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2　放射性元素的衰变
(分值：100分)
1~7题每题7分，共49分
考点一　天然放射性、射线的性质　人工放射性同位素
1.关于原子核内部的信息，最早来自天然放射现象。人们从破解天然放射现象入手，一步步揭开了原子核的秘密。下列说法正确的是(　　　　)
A.法国物理学家贝克勒尔发现了X射线
B.德国物理学家伦琴发现，铀和含铀的矿物能够发出α射线
C.卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子
D.居里夫妇通过实验发现了中子
2.(多选)天然放射性物质的放射线包括三种成分，下列说法正确的是(　　　　)
A.一张厚的黑纸能挡住α射线，但不能挡住β射线和γ射线
B.γ射线在电场或磁场中均不偏转，是中子流
C.三种射线中对气体电离作用最强的是α射线
D.β射线是高速电子流，但不是原来绕核旋转的核外电子
3.(多选)(2023·攀枝花市高二检测)如图中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
考点二　衰变
4.含有钍Th)元素的花岗岩会释放出放射性气体氡Rn)，从而放出α、β、γ射线，下列说法正确的是(　　　　)
A.发生α衰变时，生成的原子核比原来的原子核少4个中子
B.β衰变所释放的电子来自原子核的最外层
C.γ射线的穿透能力和电离能力均最强
D.α射线、β射线、γ射线都是从原子核内部释放出来的
5.(2024·广州市统考)核废水排入大海，对海洋生态造成恶劣影响。核废水中含有多种放射性元素，其中铯137的衰变方程为CsBa+X，氚的衰变方程为HHe+Y，下列说法正确的是(　　　　)
A.X是α粒子，Y是β粒子
B.上述两个核反应都遵守质量数守恒和电荷数守恒
C.上述两个反应中放出的粒子X和Y都是组成原子核的基本粒子
D.被核废水中的放射性物质污染的海产品，通过高温烹煮后可以消除核辐射
考点三　半衰期
6.(2023·凉山州高二期末)我们可以利用碳14测定化石地质年代，年代范围在7万年内。碳14半衰期是5 730年，而且大部分是β衰变，其衰变方程为:C→X+β。下列说法正确的是(　　　　)
A.X比C多一个质子
B.β粒子来自原子核外部
C.含C的化合物比单质C衰变得慢些
D.2个C经过5 730年必有1个发生衰变
7.(2022·山东卷)碘125衰变时产生γ射线，医学上利用此特性可治疗某些疾病。碘125的半衰期为60天，若将一定质量的碘125植入患者病灶组织，经过180天剩余碘125的质量为刚植入时的(　　　　)
A. B.
C. D.
8~10题每题9分，11题13分，共40分
8.(2023·德阳市高二期末)诺贝尔奖官方曾发布一条科普公告，居里夫人曾经使用过的笔记本，截止到目前仍然具有放射性，而放射性将会持续1 500年。关于衰变和半衰期，下列说法正确的是(　　　　)
居里夫人“笔记”
A.放射性元素的半衰期不仅与核内部本身因素有关，还与温度有关
B.U衰变成Pb要经过8次α衰变和6次β衰变
C.用化学反应改变放射性元素存在状态，可以改变半衰期，从而实现对衰变的控制
D.放射性元素氡Rn)的半衰期为3.8天，10个氡核经过3.8天的衰变剩余5个氡核
9.一天然放射性物质发出三种射线，经过方向如图所示的匀强磁场、匀强电场共存的区域后射到足够大的荧光屏上，荧光屏上只有a、b两处出现亮斑，下列判断中正确的是(　　　　)
A.射到b处的一定是α射线
B.射到b处的一定是β射线
C.射到b处的可能是γ射线
D.射到b处的可能是α射线
10.(2022·全国甲卷)两种放射性元素的半衰期分别为t0和2t0，在t=0时刻这两种元素的原子核总数为N，在t=2t0时刻，尚未衰变的原子核总数为，则在t=4t0时刻，尚未衰变的原子核总数为(　　　　)
