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第7讲 原子核 （一）
考点1 原子核的组成
【知识梳理】
知识点1 天然放射现象
1.天然放射现象的发现
?1896年，法国物理学家贝克勒尔首先发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，这种射线可以
穿透黑纸使照相底片感光，从而发现放射性元素。
?居里和居里夫人在贝克勒尔的建议下，对铀和含铀的各种矿石进行了深入研究，发现了放射性更强的新元素。其中一种，为了纪念她的祖国波兰而命名为钋，另一种命名为镭。
2.放射性、放射性元素和天然放射性现象的定义
（1）物质发射射线的性质称为放射性；
（2）具有放射性的元素称为放射性元素；
（3）放射性元素自发地发出射线的现象叫做天然放射现象。

1.研究发现，原子序数大于或等于83的所有元素，都能自发地放出射线，原子序数小于83的元素，也能放出射线；
2.研究表明，元素的放射性与它的存在形式（单质或化合物）无关，也不受物理和化学变化的影响；
3.射线中的电子是原子核内部放出的，并不是原子核外部的电子放出的，这说明了原子核内部结构是可以再分的。

知识点2 三种射线
1.三种射线
?放射性物质发出的射线有三种：ɑ射线、β射线和γ射线。
（1）ɑ射线：高速粒子流，粒子带两个单位正电荷，质量数为4，即氦原子核，其速度可以达到光速的1/10，具有较大的动能，穿透本领弱，但电离作用强，可以使沿途的空气电离，在空气中只能前进几厘米，一张普通的纸就能挡住。
（2）β射线：高速电子流，其速度柯达光速的99%。穿透本领强，能穿透黑纸甚至是几毫米的铝板，但电离作用较弱。
（3）γ射线：是一种能量很高的电磁波，波长很短，在10-10m以下。穿透本领更强，能穿透几厘米厚的铝板，但电离作用更弱。

2.三种射线的判断方法
（1）带电粒子在磁场中受到磁场力而偏转（2）带电粒子在电场中受到电场力而偏转

3.三种射线的性质和本质比较
种类 射线 射线 射线
组成 高速氦核流 高速电子流 光子流（高频电磁波）
带电荷量 2e -e 0

质量 4 静止质量为零
速度 0.1c 0.99c C
在电场或磁场中 偏转 偏转 不偏转
贯穿本领 最弱用纸能挡住 较强穿透几毫米的铝板 最强穿透几厘米的铅板
对空气的电离作用 很强 较弱 很弱
在空气中的径迹 粗、短、直 细、较长、曲折 最长
?
知识点3 原子核的组成
1.质子的发现
（1）英国物理学家卢瑟福在1919年做了用ɑ粒子轰击氮核的实验，从氮核中打出了一种粒子，经过实验研究证明，这种粒子带正电荷，其电荷量和一个电子的电荷量相同，质量等于一个电子质量的1836倍，把它叫做质子。以后人们用类似的方法几乎从所有的原子核中都打出了质子，因而断定质子是原子核的组成部分。
（2）质子带正电荷，电荷量与一个电子的电荷量相等。质子的质量为mp=1.67×10-27kg。
2.中子的发现
（1）卢瑟福的预言
?卢瑟福提出了一种大胆的猜想：原子核内可能还存在着另一种粒子：它的质量与质子相同，但是不带电，他把这种粒子命名为中子。
（2）查德威克的发现
?1932年，查德威克验证了他的老师卢瑟福的预言，发现原子核中确实存在着中性的、质量几乎与质子相同的粒子。

3.原子核的组成
（1）核子：质子和中子统称为核子。
（2）原子核的组成：由核子组成， 即质子和中子。
（3）电荷数：原子核所带的电荷总是质子电荷的整数倍，这个整数表示原子核的电荷量，叫做原子核
的电荷数，用Z表示。
（4）质量数：原子核的质量等于核内质子和中子的质量的总和，而质子与中子的质量几乎相等，所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数叫做原子核的质量数，用A表示。
（5）原子核符号：。核电核数=质子数（Z）=原子序数=核外电子数，质量数（A）=质子数+中子数

4.同位素
（1）具有相同质子数而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置，因而互称同位素。
（2）氢的三种同位素：氕、氘、氚





