原子核的衰变及半衰期
1.原子核的衰变
放射性元素的原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化称为衰变．
2．衰变规律
电荷数和质量数都守恒．
3．衰变的分类
(1)α衰变的一般方程：X→Y＋He，每发生一次α衰变，新元素与原元素相比较，核电荷数减小2，质量数减少4.
α衰变的实质：是某元素的原子核同时放出由两个质子和两个中子组成的粒子(即氦核)．(核内2H＋2n→He)
(2)β衰变的一般方程：X→Y＋e.每发生一次β衰变，新元素与原元素相比较，核电荷数增加1，质量数不变．
β衰变的实质：是元素的原子核内的一个中子变成质子时放射出一个电子(核内n→H＋e)．＋β衰变：P→Si＋e
(3)γ射线是伴随α衰变或β衰变同时产生的，γ射线不改变原子核的电荷数和质量数．
γ射线实质：是放射性原子核在发生α衰变或β衰变时，产生的某些新核由于具有过多的能量(核处于激发态)而辐射出的光子．
4．半衰期
不同元素的半衰期是不一样的，其差别可以很大．例如，有的半衰期可以达到几千年甚至上万年，也有的半衰期不到1秒．在一个半衰期τ内，将有一半的原子核发生衰变，经过时间t后，则剩余没有衰变的原子核个数N＝N0()，或没有衰变的原子核质量m＝M()，公式适用于大量的原子核，该规律是宏观统计规律，对个别原子核无意义．
U放射性衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成Bi，而Bi可以经一次衰变变成X(X代表某一种元素)，也可以经一次衰变变成Ti，X和Ti最后都变成Pb，衰变路径如图3－1所示，则图中( )
图3－1
A．a＝82，b＝211
B．①是β衰变，②是α衰变
C．①是α衰变，②是β衰变
D.Ti经过一次α衰变变成Pb
【解析】 Bi经一次衰变变成210aX，由于质量数不变，所以只能发生了一次β衰变，电荷数增加1即a＝83＋1＝84，①是β衰变，Bi经一次衰变变成Ti，由于电荷数减少2，所以只能发生了一次α衰变，质量数减少4，即b＝210－4＝206，②是α衰变，故A、C均不正确，B正确，Ti变成Pb，质量数不变，电荷数增加1，所以只能经过一次β衰变，故D项错误．
【答案】 B
1．放射性元素的原子核在α衰变或β衰变生成新原子核时，往往会同时伴随________辐射．已知A、B两种放射性元素的半衰期分别为T1和T2，经过t＝T1·T2时间后测得这两种放射性元素的质量相等，那么它们原来的质量之比mA∶mB＝________.
【解析】 放射性元素的原子核在α衰变或β衰变时，出现质量亏损，多余的能量将以γ光子的形式释放，因此伴随γ辐射．放射性元素经过一段时间t后的剩余质量m＝(其中T为该放射性元素的半衰期)．可得＝，得mA∶mB＝2T2∶2T1.
【答案】 γ 2T2∶2T1
关于核反应方程
1.几个重要的核反应方程
核反应式
与其相关的重要内容
92U→90Th＋He
α衰变实质2H＋2n→He
90Th→91Pa＋ 0－1e
β衰变实质n→H＋ 0－1e
7N＋He→8O＋H
质子的发现(1919年)
卢瑟福
Be＋He→C＋n
发现中子的关键反应
查德威克
Al＋He→P＋n
人工放射性同位素
的发现
约里奥·
居里夫妇
P→Si＋e
正电子的发现
(1934年)
约里奥·
居里夫妇
2.核反应遵守两个守恒：核电荷数守恒，质量数守恒．
3．核反应方程用“→”表示核反应的方向，不能用等号；熟记常见粒子的符号，如：
He H n 0－1e e H H 92U
4．确定衰变次数的方法
X→Y＋nHe＋m 0－1e
根据质量数、核电荷数守恒得
Z＝Z′＋2n－m A＝A′＋4n
二式联立求解得α衰变次数n，β衰变次数m.
一个原子核A经过5次α衰变，成为B，再经过4次β衰变成为C，则核A的质子数比核C的质子数多几个？核A的中子数比核C的中子数多几个？
【解析】 A到C的核反应过程为
ABC
因此A的质子数比C多6个 A的中子数比C多14个．
【答案】 6 14
2．(2013·龙岩检测)U衰变为Rn要经过m次α衰变和n次β衰变，则m、n分别为( )
A．2,4 B．4,2
C．4,6 D．16,6
【解析】 根据原子核每发生一次β衰变电荷数增加1，不改变质量数，而每发生一次α衰变原子核质量数减少4，电荷数减少2，U衰变为Rn，质量数减少16，电荷数减少6，因此可确定发生了4次α衰变，2次β衰变．
【答案】 B
课件15张PPT。原子核的衰变及半衰期 关于核反应方程 课件57张PPT。教师用书独具演示演示结束 质子和中子的发现 质子 原子核 中子 电场 磁场 很强 石蜡 质子 不带电 质子 原子核的组成 质子 不带电 质量数 核电荷数 质子数 中子数 质量数 质子发现过程的分析及理解 原子核的组成 综合解题方略——核子数、质子数、
质量数的辨析 课时作业（八） 课件57张PPT。教师用书独具演示演示结束 天然放射现象的发现及放射线的本质 自发地 放射性 氮原子核 0.1 强 很弱 放射性 电子流 0.9 较弱 较强 电磁波 很弱 很强 原子核的衰变 新核 守恒 半数 半衰期 自身因素 物理 化学 环境 温度 三种射线的本质特征 放射性元素的衰变 综合解题方略——巧解三种射线在电场、
磁场中的轨迹 课时作业（九） 课件52张PPT。教师用书独具演示演示结束 放射性的应用 食品辐射 放射性治疗 电能 示踪原子 穿透 放射性污染和防护 核爆炸 密封 时间 放射性的应用 放射性的污染和防护 综合解题方略——γ射线的应用 课时作业（十）
第1节原子核结构
(教师用书独具)
●课标要求
知识与
技能
1.了解质子、中子的发现过程，知道原子核的组成．
2．理解核子、同位素的概念．
3．了解核反应的概念，会书写核反应方程．
过程与
方法
1.通过观察、思考、讨论，初步学会探究的方法．
2．通过对知识的理解，培养自学和归纳能力．
情感态度
与价值观
1.树立正确的，严谨的科学研究态度．
2．树立辩证唯物主义的科学观和世界观.
●课标解读
1．了解质子、中子的发现过程，了解原子核的组成．
2．了解研究原子核结构的基本方法及特征．
3．知道质量数、质子数、中子数、核子数、核电荷数、原子序数、同位素的物理意义．
4．会根据原子核符号计算中子数、核子数，根据电荷数、质量数守恒正确书写核反应方程．
5．了解卢瑟福、查德威克等科学家做出的贡献及其体现的科学精神．
●教学地位
本节的实验在高中阶段无法实现，但有条件的话可以利用计算机模拟出实验的过程，可以激发学生的兴趣．对于“α粒子轰击氮原子核的实验中产生了新核(质子)”这一部分，教师可设置问题如“可以通过哪些具体实验来证明产生的新核是质子？”启发学生思考，因为相关的知识洛伦兹力已学过．引导学生根据带电粒子在磁场中的运动规律证明新核为质子，这样可以培养学生利用所学的知识进行定性、定量推理的能力．“原子核组成”部分对学生并不是难点，因为相关的知识在初中已经学过，可让学生总结，教师要注意做好引导.
(教师用书独具)
●新课导入建议
故事导入
19世纪末20世纪初，发现了放射性现象和同位素，引起了对原子核结构的探索.1919年，卢瑟福发现一个α粒子能引起氮核的人工衰变，而衰变的产物之一是质子(即氢核).1921～1924年，卢瑟福和他的学生查德威克对硼、钠、铝等轻元素进行人工核反应，同样有质子分裂出来．以上事实显然说明原子核内存在质子．问题是原子核是否只有质子？本节课的学习就告诉同学们原子核内到底有什么．
●教学流程设计
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步骤8：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能检测】
课 标 解 读
重 点 难 点
1.了解质子和中子的发现过程．
2．知道原子核的组成，理解核子、同位素的概念．
3．了解核反应的概念，会书写核反应方程.
1.了解质子和中子的发现过程．(重点)
2．理解原子核的组成．能正确书写原子核的符号．(重点)
3．原子核的组成及如何确定核反应方程．(难点)
质子和中子的发现
1.基本知识
(1)质子的发现
①实验：为探测原子核的结构，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子．
②结论：质子是原子核的组成部分．
(2)中子的发现
①卢瑟福的预想
卢瑟福发现质子后，预想核内还有一种不带电的中性粒子，并给这种“粒子”起名为中子．
②中子的发现是许多科学家研究的结晶．
a．1930年，用钋发出的α射线轰击铍时，会产生一种不受电场和磁场影响、穿透能力很强的射线．
B．1932年，约里奥·居里夫妇用这种射线轰击石蜡，能从石蜡中打出质子．
c．1932年，查德威克对云室中这种射线进行研究，发现这种射线是一种不带电、质量接近质子的粒子流，即为中子．
2．思考判断
(1)卢瑟福在α粒子散射实验中发现了质子．(×)
(2)卢瑟福发现了质子，并预言了中子的存在．(√)
(3)玻尔在实验中发现了中子．(×)
3．探究交流
卢瑟福是如何证明α粒子轰击氮原子核产生的新核是质子的？
【提示】 卢瑟福把这种粒子分别引进电场和磁场，根据该粒子在电场和磁场中的偏转，测出了其质量和电量，确定它就是氢原子核，又叫质子．
原子核的组成
1.基本知识
(1)原子核的组成
由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电，质子、中子统称为核子，原子核常用符号X表示．
X表示元素符号，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，如氢的三种同位素H、H、H.
(3)核反应方程
①核反应：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程．
②意义：能够用人工方法改变原子核．
③书写核反应方程遵循的原则：核反应满足反应前、后电荷数和质量数都守恒．
④确定未知核或粒子的方法：由反应前、后的已知核和粒子，依据守恒原则写出方程，判断未知核或粒子．
2．思考判断
(1)原子核内只有质子而没有中子．(×)
(2)同位素具有相同的物理、化学性质．(×)
(3)核反应方程只要满足质量数、电荷数守恒可以随便写．(×)
3．探究交流
铅的原子序数为82，一个铅原子质量数为207，其核外电子有多少个？中子数又是多少？
【提示】 铅的原子序数为82，即一个铅原子中有82个质子，由于原子是电中性的，质子与电子电性相反、电量相同，故核外电子数与核内质子数相同为82个，根据质量数等于质子数与中子数之和的关系，铅原子核的中子数为207－82＝125(个).
质子发现过程的分析及理解
【问题导思】
1．质子由谁发现的？怎样发现的？
2．质子是原子核的组成部分吗？
3．在实验中如何确定新核是质子的？
1．实验背景
电子的发现使人们认识到，原子不再是构成物质的基本单位，进一步研究发现，原子的中心有一个原子核，原子核集中了原子的全部正电荷和几乎全部的质量．原子核的结构如何？1919年，卢瑟福做了用α粒子轰击氮原子核的实验．
2．实验装置(如图3－1－1所示)
图3－1－1
T进气孔、A放射源、F铝箔、S荧光屏、M显微镜，C真空容器．
3．实验过程
容器C里放有放射性物质A，从A放射出的α粒子射到铝箔F上，适当选取铝箔的厚度，使α粒子恰好被它完全吸收，而不能透过．在F的后面放一荧光屏S，M是显微镜，通过M可以观察到S是否有闪光．
4．实验现象
开始，S上无闪光(因为α粒子没有穿过铝箔)．打开进气孔T的阀门，通入氮气，可以观察到S上有闪光．
5．实验分析
容器C中通入氮气后，用显微镜观察到荧光屏上有闪光，闪光一定是α粒子击中氮核后产生的新粒子透过铝箔引起的．
6．新粒子性质研究
(1)把这种粒子引进电磁场中，根据它在电磁场中的偏转，测出了它的质量和电量，进而确定它就是氢原子核，又叫质子．用符号表示为H或P.
(2)人们用同样的办法从其他元素的原子核中也轰击出了质子．
7．实验结论
质子是原子核的组成部分．
用显微镜观察到荧光屏上的闪光，是α粒子击中氮核后产生的新粒子透过铝箔引起的．这种新粒子与氢原子核有相同的质量和电量．
1919年卢瑟福通过如图3－1－2所示的实验装置，第一次完成了原子核的人工转变，并由此发现了质子．图中A为放射源发出的________粒子，B为________气．写出该实验的核反应方程：_________________________________________________.