A. B.
C. D.
11.(13分)室内装修污染四大有害气体是苯系物、甲醛、氨气和氡。氡存在于建筑水泥、矿渣砖、装饰石材及土壤中。氡看不到，嗅不到，即使在氡浓度很高的环境里，人们对它也毫无感觉。氡进入人的呼吸系统能诱发肺癌，是除吸烟外导致肺癌的第二大因素。静止的氡核Rn放出一个粒子X后变成钋核Po，钋核的动能为Ek1，若衰变放出的能量全部变成钋核和粒子X的动能。试回答以下问题：
(1)(5分)写出上述衰变的核反应方程(请用物理学上规定的符号表示粒子X)；
(2)(8分)求粒子X的动能Ek2。
(11分)
12.一静止在匀强磁场中的天然放射性原子核Th发生了一次衰变，释放出的β粒子和反冲核都在磁场中做匀速圆周运动，运动径迹如图所示。衰变放出的光子的动量可以忽略不计，下列判断正确的是(　　　　)
A.运动径迹1对应β粒子
B.释放出的β粒子和反冲核在磁场中运动的轨迹半径之比与它们的质量有关
C.释放出的β粒子和反冲核在磁场中运动的轨迹半径之比为90∶1
D.释放出的β粒子和反冲核在匀强磁场中做圆周运动时环绕方向相反
答案精析
1.C　［法国物理学家贝克勒尔发现了铀和含铀的矿物能够发出射线，A错误；德国物理学家伦琴发现了伦琴射线，又叫X射线，B错误；卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子，并预言了中子的存在，C正确；查德威克通过实验发现了中子，D错误。］
2.ACD　［由三种射线的本质和特点可知，α射线贯穿本领最弱，一张黑纸都能挡住，但β射线和γ射线不能被挡住，故A正确；γ射线是一种电磁波，不是中子流，故B错误；三种射线中α射线电离作用最强，故C正确；β射线是高速电子流，来源于原子核，故D正确。］
3.BC　［由题图可知电场线方向向右，α射线带正电，所受电场力方向与电场线方向一致，故α射线向右偏转，即c为α射线；β射线带负电，所受电场力方向与电场线方向相反，故β射线向左偏转，即a为β射线；γ射线不带电，不发生偏转，即b为γ射线，故选项B、C正确。］
4.D　［发生α衰变时，生成的原子核比原来的原子核少两个质子，4个核子，所以少2个中子，故A错误；β衰变所释放的电子是原子核内部的一个中子转化成一个质子的同时释放出来的，故B错误；γ射线电离能力最弱，但穿透能力最强，故C错误；三种射线都是从原子核内部释放出来的，故选D。］
5.B　［根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X和Y都是电子，是原子核中的中子转变成一个质子和一个电子，质子留在核中而电子从核中跑出来就是β粒子，故A错误；衰变过程有质量亏损，但衰变过程中始终遵循质量数守恒和电荷数守恒，故B正确；X和Y都是电子，原子核是由质子和中子组成的，电子不是组成原子核的基本粒子，故C错误；半衰期与温度无关，只由元素种类决定，即由原子核的内部结构决定，与其他因素无关，高温烹煮不能消除核辐射，故D错误。］
6.A　［根据衰变过程满足质量数和电荷数守恒，可知X的电荷数为7，则X比C多一个质子，故A正确；原子核内部中子转变为质子的同时放出β粒子，故B错误；含C的化合物与单质C衰变一样快，故C错误；半衰期是适用于大量原子核衰变的一种统计规律，不适用于少数原子核衰变，则2个C经过5 730年不一定有1个发生衰变，故D错误。］
7.B　［设刚植入时碘的质量为m0，经过180天后的质量为m，根据m=m0(，代入数据解得m=m0(=m0()3=m0，故选B。］
8.B　［放射性元素的半衰期仅由核内部本身因素决定，与其他条件无关，故A错误；β衰变不改变质量数，则U衰变成Pb，α衰变一次质量数减少4，次数为=8，β衰变的次数为82-(92-8×2)=6，即要经过8次α衰变和6次β衰变，故B正确；半衰期与外界因素无关，用化学反应改变放射性元素存在状态，其半衰期不会发生变化，故C错误；半衰期是统计规律，对大量的原子核适用，少数原子核不适用，故D错误。］
9.D　［α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电，γ射线不受电场力和洛伦兹力，故射到b处的一定不是γ射线，C错误；α射线和β射线在电场、磁场中受到电场力和洛伦兹力，若α射线打在a点，则有Eqα=Bqαvα，对β射线vβ>vα，则Bqβvβ>Eqβ，此时β射线打到b点，若β射线打在a点，则Bqβvβ=Eqβ，对α射线有Bqαvα10.C　［根据题意设半衰期为t0的元素原子核数为x，另一种元素原子核数为y，依题意有x+y=N，
经历2t0后有x+y=
联立可得x=N，y=N
在t=4t0时，原子核数为x的元素经历了4个半衰期，原子核数为y的元素经历了2个半衰期，则此时未衰变的原子核总数为n=x+y=，故选C。］
11.(1RnPoHe　(2)Ek1
解析　(1)根据题意RnPoHe
(2)设钋核的质量为m1、速度为v1，粒子X的质量为m2、速度为v2，
根据动量守恒定律，有0=m1v1-m2v2
粒子X的动能Ek2==×=Ek1。
