀强磁场中有一个静止的氡原子核（22286Rn ），由于衰变，它放射出一个粒子，此粒子的径迹与反冲核的径迹是两个相外切的圆，大圆与小圆的直径之比为42︰l ，如图所示．那么氡核的衰变方程应是下列方程中的哪一个A ．022222286871Rn Fr+e -→ B ．222218486842Rn Po+He → C ．222222086851Rn At+e →D ．222220286851Rn At+H →32．美国科研人员在研制一种新型镍铜长效电池，它是采用半衰期长达100年的放射性同位素镍63（6328Ni ）和铜两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍63发生衰变时释放的电子从电源内部到达铜片，把镍63和铜片做电池的两极从而为外接负载提供电能．下面有关该电池的说法正确的是A ．镍63的衰变方程是Cu Ni 6327016328+→-e B ．镍63的衰变方程是Cu Ni 6429016328+→-eC ．外接负载时镍63的电势比铜片高D ．该电池内电流方向是从镍到铜片提示：由电荷数守恒和质量数守恒可知A 、B 选项错误，由于镍63放出电子，故带正电，电势比铜片电势高，C 选项正确，电流方向从铜片到镍，D 选项错误．33．如图所示为用于火灾报警的离子式烟雾传感器原理图，在网罩1内有电极板2和3，a 、b 端接电源，4是一小块放射性同位素镅241，它能放射出一种很容易使气体电离的粒子．平时镅放射出来的粒子使两个电极间的空气电离，形成较强的电流，发生火灾时，烟雾进入网罩内，烟的颗粒吸收空气中的离子和镅放射出来的粒子，导致电流变化，报警器检测出这种变化，发出报警．有关这种报警器的下列说法正确的是A ．镅放射出来的是α粒子B ．镅放射出来的是β粒子C ．有烟雾时电流减弱D ．有烟雾时电流增强 34．“轨道电子俘获”也是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核（称为母核）俘获一个核外电子，其内部一个质子变为中子，从而变成一个新核（称为子核），并且放出一个中微子的过程，中微子的质量极小，不带电，很难被探测到，人们最早是通过子核的反冲而间接证明中微子的存在的．关于一个静止的母核发生“轨道电子俘获”，衰变为子核并放出中微子，下面的说法中正确的是 A ．母核的质量数等于子核的质量数 B ．母核的电荷数小于子核的电荷数 C ．子核的动量与中微子的动量相同 D ．子核的动能大于中微子的动能35．图中R 是一种放射性物质，它能放出α、β、γ三种射线，虚线框内是匀强磁场，LL ′是厚纸板，MM ′是荧光屏，实验时发现在荧光屏上只有O 、P 两点处有亮斑，下列说法正确的是A ．磁场方向平行纸面竖直向上，到达O 点的射线是β射线，到 达P 点的射线是α射线B ．磁场方向平行纸面竖直向下，到达O 点的射线是α射线，到 达P 点的射线是β射线C ．磁场方向垂直纸面向外，到达O 点的射线是γ射线，到达P 点的射线是α射线D ．磁场方向垂直纸面向里，到达O 点的射线是γ射线，到达P 点的射线是β射线1O PM M ′36．我国科学家在对放射性元素的研究中，进行了如下实验：如图所示，以MN 为界，左、右两边分别是磁感应强度为2B 和B 的匀强磁场，且磁场区域足够大．在距离界线为l 处平行于MN 固定一个长为s 光滑的瓷管PQ ，开始时一个放射性元素的原子核处在管口P 处，某时刻该原子核平行于界线的方向放出一质量为m 、带电量为e 的电子，发现电子在分界线处速度方向与界线成60°角进入右边磁场，反冲核在管内匀速直线运动，当到达管另一端Q 点时，刚好又俘获了这个电子而静止．求：（1）电子在两磁场中运动的轨道半径大小（仅用l 表示） 和电子的速度大小； （2）反冲核的质量．【答案】（1）4l ，meBl 4或43l ，43eBl m ；（2）203ml s π或169mls π．解析：由题意知有两种可能轨迹， 分别如图甲、乙所示． 对于图甲所示的情况： （1）R 1=l +R 1sin30°，即R 1=2l由R 1=Be mv 2，R 2=eB mv得R 2=2R 1=4l ，v =meBl4（2）运行时间t =2×61T 1+32T 2 =2×B e m 2261π⨯+eB m π232⨯=53m eBπ反冲核的速度V =35seBst m π=由动量守恒mv －MV =0得反冲核的质量M ==V mv 203mlsπ [或将s= 2(R 2sin60°－R 1sin60°)=23l代入得9M =]对于图乙所示的情况：（1）由图乙可得l =R 1+R 1sin30°，R 1=23l由R 1=B e mv 2，R 2=eB mv得R 2=2R 1=l 34，v =meBl34（2）运行时间：t =2×31T 1+31T 2=2×1232m e B π⨯+123m eB π⨯=43meBπB反冲核的速度V =34seBst mπ=由动量守恒mv －MV =0得反冲核的质量M ==V mv 169mlsπ（或将s=2R 1cos30°=3代入得M =9m ）。
天然放射现象衰变
(C) β ，α ，γ 。 (D) β ，γ ， α 。
两种放射线探测方法：(1) 通过云室观察粒子的轨迹; (2)通过盖革管观察。
威尔逊云室示意图
盖革管
练习
1. 为什么说放射性表明原子核是有内部结构的?