图3－1－2
【解析】 题图为α粒子轰击氮原子核生成质子的实验装置，放射源A发出的是α粒子，B为氮气，其核反应方程为：He＋N→O＋H.
【答案】 α 氮 He＋N→O＋H
1．(2013·南平检测)如图3－1－3为卢瑟福发现质子的实验装置，M是显微镜，S是荧光屏，窗口F处装铝箔，氮气从阀门T充入，A是放射源．在观察由质子引起的闪烁之前需进行的必要调整是( )
图3－1－3
A．充入氮气后，调整铝箔厚度，使S上有α粒子引起的闪烁
B．充入氮气后，调整铝箔厚度，使S上见不到质子引起的闪烁
C．充入氮气前，调整铝箔厚度，使S上能见到质子引起的闪烁
D．充入氮气前，调整铝箔厚度，使S上见不到α粒子引起的闪烁
【解析】 实验目的是观察α粒子轰击氮核产生新核并放出质子，所以实验前应调整铝箔的厚度，恰使α粒子不能透过，但质子仍能透过，故选D.
【答案】 D
原子核的组成
【问题导思】
1．原子核是仅有带电的粒子组成的吗？
2．两种元素具有相同的质子数，性质一定相同吗？
3．质量数、质子数和中子数之间存在什么关系？
1．原子核
原子核
2．基本关系
核电荷数＝质子数＝原子序数
质量数＝质子数＋中子数＝核子数
3．核反应、核反应方程
(1)核反应：在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程．
(2)核反应方程：用原子核符号描述核反应过程的式子．
卢瑟福发现质子的核反应方程为
He＋N→O＋H.
(3)核反应的规律：在核反应中，质量数和核电荷数守恒．
(2013·福州四中检测)完成下列各核反应方程，并指出首次发现质子的核反应是________，首次发现中子的核反应是________．
A.5B＋He―→N＋( )
B.Be＋( )→C＋n
C.Al＋( )→Mg＋H
D.7N＋He―→8O＋( )
E.U→Th＋( )
F.Na＋( )→Na＋H
【审题指导】 根据核反应过程的质量数和电荷数守恒可求得未知粒子的电荷数和质量数，再根据电荷数等于原子序数可得粒子的性质．
【解析】 A.5B＋He→7N＋n
B.Be＋He→6C＋n此核反应使查德威克首次发现了中子
C.Al＋n→Mg＋H
D.7N＋He→8O＋H此核反应使卢瑟福首次发现了质子
E.U―→Th＋He
F.Na＋H→Na＋H.
【答案】 见解析
写核反应方程应注意的问题
1．核反应必须遵守电荷数守恒和质量数守恒的规律．
2．核反应方程中的箭头“―→”表示核反应进行的方向，不能把箭头写成等号．
3．写核反应方程必须要有实验依据，决不能毫无根据的编造．
4．要求记住常见粒子的符号表示：质子(H)、中子(n)、电子(e)、正电子(e)、α粒子(He)等．
2．(2013·北师大附中检测)在下列4个核反应方程中，X表示质子的是( )
A.P→Si＋X
B.U→Th＋X
C.Al＋n→Mg＋X
D.Al＋He→P＋X
【解析】 在核反应中质量数守恒和电荷数守恒，由此可知，P→Si＋e，U→Th＋He，Al＋n→Mg＋H，Al＋He→P＋n，综上知C对．
【答案】 C
综合解题方略——核子数、质子数、质量数的辨析
已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226.
(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)呈中性的镭原子，核外有几个电子？
【审题指导】 根据原子核中的核子数、质子数、中子数、质量数的关系求解．
【规范解答】 (1)镭核中的质子数等于其原子序数，故质子数为88，中子数N等于原子核的质量数A与质子数Z之差，即N＝A－Z＝226－88＝138.
(2)镭核所带电荷量为
Q＝Ze＝88×1.6×10－19 C
＝1.41×10－17 C.
(3)中性原子核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88.
【答案】 (1)88 138 (2)1.41×10－17 C (3)88
正确理解质量数、质子数、核子数
1．核子数：质子数和中子数总和．
2．质子数：等于原子核的电荷数(Z)．原子核所带的电荷总是质子电荷的整数倍，这个整数叫原子核的电荷数(Z)，原子核所带电荷量为Ze.
3．质量数：原子核的质量等于核内质子和中子质量的总和，而中子与质子质量几乎相等，所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个整数叫做原子核的质量数(A)，显然质量数＝质子数＋中子数．
【备课资源】(教师用书独具)
中子的发现背景
1920年，卢瑟福在著名的贝克尔演讲(Bakerian Lecture)中做出中子存在的理论预言．为了检验卢瑟福的假说，卡文迪许实验室从1921年开始实验工作．
卢瑟福曾请格拉森(J.L.Glasson)在氢气放电时寻找中子的产生，不久，罗伯兹(J.K.Roberts)也做了类似的实验．
1923年查德威克得到卢瑟福的赞同，用游离室和点计数器作为检测手段，尝试在大质量的氢化材料中检测γ辐射的发射．
在初步作了这些尝试之后，查德威克考虑到中子只有在强电场中形成的可能性，但没有合适的变压器可用．
正当查德威克着手进一步开展探讨中子的研究时，柏林的玻特(W.Bothe)和巴黎的约里奥·居里夫妇(Joliot·Curies)相继发表了他们的实验结果．
玻特是德国著名物理学家，曾在盖革的研究所里工作．从1928年起，玻特和他的学生贝克尔(H.Becker)用钋发射的α粒子轰击一系列轻元素，发现α粒子轰击铍时，会使铍发射穿透能力极强的中性射线，强度比其他元素所得要大过十倍．用铅吸收屏研究其吸收率，证明这种中性辐射比γ射线还要硬.1930年，玻特和贝克尔率先发表了这一结果，并断定这种贯穿辐射是一种特殊的γ射线．
在巴黎，居里实验室的约里奥·居里夫妇也正在进行类似实验．他们把石蜡板放在放射源和游离室之间，发现静电计偏转激增．石蜡含氢，会不会是氢核被铍辐射撞击形成新的射线？于是他们加了磁场进行检验，磁场果然对这一射线有作用．遗憾的是，他们在肯定石蜡板发出的是质子流之后，也和玻特一样，把铍辐射看成是γ射线．
1932年1月18日约里奥·居里夫妇宣布，铍辐射的能量是如此之大，竟能把氢核(质子)从石蜡板中撞击出来. 随后，他们还用云室拍到了质子流的照片，但他们没有摆脱玻特的错误解释.
1．二十世纪初，为了研究物质的内部结构，物理学家做了大量的实验，揭示了原子内部的结构，发现了电子、质子．如图3－1－4所示，此装置是( )
图3－1－4
A．卢瑟福的α粒子散射实验装置
B．卢瑟福发现质子的实验装置
C．汤姆孙发现电子的实验装置
D．查德威克发现质子的实验装置
【解析】 根据实验原理，图示是卢瑟福发现质子的实验装置．
【答案】 B
2．(2013·三亚检测)已知Ra是Ra的一种同位素，则下列说法正确的是( )
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
【解析】 原子核的原子序数与核内质子数、核电荷数、核外电子数都是相等的，且原子核内的质量数(核子数)等于核内质子数与中子数之和．由此知这两种镭的同位素核内的质子数均为88，核子数分别为228和226，中子数分别为140和138；原子的化学性质由核外电子数决定，因为它们的核外电子数相同，所以它们的化学性质也相同．故正确答案为A、C.
【答案】 AC
3．以下几个原子核反应式中，X代表α粒子的反应式是( )
A.He＋Be―→C＋X
B.H＋H―→n＋X
C.Th―→Pa＋X
D.P―→Si＋X
【解析】 据核反应方程须满足质量数守恒和电荷数守恒，可知：X分别为n、He、e、e.
【答案】 B
4．(2012·塔城高二检测)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(He)，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3
D．X核与Z核的总电荷是Y核电荷的2倍
【解析】 设原子核X的核电荷数为n，质量数为m，则由已知可得两个核反应方程式分别为：
X→e＋ mn－1Y
mn－1Y＋H→He＋Z
因此比较X、Y、Z的质量数与核电荷数，可判定C、D正确，所以选C、D.
【答案】 CD
5．(2012·重庆高考)以下是物理学史上3个著名的核反应方程( )
x＋Li→2y y＋N→x＋O y＋Be→z＋C
x、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
【解析】 把前两个方程化简，消去x，即N＋Li＝y＋O，可见y是He，结合第三个方程，根据电荷数守恒、质量数守恒可知z是中子n.因此选项C正确．
【答案】 C
1．(2013·陕西师大附中检测)二十世纪初，为了研究物质的微观结构，很多物理学家做了大量的实验，揭示了原子内部的结构，发现了电子、中子和质子，如图3－1－5所示实验装置是( )
图3－1－5
A．汤姆孙发现电子的实验装置
B．卢瑟福α粒子散射的实验装置
C．卢瑟福发现质子的实验装置
D．查德威克发现中子的实验装置
【解析】 Po放出的α粒子轰击Be产生中子，中子轰击石蜡产生质子．故选D.
【答案】 D
2．关于质子与中子，下列说法中正确的是( )
A．原子核由质子和中子组成
B．质子和中子统称核子
C．卢瑟福发现了中子，并预言了质子的存在
D．卢瑟福发现了质子，并预言了中子的存在
【解析】 原子核由质子和中子组成，质子和中子统称核子，卢瑟福发现了质子并预言了中子的存在，故A、B、D项叙述正确，C项错．
【答案】 ABD
3．根据布拉凯特的充氮云室实验可知 ( )
A．质子是直接从氮核中打出来的
B．α粒子打进氮核后形成一个复核，这个复核放出一个质子
C．云室照片中短而粗的是质子的径迹
D．云室照片中短而粗的是α粒子的径迹
【解析】 α粒子轰击氮核满足动量守恒，若直接打出质子则质子运动方向与α粒子运动方向应一致，但实验中不是这样，径迹分叉，即质子与α粒子运动方向不一致，所以应是先形成一个复核，再由复核中放出一个质子，所以A选项错误，B选项正确；在云室中，径迹粗细反映粒子的电离本领的强弱，径迹长短反映粒子的贯穿本领的强弱，所以粗而短的是新核的径迹，细而长的是质子的径迹，所以C、D两项都错误．
【答案】 B
4．(2013·莆田检测)一个原子核Bi，关于这个原子核，下列说法中正确的是( )
A．核外有83个电子，核内有127个质子
B．核外有83个电子，核内有83个质子
C．核内有83个质子、127个中子
D．核内有210个核子
【解析】 根据原子核的表示方法可知，这种原子核的电荷数为83，质量数为210.因为原子核的电荷数等于核内质子数，故该核内有83个质子．因为原子核的质量数等于核内质子数与中子数之和，即等于核内核子数，故该核内有210个核子，其中有127个中子．因为该原子电性未知，故不能确定核外电子数．
【答案】 CD
5．α粒子击中氮14核后放出一个质子，转变为氧17核(O)．在这个氧原子核中有( )
A．8个正电子 B．17个电子
C．9个中子 D．8个质子
【解析】 根据原子核的构成，核电荷数为8，即质子数为8，核外电子数为8，质量数为17，所以中子数为17－8＝9，原子核内没有游离的正电子，所以答案为C、D.
【答案】 CD
6．铝箔被α粒子轰击后发生了以下核反应：Al＋He→X＋n.下列判断正确的是( )
A.n是质子
B.n是中子
C．X是Si的同位素
D．X是P的同位素
【解析】 核反应方程为Al＋He→X＋n，n表示中子．由核反应中电荷数、质量数守恒知，X为X，即为P的同位素．
【答案】 BD
7．(2013·琼海检测)最近国外科技杂志报道，将Ni和82Pb经核聚变并释放出一个中子后，生成第110号元素的一种同位素，该同位素的中子数是( )
A．157 B．159 C．161 D．163
【解析】 根据质量数与电荷数守恒，写出核反应方程
Ni＋82Pb―→Y＋n，则Y的中子数为269－110＝159.
【答案】 B
8．原子核X与氘核H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
【解析】 X＋H→He＋H，应用质量数与电荷数的守恒A＋2＝4＋1，Z＋1＝2＋1，解得A＝3，Z＝2，答案D.