12.D　［根据题意可知，衰变放出的光子的动量可以忽略不计，则衰变过程满足动量守恒，则释放出的β粒子和反冲核的动量大小相等，方向相反，根据洛伦兹力提供向心力有qvB=m，可得r==，可知，半径与带电荷量成反比，与质量无关，由于电子带电荷量少，则半径大的为电子的轨迹，即运动径迹2对应β粒子，故A、B错误；根据电荷数守恒可知，反冲核带91个正电荷，则释放出的β粒子和反冲核在磁场中运动的轨迹半径之比为91∶1，故C错误；由于衰变后，β粒子带负电，反冲核带正电，且运动方向相反，根据左手定则可得，β粒子和反冲核在分开的位置受相同方向的洛伦兹力，则释放出的β粒子和反冲核在匀强磁场中做圆周运动时环绕方向相反，故D正确。］2　放射性元素的衰变
［学习目标］　1.了解放射性、放射性元素及天然放射现象，掌握三种射线的本质(重点)。2.了解人工放射性同位素的特点及其应用。3.知道α衰变和β衰变的特点，能运用衰变规律写出衰变方程(重点)。4.知道半衰期的概念和半衰期的统计意义，能利用半衰期公式进行计算(重难点)。
一、天然放射性、射线的性质
如果α射线、β射线、γ射线在磁场中运动径迹如图，三种射线的带电情况如何？
1.天然放射性
(1)天然放射现象的发现
1896年，法国物理学家　　　　　　　　发现铀化合物能放出某种射线，使密封完好的照相底片感光。
(2)物质发射　　　　的性质称为放射性，具有　　　　　　的元素称为放射性元素。放射性元素　　　　地发出射线的现象叫作天然放射现象。
(3)放射性并不是少数元素才有的，原子序号　　　　　　　　的元素，都能自发地放出射线，原子序数　　　　83的元素，有的也能放出射线。
2.射线的性质
(1)α射线
①是　　　　　　(氦原子核)流，符号为He，粒子带　　　　电。
②速度只有光速的　　　　。
③电离作用　　　　，穿透能力　　　　，容易被物质吸收。一张薄薄的铝箔，或一层包裹底片的黑纸，甚至人体皮肤的角质层，都能把它挡住。
(2)β射线
①是带负电的　　　　流，符号为　　　　。
②速度很快，可达到光速的99%。
③电离作用较弱，穿透力　　　　，在空气中可以走　　　　　　远，而碰到几毫米厚的铝片就不能通过了。
(3)γ射线
①本质是一种波长极短的　　　　　　。波长约是X射线波长的1%。
②不带电，静止质量为0。
③电离作用更弱，穿透力　　　　，能穿过厚的混凝土和铅板。
例1　(多选)(2024·上海市期中)如图所示，R是一种放射性物质，它能放出α、β、γ三种射线，虚线框内有竖直方向的匀强电场，LL'是纸板，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.电场方向竖直向下，到达O点的是γ射线
B.电场方向竖直向上，到达O点的是γ射线
C.电场方向竖直向上，到达P点的是β射线
D.电场方向竖直向下，到达P点的是α射线
例2　(多选)将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，(已知α粒子质量为4mp，β粒子质量为)下图表示射线偏转情况中正确的是(　　)
三种射线在磁场及电场中偏转情况的分析
1.γ射线不论在电场还是磁场中，总是做匀速直线运动，不发生偏转。
2.α射线和β射线在电场中偏转的特点：在匀强电场中，α和β粒子沿相反方向做类平抛运动，且在同样的条件下，β粒子的偏移量大，根据粒子在沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动，偏移量x可表示为：
x=at2=·∝
所以，在同样条件下β与α粒子偏移量之比为=××≈37。
3.α射线和β射线在磁场中偏转的特点：在匀强磁场中，α和β粒子沿相反方向做匀速圆周运动，且在同样条件下，β粒子的轨迹半径小，根据qvB=得R=∝。
所以，在同样条件下β与α粒子的轨迹半径之比为=××≈。
二、人工放射性同位素
放射性同位素
(1)定义：具有　　　　　　的同位素。
(2)人工放射性同位素的发现
①1934年，约里奥·居里夫妇用α粒子轰击铝，发现了含有放射性的磷P，即HeAl—→n。是通过核反应生成的人工放射性同位素。
②天然放射性同位素不过40多种，而今人工制造的放射性同位素已达　　　　多种。
(3)优点：与天然放射性物质相比，人工放射性同位素的资源丰富，放射强度容易　　　，半衰期(后文会学到)比较　　　　，因此放射性废料容易　　　　，获得了广泛的应用。
延伸：人工放射性同位素的应用(选讲)
(1)射线测厚仪：工业部门使用放射性同位素放出的射线来测厚度。
(2)放射治疗：利用放射性同位素放出的射线破坏癌细胞组织。
(3)培优、保鲜：利用放射性同位素放出的射线照射种子培养优良品种等。
(4)示踪原子：一种元素的各种同位素具有相同的化学性质，用放射性同位素替换非放射性的同位素后可以探测出原子到达的位置。
三、衰变
1.定义
放射性元素是不稳定的，会自发地蜕变为另一种元素，同时放出　　　　，这种现象称为放射性衰变。
2.衰变类型
(1)α衰变：放射性元素放出一个α粒子后，核的质量数　　　　　，电荷数　　　　，成为新核。例如,—→+　　　　　。
(2)β衰变：放射性元素放出一个β粒子后，核的质量数　　　　，电荷数　　　　。例如，—→e。
3.衰变规律
原子核衰变前、后　　　　　和　　　　　均守恒。
4.衰变实质
(1)α衰变：2个中子和2个质子能十分紧密地结合在一起，在一定条件下它们会作为一个整体从较大的原子核中穿越出来，放射性元素就发生了α衰变。
(2)β衰变：β衰变的实质在于核内的中子n)转变成一个　　　　和一个　　　　，其反应方程为n　　　　+　　　　+。这种转变产生的电子发射到核外，就是β粒子。