2. 钍
元素发生一次α衰变后,变成了什么元素?
写出衰变方程式。
3. 什么是半衰期?
4. 将α ，β ，γ 三种射线按电离能力递增顺序排列应
该是
（B）
(A) α ，β ，γ 。 (B) γ ，β ， α 。
天然放射现象衰变
2020/8/18
一、天然放射现象 如图所示，放射性元素发出的射线，在垂直穿过真空 磁场时分成三束：
中间一束是不带电的，另两束分别带正负电荷，这 三种射线分别是 ，， 射线。
人们把物质能够发射射线的性质叫做放射性。 具有放射性的元素叫做放射性元素。 元素自发地放出射线的现象叫做天然放射现象。
很弱
光速
很强
很弱
三、放射性元素的衰变 原子核由于自发地放射出某种粒子而转变为新核的 变化，叫做原子核的衰变。 放出α粒子的衰变叫做 α衰变。 放出粒子的叫做 β衰变。 铀238 的衰变方程：
大量观察表明，核在衰变的过程中电荷数质量数 都是守恒的。
四、半衰期
放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间， 叫做这种元素的半衰期。
实验证明，放射性元素的半衰期与它所处的物理状 态和化学状态无关。
222Rn 衰变 218Po ，半衰期 3. 8 天。
226Ra 238U
222Rn ，半衰期 1.62×103 年 。 234Th ，半衰期 4. 5 ×109 年。
五、放射性的探测
放射性元素α、β、γ射线都是看不见的射线，但可以根 据它与其他物质作用时产生的一些 现象来探知放射线的存 在。
天然放射现象
解：⑴由质量数守恒和电荷数守恒得： 1 50 B0 1n 2 4H e3 7Li
⑵由于α粒子和反冲核都带正电，由左手定则知， 它们旋转方向都是顺时针方向，示意图如右。
⑶由动量守恒可以求出反冲核的速度大小是103m/s
方向和α粒子的速度方向相反，由带电粒子在匀强
磁场中做匀速圆周运动的半径公式
α
r mv qB
例11. 03理综 22．K 介子衰变的方程为K 0
其中K 介子和 介 子带负的基元电荷， 0 介子不带电。
一个K 介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹
为迹圆在弧P点A相P，切衰，变它后们产的生半的径RK
介子的轨迹为圆弧PB，两轨
与 R 之比为2：1。 0介子
的轨迹未画出。由此可知 的动量大小与 0 的动量大
可求得它们的半径之比是120∶7
5.核反应堆 目前的所有正式运行的 核电站都是应用裂变发电的。 核反应堆的主要组成是： ⑴核燃料。用浓缩铀（能吸收 慢中子的铀235占3%~4%）。 ⑵减速剂。用石墨或重水（使裂变中产生的收中子的能力很强）。
例10. 13．（12分）已经证实，质子、中子都是由
上夸克和下夸克的两种夸克组成的，上夸克带电
为 2 e ，下夸克带电为 1 e ，e为电子所带电量
3
3
的大小，如果质子是由三个夸克组成的，且各个
夸克之间的距离都为 l , l1.51015m,试计
算质子内相邻两个夸克之间的静电力（库仑力）
线
C.α射线和β射线的轨迹是圆弧
D.如果在铅盒和荧光屏间再加一
个竖直向下的场强适当的匀强电
场，可能使屏上的亮斑只剩下b
二、核反应
1.核反应类型
⑴衰变：
α衰变：2932U 8 293T 04 h4 2He（核内
放射性衰变与半衰期
放射性衰变与半衰期放射性衰变与半衰期的解析放射性衰变是一种自然界中普遍存在的现象，它是指某些核素在时间推移中自发地转化为其它核素的过程。
放射性衰变包括α衰变、β衰变和γ衰变，而这些衰变类型的频率可以用半衰期来描述。
一、放射性衰变的基本原理核素是由若干个质子和若干个中子组成的原子核，而放射性衰变则是由于核素中原子核发生了变化。