【答案】 D
9．(2012·上海高考)某种元素具有多种同位素，反映这些同位素的质量数A与中子数N关系的是图( )
【解析】 由质量数(A)＝质子数＋中子数可知B正确．
【答案】 B
10．有些元素的原子核可以从很靠近它的核外电子中“俘获”一个电子形成一个新原子(如从离原子核最近的K层电子中俘获电子，叫“K俘获”)，当发生这一过程时( )
A．新原子是原来原子的同位素
B．新原子核比原来的原子核少一个质子
C．新原子核将带负电
D．新原子核比原来的原子核少一个中子
【解析】 原子核俘获电子后，由于负电荷和正电荷中和，新原子核质子数少1，中子数多1，故B正确．
【答案】 B
11．(2013·扬州一中高二检测)现在，科学家正在设法探寻“反物质”．所谓的“反物质”是由“反粒子”组成的，“反粒子”与对应的正粒子具有相同的质量和电荷量，但与电荷的符号相反，据此，反α粒子的质量数为________，电荷数为________．
【解析】 α粒子是氦核，它由两个质子和两个中子构成，故质量数为4，电荷数为2.而它的“反粒子”质量数也是4，但电荷数为－2.
【答案】 4 －2
12．一个静止的氮核N俘获了一个速度为2.3×107m/s的中子，生成一个复核A，A又衰变成B、C两个新核．设B、C的速度方向与中子速度方向相同，B的质量是中子的11倍，速度是106 m/s，B、C在同一匀强磁场中做圆周运动的半径之比RB∶RC＝11∶30，求：
(1)C核的速度大小．
(2)根据计算判断C核是什么．
(3)写出核反应方程．
【解析】 氮核吸收了一个中子变成的复核不稳定，将发生衰变．整个过程中，中子、氮核以及两个新核组成一个系统，过程前后都不受外界的任何干扰，所以整个系统在俘获与衰变过程中动量均守恒．利用这一点，可以求出C核的速度．然后根据粒子在磁场中的运动情况就可以判断核的种类，写出核反应方程．
(1)氮核从俘获中子到衰变成B、C两个新核的过程动量守恒，有mnvn＝mBvB＋mCvC
根据质量数守恒规律，可知C核的质量数为14＋1－11＝4.
由此解得vc＝3×106 m/s.
(2)由带电粒子在洛伦兹力的作用下做圆周运动时R＝，可得
＝＝＝①
qB＋qC＝7②
将①②式联立求解得qC＝2，而AC＝4，则C核是氦原子核．
(3)核反应方程式是N＋n→B＋He.
【答案】 见解析
第2节原子核衰变及半衰期
(教师用书独具)
●课标要求
知识与
技能
1. 了解天然放射现象及其规律．
2．知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们．
3．知道两种衰变的基本性质，并掌握原子核的衰变规律．
4．理解半衰期的概念．
过程与
方法
1.通过观察，思考，讨论，初步学会探究的方法．
2．通过对知识的理解，培养自学和归纳能力．
情感态度
与价值观
1.树立正确的，严谨的科学研究态度．
2．树立辨证唯物主义的科学观和世界观.
●课标解读
1．知道天然放射现象，了解放射性及放射性元素的概念．
2．知道三种射线的本质和特点，并能够借助电、磁场分析判断三种射线．
3．知道原子核衰变的规律，知道α衰变、β衰变的本质，能根据电荷数、质量数守恒正确书写衰变方程．
4．理解半衰期的概念，会应用半衰期公式解决相关问题．●教学地位
原子核衰变及半衰日期是教学的重点也是高考的热点，教学中应注意以下几点：
1．这一节可先让学生了解天然放射现象的发现史，知道有些元素具有天然的放射射线的性质，天然放射现象说明了原子核还有进一步的结构，并且开始了对原子核变化规律的认识．
2．这些天然的放射线有三种，即α、β和γ射线，介绍它们分别是什么物质，接着可向学生说明如何区分，着重介绍三种射线的特性．
3．应让学生了解α衰变和β衰变，以及衰变过程中质量数守恒和电荷数守恒的规律．可让学生通过相应的练习来逐步掌握α衰变和β衰变以及两个守恒规律．有关核反应的练习要注意从可靠的资料上选择实际发生的核反应，不能随意编造核反应方程来让学生练习．
4．半衰期是了解原子核衰变规律的一个重要概念，也是学生比较难理解和掌握的问题．学生常犯的错误是，放射性元素经半衰期后衰变一半，再经半衰期后衰变完毕．教学中除应注意结合具体问题让学生清楚半衰期的物理含义外，还应让学生清楚：半衰期只对大量原子核衰变才有意义，因为放射性元素的衰变规律是统计规律，当放射性原子核数少到统计规律不再起作用时，就无法判断原子核的衰变情况了.
(教师用书独具)
●新课导入建议
故事引入
公元1936年，一个名叫卡门的科学家发现并分离出一种分子，它是碳的一种同位素，分子量是14，因此被称为14C.三年后，科学家柯夫经过研究，指出宇宙射线和大气作用后最终产物是14C，并计算出了其在大自然中的产生率．
经过重重考验，14C常规测年法被考古学家和地质学家所接受，成为确定旧石器晚期以来人类历史年代的有力工具．许多长久以来没有解决的难题迎刃而解．我们知道，考古学与历史学的重要结合点就在于确定遗址的年代．而14C测年技术则为这个结合点找到了一个突破口．这是考古学的一个重要革命性的技术．
同学们通过本节课的学习我们就能知道14C测年技术的原理是什么．
●教学流程设计
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(步骤8：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能检测】
课 标 解 读
重 点 难 点
1.知道什么是放射性及放射性元素．
2．知道三种射线的本质和特性．
3．知道原子核的衰变和衰变规律．
4．知道什么是半衰期.
1.知道三种射线的本质和特性．(重点)
2．知道原子核的衰变、半衰期和衰变规律．(重点)
3．三种射线的本质以及如何利用磁场区分它们，半衰期的描述．(难点)
天然放射现象的发现及放射线的本质
1.基本知识
(1)定义：物质能自发地放出射线的现象．
(2)物质放出射线的性质，叫做放射性．
(3)具有放射性的元素，叫做放射性元素．
(4)放射线的本质
①α射线是高速运动的氮原子核，速度约为光速的0.1倍，电离作用强，穿透能力很弱．
②β射线是高速运动的电子流，速度约为光速的0.9倍，电离作用较弱，穿透本领较强．
③γ射线是波长很短的电磁波，它的电离作用很弱，但穿透能力很强．
2．探究交流
天然放射现象说明了什么？
【提示】 天然放射现象说明了原子核具有复杂的内部结构．
原子核的衰变
1.基本知识
(1)衰变：原子核由于放出α射线或β射线而转变为新核的变化．
(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)衰变规律
①α衰变：X→He＋Y.
②β衰变：X→e＋Y.
在衰变过程中，电荷数和质量数都守恒．
(4)衰变的快慢——半衰期
①放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间叫做半衰期．
②元素半衰期的长短由原子核自身因素决定，与原子所处的物理、化学状态以及周围环境、温度无关．
2.思考判断
(1)原子核的衰变有α衰变、β衰变和γ衰变三种形式．(×)
(2)在衰变过程中，电荷数、质量数守恒．(√)
(3)原子所处的周围环境温度越高，衰变越快．(×)
3．探究交流
有10个镭226原子核，经过一个半衰期有5个发生衰变，这样理解对吗？
【提示】 不对.10个原子核数目太少，它们何时衰变是不可预测的，因为衰变规律是大量原子核的统计规律.
三种射线的本质特征
【问题导思】
1．三种射线都是从原子核内部发出，都是原子核的组成部分吗？
2．三种射线的性质能借助电场或磁场区分吗？
3．β射线是原子核外面的电子跃迁出来形成的吗？
三种射线的比较如下表：
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)
带电荷量
2e
－e
0
质量
4mp
mp＝1.67×
10－27 kg
静止质
量为零
速度
0.1c
0.9c
c
在电场或
磁场中
偏转
与α射线
反向偏转
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
通过胶片
感光
感光
感光
1．元素具有放射性是由原子核本身的因素决定的，跟原子所处的物理或化学状态无关．不管该元素是以单质的形式存在，还是和其他元素形成化合物，或者对它施加压力，或者升高它的温度，它都具有放射性．
2．三种射线都是高速运动的粒子，能量很高，都来自于原子核内部，这也使我们认识到原子核蕴藏有巨大的核能，原子核内也有极其复杂的结构．
(2011·浙江高考)关于天然放射现象，下列说法正确的是( )
A．α射线是由氦原子核衰变产生
B．β射线是由原子核外电子电离产生
C．γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生
D．通过化学反应不能改变物质的放射性
【审题指导】 解答本题时应注意以下两点：
(1)天然放射现象中三种射线的产生机理；
(2)影响天然放射现象的因素．
【解析】 α射线是在α衰变中产生的，本质是氦核，A错误；β射线是在β衰变中产生的，本质是高速电子流，B错误；γ射线是发生α衰变和β衰变时原子核发生能级跃迁而产生的电磁波，C错误；物质的放射性由原子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无关，D正确．
【答案】 D
1．(2012·上海高考)在轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度，其检测装置由放射源、探测器等构成，如图3－2－1所示．该装置中探测器接收到的是( )
图3－2－1
A．X射线 B．α射线
C．β射线 D．γ射线
【解析】 γ射线的穿透能力最强，可穿透钢板，所以该装置中探测器接收到的是γ射线，D正确．
【答案】 D
放射性元素的衰变
【问题导思】
1．所有的原子核都能发生衰变吗？
2．原子核衰变的快慢和什么因素有关？
3．一个原子核衰变时，能同时放出α、β、γ三种射线吗？
1．衰变方程通式
α衰变：X→Y＋He
β衰变：X→Y＋ 0－1e
2．α衰变和β衰变的实质
(1)α衰变：在放射性元素的原子核中，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抛射出来，这就是放射性元素发生的α衰变现象．
(2)β衰变：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，使核电荷数增加1，但β衰变不改变原子核的质量数．
3．衰变次数的计算方法
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
X→Y＋nHe＋me
根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：
A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m，
n＝，m＝＋Z′－Z.
4．半衰期公式
用Tτ表示某放射性元素的半衰期，衰变时间用t表示，如果原来的质量为M，剩余的质量为m，经过个半衰期，该元素的剩余质量变为m＝M()
若用N和n分别表示衰变前后的原子数，衰变公式又可写成n＝N()
1．由于原子核是在发生α衰变或β衰变时有多余能量而放出γ射线，故不可能单独发生γ衰变．
2．在一个原子核的衰变中，可能同时放出α和γ射线，或β和γ射线，但不可能同时放出α、β和γ三种射线，放射性元素放出的α、β和γ三种射线，是多个原子核同时衰变的结果．
3．半衰期是一个统计概念
描述的是大量原子核的集体行为，个别原子核经过多长时间衰变无法预测．对个别或极少数原子核，无半衰期而言．
钋210经α衰变成为稳定的铅，其半衰期为138天．质量为64 g的钋210经过276天后，还剩多少克钋？生成了多少克铅？写出核反应方程．
【审题指导】 解此题关键有两点：
(1)α衰变的通式；
(2)半衰期公式m＝M()的应用．
【解析】 核反应方程为：Po―→Pb＋He
276天为钋的2个半衰期，还剩的钋没有衰变，故剩余钋的质量为：
mPo＝×64 g＝16 g
另外的钋衰变成了铅，即发生衰变的钋的质量为×64 g＝48 g
则生成铅的质量为：mPb＝×48 g＝47.09 g
故铅的质量为47.09 g.
【答案】 16 g 47.09 g Po―→Pb＋He
1．衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒．
(1)每发生一次α衰变质子数、中子数均减少2，质量数减少4.
(2)每发生一次β衰变中子数减少1，质子数增加1，质量数不变．
2．利用半衰期公式解决实际问题，首先要理解半衰期的统计意义，其次要知道公式建立的是剩余核的质量与总质量间的关系．
2．一个Rn衰变成Po并放出一个粒子，其半衰期为3.8天.1 gRn经过7.6天衰变掉Rn的质量，以及Rn衰变成Po的过程放出的粒子是( )
A．0.25 g，α粒子 B．0.75 g，α粒子
C．0.25 g，β粒子 D．0.75 g，β粒子
【解析】 经过了两个半衰期，1 gRn剩下了0.25 g，衰变了0.75 g，根据核反应的规律，质量数和电荷数不变，放出的应该是α粒子．
【答案】 B
综合解题方略——巧解三种射线在电场、磁场中的轨迹
将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，图中表示的射线偏转情况正确的是( )
【审题指导】 把握三种射线的本质，根据在电场、磁场中的受力情况判断其偏转方向和偏转程度．
【规范解答】 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，可知【答案】 AD
1．三种射线在电场、磁场中时，明确电场、磁场的方向、通过的射线是否带电及带电的性质，判断其受力方向．受力方向确定后，则射线的轨迹就能确定．
2．掌握三种射线的穿透本领，通过其穿透本领的强弱来判定是哪种射线(α射线＜β射线＜γ射线)．
3．要使α射线、β射线在电磁场中运动的轨迹为直线，必须满足粒子受到的安培力和洛伦兹力大小相等，方向相反．
【备课资源】(教师用书独具)
1．放射性同位素14C可用来推算文物的“年龄”.14C的含量每减少一半要经过约5 730年．某考古小组挖掘到一块动物骨骼，经测定14C还剩余1/8，推测该动物生存年代距今约为( )
A．5 730×3年 B．5 730×4年
C．5 730×6年 D．5 730×8年
【解析】 这道题目考查半衰期的知识，可由剩下物质质量计算公式得出答案．由题目所给条件得＝()nM，n＝3，所以该动物生存年代距今应该为3个14C的半衰期，即：t＝3τ＝5 730×3年，故正确答案为A.