(1)原子核在衰变时，产生的新核在元素周期表中的位置不变。(　　)
(2)β衰变是原子核外电子的电离。(　　)
(3)某原子核衰变时，放出一个β粒子后，原子核的中子数少1，原子序数加1。(　　)
例3　(2023·林芝市月考)核经一系列的衰变后变为Pb核，问：
(1)一共经过几次α衰变和几次β衰变？
(2)与U相比，质子数和中子数各少了多少？
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，而不是化学反应。
2.衰变次数的判断技巧
(1)方法：设放射性元素X经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素Y，则衰变方程为Y+He+e
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)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衰变的次数多少对质量数没有影响)，然后根据衰变规律确定β衰变的次数。
四、半衰期
放射性同位素衰变的快慢有一定的规律。例如氡222经过α衰变成为钋218。如图所示，横坐标表示时间，纵坐标表示任意时刻氡的质量m与t=0时的质量m0的比值。
通过观察，你发现了什么规律？
1.定义：放射性元素的原子核由于衰变而数目减少至原来　　　　所需的时间。
2.适用条件：半衰期描述的是　　　　规律，不适用于单个原子核的衰变。
3.特点：
(1)放射性元素衰变的半衰期是由核　　　　　　　　的因素决定的，跟原子所处的　　　　　　　　和　　　　　　　　(压力、温度等)没有关系。
(2)不同的放射性元素的半衰期　　　　，而且差别很大。
4.衰变规律：N余=N原(，m余=m0(，式中N原、m0表示衰变前的原子数和质量，N余、m余表示衰变后的尚未发生衰变的原子数和质量，t表示时间，T表示半衰期。
1.放射性元素衰变有一定的速率。镭226衰变为氡222的半衰期为1 620年，有人说：20 g镭226经过1 620年有一半发生衰变，镭226还有10 g，再经过1 620年另一半镭226也发生了衰变，镭226就没有了。这种说法对吗？为什么？
2.10个U经过一个半衰期之后一定还剩5个U，这种理解正确吗？
例4　碳14测年是考古中常用的一种测年法，碳14是放射性核，其半衰期是5 730年，自然界中的碳14参与碳循环，生物体死亡后，立即停止与生物圈的碳交换，其碳14含量开始减少。通过测量样品中残留的碳14含量，就可以知道有机物死亡的时间。现有一份古生物化石，其中碳14在碳原子中所占的比例只是现代生物中的，则此化石形成距今的年数是(　　)
A.11 460年 B.17 190年
C.22 920年 D.28 650年
答案精析
一、
α射线：在磁场中向左偏转，由左手定则可判断α粒子带正电。
β射线：在磁场中向右偏转，由左手定则可判断β粒子带负电。
γ射线：不偏转，说明γ射线不带电。
梳理与总结
1.(1)亨利·贝克勒尔　(2)射线
放射性　自发　(3)大于或等于83
小于
2.(1)①α粒子　正　②10%
③强　弱　(2)①电子　e
③强　几十米　(3)①电磁波
③极强
例1　BC　［α射线穿透能力最弱，所以穿不过LL'纸板，只有β、γ两种射线穿过纸板到达MM'荧光屏，其中γ射线不带电，不在电场中偏转，只有β射线偏转，所以到达O点的是γ射线，到达P点的是β射线，β射线带负电，在电场中向下偏转，说明受到向下的电场力，所以电场方向竖直向上，故选B、C。］
例2　AD　［已知α粒子带正电，β粒子带负电，γ射线不带电，根据正、负电荷在磁场中运动受洛伦兹力方向和正、负电荷在电场中受电场力方向不同，可知A、B、C、D四幅图中，α、β粒子的偏转方向都是正确的。带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，其半径r=，将其数据代入，则α粒子与β粒子的半径之比为：=··=××≈，故A正确，B错误。带电粒子垂直进入匀强电场，设初速度为v0，垂直电场线方向位移为y，在y相同时，α、β粒子沿电场偏转距离之比为：=··=××≈，故C错误，D正确。］
二、
(1)放射性　(2)②3 000　(3)控制　短　处理
三、
1.射线
2.(1)减少4　减少2　He
(2)不变　增加1
3.电荷数　质量数　
4.(2)质子　电子　H　e
易错辨析
(1)×　(2)×　(3)√
例3　(1)8次α衰变和6次β衰变　(2)10　22
解析　(1)设U衰变为Pb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238=206+4x ①
92=82+2x-y ②
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衰变中子数减少1，而质子数增加1，故Pb较U质子数少10，中子数少22。
四、
每过3.8 d就有一半的氡发生了衰变。
梳理与总结
1.一半
2.统计
3.(1)内部自身　化学状态　外部条件　(2)不同
讨论交流
1.不对。经过第二个1 620年后镭226还剩5 g。
2.不正确。半衰期是统计规律，不适用于少数原子核的衰变。