巩固练习
考点1：重大物理实验
【例1】图为查德威克实验示意图，由天然放射性元素钋（Po）放出的A射线轰击铍时会产生粒子流A，用粒子流A轰击石蜡时会打出粒子流B，经研究知道（ ）

A.A为中子，B为质子 B.A为质子，B为中子
C.A为γ射线，B为中子 D.A为中子，B为γ射线

【变式1】（多选）在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。下列说法符合历史事实的是（ ）
A.密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值
B.贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核
C.居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素
D.卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子
E.汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷

考点2：三种射线
【例1】（多选）近几年，我国北京、上海、山东、洛阳、广州等地引进了十多台γ刀，治疗患者5000余例，效果很好，成为治疗脑肿瘤的最佳仪器，令人感叹的是，用γ刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半小时完成手术，无需住院，因而γ刀被誉为“神刀”。据报道，我国自己研制的旋式γ刀性能更好，即将进入各大医院为患者服务。问：γ刀治疗脑肿瘤主要是利用（ ）
A.γ射线具有很强的穿透能力 B.γ射线具有很强的电离作用
C.γ射线波长很短，具有很高的能量 D.γ射线能很容易绕过阻碍物到达脑肿瘤位置
【变式1】（多选）下列关于三种射线的说法正确的是（ ）
A．α射线就是α粒子流 B．β射线就是高速中子流
C．β射线就是高速电子流 D．γ射线就是光子

【变式2】（多选）将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，下图表示射线偏转情况中正确的是（ ）
A. B. C. D.


考点3：原子核结构
【例1】（多选）是镭的一种同位素，对于这两种镭的原子而言，下列说法正确的有（ ）
A.它们具有相同的质子数和不同的质量数
B.它们具有相同的中子数和不同的原子序数
C.它们具有相同的核电荷数和不同的中子数
D.它们具有相同的核外电子数和不同的化学性质

【变式1】（多选）氢有三种同位素，分别是氕、氘、氚，则（ ）
A.它们的质子数相等 B.它们的核外电子数相等
C.它们的核子数相等 D.它们的中子数相等


【变式2】已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226。试问：
（1）镭核中有几个质子？几个中子？
（2）镭核所带的电荷量是多少？
（3）若镭原子呈中性，它核外有几个电子？




考点2 放射性元素
【知识梳理】
知识点1 原子核的衰变
1.原子核的衰变：原子核放出ɑ粒子或β粒子，由于核电核数变了，它在周期表中的位置就变了，变成另一种原子核，我们把这种变化称为原子核的衰变。

2.原子核衰变遵循的规律：电荷数和质量数守恒，即衰变前质量数之和等于衰变后质量数之和；衰变前的电荷数之和等于衰变后电荷数之和。

3.ɑ衰变：放射性元素的原子核放射出ɑ粒子（质量数为4，核电核数为2），成为新元素原子核的过
程：
（1）衰变方程：
（2）ɑ粒子的本质：氮核，由两个质子和两个中子组成
（3）ɑ衰变的实质：在放射性元素的原子核中，两个质子和两个中子结合得比较牢固，会作为一个整体从放射性元素原子核中抛射出来，即为放射性元素发生的ɑ衰变（）

4.β衰变：放射性元素的原子核放出一个β粒子（质量数为0，核电核数为-1），成为新元素原子核的过程：
（1）衰变方程：
（2）β粒子的本质：电子
（3）β衰变的实质：原子核内的一个中子转化为一个质子，放出一个电子，即

5.γ射线的产生
（1）γ射线产生的机理：放射性的原子核在发生ɑ衰变或β衰变时，会释放能量，使生成新核处于高能量状态（能级），在向低能级跃迁时，能量以γ光子的形式辐射出来。
（2）γ射线是不带电的光子，因此原子核放射出γ射线，元素在周期表中的位置不变。