【答案】 A
2.U衰变为Rn要经过m次α衰变和n次β衰变，则m、n分别为( )
A．2,4 B．4,2 C．4,6 D．16,6
【解析】 由于β衰变不改变质量数，则m＝＝4，α衰变使电荷数减少8，但由U衰变为Rn，电荷数减少6，说明经过了2次β衰变，故B正确．
【答案】 B
1．天然放射现象的发现揭示了( )
A．原子不可再分 B．原子的核式结构
C．原子核还可再分 D．原子核由质子和中子组成
【解析】 贝克勒尔发现了天然放射现象，说明了原子核也是有着复杂的结构的．天然放射现象的发现揭示了原子核还可再分．
【答案】 C
2．(2013·泉州检测)关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的是( )
A．是放射源质量减少一半所需的时间
B．是原子核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
【解析】 原子核的衰变是由原子核的内部因素决定的，与外界环境无关．原子核的衰变有一定的速率，每隔一定的时间即半衰期，原子核就衰变掉总数的一半．不同种类的原子核，其半衰期也不同，若开始时原子核数目为N0，经时间t剩下的原子核数目为N，半衰期为T1/2，则N＝N0().若能测出N与N0的比值，就可求出t，依此公式可测定地质年代、生物年代等．故正确答案为B、D.
【答案】 BD
3．(2011·上海高考)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3－2－2所示，由此可推知( )
图3－2－2
A．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
【解析】 由三种射线的特性可知，①应为α射线，它的电离作用最强，穿透能力很弱，且为氦原子核；②为β射线，它来自于原子核内部，是中子变为质子时放出的电子；③是γ射线，它是由于元素发生α衰变或β衰变时原子核处于激发状态而放出的能量，是频率很高的电磁波，它的电离作用最弱，穿透能力很强，由此可知D正确．
【答案】 D
4．有甲、乙两种放射性元素，它们的半衰期分别是τ甲＝15天，τ乙＝30天，它们的质量分别为M甲、M乙，经过60天这两种元素的质量相等，则它们原来的质量之比M甲∶M乙是( )
A．1∶4 B．4∶1 C．2∶1 D．1∶2
【解析】 对60天时间，甲元素经4个半衰期，乙元素经2个半衰期，由题知M甲4＝M乙2，则M甲∶M乙＝4∶1，故B正确．
【答案】 B
5.U经一系列的衰变后变为Pb.
(1)求一共经过几次α衰变和几次β衰变？
(2)Pb与U相比，求质子数和中子数各少多少？
(3)写出这一衰变过程的方程．
【解析】 (1)设U衰变为Pb经过x次α衰变和y次β衰变．由质量数和电荷数守恒可得
238＝206＋4x①
92＝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.
(3)核反应方程为U→Pb＋8He＋6e.
【答案】 (1)8 6
(2)10 22
(3)U→Pb＋8He＋6e.
1．(2013·西安一中检测)关于天然放射现象，以下叙述正确的是( )
A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小
B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的
C．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强
D.U衰变为Pb的过程中，要经过8次α衰变和10次β衰变
【解析】 半衰期与物理条件无关，A选项错误；一个中子衰变成一个质子，放出一个β粒子，α粒子电离本领最强，γ射线穿透本领最强，B、C选项正确；U衰变为Pb要经过8次α衰变和6次β衰变，D错误．
【答案】 BC
2．原子核中能放出α、β、γ射线，关于原子核的组成，下列说法正确的是( )
A．原子核中有质子、中子、还有α粒子
B．原子核中有质子、中子，还有β粒子
C．原子核中有质子、中子，还有γ粒子
D．原子核中只有质子和中子
【解析】 在放射性元素的原子核中，2个质子和2个中子结合得较紧密，有时作为一个整体放出，这就是α粒子的来源，不能据此认为α粒子是原子核的组成部分．原子核里是没有电子的，但中子可以转化成质子，并向核外释放一个电子，这就是β粒子．原子核发出射线后处于高能级，在回到低能级时多余的能量以γ光子的形成辐射出来，形成γ射线，故原子核里也没有γ粒子，故D正确．
【答案】 D
3．下面说法正确的是 ( )
①β射线的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粒子不同于氦原子核
④γ射线的贯穿本领比α粒子的强
A．①② B．①③ C．②④ D．①④
【解析】 19世纪末20世纪初，人们发现了X、α、β、γ射线，经研究知道X、γ射线均为电磁波，只是波长不同．可见光、红外线也是电磁波，由电磁波谱知红外线的波长比X射线波长要长．另外，β射线是电子流，α粒子是氦核，就α、β、γ三者的穿透本领而言，γ射线最强，α粒子最弱，故C对．
【答案】 C
4．(2013·青岛二中检测)某放射性原子核A，经一次α衰变成为B，再经一次β衰变成为C，则( )
A．原子核C的中子数比A少2
B．原子核C的质子数比A少1
C．原子核C的中子数比B少2
D．原子核C的质子数比B少1
【解析】 写出核反应方程如下：A→He＋B，B→e＋C.A的中子数为X－Y，B的中子数为(X－4)－(Y－2)＝X－Y－2，C的中子数为(X－4)－(Y－1)＝X－Y－3.故C比A中子数少3.C比B中子数少1，A、C均错．A、B、C的质子数分别为Y、Y－2、Y－1，故C比A质子数少1，C比B质子数多1，B对D错．
【答案】 B
5．原子核发生β衰变时，此β粒子是( )
A．原子核外的最外层电子
B．原子核外的电子跃迁时放出的光子
C．原子核外存在着的电子
D．原子核内的一个中子变成一个质子时，放射出的一个电子
【解析】 β衰变是原子核内的一个中子衰变成一个质子时形成的，D选项正确．
【答案】 D
6．(2013·海口检测)关于放射性的知识，下列说法正确的是( )
A．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氡原子核了
B．β衰变所释放的电子是原子核中的中子转化成质子和电子所产生的
C．γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱
D．发生α衰变时，生成核与原来的核相比，中子数减少了4个
【解析】 半衰期是大量原子核变时的统计规律，对少数原子核毫无意义，A错；发生α衰变时，中子数减少2个，D错．
【答案】 BC
7．14C是一种半衰期为5 730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，则该古树死亡时间距今大约( )
A．22 920年 B．11 460年
C．5 730年 D．2 865年
【解析】 剩下物质的质量计算公式：m＝()nM，由题目所给条件得＝()nM，n＝2，所以该古树死亡的时间应为2个14C的半衰期，即：t＝2T1/2＝5 730×2年＝11 460年．故正确答案为B.
【答案】 B
8．(2012·大纲全国高考)U经过m次α衰变和n次β衰变，变成Pb，则( )
A．m＝7，n＝3 B．m＝7，n＝4
C．m＝14，n＝9 D．m＝14，n＝18
【解析】 衰变过程满足质量数守恒和电荷数守恒．写出核反应方程：U→Pb＋mHe＋ne
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．
【答案】 B
9．一置于铅盒中的放射源发射出的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沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图3－2－3所示．则图中的射线a为________射线，射线b为________射线．
图3－2－3
【解析】 三种射线中α射线穿透能力最弱，不能穿透铝箔，β射线是高速电子流，带负电，在磁场中能发生偏转，而γ射线是一种电磁波，在磁场中不发生偏转．所以a为γ射线，b为β射线．
【答案】 γ β
10．(2011·海南高考)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).131I和137Cs原子核中的中子数分别是________和________．
A．X1→Ba＋n
B．X2→Xe＋e
C．X3→Ba＋e
D．X4→Xe＋p
【解析】 衰变的种类有α衰变和β衰变两类，衰变中放出的粒子是氦核或电子而不会是质子或中子，故A、D错误，或从质量数守恒可知X1、X4的质量数分别是138、132，故他们不会是131I和137Cs的衰变．
由质量数守恒和电荷数守恒可知X2、X3分别是I、Cs，而中子数等于质量数与核电荷数的差值，故他们的中子数分别为78、82.
【答案】 B C 78 82
11．(2011·天津高考)回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用，有力地推动了现代科学技术的发展．当今医学影像诊断设备PET/CT堪称“现代医学高科技之冠”，它在医疗诊断中，常利用能放射正电子的同位素碳11作示踪原子．碳11是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氮14获得，同时还产生另一粒子，试写出核反应方程．若碳11的半衰期τ为20 min，经2.0 h剩余碳11的质量占原来的百分之几？(结果取2位有效数字)
【解析】 核反应方程为
N＋H→C＋He①
设碳11原有质量为m0，经过t1＝2.0 h剩余的质量为mr，根据半衰期定义有
＝()＝()≈1.6%.②
【答案】 N＋H→C＋He 1.6%
12．钍核90Th发生衰变生成镭核88Ra并放出一个粒子，设
图3－2－4
该粒子的质量为m，电荷量为q，它将要进入电势差为U的带窄缝的平行平板电极S1和S2之间的电场时，其速度为v0，经电场加速后，沿Ox方向进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的有界匀强磁场，Ox垂直平板电极S2，当粒子从P点离开磁
场时，其速度方向与Ox方向的夹角θ＝60°，如图3－2－4所示，整个装置处于真空中．
(1)写出钍核衰变方程；
(2)求粒子在磁场中沿圆弧运动的轨道半径R；
(3)求粒子在磁场中运动所用的时间t.
【解析】 (1)钍核衰变方程：90Th―→He＋88Ra.
(2)设粒子离开电场时的速度为v，
由动能定理得：qU＝mv2－mv，
粒子在磁场中做匀速圆周运动，由qvB＝得轨道半径R＝，
所以R＝ .
(3)粒子做圆周运动的周期T＝，t＝T＝.
【答案】 (1)Th―→He＋Ra
(2) (3)
第3节放射性的应用与防护
(教师用书独具)
●课标要求
知识与技能
1.了解放射性的应用．
2．知道放射线的危害与防护．
过程与方法
渗透安全地开发利用自然资源的教育．
情感态度与价值观
培养学生收集信息、应用已有知识、处理加工信息、探求新知识的能力.
●课标解读
1．了解放射性在生产和科学领域的应用，使学生了解射线的贯穿本领、电离作用，以及射线的物理、化学和生物作用．
2．知道放射性污染及其对人类和自然产生的严重危害，了解防范放射性的措施，建立防范意识．
●教学地位
教师应首先使学生回顾放射性及放射线的概念、产生、特点．要让学生知道，一方面，有的放射性物质在地球诞生时就存在，如铀、钍、镭等，它们叫天然放射性物质，另一方面，人类出于不同的目的制造了一些具有放射性的物质，这种物质叫人工放射性物质．
此外，教师要紧紧围绕放射线的特点说明它们的作用、危害及防护措施．教学中可以让学生在课前自己收集关于放射性的作用、危害及防护等方面的信息，让学生在班上交流和讨论，发表个人见解．
(教师用书独具)
●新课导入建议
问题导入
放射性同位素的放射强度易于控制，它的半衰期比天然放射性物质短得多，因此在生产和科学领域得以广泛的应用．你知道放射性有哪些应用吗？
●教学流程设计
???
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步骤8：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能检测】
课 标 解 读
重 点 难 点
1.知道放射性同位素，了解放射性在生产和科学领域的应用．
2．知道放射性污染及其对人类和自然产生的严重危害，了解防护放射性的措施，建立防范意识.
1.了解放射性在生产和科学领域的应用．(重点)
2．知道射线的危害和防护．(重点)
3．放射性同位素在科技领域的应用．(难点)
放射性的应用
1.基本知识
(1)利用放射线使细胞变异或损害的特点，辐射育种、食品辐射保存、放射性治疗等．
(2)放射性同位素电池：把放射性同位素衰变时释放的能量转换成电能的装置．
(3)γ射线探伤：利用了γ射线穿透能力强的特点．
(4)作为示踪原子对有关生物大分子结构及其功能进行研究．
2．思考判断
(1)利用放射性同位素放出的γ射线可以给金属探伤．(√)
(2)利用放射性同位素放出的射线消除有害的静电积累．(√)
(3)利用放射性同位素放出的射线保存食物．(√)
3．探究交流
放射性元素为什么能做示踪原子？
【提示】 由于放射性同位素不断发出辐射，无论它运动到哪里，都很容易用探测器探知它的下落，因此可以用作示踪物来辨别其他物质的运动情况和变化规律．这种放射性示踪物称为示踪原子或标记原子．
放射性污染和防护
1.基本知识
(1)放射性污染的主要来源
①核爆炸；②核泄漏；③医疗照射．
(2)为了防止放射线的破坏，人们主要采取以下措施
①密封防护；
②距离防护；
③时间防护；
④屏蔽防护．
2．思考判断
(1)核泄漏会造成严重的环境污染．(√)
(2)医疗照射是利用放射性，对人和环境没有影响．(×)
(3)密封保存放射性物质是常用的防护方法．(√)
3．探究交流
放射性污染危害很大，放射性穿透力很强，是否无法防护？
【提示】 放射线危害很难防护，但是通过屏蔽、隔离等措施可以进行有效防护，但防护的有效手段是提高防范意识.