例4　C　［由题意可知，古生物化石已经经过了4个半衰期，则此化石形成距今时间为t=5 730×4年=22 920年，故选C。］(共57张PPT)
DIWUZHANG
第五章
2　放射性元素的衰变
1.了解放射性、放射性元素及天然放射现象，掌握三种射线的本质(重点)。
2.了解人工放射性同位素的特点及其应用。
3.知道α衰变和β衰变的特点，能运用衰变规律写出衰变方程(重点)。
4.知道半衰期的概念和半衰期的统计意义，能利用半衰期公式进行计算(重难点)。
学习目标
内容索引
课时对点练
四、半衰期
一、天然放射性、射线的性质
二、人工放射性同位素
三、衰变
天然放射性、射线的性质
一
如果α射线、β射线、γ射线在磁场中运动径迹如图，三种射线的带电情况如何？
答案　α射线：在磁场中向左偏转，由左手定则可判断α粒子带正电。
β射线：在磁场中向右偏转，由左手定则可判断β粒子带负电。
γ射线：不偏转，说明γ射线不带电。
1.天然放射性
(1)天然放射现象的发现
1896年，法国物理学家 发现铀化合物能放出某种射线，使密封完好的照相底片感光。
(2)物质发射 的性质称为放射性，具有 的元素称为放射性元素。放射性元素 地发出射线的现象叫作天然放射现象。
(3)放射性并不是少数元素才有的，原子序号 的元素，都能自发地放出射线，原子序数 83的元素，有的也能放出射线。
梳理与总结
亨利·贝克勒尔
射线
放射性
自发
大于或等于83
小于
2.射线的性质
(1)α射线
①是 (氦原子核)流，符号为He，粒子带 电。
②速度只有光速的 。
③电离作用 ，穿透能力 ，容易被物质吸收。一张薄薄的铝箔，或一层包裹底片的黑纸，甚至人体皮肤的角质层，都能把它挡住。
(2)β射线
①是带负电的 流，符号为_____。
②速度很快，可达到光速的99%。
③电离作用较弱，穿透力 ，在空气中可以走 远，而碰到几毫米厚的铝片就不能通过了。
α粒子
正
10%
强
弱
电子
e
强
几十米
(3)γ射线
①本质是一种波长极短的 。波长约是X射线波长的1%。
②不带电，静止质量为0。
③电离作用更弱，穿透力 ，能穿过厚的混凝土和铅板。
电磁波
极强
　(多选)(2024·上海市期中)如图所示，R是一种放射性物质，它能放出α、β、γ三种射线，虚线框内有竖直方向的匀强电场，LL'是纸板，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.电场方向竖直向下，到达O点的是γ射线
B.电场方向竖直向上，到达O点的是γ射线
C.电场方向竖直向上，到达P点的是β射线
D.电场方向竖直向下，到达P点的是α射线
例1
√
√
α射线穿透能力最弱，所以穿不过LL'纸板，只有
β、γ两种射线穿过纸板到达MM'荧光屏，其中γ
射线不带电，不在电场中偏转，只有β射线偏转，
所以到达O点的是γ射线，到达P点的是β射线，β
射线带负电，在电场中向下偏转，说明受到向下
的电场力，所以电场方向竖直向上，故选B、C。
　(多选)将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，(已知α粒子质量为4mp，β粒子质量为)下图表示射线偏转情况中正确的是
例2
√
√
已知α粒子带正电，β粒子带负电，γ射线不带电，根据正、负电荷在磁场中运动受洛伦兹力方向和正、负电荷在电场中受电场力方向不同，可知A、B、C、D四幅图中，α、β粒子的偏转方向都是正确的。带电
粒子在磁场中做匀速圆周运动，其半径r=，将其数据代入，则α粒子与β粒子的半径之比为：=··=××≈，故A正确，
B错误。
带电粒子垂直进入匀强电场，设初速度为v0，垂直电场线方向位移为y，在y相同时，α、β粒子沿电场偏转距离之比为：
=··=××≈，
故C错误，D正确。
总结提升
三种射线在磁场及电场中偏转情况的分析
1.γ射线不论在电场还是磁场中，总是做匀速直线运动，不发生偏转。
2.α射线和β射线在电场中偏转的特点：在匀强电场中，α和β粒子沿相反方向做类平抛运动，且在同样的条件下，β粒子的偏移量大，根据粒子在沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动，偏移量x可表示为：
x=at2=·∝
所以，在同样条件下β与α粒子偏移量之比为
=××≈37。
总结提升
3.α射线和β射线在磁场中偏转的特点：在匀强磁场中，α和β粒子沿相反方向做匀速圆周运动，且在同样条件下，β粒子的轨迹半径小，
根据qvB=得R=∝。
所以，在同样条件下β与α粒子的轨迹半径之比为=××
≈。
返回
人工放射性同位素
二
放射性同位素
(1)定义：具有 的同位素。
(2)人工放射性同位素的发现
①1934年，约里奥·居里夫妇用α粒子轰击铝，发现了含有放射性的磷P，即HeAl—→n。是通过核反应生成的人工放射性同位素。
②天然放射性同位素不过40多种，而今人工制造的放射性同位素已达
多种。
(3)优点：与天然放射性物质相比，人工放射性同位素的资源丰富，放射强度容易 ，半衰期(后文会学到)比较 ，因此放射性废料容易
，获得了广泛的应用。
放射性
3 000
控制
短
处理
延伸：人工放射性同位素的应用(选讲)
(1)射线测厚仪：工业部门使用放射性同位素放出的射线来测厚度。
(2)放射治疗：利用放射性同位素放出的射线破坏癌细胞组织。
(3)培优、保鲜：利用放射性同位素放出的射线照射种子培养优良品种等。