1.核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向；
2.核反应的生成物要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒杜撰出生成物；
3.核反应中遵循质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中反应前后的总质量会发生变化（质量亏损）而释放出巨大的核能；
4.当放射性物质发生连续性衰变时，原子核可以连续方出三种射线。
5.由电荷数守恒和质量数守恒确定衰变次数
设放射性元素Z(A)X经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素，则衰变方程为，根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m.
7.半衰期
（1）定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。
（2）影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核内部的因素决定的，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。不同元素的半衰期不同。
（3）应用：利用半衰期非常稳定这一特点，可以测量其衰变程度推断时间，常用其测定地质年代、古生物年代等。
4.公式：，其中τ为半衰期．
5.注意：半衰期是大量原子核衰变的统计规律，只对大量原子核有意义，对少数原子核是没有意义的。对于一个特定的原子核，无法确定其何时发生衰变，但可以确定各个时刻发生衰变的概率，即某时刻衰变的可能性，因此，半衰期只适用于大量的原子核。

知识点2 探测射线的方法
1．威耳逊云室
(1)原理：粒子在云室内的气体中飞过，使沿途的气体分子电离，过饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心凝结成雾滴，于是显示出射线的径迹．
(2)粒子的径迹：α粒子的径迹直而清晰；高速β粒子的径迹又细又直，低速β粒子径迹又短又粗而且是弯曲的；γ粒子的电离本领很小，一般看不到它的径迹．
2．气泡室：气泡室装的是过热液体(如液态氢)，粒子经过液体时就有气泡形成，显示粒子的径迹．
3．盖革—米勒计数器
当某种射线粒子进入管内时，它使管内的气体电离，产生的电子在电场中加速．电子跟管中的气体分子碰撞时，又使气体分子电离，产生电子……这样，一个粒子进入管中可以产生大量电子，这些电子到达阳极，正离子到达阴极，在电路中就产生一次脉冲放电，利用电子仪器可以把放电次数记录下来．

知识点3 人工转变核反应
1．核反应定义：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程。

2．核反应的实质：以基本粒子(α粒子、质子、中子等)为“炮弹”去轰击原子核(靶核X)，从而促使原子核发生变化，生成了新原子核(Y)，并放出某一粒子。用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使核发生了变化。

3．原子核人工转变的三大发现


4．人工转变核反应与衰变的比较
(1)不同点：原子核的人工转变，是一种核反应，是其他粒子与原子核相碰撞的结果，需要一定的装置
和条件才能发生，而衰变是原子核的自发变化，它不受物理、化学条件的影响．
(2)相同点：人工转变与衰变过程一样，在发生过程中质量数与电荷数都守恒；反应前后粒子总动量守恒．

知识点4放射性同位素
1.人工放射性同位素：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素。放射性同位素有天然和人造两种，它们的化学性质相同。用质子、中子、ɑ粒子轰击原子核，可以得到放射性同位素。

2.典型的人工放射性同位素核反应过程：
1934年约里奥—居里夫妇发现经过ɑ粒子轰击的铝片中含有放射性磷，核反应方程：.其中就是磷的放射性同位素，它像天然放射性元素一样发生衰变，它衰变时放出正电子，核反应方程为
?这是人类第一次用人工方法获得放射性同位素，这是一个很重要的发现，天然的放射性同位素不过40多种，而今天人工制造的放射性同位素已达到1000多种，每种元素都有放射性同位素。
3.人工放射性同位素的优势：
（1）种类多．天然放射性同位素不过40多种，而人工放射性同位素已达1 000多种。
（2）放射强度容易控制。
（3）可制成各种所需的形状。
（4）半衰期短，废料易处理。
（5）虽然放射性元素衰变的快慢由核内部因素决定，但可以控制材料中放射性同位素的含量。

知识点5放射性的应用和防护
1.在工业上可以用γ射线来探测工件内部裂痕，称为γ探伤。也可以用γ射线照射种子，会使种子的遗传基因发生变异，从而培育出优良品种。还能用射线照射治疗恶性肿瘤，也就是医生们说的“放疗”。

2.用放射性同位素制成各种化合物，作为示踪原子，用仪器可以探测其“放射性标记”。如环境检测中用示踪原子“跟踪”污水对海洋的污染；农业上利用作为示踪原子来研究农作物对磷肥的吸收情况；一医学上用示踪原子帮助确定肿瘤的部位和范围等。
3.防护：密封防护、距离防护、时间防护、屏蔽防护。