放射性的应用
【问题导思】
1．利用γ射线可检查金属内部有无裂纹，这是利用γ射线的什么作用？
2．利用α、β射线可消除静电积累，是因为α、β射线有什么特性？
3．利用示踪原子的放射性元素其半衰期是长好还是短好？
1．放射出的射线的利用
(1)利用γ射线的贯穿本领：利用60Co放出的很强的γ射线来检查金属内部有没有砂眼和裂纹，这叫γ射线探伤．利用γ射线可以检查30 cm厚的钢铁部件．利用放射线的贯穿本领，可用来检查各种产品的厚度、密封容器中的液面高度等，从而自动控制生产过程．
(2)利用射线的电离作用：放射线能使空气电离，从而可以消除静电积累，防止静电产生的危害．
(3)利用γ射线对生物组织的物理、化学效应使种子发生变异，培育优良品种．
(4)利用放射性产生的能量轰击原子核，实现原子核的人工转变．
(5)在医疗上，常用来控制病变组织的扩大．
2．作为示踪原子
(1)在工业上，可用示踪原子检查地下输油管道的漏油情况．
(2)在农业生产中，可用示踪原子确定植物在生长过程中所需的肥料和合适的施肥时间．
(3)在医学上，可用示踪原子帮助确定肿瘤的部位和范围．
下列关于放射性同位素的一些应用的说法中正确的是( )
A．利用放射性消除静电是利用射线的穿透作用
B．利用射线探测机器部件内部的砂眼或裂纹是利用射线的穿透作用
C．利用射线改良品种是因为射线可使DNA发生变异
D．在研究农作物合理施肥中是以放射性同位素作为示踪原子
【解析】 消除静电是利用射线的电离作用使空气导电，A错误．探测机器部件内部的砂眼或裂纹和改良品种分别是利用它的穿透作用和射线可使DNA发生变异，B、C正确；研究农作物对肥料的吸收是利用其作示踪原子，D正确．
【答案】 BCD
应用放射线的特性解决问题时，首先应该熟练掌握放射线的各种特性，如射线的电离作用、穿透能力等特性；其次是应该明确所要解决的问题与射线的哪种特性有关，应该使用放射线的哪些特性才能达到目的.
1．在放射性同位素的应用中，下列做法正确的是( )
A．应该用α射线探测物体的厚度
B．应该用α粒子放射源制成“烟雾报警器”
C．医院在利用放射线诊断疾病时用半衰期较长的放射性同位素
D．作为示踪原子能研究农作物在各季节吸收肥料成分的规律
【解析】 由于α粒子的穿透能力很弱，所以无法用α射线探测物体的厚度，烟雾报警器是利用射线的电离作用，α粒子的电离作用很强，故A项错误，B项正确．人体长时间接触放射线会影响健康，所以诊断疾病时应该用半衰期较短的放射性同位素，利用示踪原子可确定植物在生长过程中所需要的肥料和合适的施肥时间，故C项错误，D项正确．
【答案】 BD
放射性的污染和防护
【问题导思】
1．放射性元素的污染主要体现在哪几方面？
2．如何才能有效防护放射性元素的污染？
污染与防护
举例与措施
说明
污染
核爆炸
核爆炸的最初几秒钟辐射出来的主要是强烈的 γ射线和中子流，长期存在放射性污染
核泄漏
核工业生产和核科学研究中使用放射性原材料，一旦泄漏就会造成严重污染
医疗照射
医疗中如果放射线的剂量过大，也会导致病人受到损害，甚至造成病人的死亡
防护
密封防护
把放射源密封在特殊的包壳里，或者用特殊的方法覆盖，以防止射线泄漏
距离防护
距放射源越远，人体吸收的剂量就越少，受到的危害就越轻
时间防护
尽量减少受辐射的时间
屏蔽防护
在放射源与人体之间加屏蔽物能起到防护作用．铅的屏蔽作用最好
联合国环境公署对科索沃地区的调查表明，北约对南联盟进行的轰炸中，大量使用了贫铀炸弹．贫铀是从金属中提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238，贫铀炸弹贯穿力是常规炸弹的9倍，杀伤力极大，而且残留物可长期危害环境．下列关于其残留物长期危害环境的理由正确的是( )
①由于爆炸后的弹片存在放射性，对环境产生长期危害
②爆炸后的弹片不会对人体产生危害
③铀238的衰变速率很快
④铀的半衰期很长
A．①② B．③ C．①④ D．②④
【审题指导】 解答本题注意以下两点：
(1)放射性元素会对环境造成污染．
(2)“长期危害环境”说明铀半衰期长．
【解析】 贫铀炸弹爆炸后，长期存在放射性污染，铀的半衰期很长，则C正确，A、B、D错误．
【答案】 C
射线具有一定的能量，对物体具有不同的穿透能力和电离能力，从而使物体或机体发生一些物理和化学变化.如果人体受到长时间大剂量的射线照射，就会使细胞器官组织受到损伤，破坏人体DNA分子结构，有时甚至会引发癌症，或者造成下一代遗传上的缺陷.
2．对放射性的应用和防护，下列说法正确的是( )
A．放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，对人体的正常细胞不会有伤害作用
B．核工业废料要放在厚厚的重金属箱内，沉于海底
C．γ射线探伤仪中的放射源必须存放在特制的容器里，而不能随意放置
D．对可能有放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的
【解析】 放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，但也会对人体的正常细胞有伤害，选项A错，正因为放射线具有伤害作用，选项B、C、D均是正确的．
【答案】 BCD
综合解题方略——γ射线的应用
(2013·宁德检测)近年来，γ刀已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，半小时内完成任务，无需住院，因而γ刀被誉为“神刀”．据报道，我国自己研制的螺旋式γ刀性能更好，即将进入各大医院为患者服务．则γ刀治疗脑肿瘤主要是利用了 ( )
A．γ射线具有很强的贯穿本领
B．γ射线具有很强的电离本领
C．γ射线具有很高的能量
D．γ射线可以很容易地绕过阻碍物到达目的地
【规范解答】 γ射线是一种波长很短的电磁波，具有较高的能量，它的贯穿本领很强，甚至可以穿透几厘米厚的铅板，但它的电离作用很小．γ刀治疗脑肿瘤时，通常是同时用多束γ射线，使它们穿透脑颅和健康区域在病灶处会聚，利用γ射线的高能量杀死肿瘤细胞，故正确的选项为A、C.
【答案】 AC
γ射线特性及应用
1．γ射线的贯穿本领强．
2．γ射线可以对生物组织起物理和化学作用，能使种子发生变异、培育良种和灭菌消毒．
3．γ射线具有较高的能量，在医疗上，常用以拟制甚至杀死病变组织，还可以轰击原子核，诱发核反应．
【备课资源】(教师用书独具)
放射线的危害
对于放射线的危害，人们既熟悉又陌生．在常人的印象里，它是与威力无比的原子弹、氢弹的爆炸联系在一起的，随着全世界和平利用核能呼声的高涨，核武器的禁止使用，核试验的大大减少，人们似乎已经远离放射线的危害．然而，近年来，随着放射性同位素及射线装置在工农业、医疗、科研等各个领域的广泛应用，放射线危害的可能性却在增大．
1999年9月30日，日本刺成县JCO公司的铀浓缩加工厂发生了一起严重的核泄漏事故，有三名工人遭受严重核辐射，当救援人员把他们送到当地医院时，他们已经昏迷不醒．同时这次事故致使工厂周围临近地区遭受不同程度的污染，辐射量是正常值的一万倍，放射线的危害再一次向人类敲响警钟．
什么是放射性同位素？它是怎样造成危害的呢？在元素周期表中，占据同一个位置，核电荷数相同，但是质量数不同的，称为同位素．铀有好几种同位素，比如说铀235、铀238、铀233、铀234、铀236都属于铀的同位素．什么是放射性同位素？就是能够自发地放出射线的同位素，叫放射性同位素．
放射性同位素放出的射线是一种特殊的、既看不见也摸不着的物质，因此有人把它比喻为“魔线”．如何对它进行防护，以减少射线的危害呢？使用电离辐射源的一切实践活动，都必须遵从放射防护的三原则，也就是：第一，实践正当化；第二，防护最优化；第三，个人剂量限制．
辐射防护的基本方法有三条：第一，时间防护；第二，距离防护；第三，屏蔽防护．值得注意的是，医生使用射线装置给病人诊治病症时，要根据病人的实际需要，权衡利弊，做到安全合理地使用射线装置．并耐心劝导那些主动要求但不需要使用射线装置诊治的病人，引导他们走出误区，并非一定要使用先进的医疗设备才可以治疗百病．另外，随着人们对居室美化装修的升温，居室污染也在加剧．其原因之一就是某些建筑材料放出的污气作祟，但是只要我们的居室经常通风换气，污染就可以减少，趋利避害，让放射性同位素及射线装置造福人类.
1．在放射性同位素的应用中，下列做法正确的是( )
A．应该用α射线探测物体的厚度
B．应该用γ粒子放射源制成烟雾报警器
C．医院在利用放射线诊断疾病时用半衰期较长的放射性同位素
D．放射育种中利用γ射线照射种子使遗传基因发生变异
【解析】 由于α粒子的穿透能力很弱，无法用其探测物体的厚度，故A错误；烟雾报警器是利用射线的电离作用，而γ粒子的电离作用很弱，故B错误；人体长期接触放射线会影响健康，诊断疾病时应该利用半衰期短的同位素，故C错误；放射育种是利用γ射线照射种子改变遗传基因，故D正确．
【答案】 D
2．防止放射性污染的防护措施有( )
A．将废弃的放射性物质进行深埋
B．将废弃的放射性物质倒在下水道里
C．接触放射性物质的人员穿上铅防护服
D．严格和准确控制放射性物质的放射剂量
【解析】 因为放射性物质残存的时间太长，具有辐射性，故应将其深埋，A对、B错；铅具有一定的防止放射性的能力，接触放射性物质的人员穿上铅防护服，并要控制一定的放射剂量．故C、D对．
【答案】 ACD
3．下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的( )
A．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况
B．把含有放射性元素的肥料施给农作物，利用探测器的测量，找出合理的施肥规律
C．利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹
D．给怀疑患有甲状腺病的病人注射碘131，以判断甲状腺的器质性和功能性疾病
【解析】 利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹是利用γ射线穿透能力强的特点，因此选项C不属于示踪原子的应用．
【答案】 ABD
4．核能是一种高效的能源．
(1)在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳、压力壳和安全壳．
图3－3－1
结合图3－3－1甲可知，安全壳应当选用的材料是________．
(2)图乙是用来监测工作人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，可以判断工作人员受到何种辐射．当胸章上1 mm铝片和3 mm铝片下的照相底片被感光，而铅片下的照相底片未被感光时，结合图甲分析可知工作人员一定受到了________射线的辐射；当所有照相底片被感光时，工作人员一定受到了________射线的辐射．
【解析】 (1)核反应堆最外层是厚厚的水泥防护层．防止射线外泄，所以安全壳应选用的材料是混凝土．
(2)β射线可穿透几毫米厚的铝片，而γ射线可穿透几厘米厚的铅板．
【答案】 (1)混凝土 (2)β γ
1．放射性同位素被用作示踪原子，主要是因为 ( )
A．放射性同位素不改变其化学性质
B．放射性同位素的半衰期比天然放射性元素的半衰期短得多
C．半衰期与元素所处的物理、化学状态有关
D．放射性同位素容易制造
【解析】 放射性同位素用作示踪原子，主要是用放射性同位素替代没有放射性的同位素参与正常的物理、化学、生物的过程，既要利用化学性质相同，也要利用衰变规律不受物理、化学变化的影响，同时还要考虑放射性废料容易处理等，因此，选项A、B正确，C、D不正确．
【答案】 AB
2．(2013·东北师大附中检测)在临床上经常用放射性同位素进行诊断，如医生用123I进行体内跟踪，可迅速查出人体内的病因，123I的特性是( )
A．半衰期长，并迅速从体内清除
B．半衰期长，并缓慢从体内清除
C．半衰期短，并迅速从体内清除
D．半衰期短，并缓慢从体内清除
【解析】 利用放射性同位素123I放出的γ射线穿透本领比α、β射线强.123I的半衰期较短，可以迅速从体内消失，不至于因长时间辐射而对身体造成伤害，故C对．
【答案】 C
3．(2013·杭州一中高二检测)在工业生产中，某些金属材料内部出现的裂痕是无法直接观察到的，如果不能够发现它们，可能会给生产带来极大的危害．自从发现放射线以后，就可以利用放射线对其进行探测了，这是利用了 ( )
A．α射线的电离本领 B．β射线的带电本领
C．γ射线的贯穿本领 D．放射性元素的示踪本领
【解析】 放射线的应用是沿着利用它的射线和作为示踪原子两个方向展开的，γ射线的贯穿本领最强，可以用于金属探伤，故C项正确．
【答案】 C
4．(2013·贵阳高二检测)2011年3月11日，日本东北部宫城县发生里氏9.0级强烈地震，地震导致福岛核电站发生泄漏，酿成了核泄漏事故，核泄漏事故会造成严重后果，其原因是( )
A．铀、钚等物质有放射性
B．铀、钚等物质半衰期很长
C．铀、钚等重金属有剧毒
D．铀、钚等物质会造成爆炸
【解析】 放射线对人体组织、生物都有害，核泄漏后产生的危害主要是放射线，且其半衰期长，在很长时间内具有放射性，故A、B正确；核泄漏物质中含有大量重金属，有剧毒，但不会自发爆炸，故C正确，D错误．
【答案】 ABC
5．关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是( )
A．放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，从而达到消除有害静电的目的
B．利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体透视
C．用放射线照射作物种子使其DNA发生变异，其结果一定是更优良的品种
D．用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的伤害
【解析】 利用放射线消除有害静电是利用放射线的电离性，使空气分子电离成为导体，将静电导出，A错误；γ射线对人体细胞伤害太大，不能用来进行人体透视，B错误；作物种子发生的DNA突变不一定都是有益的，还要经过筛选才能培育出优秀品种，C错误；用γ射线治疗肿瘤对人体肯定有副作用，因此要科学地控制剂量，D正确．
【答案】 D
6.