(4)示踪原子：一种元素的各种同位素具有相同的化学性质，用放射性同位素替换非放射性的同位素后可以探测出原子到达的位置。
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衰变
三
1.定义
放射性元素是不稳定的，会自发地蜕变为另一种元素，同时放出 ，这种现象称为放射性衰变。
2.衰变类型
(1)α衰变：放射性元素放出一个α粒子后，核的质量数 ，电荷数
，成为新核。例如，—→ +_____。
(2)β衰变：放射性元素放出一个β粒子后，核的质量数 ，电荷数
。例如，—→e。
射线
减少4
减少2
He
不变
增加1
3.衰变规律
原子核衰变前、后 和 均守恒。
4.衰变实质
(1)α衰变：2个中子和2个质子能十分紧密地结合在一起，在一定条件下它们会作为一个整体从较大的原子核中穿越出来，放射性元素就发生了α衰变。
(2)β衰变：β衰变的实质在于核内的中子n)转变成一个 和一个 ，其反应方程为n—→____+____+。这种转变产生的电子发射到核外，就是β粒子。
电荷数
质量数
质子
电子
H
e
(1)原子核在衰变时，产生的新核在元素周期表中的位置不变。
(　　)
(2)β衰变是原子核外电子的电离。(　　)
(3)某原子核衰变时，放出一个β粒子后，原子核的中子数少1，原子序数加1。(　　)
×
√
×
　(2023·林芝市月考)核经一系列的衰变后变为Pb核，问：
(1)一共经过几次α衰变和几次β衰变？
例3
答案　8次α衰变和6次β衰变
设U衰变为Pb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
238=206+4x ①
92=82+2x-y ②
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)与U相比，质子数和中子数各少了多少？
答案　10　22
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衰变中子数减少1，而质子数增加1，故Pb较U质子数少10，中子数少22。
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，而不是化学反应。
2.衰变次数的判断技巧
(1)方法：设放射性元素X经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素Y，则衰变方程为：Y+He+e
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)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衰变的次数多少对质量数没有影响)，然后根据衰变规律确定β衰变的次数。
总结提升
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半衰期
四
放射性同位素衰变的快慢有一定的规律。例如氡222经过α衰变成为钋218。如图所示，横坐标表示时间，纵坐标表示任意时刻氡的质量m与t=0时的质量m0的比值。
通过观察，你发现了什么规律？
答案　每过3.8 d就有一半的氡发生了衰变。
1.定义：放射性元素的原子核由于衰变而数目减少至原来 所需的时间。
2.适用条件：半衰期描述的是 规律，不适用于单个原子核的衰变。
3.特点：
(1)放射性元素衰变的半衰期是由核 的因素决定的，跟原子所处的 和 (压力、温度等)没有关系。
(2)不同的放射性元素的半衰期 ，而且差别很大。
梳理与总结
一半
统计
内部自身
化学状态
外部条件
不同
4.衰变规律：N余=N原(，m余=m0(，式中N原、m0表示衰变前的原子数和质量，N余、m余表示衰变后的尚未发生衰变的原子数和质量，t表示时间，T表示半衰期。
1.放射性元素衰变有一定的速率。镭226衰变为氡222的半衰期为1 620年，有人说：20 g镭226经过1 620年有一半发生衰变，镭226还有10 g，再经过1 620年另一半镭226也发生了衰变，镭226就没有了。这种说法对吗？为什么？
讨论交流
答案　不对。经过第二个1 620年后镭226还剩5 g。
答案　不正确。半衰期是统计规律，不适用于少数原子核的衰变。
2.10个U经过一个半衰期之后一定还剩5个U，这种理解正确吗？
　碳14测年是考古中常用的一种测年法，碳14是放射性核，其半衰期是5 730年，自然界中的碳14参与碳循环，生物体死亡后，立即停止与生物圈的碳交换，其碳14含量开始减少。通过测量样品中残留的碳14含量，就可以知道有机物死亡的时间。现有一份古生物化石，其中碳14在碳原子中所占的比例只是现代生物中的，则此化石形成距今的年数是
A.11 460年 B.17 190年
C.22 920年 D.28 650年
例4
√
由题意可知，古生物化石已经经过了4个半衰期，则此化石形成距今时间为t=5 730×4年=22 920年，故选C。
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课时对点练
五
考点一　天然放射性、射线的性质　人工放射性同位素