巩固练习
考点1：衰变规律的理解和应用
【例1】（多选）对天然放射现象，下列说法中正确的是（ ）
A.α粒子带正电，所以α射线一定是从原子核中射出的
B.β粒子带负电，所以β射线有可能是核外电子
C.γ 粒子是光子，所以γ射线有可能是由原子发光产生的
D.α射线、β射线、γ射线都是从原子核内部释放出来的

【变式1】放射性元素在衰变过程中，有些放出α射线，有些放出β射线，有些在放出α射线或β射线的同时，还以γ射线的形式释放能量．例如核的衰变过程可表示为，则（ ）
A.β衰变，产生的核从高能级向低能级跃迁
B.β衰变，产生的核从低能级向高能级跃迁
C.α衰变，产生的核从高能级向低能级跃迁
D.α衰变，产生的核从低能级向高能级跃迁

考点2：衰变次数的计算
【例1】某放射性元素的原子核发生两次ɑ衰变和六次β衰变，关于它的原子核的变化，说法正确的是（ ）
A.中子数减小8 B.质子数减小2 C.质子数增加2 D.核子数减小10


【变式1】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。上述系列衰变可表示为，另一系列衰变:，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

【变式2】（多选）天然放射性元素经过一系列ɑ衰变和β衰变之后，变成，下列论断中正确的是（ ）
A.衰变过程共有6次ɑ衰变和4次β衰变 B.铅核比钍核少8个质子
C.β衰变所放出的电子来自原子核外轨道 D.钍核比铅核多16个中子




考点3：半衰期的考察
【例1】（多选）关于放射元素的半衰期（ ）
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.与外界压强和温度有关，与原子的化学状态无关
D.可以用于测定地质年代、生物年代等

【变式1】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

【变式2】某放射性元素原为8g，经6天时间已有6g发生了衰变，此后它再衰变1g，还需要几天？


【变式3】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，剩下两元素的质量之比mA:mB为多少？



【变式4】核经一系列的衰变后变为核，问：
（1）一共经过几次α衰变和几次β衰变？
（2）与相比，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．

课后作业
1．一个放射性原子核，发生一次β衰变，则它的( )
A．质子数减少一个，中子数不变 B．质子数增加一个，中子数不变
C．质子数增加一个，中子数减少一个 D．质子数减少一个，中子数增加一个

2．某种元素具有多种同位素，下面四幅图中能反映这些同位素的质量数A与中子数N关系的是( )


3．放射源放入铅制容器中，射线只能从容器的小孔射出，成为细细的一束．在射线经过的空间施加磁场，发现射线分成三束，如图所示．关于这三种射线及其性质，下列说法正确的是( )
A．射线a的电离本领最弱
B．射线b是高速中子流，速度可达光速
C．射线c是原子的核外电子电离而产生的
D．若将放射源置于高温高压环境中，射线强度将不变化

4．原子核与氘核反应生成一个α粒子和一个质子．由此可知( )
A．A＝2，Z＝1 B．A＝2，Z＝2
C．A＝3，Z＝3 D．A＝3，Z＝2

5．若元素A的半衰期为4天，元素B的半衰期为5天，相同质量的A和B经过20天后，剩下的质量之比mA∶mB＝( )
A．30∶31 B．31∶30
C．1∶2 D．2∶1
6. 经过m次α衰变和n次β衰变，变成 ，则( )
A．m＝7，n＝3 B．m＝7，n＝4
C．m＝14，n＝9 D．m＝14，n＝18

7．当氘等离子体被加热到适当高温时，氘核参与的几种聚变反应可能发生，并放出能量．这几种反应的总效果可以表示为＋43.15 MeV，由平衡条件可知( )
A．k＝1，d＝4 B．k＝2，d＝2 C．k＝1，d＝6 D．k＝2，d＝3

8．14C测年法是利用14C衰变规律对古生物进行年代测定的方法．若以横坐标t表示时间，纵坐标m表示任意时刻14C的质量，m0为t＝0时14C的质量．下面四幅图中能正确反映14C衰变规律的是( )