图3－3－2
为保证生产安全，大型钢铁部件内部不允许有砂眼、裂痕等伤痕存在．如图3－3－2是利用射线检测钢柱内部是否存在伤痕及伤痕情况的示意图，若钢柱的直径为20 cm，则下列说法正确的是( )
A．放射源放出的射线应该用β射线
B．放射源放出的射线应该用X射线
C．放射源放出的射线应该用γ射线
D．若钢件内部有伤痕，探测器接收到的射线粒子将减少
【解析】 此射线必须能穿透部件，接收器才能接收到射线粒子，因β射线只能穿透几毫米厚的铝板，X射线也只能穿透几厘米厚的钢板，用γ射线可以检查30 cm厚的钢铁部件，显然这里应该用γ射线而不能用β或X射线，选项C正确，A、B选项错误；当遇到钢铁部件内部有伤痕时，穿过钢板到达计数器的γ射线比没有砂眼或裂纹处的要多一些，选项D错误．
【答案】 C
7．(2011·上海高考)在存放放射性元素时，若把放射性元素①置于大量水中；②密封于铅盒中；③与轻核元素结合成化合物．则( )
A．措施①可减缓放射性元素衰变
B．措施②可减缓放射性元素衰变
C．措施③可减缓放射性元素衰变
D．上述措施均无法减缓放射性元素衰变
【解析】 放射性元素的半衰期是由元素的原子核本身特性决定的，与所处的物理环境，化学状态均无关，故D正确．
【答案】 D
8．(2013·漳州一中检测)放射性同位素在技水上有很多应用，不同的放射源可用于不同的目的．如表列出了一些放射性同位素的半衰期和可利用的射线．使放射源和探测器间隔很小一段距离，若它们之间空气中烟尘浓度大于某一设定的临界值，探测器探测到的射线强度比正常情况下小得多，从而可以通过自动控制装置触发警铃，预防火灾．则该装置中的放射源可选用表中的哪一种( )
放射性同位素
Po
Am
Sr
Tc
辐射线
α
α
β
γ
半衰期
138天
433年
28年
6 h
A.Po B.Am C.Sr D.Tc
【解析】 烟雾对α射线的穿透性影响明显，用半衰期长的放射性同位素能使报警装置长时间稳定工作，故B正确．
【答案】 B
9．贫铀炸弹是一种杀伤力很强的武器，贫铀是提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238，贫铀炸弹不仅有很强的穿甲能力，而且铀238具有放射性，残留物可长期对环境起破坏作用而造成污染．人长期生活在该环境中会受到核辐射而患上皮肤癌和白血病．下列结论正确的是( )
A．铀238的衰变方程式为：U→Th＋He
B.U和U互为同位素
C．人患皮肤癌和白血病是因为核辐射导致了基因突变
D．贫铀弹的穿甲能力很强，也是因为它的放射性
【解析】 铀238具有放射性，放出一个α粒子，变成钍234，A正确．铀238和铀235质子数相同，故互为同位素，B正确．核辐射能导致基因突变，是皮肤癌和白血病的诱因之一，C正确．贫铀弹的穿甲能力很强，是因为它的弹芯是由高密度、高强度、高韧性的铀合金组成，袭击目标时产生高温化学反应，所以其爆炸力、穿透力远远超过一般炸弹，D错．
【答案】 ABC
10．如图3－3－3所示是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图．
图3－3－3
(1)请简述自动控制的原理；
(2)如果工厂生产的是厚度为1毫米的铝板，在α、β和γ三种射线中，哪一种对铝板的厚度控制起主要作用？为什么？
【解析】 (1)放射线具有穿透本领，如果向前移动的铝板的厚度有变化，则探测器接收到的放射线的强度就会随之变化，将这种变化转变为电信号输入到相应的装置，使之自动地控制题图中右侧的两个轮间的距离，达到自动控制铝板厚度的目的．
(2)β射线起主要作用．因为α射线的贯穿本邻很小，一张薄纸就能把它挡住，更穿不过1毫米厚的铝板；γ射线的贯穿本邻很强，能穿过几厘米的铅板，1毫米左右的铝板厚度发生变化时，透过铝板的γ射线强度变化不大；β射线的贯穿本领较强，能穿过几毫米厚的铝板，当铝板厚度发生变化时，透过铝板的β射线强度变化较大，探测器可明显地探测出这种变化，使自动化系统做出相应的反应．
【答案】 见解析
11．(2011·浙江高考)核电站的固体废料放射性比较强，要在核电站内的专用废物库放置5年，且在放置的初始阶段要对固体废料进行冷却处理．请简述需要进行冷却处理的理由．
【解析】 核电站的固体废料放射性比较强，能放出γ射线，放出巨大能量．且刚开始放射性比较强，释放出的能量比较大，温度升高快，必须在初始阶段对核固体废料进行冷却处理．
【答案】 见解析
12．为了临床测定病人血液的体积，可根据磷酸盐在血液中将被红血球所吸收这一事实，向病人体内输入适量含有P作示踪原子的血液．先将含有P的血液4 cm3分为两等份，其中一份留作标准样品，20 min测量出其放射性强度为10 800 s－1；另一份则通过静脉注射进入病人体内，经20 min后，放射性血液分布于全身，再从病人体内抽出血液样品2 cm3，测出其放射性强度为5 s－1，则病人的血液体积为多少？
【解析】 由于标准样品与输入人体内的P的总量相等，所以两者的放射性强度与P原子核的总数都相等，设病人血液体积为V，血液样品体积V′＝2 cm3.
则V＝10 800，即V＝×2 cm3＝4 320 cm3.
【答案】 4 320 cm3
综合检测(三)
第3章 原子核与放射性
(分值：100分 时间：60分钟)
一、选择题(本大题共7个小题，每小题6分．每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．)
1．有关放射性同位素P的下列说法中正确的是( )
A.P与X互为同位素
B.P与其同位素具有相同的化学性质
C．用P制成化合物后它的半衰期变短
D．含有P的磷肥释放正电子，可用来作示踪原子，以便观察磷肥对植物的影响
【解析】 同位素具有相同的质子数，化学性质相同，A错，B对；半衰期与化学状态无关，C错，D对．
【答案】 BD
2．关于β衰变中所放出的电子，下列说法正确的是( )
A．由于它是从原子核中释放出来的，所以它是原子核的组成部分
B．它是核外电子从内层轨道跃迁时放出的
C．当它通过空气时，电离作用很强
D．它的贯穿本领较强
【解析】 虽然β衰变中的电子是从原子核中释放出来的，但电子不是原子核的组成部分，原子核由质子和中子组成，中子衰变为质子时放出电子，方程为n―→H＋ 0－1e.根据β射线的性质知D正确．
【答案】 D
3．天然放射现象说明( )
A．原子不是单一的基本粒子
B．原子核不是单一的基本粒子
C．原子内部大部分是空的
D．原子是由带正电和带负电的基本粒子组成的
【解析】 天然放射现象是自发地从原子核里放出粒子而转变为新元素的现象，说明原子核不是单一的基本粒子，B正确．α粒子散射现象说明原子内大部分是空的．A、C项虽正确但不是天然放射现象说明的．
【答案】 B
4．(2013·白沙模拟)如图1所示是原子核人工转变实验
图1
装置示意图，A是α粒子源，F是铝箔，S是荧光屏，在容器中充入氮气后，屏S上出现闪光，该闪光产生的原因是( )
A．α粒子射到屏S上产生的
B．α粒子轰击氮核后产生的某种粒子射到屏上产生的
C．α粒子轰击铝箔F上打出的某种粒子射到屏上产生的
D．粒子源中放出的γ射线射到屏上产生的
【解析】 该实验的核反应方程是N＋He→O＋H
这是原子核的第一次人工转变，世界第一次发现质子的实验，而本题出现的闪光是α粒子从氮核里打出的质子穿过铝箔射到屏上产生的．
【答案】 B
图2
5．在匀强磁场里有一个原来静止的放射性碳14，它所放射的粒子与反冲核的轨迹是两个相切的圆，圆的半径比为5∶1，如图2所示，那么碳的衰变方程是( )
A.C―→He＋Be
B.C―→ 0－1e＋B
C.C―→e＋N
D.C―→H＋B
【解析】 由于两个轨迹为外切圆，放出的粒子和反冲核方向相反，由左手定则可知，它们必均为正电荷；而衰变过程中两者动量大小相等，方向相反，由于qBv＝，则R＝因半径之比为5∶1，它们的电量之比为1∶5，由此可知D正确．
【答案】 D
图3
6．(2013·漳州检测)如图3所示，铅盒A中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔中水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场．则下面说法中正确的有( )
A．打在图中a、b、c三点的依次是α射线、γ射线和β射线
B．α射线和β射线的轨迹是抛物线
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竖直向下的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下b
【解析】 由左手定则可知，粒子向右射出后，在匀强磁场中α粒子受的洛伦兹力向上，β粒子受的洛伦兹力向下，轨迹都是圆弧．由于α粒子速度约是光速的1/10，而β粒子速度接近光速，所以在同样的混合场中不可能都做直线运动，本题选A、C.
【答案】 AC
7．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，通过对目前发现最古老的岩石中铀和铅含量来推算．测得该岩石中现含有的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的规律如图4所示，图中N为铀238的原子数，N0为铀和铅的总原子数．由此可以判断下列选项正确的是 ( )
图4
A．铀238的半衰期为90亿年
B．地球的年龄大约为45亿年
C．被测定的古老岩石样品在90亿年时的铀、铅原子数之比约为1∶4
D．被测定的古老岩石样品在90亿年时的铀、铅原子数之比约为1∶3
【解析】 据题意，岩石中铀含量是形成初期的，即有半数发生衰变，由图像＝时时间约为45亿年，即半衰期也是地球的大致年龄，故B正确，A错误；90亿年时有的铀衰变为铅，故铀、铅原子数之比为1∶3，所以D正确，C错误．
【答案】 BD
二、非选择题(本大题共5小题，共58分．按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．)
8．(8分)(2012·南通高二检测)放射性元素Th经过________次α衰变和________次β衰变变成了稳定元素Pb.