1.关于原子核内部的信息，最早来自天然放射现象。人们从破解天然放射现象入手，一步步揭开了原子核的秘密。下列说法正确的是
A.法国物理学家贝克勒尔发现了X射线
B.德国物理学家伦琴发现，铀和含铀的矿物能够发出α射线
C.卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子
D.居里夫妇通过实验发现了中子
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基础对点练
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法国物理学家贝克勒尔发现了铀和含铀的矿物能够发出射线，A错误；德国物理学家伦琴发现了伦琴射线，又叫X射线，B错误；
卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子，并预言了中子的存在，C正确；
查德威克通过实验发现了中子，D错误。
2.(多选)天然放射性物质的放射线包括三种成分，下列说法正确的是
A.一张厚的黑纸能挡住α射线，但不能挡住β射线和γ射线
B.γ射线在电场或磁场中均不偏转，是中子流
C.三种射线中对气体电离作用最强的是α射线
D.β射线是高速电子流，但不是原来绕核旋转的核外电子
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由三种射线的本质和特点可知，α射线贯穿本领最弱，一张黑纸都能挡住，但β射线和γ射线不能被挡住，故A正确；
γ射线是一种电磁波，不是中子流，故B错误；
三种射线中α射线电离作用最强，故C正确；
β射线是高速电子流，来源于原子核，故D正确。
3.(多选)(2023·攀枝花市高二检测)如图中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
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由题图可知电场线方向向右，α射线带正电，所受电场力方向与电场线方向一致，故α射线向右偏转，即c为α射线；β射线带负电，所受电场力方向与电场线方向相反，故β射线向左偏转，即a为β射线；γ射线不带电，不发生偏转，即b为γ射线，故选项B、C正确。
考点二　衰变
4.含有钍()元素的花岗岩会释放出放射性气体氡()，从而放出α、β、γ射线，下列说法正确的是
A.发生α衰变时，生成的原子核比原来的原子核少4个中子
B.β衰变所释放的电子来自原子核的最外层
C.γ射线的穿透能力和电离能力均最强
D.α射线、β射线、γ射线都是从原子核内部释放出来的
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发生α衰变时，生成的原子核比原来的原子核少两个质子，4个核子，所以少2个中子，故A错误；
β衰变所释放的电子是原子核内部的一个中子转化成一个质子的同时释放出来的，故B错误；
γ射线电离能力最弱，但穿透能力最强，故C错误；
三种射线都是从原子核内部释放出来的，故选D。
5.(2024·广州市统考)核废水排入大海，对海洋生态造成恶劣影响。核废水中含有多种放射性元素，其中铯137的衰变方程为CsBa+X，氚的衰变方程为HHe+Y，下列说法正确的是
A.X是α粒子，Y是β粒子
B.上述两个核反应都遵守质量数守恒和电荷数守恒
C.上述两个反应中放出的粒子X和Y都是组成原子核的基本粒子
D.被核废水中的放射性物质污染的海产品，通过高温烹煮后可以消除核
辐射
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根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X和Y都是电子，是原子核中的中子转变成一个质子和一个电子，质子留在核中而电子从核中跑出来就是β粒子，故A错误；
衰变过程有质量亏损，但衰变过程中始终遵循质量数守恒和电荷数守恒，故B正确；
X和Y都是电子，原子核是由质子和中子组成的，电子不是组成原子核的基本粒子，故C错误；
半衰期与温度无关，只由元素种类决定，即由原子核的内部结构决定，与其他因素无关，高温烹煮不能消除核辐射，故D错误。
考点三　半衰期
6.(2023·凉山州高二期末)我们可以利用碳14测定化石地质年代，年代范围在7万年内。碳14半衰期是5 730年，而且大部分是β衰变，其衰变方程为：→X+β。下列说法正确的是
A.X比C多一个质子
B.β粒子来自原子核外部
C.含C的化合物比单质C衰变得慢些
D.2个C经过5 730年必有1个发生衰变
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根据衰变过程满足质量数和电荷数守恒，可知X的电荷数为7，则X比C多一个质子，故A正确；
原子核内部中子转变为质子的同时放出β粒子，故B错误；
含C的化合物与单质C衰变一样快，故C错误；
半衰期是适用于大量原子核衰变的一种统计规律，不适用于少数原子核衰变，则2个C经过5 730年不一定有1个发生衰变，故D错误。
7.(2022·山东卷)碘125衰变时产生γ射线，医学上利用此特性可治疗某些疾病。碘125的半衰期为60天，若将一定质量的碘125植入患者病灶组织，经过180天剩余碘125的质量为刚植入时的