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第7讲 原子核 （一）
考点1 原子核的组成
【知识梳理】
知识点1 天然放射现象
1.天然放射现象的发现
?1896年，法国物理学家贝克勒尔首先发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，这种射线可以
穿透黑纸使照相底片感光，从而发现放射性元素。
?居里和居里夫人在贝克勒尔的建议下，对铀和含铀的各种矿石进行了深入研究，发现了放射性更强的新元素。其中一种，为了纪念她的祖国波兰而命名为钋，另一种命名为镭。
2.放射性、放射性元素和天然放射性现象的定义
（1）物质发射射线的性质称为放射性；
（2）具有放射性的元素称为放射性元素；
（3）放射性元素自发地发出射线的现象叫做天然放射现象。

1.研究发现，原子序数大于或等于83的所有元素，都能自发地放出射线，原子序数小于83的元素，也能放出射线；
2.研究表明，元素的放射性与它的存在形式（单质或化合物）无关，也不受物理和化学变化的影响；
3.射线中的电子是原子核内部放出的，并不是原子核外部的电子放出的，这说明了原子核内部结构是可以再分的。

知识点2 三种射线
1.三种射线
?放射性物质发出的射线有三种：ɑ射线、β射线和γ射线。
（1）ɑ射线：高速粒子流，粒子带两个单位正电荷，质量数为4，即氦原子核，其速度可以达到光速的1/10，具有较大的动能，穿透本领弱，但电离作用强，可以使沿途的空气电离，在空气中只能前进几厘米，一张普通的纸就能挡住。
（2）β射线：高速电子流，其速度柯达光速的99%。穿透本领强，能穿透黑纸甚至是几毫米的铝板，但电离作用较弱。
（3）γ射线：是一种能量很高的电磁波，波长很短，在10-10m以下。穿透本领更强，能穿透几厘米厚的铝板，但电离作用更弱。

2.三种射线的判断方法
（1）带电粒子在磁场中受到磁场力而偏转（2）带电粒子在电场中受到电场力而偏转

3.三种射线的性质和本质比较
种类 射线 射线 射线
组成 高速氦核流 高速电子流 光子流（高频电磁波）
带电荷量 2e -e 0

质量 4 静止质量为零
速度 0.1c 0.99c C
在电场或磁场中 偏转 偏转 不偏转
贯穿本领 最弱用纸能挡住 较强穿透几毫米的铝板 最强穿透几厘米的铅板
对空气的电离作用 很强 较弱 很弱
在空气中的径迹 粗、短、直 细、较长、曲折 最长
?
知识点3 原子核的组成
1.质子的发现
（1）英国物理学家卢瑟福在1919年做了用ɑ粒子轰击氮核的实验，从氮核中打出了一种粒子，经过实验研究证明，这种粒子带正电荷，其电荷量和一个电子的电荷量相同，质量等于一个电子质量的1836倍，把它叫做质子。以后人们用类似的方法几乎从所有的原子核中都打出了质子，因而断定质子是原子核的组成部分。
（2）质子带正电荷，电荷量与一个电子的电荷量相等。质子的质量为mp=1.67×10-27kg。
2.中子的发现
（1）卢瑟福的预言
?卢瑟福提出了一种大胆的猜想：原子核内可能还存在着另一种粒子：它的质量与质子相同，但是不带电，他把这种粒子命名为中子。
（2）查德威克的发现
?1932年，查德威克验证了他的老师卢瑟福的预言，发现原子核中确实存在着中性的、质量几乎与质子相同的粒子。

3.原子核的组成
（1）核子：质子和中子统称为核子。
（2）原子核的组成：由核子组成， 即质子和中子。
（3）电荷数：原子核所带的电荷总是质子电荷的整数倍，这个整数表示原子核的电荷量，叫做原子核
的电荷数，用Z表示。
（4）质量数：原子核的质量等于核内质子和中子的质量的总和，而质子与中子的质量几乎相等，所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数叫做原子核的质量数，用A表示。
（5）原子核符号：。核电核数=质子数（Z）=原子序数=核外电子数，质量数（A）=质子数+中子数

4.同位素
（1）具有相同质子数而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置，因而互称同位素。
（2）氢的三种同位素：氕、氘、氚





巩固练习
考点1：重大物理实验
【例1】图为查德威克实验示意图，由天然放射性元素钋（Po）放出的A射线轰击铍时会产生粒子流A，用粒子流A轰击石蜡时会打出粒子流B，经研究知道（ ）