放射性衰变的基本原理可以归结为以下几点：1.α衰变：α衰变是指一个核素释放出一个氦核（2个质子和2个中子）的过程。
此过程会将原核素质量数减去4，原核素的原子序数减去2。
2.β衰变：β衰变是指一个核素中的中子转化为一个质子，同时释放出一个电子和一个反中微子的过程。
此过程会将原核素的质量数保持不变，但原子序数增加1。
3.γ衰变：γ衰变是指一个核素的激发态释放出一个γ射线的过程。
此过程不改变原核素的质量数和原子序数。
二、半衰期的概念半衰期是指在放射性衰变中，需要有一半的核素发生转化所需的时间。
半衰期与放射性元素的稳定性有关，稳定的放射性元素具有较长的半衰期，而不稳定的放射性元素则具有较短的半衰期。
半衰期可以用来描述放射性元素的衰变速率，它是一个固定的值。
例如，铀（U-238）的半衰期为44亿年，这意味着铀238中一半的铀核需要44亿年才能衰变为其他核素。
同样，钋（Po-210）的半衰期为138天，这意味着钋210中一半的钋核需要138天才能衰变。
三、应用与影响放射性衰变和半衰期的研究不仅对核物理学领域有着重要作用，还对其他领域有着重要的应用和影响。
1.放射性同位素的应用：许多放射性同位素在医学、工业和环境科学等领域中得到广泛应用。
例如，放射性同位素碘-131被用于治疗甲状腺癌，放射性同位素碳-14被用于确定物质的年代，放射性同位素铯-137被用于污染土壤的监测等。
2.安全和防护：从事与放射性物质有关的工作时，了解放射性衰变和半衰期对于安全和防护至关重要。
人们通过测定放射性物质的半衰期，来评估其对人体的辐射危害，并采取相应的防护措施。
放射性衰变和半衰期
放射性衰变和半衰期放射性衰变是指一种原子核自发地转变为另一种原子核的过程。
这种自发的转变伴随着放射性粒子的发射，如α粒子、β粒子或γ射线。
而半衰期则是用来描述放射性元素衰变速率的物理量。
一、放射性衰变的基本概念放射性衰变是一种自然界中普遍存在的现象，它并不受外界条件的影响。
放射性元素的原子核具有不稳定性，因而会经历自发的衰变过程。
在放射性衰变中，一个放射性元素的原子核会转变为不同的元素的原子核，并伴随着放射性粒子的释放。
二、放射性衰变的分类放射性衰变可以分为三类：α衰变、β衰变和γ射线衰变。
在α衰变中，放射性元素的原子核会释放出α粒子，即由两个质子和两个中子组成的粒子。
β衰变则是放射性元素的原子核释放出β粒子，β粒子由电子或正电子组成。
而γ射线衰变是指放射性元素原子核释放出γ射线的过程。
三、半衰期的含义和应用半衰期是指某种放射性元素在衰变过程中，需要衰变到原有数量的一半所需的时间。
它是一个稳定的物理量，不受环境条件的影响。
半衰期可以用来描述放射性物质的放射性强度的衰减规律。
在医学、环境监测等领域，半衰期的概念被广泛应用。
四、放射性衰变与核能产生放射性衰变过程中释放出的能量被称为核能。
核能是一种非常强大的能量，可以被用于核能发电、核武器等方面。
通过控制放射性衰变的速率，人们可以利用核能进行各种应用。
五、放射性衰变的安全性问题尽管放射性衰变是一种自然现象，但它也带来了一定的安全风险。
高剂量的辐射对人体和环境都具有潜在的危害。
因此，在处理和利用放射性物质时，必须严格遵守安全措施，确保人类和环境的安全。
结论放射性衰变是一种自然界中常见的现象，它具有重要的科学和应用价值。
通过研究放射性衰变和半衰期，人们可以更好地理解自然规律，并开发出更多的应用。
然而，在利用放射性物质时，安全问题是需要高度重视和谨慎处理的。
只有在合理的控制和利用下，才能真正发挥放射性衰变的潜力，为人类社会带来更多益处。
放射性衰变和半衰期
放射性衰变和半衰期放射性衰变是指放射性核素自发地放出粒子或电磁辐射，从而转变为另一种核素或同位素的过程。
这个现象在自然界中广泛存在，并且在各个领域都有着重要的应用。