A. B. C. D.
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设刚植入时碘的质量为m0，经过180天后的质量为m，根据m=m0(，代入数据解得m=m0(=m0()3=m0，故选B。
8.(2023·德阳市高二期末)诺贝尔奖官方曾发布一条科普公告，居里夫人曾经使用过的笔记本，截止到目前仍然具有放射性，而放射性将会持续1 500年。关于衰变和半衰期，下列说法正确的是
A.放射性元素的半衰期不仅与核内部本身因素有
关，还与温度有关
B.衰变成Pb要经过8次α衰变和6次β衰变
C.用化学反应改变放射性元素存在状态，可以
改变半衰期，从而实现对衰变的控制
D.放射性元素氡()的半衰期为3.8天，10个氡核经过3.8天的衰变剩余5个氡核
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能力综合练
居里夫人“笔记”
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放射性元素的半衰期仅由核内部本身因素
决定，与其他条件无关，故A错误；
β衰变不改变质量数，则U衰变成Pb，
α衰变一次质量数减少4，次数为=
8，β衰变的次数为82-(92-8×2)=6，即要经过8次α衰变和6次β衰变，故B正确；
半衰期与外界因素无关，用化学反应改变放射性元素存在状态，其半衰期不会发生变化，故C错误；
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半衰期是统计规律，对大量的原子核适用，少数原子核不适用，故D错误。
9.一天然放射性物质发出三种射线，经过方向如图所示的匀强磁场、匀强电场共存的区域后射到足够大的荧光屏上，荧光屏上只有a、b两处出现亮斑，下列判断中正确的是
A.射到b处的一定是α射线
B.射到b处的一定是β射线
C.射到b处的可能是γ射线
D.射到b处的可能是α射线
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α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电，γ
射线不受电场力和洛伦兹力，故射到b处的一
定不是γ射线，C错误；
α射线和β射线在电场、磁场中受到电场力和洛
伦兹力，若α射线打在a点，则有Eqα=Bqαvα，
对β射线vβ>vα，则Bqβvβ>Eqβ，此时β射线打到b点，若β射线打在a点，则Bqβvβ=Eqβ，对α射线有Bqαvα10.(2022·全国甲卷)两种放射性元素的半衰期分别为t0和2t0，在t=0时刻这两种元素的原子核总数为N，在t=2t0时刻，尚未衰变的原子核总数为，则在t=4t0时刻，尚未衰变的原子核总数为
A. B.
C. D.
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根据题意设半衰期为t0的元素原子核数为x，另一种元素原子核数为y，
依题意有x+y=N，经历2t0后有x+y=
联立可得x=N，y=N
在t=4t0时，原子核数为x的元素经历了4个半衰期，原子核数为y的元
素经历了2个半衰期，则此时未衰变的原子核总数为n=x+y=，故
选C。
11.室内装修污染四大有害气体是苯系物、甲醛、氨气和氡。氡存在于建筑水泥、矿渣砖、装饰石材及土壤中。氡看不到，嗅不到，即使在氡浓度很高的环境里，人们对它也毫无感觉。氡进入人的呼吸系统能诱发肺癌，是除吸烟外导致肺癌的第二大因素。静止的氡核Rn放出一个粒子X后变成钋核Po，钋核的动能为Ek1，若衰变放出的能量全部变成钋核和粒子X的动能。试回答以下问题：
(1)写出上述衰变的核反应方程(请用物理学上规定的符号表示粒子X)；
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答案　PoHe
根据题意RnPoHe
(2)求粒子X的动能Ek2。
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答案　Ek1
设钋核的质量为m1、速度为v1，粒子X的质量为m2、速度为v2，
根据动量守恒定律，有0=m1v1-m2v2
粒子X的动能Ek2==×=Ek1。
12.一静止在匀强磁场中的天然放射性原子核Th发生了一次衰变，释放出的β粒子和反冲核都在磁场中做匀速圆周运动，运动径迹如图所示。衰变放出的光子的动量可以忽略不计，下列判断正
确的是
A.运动径迹1对应β粒子
B.释放出的β粒子和反冲核在磁场中运动的轨迹半径
之比与它们的质量有关
C.释放出的β粒子和反冲核在磁场中运动的轨迹半径之比为90∶1
D.释放出的β粒子和反冲核在匀强磁场中做圆周运动时环绕方向相反
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尖子生选练
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根据题意可知，衰变放出的光子的动量可以忽
略不计，则衰变过程满足动量守恒，则释放出
的β粒子和反冲核的动量大小相等，方向相反，
根据洛伦兹力提供向心力有qvB=m，可得r=
=，可知，半径与带电荷量成反比，与质量无关，由于电子带
电荷量少，则半径大的为电子的轨迹，即运动径迹2对应β粒子，故A、B错误；
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根据电荷数守恒可知，反冲核带91个正电荷，则释放出的β粒子和反冲核在磁场中运动的轨迹半径之比为91∶1，故C错误；
由于衰变后，β粒子带负电，反冲核带正电，且运动方向相反，根据左手定则可得，β粒子
返回
和反冲核在分开的位置受相同方向的洛伦兹力，则释放出的β粒子和反冲核在匀强磁场中做圆周运动时环绕方向相反，故D正确。

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