A.A为中子，B为质子 B.A为质子，B为中子
C.A为γ射线，B为中子 D.A为中子，B为γ射线
答案：A

【变式1】（多选）在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。下列说法符合历史事实的是（ ）
A.密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值
B.贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核
C.居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素
D.卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子
E.汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷
答案：ACE

考点2：三种射线
【例1】（多选）近几年，我国北京、上海、山东、洛阳、广州等地引进了十多台γ刀，治疗患者5000余例，效果很好，成为治疗脑肿瘤的最佳仪器，令人感叹的是，用γ刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半小时完成手术，无需住院，因而γ刀被誉为“神刀”。据报道，我国自己研制的旋式γ刀性能更好，即将进入各大医院为患者服务。问：γ刀治疗脑肿瘤主要是利用（ ）
A.γ射线具有很强的穿透能力 B.γ射线具有很强的电离作用
C.γ射线波长很短，具有很高的能量 D.γ射线能很容易绕过阻碍物到达脑肿瘤位置
答案：AC

【变式1】（多选）下列关于三种射线的说法正确的是（ ）
A．α射线就是α粒子流 B．β射线就是高速中子流
C．β射线就是高速电子流 D．γ射线就是光子
答案：ACD

【变式2】（多选）将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，下图表示射线偏转情况中正确的是（ ）
A. B. C. D.
答案：AD


考点3：原子核结构
【例1】（多选）是镭的一种同位素，对于这两种镭的原子而言，下列说法正确的有（ ）
A.它们具有相同的质子数和不同的质量数
B.它们具有相同的中子数和不同的原子序数
C.它们具有相同的核电荷数和不同的中子数
D.它们具有相同的核外电子数和不同的化学性质
答案：AC
【变式1】（多选）氢有三种同位素，分别是氕、氘、氚，则（ ）
A.它们的质子数相等 B.它们的核外电子数相等
C.它们的核子数相等 D.它们的中子数相等
答案：AB

【变式2】已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226。试问：
（1）镭核中有几个质子？几个中子？
（2）镭核所带的电荷量是多少？
（3）若镭原子呈中性，它核外有几个电子？


答案：（1）88，138；（2）1.41×10-17C；（3）88

考点2 放射性元素
【知识梳理】
知识点1 原子核的衰变
1.原子核的衰变：原子核放出ɑ粒子或β粒子，由于核电核数变了，它在周期表中的位置就变了，变成另一种原子核，我们把这种变化称为原子核的衰变。

2.原子核衰变遵循的规律：电荷数和质量数守恒，即衰变前质量数之和等于衰变后质量数之和；衰变前的电荷数之和等于衰变后电荷数之和。

3.ɑ衰变：放射性元素的原子核放射出ɑ粒子（质量数为4，核电核数为2），成为新元素原子核的过
程：
（1）衰变方程：
（2）ɑ粒子的本质：氮核，由两个质子和两个中子组成
（3）ɑ衰变的实质：在放射性元素的原子核中，两个质子和两个中子结合得比较牢固，会作为一个整体从放射性元素原子核中抛射出来，即为放射性元素发生的ɑ衰变（）

4.β衰变：放射性元素的原子核放出一个β粒子（质量数为0，核电核数为-1），成为新元素原子核的过程：
（1）衰变方程：
（2）β粒子的本质：电子
（3）β衰变的实质：原子核内的一个中子转化为一个质子，放出一个电子，即

5.γ射线的产生
（1）γ射线产生的机理：放射性的原子核在发生ɑ衰变或β衰变时，会释放能量，使生成新核处于高能量状态（能级），在向低能级跃迁时，能量以γ光子的形式辐射出来。
（2）γ射线是不带电的光子，因此原子核放射出γ射线，元素在周期表中的位置不变。