【解析】 由于β衰变不会引起质量数的减少，故可先根据质量数的减少确定α衰变的次数．因为每进行一次α衰变，质量数减少4，所以α衰变的次数为：
x＝次＝6次
再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判断β衰变的次数.6次α衰变，电荷数应减少2×6＝12个，而每进行一次β衰变，电荷数增加1，所以β衰变的次数为
y＝[12－(90－82)]次＝4次
【答案】 6 4
9．(10分)如图5所示在垂直纸面向外的匀强磁场中，一个静止的镭()发生一次α衰变，生成氡(Rn)时可能的径迹图，其中α粒子的径迹是________，新核的径迹为________，核反应方程为________．
图5
【解析】 由动量守恒定律可知86Rn与He的运动方向相反，故轨迹为外切圆，由r＝＝可知，电荷量小的He轨道半径大．
【答案】 c d 88Ra―→86Rn＋He
10．(12分)1934年，约里奥·居里夫妇在用α粒子轰击铝箔时，除了测到预料中的中子外，还观察到了正电子．正电子的质量跟电子的质量相同，带一个单位的正电荷，跟电子的电性正好相反，是电子的反粒子．更意外的是，拿走α粒子放射源以后，铝箔虽不再发射中子，但仍然继续发射正电子，而且这种放射性也有一定的半衰期．原来，铝箔被α粒子击中后发生了如下反应：Al＋He→P＋n.这里的P就是一种人工放射性同位素，正电子就是它衰变过程中放射出来的．
(1)写出放射性同位素P放出正电子的核衰变方程．
(2)放射性同位素P放出正电子的衰变称为正β衰变．我们知道原子核内只有中子和质子，那么正β衰变中的正电子从何而来？
【解析】 (1)正β衰变过程质量数、电荷数守恒，P放出正电子的核衰变方程为P→Si＋e.
(2)原子核内只有质子和中子，没有电子，也没有正电子，正β衰变是原子核内的一个质子转换成一个中子，同时放出一个正电子，其衰变方程为：H→e＋n.
【答案】 (1)P→Si＋e
(2)一个质子衰变成一个中子时放出一个正电子
11．(14分)静止的Li俘获一个速度为7.7×106 m/s的中子，发生核反应后若只产生两个新粒子，其中一个粒子为He，它的速度大小是8×106 m/s，方向与反应前的中子速度方向相同．
(1)写出此核反应的方程式．
(2)求反应后产生的另一个粒子的速度大小是多大及方向如何？
【解析】 (1)根据质量数守恒和电荷数守恒可以写出方程为
Li＋n→He＋H.
(2)用m1、m2和m3分别表示n、He和H的质量，用v1、v2和v3分别表示中子、氦核和氚核的速度，由动量守恒定律得
m1v1＝m2v2＋m3v3，v3＝
代入数值得v3＝－8.1×106 m/s
即反应后生成的氚核的速度大小为8.1×106 m/s，方向与反应前中子的速度方向相反．
【答案】 (1)Li＋n→He＋H
(3)8.1×106 m/s 与反应前中子的速度方向相反
12．(14分)静止在匀强磁场中的一个B核俘获了一个速度为v＝7.3×104 m/s的中子而发生核反应，生成α粒子与一个新核．测得α粒子的速度为2×104 m/s，方向与反应前中子运动的方向相同，且与磁感线方向垂直．
(1)写出核反应方程；
(2)画出核反应生成的两个粒子的运动轨迹及旋转方向的示意图(磁感线方向垂直于纸面向外)；
(3)求α粒子与新核轨道半径之比；
(4)求α粒子与新核运动周期之比．
【解析】 (1)由质量数守恒和电荷数守恒得：
B＋n→He＋Li.
(2)由动量守恒定律可以求出新核的速度大小为103 m/s，方向和α粒子的速度方向相反，由于α粒子和新核都带正电，由左手定则知，它们的运动方向都是顺时针方向，如图所示．
(3)由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式r＝可求得α粒子和新核的轨道半径之比是120∶7.
(4)由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期公式T＝可求得α粒子和新核的运动周期之比是6∶7.
【答案】 (1)B＋n→He＋Li
(2)见解析图
(3)120∶7
(4)6∶7
1．放射性同位素被用作示踪原子，主要是因为 ( )
A．放射性同位素不改变其化学性质
B．放射性同位素的半衰期比天然放射性元素的半衰期短得多
C．半衰期与元素所处的物理、化学状态有关
D．放射性同位素容易制造
【解析】 放射性同位素用作示踪原子，主要是用放射性同位素替代没有放射性的同位素参与正常的物理、化学、生物的过程，既要利用化学性质相同，也要利用衰变规律不受物理、化学变化的影响，同时还要考虑放射性废料容易处理等，因此，选项A、B正确，C、D不正确．
【答案】 AB
2．(2013·东北师大附中检测)在临床上经常用放射性同位素进行诊断，如医生用123I进行体内跟踪，可迅速查出人体内的病因，123I的特性是( )
A．半衰期长，并迅速从体内清除
B．半衰期长，并缓慢从体内清除
C．半衰期短，并迅速从体内清除
D．半衰期短，并缓慢从体内清除
【解析】 利用放射性同位素123I放出的γ射线穿透本领比α、β射线强.123I的半衰期较短，可以迅速从体内消失，不至于因长时间辐射而对身体造成伤害，故C对．
【答案】 C
3．(2013·杭州一中高二检测)在工业生产中，某些金属材料内部出现的裂痕是无法直接观察到的，如果不能够发现它们，可能会给生产带来极大的危害．自从发现放射线以后，就可以利用放射线对其进行探测了，这是利用了 ( )
A．α射线的电离本领 B．β射线的带电本领
C．γ射线的贯穿本领 D．放射性元素的示踪本领
【解析】 放射线的应用是沿着利用它的射线和作为示踪原子两个方向展开的，γ射线的贯穿本领最强，可以用于金属探伤，故C项正确．
【答案】 C
4．(2013·贵阳高二检测)2011年3月11日，日本东北部宫城县发生里氏9.0级强烈地震，地震导致福岛核电站发生泄漏，酿成了核泄漏事故，核泄漏事故会造成严重后果，其原因是( )
A．铀、钚等物质有放射性
B．铀、钚等物质半衰期很长
C．铀、钚等重金属有剧毒
D．铀、钚等物质会造成爆炸
【解析】 放射线对人体组织、生物都有害，核泄漏后产生的危害主要是放射线，且其半衰期长，在很长时间内具有放射性，故A、B正确；核泄漏物质中含有大量重金属，有剧毒，但不会自发爆炸，故C正确，D错误．
【答案】 ABC
5．关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是( )
A．放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，从而达到消除有害静电的目的
B．利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体透视
C．用放射线照射作物种子使其DNA发生变异，其结果一定是更优良的品种
D．用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的伤害
【解析】 利用放射线消除有害静电是利用放射线的电离性，使空气分子电离成为导体，将静电导出，A错误；γ射线对人体细胞伤害太大，不能用来进行人体透视，B错误；作物种子发生的DNA突变不一定都是有益的，还要经过筛选才能培育出优秀品种，C错误；用γ射线治疗肿瘤对人体肯定有副作用，因此要科学地控制剂量，D正确．
【答案】 D
6.
图3－3－2
为保证生产安全，大型钢铁部件内部不允许有砂眼、裂痕等伤痕存在．如图3－3－2是利用射线检测钢柱内部是否存在伤痕及伤痕情况的示意图，若钢柱的直径为20 cm，则下列说法正确的是( )
A．放射源放出的射线应该用β射线
B．放射源放出的射线应该用X射线
C．放射源放出的射线应该用γ射线
D．若钢件内部有伤痕，探测器接收到的射线粒子将减少
【解析】 此射线必须能穿透部件，接收器才能接收到射线粒子，因β射线只能穿透几毫米厚的铝板，X射线也只能穿透几厘米厚的钢板，用γ射线可以检查30 cm厚的钢铁部件，显然这里应该用γ射线而不能用β或X射线，选项C正确，A、B选项错误；当遇到钢铁部件内部有伤痕时，穿过钢板到达计数器的γ射线比没有砂眼或裂纹处的要多一些，选项D错误．
【答案】 C
7．(2011·上海高考)在存放放射性元素时，若把放射性元素①置于大量水中；②密封于铅盒中；③与轻核元素结合成化合物．则( )
A．措施①可减缓放射性元素衰变
B．措施②可减缓放射性元素衰变
C．措施③可减缓放射性元素衰变
D．上述措施均无法减缓放射性元素衰变
【解析】 放射性元素的半衰期是由元素的原子核本身特性决定的，与所处的物理环境，化学状态均无关，故D正确．
【答案】 D
8．(2013·漳州一中检测)放射性同位素在技水上有很多应用，不同的放射源可用于不同的目的．如表列出了一些放射性同位素的半衰期和可利用的射线．使放射源和探测器间隔很小一段距离，若它们之间空气中烟尘浓度大于某一设定的临界值，探测器探测到的射线强度比正常情况下小得多，从而可以通过自动控制装置触发警铃，预防火灾．则该装置中的放射源可选用表中的哪一种( )
放射性同位素
Po
Am
Sr
Tc
辐射线
α
α
β
γ
半衰期
138天
433年
28年
6 h
A.Po B.Am C.Sr D.Tc
【解析】 烟雾对α射线的穿透性影响明显，用半衰期长的放射性同位素能使报警装置长时间稳定工作，故B正确．
【答案】 B
9．贫铀炸弹是一种杀伤力很强的武器，贫铀是提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238，贫铀炸弹不仅有很强的穿甲能力，而且铀238具有放射性，残留物可长期对环境起破坏作用而造成污染．人长期生活在该环境中会受到核辐射而患上皮肤癌和白血病．下列结论正确的是( )
A．铀238的衰变方程式为：U→Th＋He
B.U和U互为同位素
C．人患皮肤癌和白血病是因为核辐射导致了基因突变
D．贫铀弹的穿甲能力很强，也是因为它的放射性
【解析】 铀238具有放射性，放出一个α粒子，变成钍234，A正确．铀238和铀235质子数相同，故互为同位素，B正确．核辐射能导致基因突变，是皮肤癌和白血病的诱因之一，C正确．贫铀弹的穿甲能力很强，是因为它的弹芯是由高密度、高强度、高韧性的铀合金组成，袭击目标时产生高温化学反应，所以其爆炸力、穿透力远远超过一般炸弹，D错．
【答案】 ABC
10．如图3－3－3所示是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图．
图3－3－3
(1)请简述自动控制的原理；
(2)如果工厂生产的是厚度为1毫米的铝板，在α、β和γ三种射线中，哪一种对铝板的厚度控制起主要作用？为什么？
【解析】 (1)放射线具有穿透本领，如果向前移动的铝板的厚度有变化，则探测器接收到的放射线的强度就会随之变化，将这种变化转变为电信号输入到相应的装置，使之自动地控制题图中右侧的两个轮间的距离，达到自动控制铝板厚度的目的．
(2)β射线起主要作用．因为α射线的贯穿本邻很小，一张薄纸就能把它挡住，更穿不过1毫米厚的铝板；γ射线的贯穿本邻很强，能穿过几厘米的铅板，1毫米左右的铝板厚度发生变化时，透过铝板的γ射线强度变化不大；β射线的贯穿本领较强，能穿过几毫米厚的铝板，当铝板厚度发生变化时，透过铝板的β射线强度变化较大，探测器可明显地探测出这种变化，使自动化系统做出相应的反应．
【答案】 见解析
11．(2011·浙江高考)核电站的固体废料放射性比较强，要在核电站内的专用废物库放置5年，且在放置的初始阶段要对固体废料进行冷却处理．请简述需要进行冷却处理的理由．
【解析】 核电站的固体废料放射性比较强，能放出γ射线，放出巨大能量．且刚开始放射性比较强，释放出的能量比较大，温度升高快，必须在初始阶段对核固体废料进行冷却处理．
【答案】 见解析
12．为了临床测定病人血液的体积，可根据磷酸盐在血液中将被红血球所吸收这一事实，向病人体内输入适量含有P作示踪原子的血液．先将含有P的血液4 cm3分为两等份，其中一份留作标准样品，20 min测量出其放射性强度为10 800 s－1；另一份则通过静脉注射进入病人体内，经20 min后，放射性血液分布于全身，再从病人体内抽出血液样品2 cm3，测出其放射性强度为5 s－1，则病人的血液体积为多少？
【解析】 由于标准样品与输入人体内的P的总量相等，所以两者的放射性强度与P原子核的总数都相等，设病人血液体积为V，血液样品体积V′＝2 cm3.
则V＝10 800，即V＝×2 cm3＝4 320 cm3.
【答案】 4 320 cm3
1．(2013·陕西师大附中检测)二十世纪初，为了研究物质的微观结构，很多物理学家做了大量的实验，揭示了原子内部的结构，发现了电子、中子和质子，如图3－1－5所示实验装置是( )
图3－1－5
A．汤姆孙发现电子的实验装置
B．卢瑟福α粒子散射的实验装置
C．卢瑟福发现质子的实验装置
D．查德威克发现中子的实验装置
【解析】 Po放出的α粒子轰击Be产生中子，中子轰击石蜡产生质子．故选D.