而半衰期是用来描述放射性元素衰变速率的一个指标，它是指在给定核素中，有一半的原子核经历衰变所需要的时间。
放射性衰变的种类有很多，包括α衰变、β衰变、γ衰变等。
α衰变是指放射性核素释放出α粒子，其原子序数减2、质量数减4，变成另一种核素。
β衰变包括β-衰变和β+衰变两种形式。
β-衰变是指放射性核素释放出一个电子，其原子序数增1，质量数不变。
β+衰变是指放射性核素释放出一个正电子，其质量数不变，原子序数减1。
γ衰变则是指核素在衰变后释放出γ射线，实质上是高能光子。
放射性衰变的速率用半衰期来描述。
半衰期是指在特定条件下，放射性核素的衰变所需时间，以该核素初始核数的一半为基准。
半衰期不同核素之间存在很大的差异，从几纳秒到数十亿年不等。
例如，铀-238的半衰期约为44.5亿年，而碳-14的半衰期约为5730年。
半衰期对于放射性元素的应用非常重要。
通过测量一个放射性物质的半衰期，我们可以推断出该物质的年龄。
例如，碳-14的半衰期只有5730年，它可以应用于古代生物、古文物的年代测定。
同时，半衰期也对医学领域有着重要的应用，例如放射性同位素的治疗和诊断等。
除了半衰期，放射性衰变还受到其他因素的影响，比如放射性核素的初始浓度、环境因素等。
这些因素会影响放射性核素的衰变速率和完全衰变所需时间。
因此，在实际应用中，必须结合核素的特性和所处环境来综合考虑。
总结起来，放射性衰变和半衰期是研究放射性现象和应用的重要概念。
它们的研究对于了解自然界和人类活动中的放射性元素起到了关键作用。
通过研究和应用相关知识，我们能够更好地认识和利用放射性衰变以及半衰期的特性和规律，为各个领域的发展提供支持和指导。
（1531字）。
放射性衰变和半衰期
放射性衰变和半衰期自然界中存在许多放射性元素，它们不稳定的原子核会经历衰变过程，释放出放射性粒子和能量。
这种现象被称为放射性衰变，是原子核的一种自然现象。
放射性衰变中的一个重要概念是半衰期。
半衰期是放射性元素衰变到一半所需的时间。
根据放射性元素的不同特性，半衰期可以从几微秒到数十亿年不等。
半衰期长短不仅决定了元素的稳定性，也是放射性物质在应用中的重要参考。
在医学影像学中，我们经常会接触到放射性同位素的使用。
例如，放射性核素碘-131被广泛应用于甲状腺疾病的治疗。
碘-131的半衰期为8.02天，这意味着在8.02天内，它的活性会降低到初始活性的一半。
通过控制给定的放射性核素的剂量和治疗时间，医生可以确定患者接受的辐射剂量，并确保安全有效的治疗。
在考古学和地质学中，放射性碳(Carbon-14)是一种常用的工具。
碳-14的半衰期为5730年，几乎与我们人类历史的时间尺度相当。
通过测量古代遗址的碳-14含量，科学家可以确定其年代。
这种方法对于研究人类进化和古代文明发展起到了重要的作用。
除了在医学和考古学领域，放射性同位素的半衰期在环境科学和化学工程中也扮演着重要角色。
例如，氚（Tritium）是水中存在的一种放射性同位素。
它的半衰期约为12.3年，研究氚的半衰期可以帮助科学家了解水循环和海洋生态系统中的氚的分布和运移规律。
同时，半衰期也与核能的利用与管理密切相关。
核能是一种清洁、高效的能源形式，然而，核废料的处理和管理成为一个全球性挑战。
核废料中含有多种放射性同位素，它们的半衰期各不相同，从几秒钟到几百万年不等。
对于长半衰期放射性同位素的管理是一个严肃的问题，必须采取高度安全的措施来避免对环境和人类健康造成潜在危害。
总而言之，放射性衰变和半衰期是理解自然现象和应用中的重要概念。
通过研究不同放射性同位素的半衰期，我们可以更好地应用这些元素于医学、考古学、环境科学以及核能等领域。
然而，在利用放射性物质时，需要牢记安全性和环境保护的原则，并计划好废料的管理和处置措施，以确保人类和生态系统的健康与安全。