1.核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向；
2.核反应的生成物要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒杜撰出生成物；
3.核反应中遵循质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中反应前后的总质量会发生变化（质量亏损）而释放出巨大的核能；
4.当放射性物质发生连续性衰变时，原子核可以连续方出三种射线。
5.由电荷数守恒和质量数守恒确定衰变次数
设放射性元素Z(A)X经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素，则衰变方程为，根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m.
7.半衰期
（1）定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。
（2）影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核内部的因素决定的，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。不同元素的半衰期不同。
（3）应用：利用半衰期非常稳定这一特点，可以测量其衰变程度推断时间，常用其测定地质年代、古生物年代等。
4.公式：，其中τ为半衰期．
5.注意：半衰期是大量原子核衰变的统计规律，只对大量原子核有意义，对少数原子核是没有意义的。对于一个特定的原子核，无法确定其何时发生衰变，但可以确定各个时刻发生衰变的概率，即某时刻衰变的可能性，因此，半衰期只适用于大量的原子核。

知识点2 探测射线的方法
1．威耳逊云室
(1)原理：粒子在云室内的气体中飞过，使沿途的气体分子电离，过饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心凝结成雾滴，于是显示出射线的径迹．
(2)粒子的径迹：α粒子的径迹直而清晰；高速β粒子的径迹又细又直，低速β粒子径迹又短又粗而且是弯曲的；γ粒子的电离本领很小，一般看不到它的径迹．
2．气泡室：气泡室装的是过热液体(如液态氢)，粒子经过液体时就有气泡形成，显示粒子的径迹．
3．盖革—米勒计数器
当某种射线粒子进入管内时，它使管内的气体电离，产生的电子在电场中加速．电子跟管中的气体分子碰撞时，又使气体分子电离，产生电子……这样，一个粒子进入管中可以产生大量电子，这些电子到达阳极，正离子到达阴极，在电路中就产生一次脉冲放电，利用电子仪器可以把放电次数记录下来．

知识点3 人工转变核反应
1．核反应定义：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程。

2．核反应的实质：以基本粒子(α粒子、质子、中子等)为“炮弹”去轰击原子核(靶核X)，从而促使原子核发生变化，生成了新原子核(Y)，并放出某一粒子。用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使核发生了变化。

3．原子核人工转变的三大发现


4．人工转变核反应与衰变的比较
(1)不同点：原子核的人工转变，是一种核反应，是其他粒子与原子核相碰撞的结果，需要一定的装置
和条件才能发生，而衰变是原子核的自发变化，它不受物理、化学条件的影响．
(2)相同点：人工转变与衰变过程一样，在发生过程中质量数与电荷数都守恒；反应前后粒子总动量守恒．

知识点4放射性同位素
1.人工放射性同位素：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素。放射性同位素有天然和人造两种，它们的化学性质相同。用质子、中子、ɑ粒子轰击原子核，可以得到放射性同位素。

2.典型的人工放射性同位素核反应过程：
1934年约里奥—居里夫妇发现经过ɑ粒子轰击的铝片中含有放射性磷，核反应方程：.其中就是磷的放射性同位素，它像天然放射性元素一样发生衰变，它衰变时放出正电子，核反应方程为
?这是人类第一次用人工方法获得放射性同位素，这是一个很重要的发现，天然的放射性同位素不过40多种，而今天人工制造的放射性同位素已达到1000多种，每种元素都有放射性同位素。
3.人工放射性同位素的优势：
（1）种类多．天然放射性同位素不过40多种，而人工放射性同位素已达1 000多种。
（2）放射强度容易控制。
（3）可制成各种所需的形状。
（4）半衰期短，废料易处理。
（5）虽然放射性元素衰变的快慢由核内部因素决定，但可以控制材料中放射性同位素的含量。

知识点5放射性的应用和防护
1.在工业上可以用γ射线来探测工件内部裂痕，称为γ探伤。也可以用γ射线照射种子，会使种子的遗传基因发生变异，从而培育出优良品种。还能用射线照射治疗恶性肿瘤，也就是医生们说的“放疗”。

2.用放射性同位素制成各种化合物，作为示踪原子，用仪器可以探测其“放射性标记”。如环境检测中用示踪原子“跟踪”污水对海洋的污染；农业上利用作为示踪原子来研究农作物对磷肥的吸收情况；一医学上用示踪原子帮助确定肿瘤的部位和范围等。
3.防护：密封防护、距离防护、时间防护、屏蔽防护。