【答案】 D
2．关于质子与中子，下列说法中正确的是( )
A．原子核由质子和中子组成
B．质子和中子统称核子
C．卢瑟福发现了中子，并预言了质子的存在
D．卢瑟福发现了质子，并预言了中子的存在
【解析】 原子核由质子和中子组成，质子和中子统称核子，卢瑟福发现了质子并预言了中子的存在，故A、B、D项叙述正确，C项错．
【答案】 ABD
3．根据布拉凯特的充氮云室实验可知 ( )
A．质子是直接从氮核中打出来的
B．α粒子打进氮核后形成一个复核，这个复核放出一个质子
C．云室照片中短而粗的是质子的径迹
D．云室照片中短而粗的是α粒子的径迹
【解析】 α粒子轰击氮核满足动量守恒，若直接打出质子则质子运动方向与α粒子运动方向应一致，但实验中不是这样，径迹分叉，即质子与α粒子运动方向不一致，所以应是先形成一个复核，再由复核中放出一个质子，所以A选项错误，B选项正确；在云室中，径迹粗细反映粒子的电离本领的强弱，径迹长短反映粒子的贯穿本领的强弱，所以粗而短的是新核的径迹，细而长的是质子的径迹，所以C、D两项都错误．
【答案】 B
4．(2013·莆田检测)一个原子核Bi，关于这个原子核，下列说法中正确的是( )
A．核外有83个电子，核内有127个质子
B．核外有83个电子，核内有83个质子
C．核内有83个质子、127个中子
D．核内有210个核子
【解析】 根据原子核的表示方法可知，这种原子核的电荷数为83，质量数为210.因为原子核的电荷数等于核内质子数，故该核内有83个质子．因为原子核的质量数等于核内质子数与中子数之和，即等于核内核子数，故该核内有210个核子，其中有127个中子．因为该原子电性未知，故不能确定核外电子数．
【答案】 CD
5．α粒子击中氮14核后放出一个质子，转变为氧17核(O)．在这个氧原子核中有( )
A．8个正电子 B．17个电子
C．9个中子 D．8个质子
【解析】 根据原子核的构成，核电荷数为8，即质子数为8，核外电子数为8，质量数为17，所以中子数为17－8＝9，原子核内没有游离的正电子，所以答案为C、D.
【答案】 CD
6．铝箔被α粒子轰击后发生了以下核反应：Al＋He→X＋n.下列判断正确的是( )
A.n是质子
B.n是中子
C．X是Si的同位素
D．X是P的同位素
【解析】 核反应方程为Al＋He→X＋n，n表示中子．由核反应中电荷数、质量数守恒知，X为X，即为P的同位素．
【答案】 BD
7．(2013·琼海检测)最近国外科技杂志报道，将Ni和82Pb经核聚变并释放出一个中子后，生成第110号元素的一种同位素，该同位素的中子数是( )
A．157 B．159 C．161 D．163
【解析】 根据质量数与电荷数守恒，写出核反应方程
Ni＋82Pb―→Y＋n，则Y的中子数为269－110＝159.
【答案】 B
8．原子核X与氘核H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
【解析】 X＋H→He＋H，应用质量数与电荷数的守恒A＋2＝4＋1，Z＋1＝2＋1，解得A＝3，Z＝2，答案D.
【答案】 D
9．(2012·上海高考)某种元素具有多种同位素，反映这些同位素的质量数A与中子数N关系的是图( )
【解析】 由质量数(A)＝质子数＋中子数可知B正确．
【答案】 B
10．有些元素的原子核可以从很靠近它的核外电子中“俘获”一个电子形成一个新原子(如从离原子核最近的K层电子中俘获电子，叫“K俘获”)，当发生这一过程时( )
A．新原子是原来原子的同位素
B．新原子核比原来的原子核少一个质子
C．新原子核将带负电
D．新原子核比原来的原子核少一个中子
【解析】 原子核俘获电子后，由于负电荷和正电荷中和，新原子核质子数少1，中子数多1，故B正确．
【答案】 B
11．(2013·扬州一中高二检测)现在，科学家正在设法探寻“反物质”．所谓的“反物质”是由“反粒子”组成的，“反粒子”与对应的正粒子具有相同的质量和电荷量，但与电荷的符号相反，据此，反α粒子的质量数为________，电荷数为________．
【解析】 α粒子是氦核，它由两个质子和两个中子构成，故质量数为4，电荷数为2.而它的“反粒子”质量数也是4，但电荷数为－2.
【答案】 4 －2
12．一个静止的氮核N俘获了一个速度为2.3×107m/s的中子，生成一个复核A，A又衰变成B、C两个新核．设B、C的速度方向与中子速度方向相同，B的质量是中子的11倍，速度是106 m/s，B、C在同一匀强磁场中做圆周运动的半径之比RB∶RC＝11∶30，求：
(1)C核的速度大小．
(2)根据计算判断C核是什么．
(3)写出核反应方程．
【解析】 氮核吸收了一个中子变成的复核不稳定，将发生衰变．整个过程中，中子、氮核以及两个新核组成一个系统，过程前后都不受外界的任何干扰，所以整个系统在俘获与衰变过程中动量均守恒．利用这一点，可以求出C核的速度．然后根据粒子在磁场中的运动情况就可以判断核的种类，写出核反应方程．
(1)氮核从俘获中子到衰变成B、C两个新核的过程动量守恒，有mnvn＝mBvB＋mCvC
根据质量数守恒规律，可知C核的质量数为14＋1－11＝4.
由此解得vc＝3×106 m/s.
(2)由带电粒子在洛伦兹力的作用下做圆周运动时R＝，可得
＝＝＝①
qB＋qC＝7②
将①②式联立求解得qC＝2，而AC＝4，则C核是氦原子核．
(3)核反应方程式是N＋n→B＋He.
【答案】 见解析
1．(2013·西安一中检测)关于天然放射现象，以下叙述正确的是( )
A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小
B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的
C．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强
D.U衰变为Pb的过程中，要经过8次α衰变和10次β衰变
【解析】 半衰期与物理条件无关，A选项错误；一个中子衰变成一个质子，放出一个β粒子，α粒子电离本领最强，γ射线穿透本领最强，B、C选项正确；U衰变为Pb要经过8次α衰变和6次β衰变，D错误．
【答案】 BC
2．原子核中能放出α、β、γ射线，关于原子核的组成，下列说法正确的是( )
A．原子核中有质子、中子、还有α粒子
B．原子核中有质子、中子，还有β粒子
C．原子核中有质子、中子，还有γ粒子
D．原子核中只有质子和中子
【解析】 在放射性元素的原子核中，2个质子和2个中子结合得较紧密，有时作为一个整体放出，这就是α粒子的来源，不能据此认为α粒子是原子核的组成部分．原子核里是没有电子的，但中子可以转化成质子，并向核外释放一个电子，这就是β粒子．原子核发出射线后处于高能级，在回到低能级时多余的能量以γ光子的形成辐射出来，形成γ射线，故原子核里也没有γ粒子，故D正确．
【答案】 D
3．下面说法正确的是 ( )
①β射线的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粒子不同于氦原子核
④γ射线的贯穿本领比α粒子的强
A．①② B．①③ C．②④ D．①④
【解析】 19世纪末20世纪初，人们发现了X、α、β、γ射线，经研究知道X、γ射线均为电磁波，只是波长不同．可见光、红外线也是电磁波，由电磁波谱知红外线的波长比X射线波长要长．另外，β射线是电子流，α粒子是氦核，就α、β、γ三者的穿透本领而言，γ射线最强，α粒子最弱，故C对．
【答案】 C
4．(2013·青岛二中检测)某放射性原子核A，经一次α衰变成为B，再经一次β衰变成为C，则( )
A．原子核C的中子数比A少2
B．原子核C的质子数比A少1
C．原子核C的中子数比B少2
D．原子核C的质子数比B少1
【解析】 写出核反应方程如下：A→He＋B，B→e＋C.A的中子数为X－Y，B的中子数为(X－4)－(Y－2)＝X－Y－2，C的中子数为(X－4)－(Y－1)＝X－Y－3.故C比A中子数少3.C比B中子数少1，A、C均错．A、B、C的质子数分别为Y、Y－2、Y－1，故C比A质子数少1，C比B质子数多1，B对D错．
【答案】 B
5．原子核发生β衰变时，此β粒子是( )
A．原子核外的最外层电子
B．原子核外的电子跃迁时放出的光子
C．原子核外存在着的电子
D．原子核内的一个中子变成一个质子时，放射出的一个电子
【解析】 β衰变是原子核内的一个中子衰变成一个质子时形成的，D选项正确．
【答案】 D
6．(2013·海口检测)关于放射性的知识，下列说法正确的是( )
A．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氡原子核了
B．β衰变所释放的电子是原子核中的中子转化成质子和电子所产生的
C．γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱
D．发生α衰变时，生成核与原来的核相比，中子数减少了4个
【解析】 半衰期是大量原子核变时的统计规律，对少数原子核毫无意义，A错；发生α衰变时，中子数减少2个，D错．
【答案】 BC
7．14C是一种半衰期为5 730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，则该古树死亡时间距今大约( )
A．22 920年 B．11 460年
C．5 730年 D．2 865年
【解析】 剩下物质的质量计算公式：m＝()nM，由题目所给条件得＝()nM，n＝2，所以该古树死亡的时间应为2个14C的半衰期，即：t＝2T1/2＝5 730×2年＝11 460年．故正确答案为B.
【答案】 B
8．(2012·大纲全国高考)U经过m次α衰变和n次β衰变，变成Pb，则( )
A．m＝7，n＝3 B．m＝7，n＝4
C．m＝14，n＝9 D．m＝14，n＝18
【解析】 衰变过程满足质量数守恒和电荷数守恒．写出核反应方程：U→Pb＋mHe＋ne
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．
【答案】 B
9．一置于铅盒中的放射源发射出的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沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图3－2－3所示．则图中的射线a为________射线，射线b为________射线．
图3－2－3
【解析】 三种射线中α射线穿透能力最弱，不能穿透铝箔，β射线是高速电子流，带负电，在磁场中能发生偏转，而γ射线是一种电磁波，在磁场中不发生偏转．所以a为γ射线，b为β射线．
【答案】 γ β
10．(2011·海南高考)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).131I和137Cs原子核中的中子数分别是________和________．
A．X1→Ba＋n
B．X2→Xe＋e
C．X3→Ba＋e
D．X4→Xe＋p
【解析】 衰变的种类有α衰变和β衰变两类，衰变中放出的粒子是氦核或电子而不会是质子或中子，故A、D错误，或从质量数守恒可知X1、X4的质量数分别是138、132，故他们不会是131I和137Cs的衰变．
由质量数守恒和电荷数守恒可知X2、X3分别是I、Cs，而中子数等于质量数与核电荷数的差值，故他们的中子数分别为78、82.
【答案】 B C 78 82
11．(2011·天津高考)回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用，有力地推动了现代科学技术的发展．当今医学影像诊断设备PET/CT堪称“现代医学高科技之冠”，它在医疗诊断中，常利用能放射正电子的同位素碳11作示踪原子．碳11是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氮14获得，同时还产生另一粒子，试写出核反应方程．若碳11的半衰期τ为20 min，经2.0 h剩余碳11的质量占原来的百分之几？(结果取2位有效数字)
【解析】 核反应方程为
N＋H→C＋He①
设碳11原有质量为m0，经过t1＝2.0 h剩余的质量为mr，根据半衰期定义有
＝()＝()≈1.6%.②
【答案】 N＋H→C＋He 1.6%
12．钍核90Th发生衰变生成镭核88Ra并放出一个粒子，设
图3－2－4
该粒子的质量为m，电荷量为q，它将要进入电势差为U的带窄缝的平行平板电极S1和S2之间的电场时，其速度为v0，经电场加速后，沿Ox方向进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的有界匀强磁场，Ox垂直平板电极S2，当粒子从P点离开磁
场时，其速度方向与Ox方向的夹角θ＝60°，如图3－2－4所示，整个装置处于真空中．
(1)写出钍核衰变方程；
(2)求粒子在磁场中沿圆弧运动的轨道半径R；
(3)求粒子在磁场中运动所用的时间t.
【解析】 (1)钍核衰变方程：90Th―→He＋88Ra.
(2)设粒子离开电场时的速度为v，
由动能定理得：qU＝mv2－mv，
粒子在磁场中做匀速圆周运动，由qvB＝得轨道半径R＝，
所以R＝ .
(3)粒子做圆周运动的周期T＝，t＝T＝.
【答案】 (1)Th―→He＋Ra
(2) (3)