巩固练习
考点1：衰变规律的理解和应用
【例1】（多选）对天然放射现象，下列说法中正确的是（ ）
A.α粒子带正电，所以α射线一定是从原子核中射出的
B.β粒子带负电，所以β射线有可能是核外电子
C.γ 粒子是光子，所以γ射线有可能是由原子发光产生的
D.α射线、β射线、γ射线都是从原子核内部释放出来的
答案：AD

【变式1】放射性元素在衰变过程中，有些放出α射线，有些放出β射线，有些在放出α射线或β射线的同时，还以γ射线的形式释放能量．例如核的衰变过程可表示为，则（ ）
A.β衰变，产生的核从高能级向低能级跃迁
B.β衰变，产生的核从低能级向高能级跃迁
C.α衰变，产生的核从高能级向低能级跃迁
D.α衰变，产生的核从低能级向高能级跃迁
答案：A

考点2：衰变次数的计算
【例1】某放射性元素的原子核发生两次ɑ衰变和六次β衰变，关于它的原子核的变化，说法正确的是（ ）
A.中子数减小8 B.质子数减小2 C.质子数增加2 D.核子数减小10
答案：C


【变式1】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。上述系列衰变可表示为，另一系列衰变:，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
答案：B

【变式2】（多选）天然放射性元素经过一系列ɑ衰变和β衰变之后，变成，下列论断中正确的是（ ）
A.衰变过程共有6次ɑ衰变和4次β衰变 B.铅核比钍核少8个质子
C.β衰变所放出的电子来自原子核外轨道 D.钍核比铅核多16个中子
答案：ABD

考点3：半衰期的考察
【例1】（多选）关于放射元素的半衰期（ ）
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.与外界压强和温度有关，与原子的化学状态无关
D.可以用于测定地质年代、生物年代等
答案：BD

【变式1】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
答案：B

【变式2】某放射性元素原为8g，经6天时间已有6g发生了衰变，此后它再衰变1g，还需要几天？

答案：3天

【变式3】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，剩下两元素的质量之比mA:mB为多少？


答案：1：2
【变式4】核经一系列的衰变后变为核，问：
（1）一共经过几次α衰变和几次β衰变？
（2）与相比，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)8次α衰变，6次β衰变 (2)10个；22个；（3）→＋8＋6


课后作业
1．一个放射性原子核，发生一次β衰变，则它的( )
A．质子数减少一个，中子数不变 B．质子数增加一个，中子数不变
C．质子数增加一个，中子数减少一个 D．质子数减少一个，中子数增加一个
答案：C

2．某种元素具有多种同位素，下面四幅图中能反映这些同位素的质量数A与中子数N关系的是( )

答案：B
3．放射源放入铅制容器中，射线只能从容器的小孔射出，成为细细的一束．在射线经过的空间施加磁场，发现射线分成三束，如图所示．关于这三种射线及其性质，下列说法正确的是( )
A．射线a的电离本领最弱
B．射线b是高速中子流，速度可达光速
C．射线c是原子的核外电子电离而产生的
D．若将放射源置于高温高压环境中，射线强度将不变化
答案：D

4．原子核与氘核反应生成一个α粒子和一个质子．由此可知( )
A．A＝2，Z＝1 B．A＝2，Z＝2
C．A＝3，Z＝3 D．A＝3，Z＝2
答案：D

5．若元素A的半衰期为4天，元素B的半衰期为5天，相同质量的A和B经过20天后，剩下的质量之比mA∶mB＝( )
A．30∶31 B．31∶30
C．1∶2 D．2∶1
答案：C

6. 经过m次α衰变和n次β衰变，变成 ，则( )
A．m＝7，n＝3 B．m＝7，n＝4
C．m＝14，n＝9 D．m＝14，n＝18
答案：B

7．当氘等离子体被加热到适当高温时，氘核参与的几种聚变反应可能发生，并放出能量．这几种反应的总效果可以表示为＋43.15 MeV，由平衡条件可知( )
A．k＝1，d＝4 B．k＝2，d＝2 C．k＝1，d＝6 D．k＝2，d＝3
答案：B

8．14C测年法是利用14C衰变规律对古生物进行年代测定的方法．若以横坐标t表示时间，纵坐标m表示任意时刻14C的质量，m0为t＝0时14C的质量．下面四幅图中能正确反映14C衰变规律的是( )

答案：C












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