微点1 天然放射现象及三种射线的特性
1．(多选)下列关于物理学史的叙述正确的是( )
A．贝克勒尔发现了天然放射现象，表明原子核内部具有结构
B．汤姆孙发现电子，提出原子核式结构模型
C．玻尔理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律
D．爱因斯坦的光电效应方程可以很好地解释光电效应现象
2．关于天然放射现象，下列说法正确的是( )
A．γ射线在磁场中不能发生偏转
B．α射线是由氦原子核衰变产生的
C．β射线是原子核外的电子受激跃迁而产生的
D．工业上常用α射线来探测塑料板或金属板的厚度
3．与原子核内部变化有关的现象是( )
A．α粒子散射现象B．光电效应现象
C．电离现象D．天然放射现象
4．天然放射现象是1896年法国物理学家贝克勒尔发现的，该研究使人们认识到原子核具有复杂的结构．关于天然放射性，下列说法正确的是( )
A．所有元素都具有天然放射性
B．天然放射现象的发现有力证明了原子核内部有复杂的结构
C．放射性元素与别的元素形成化合物后不再具有放射性
D．α、β和γ三种射线中，β射线的穿透能力最强
5．(多选)日本东部海域9.0级大地震所引发的福岛核电站泄漏事故，让全世界都陷入了恐慌．下列关于核辐射说法正确的是( )
A．核泄漏中放射性物质都是天然放射性元素
B．放射性辐射对人类不一定都是有害的
C．α、β、γ三种射线中只有γ射线是不带电的
D．可以通过改变放射性物质的外部环境来改变放射性元素衰变的快慢
6．如图所示，天然放射性元素，放出α、β、γ三种射线同时射入互相垂直的匀强电场和匀强磁场中，射入时速度方向和电场、磁场方向都垂直，进入场区后发现β射线和γ射线都沿直线前进，则α射线( )
A．向右偏
B．向左偏
C．沿直线前进
D．可能向右偏也可能向左偏
7．如图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，若撤去电场后继续观察，发现每分钟的闪烁亮点数没有变化；如果再将薄铝片移开，观察到每分钟闪烁的亮点数大大增加，由此可以判断，放射源发出的射线可能为( )
A．α射线和γ射线B．α射线和β射线
C．β射线和X射线D．β射线和γ射线
8．(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( )
微点1 天然放射现象及三种射线的特性
1．答案：ACD
解析：贝克勒尔发现了天然放射现象，表明原子核内部具有复杂的结构，故A正确；卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，故B错误；玻尔理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律，故C正确；爱因斯坦的光电效应方程可以很好地解释光电效应现象，故D正确．
2．答案：A
解析：γ射线不带电，为电磁波，故其在磁场中运动时不会发生偏转，故A正确；α射线是由α衰变产生的氦原子核组成的，故B错误；β射线是具有放射性的元素的原子核中的一个中子转化成一个质子同时释放出一个高速电子，即β粒子，故C错误；三种射线中γ射线的穿透性最强，工业上常用γ射线来探伤，故D错误．
3．答案：D
解析：α粒子散射现象是运动中的α粒子受到金原子核的作用而改变运动方向的现象，与原子核内部无关，故A错误；光电效应现象是金属受到光的照射，原子核外电子发生电离，从而释放出光电子，与原子核内部无关，故B错误；电离现象是原子核外电子脱离原子核的束缚，成为自由电子的现象，与原子核内部无关，故C错误；天然放射现象中的射线包括α射线、β射线、γ射线，α射线、β射线都是由于原子核发生衰变产生的，故与原子核内部有关，故D正确．故选D.
4．答案：B
解析：不是所有元素都具有天然放射性，只有部分放射性元素具有天然放射性，故A错误；天然放射现象的发现证明了原子核内部有复杂的结构，故B正确；放射性元素的放射性与核外电子无关，故放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性，故C错误；α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱，故D错误．
5．答案：BC
解析：核泄漏中放射性物质有的是人工合成的放射性同位素，并非都是天然放射性元素，故A错误；合理应用放射性辐射可以造福人类，如示踪原子、人工育种等，并非都是有害的，故B正确；α射线带正电，β带负电，γ是高频电磁波不带电，故C正确；放射性元素衰变的快慢即半衰期是由元素本身决定的，与外部环境无关，故D错误．故选BC.
6．答案：A
解析：由于β射线(电子，带负电)没有偏转，说明它受到水平向左的电场力与水平向右的洛伦兹力，且二力平衡．对于α射线(氦核)，它进入场区时受到水平向左的洛仑兹力与水平向右的电场力．由于它的速率比β射线的速率小，所以它受到的洛仑兹力小于电场力，即它在向右偏转．故选择A.
7．答案：A
解析：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，不受电场力，电场对它没有影响，在电场中不偏转．将电场撤去，从显微镜内观察到荧光屏上每分钟闪烁亮点数没有变化，可知射线中含有γ射线．再将薄铝片移开，则从显微镜筒内观察到的每分钟闪烁亮点数大为增加，根据α射线的特性：穿透本领最弱，一张纸就能挡住，分析得知射线中含有α射线．故放射源所发出的射线可能为α射线和γ射线．A正确．
8．答案：AD
解析：在匀强磁场中，由qvB＝得R＝∝，因α射线是高速氦核流，一个α粒子带两个正电荷，根据左手定则，α射线受到的洛伦兹力向左，因为α粒子质量大，在磁场中做圆周运动的半径大，β射线是高速电子流，带负电荷，受到的洛伦兹力向右，γ射线是光子流，是电中性的，故在磁场中不受磁场的作用力，轨迹不会发生偏转，故A正确，B错误；在匀强电场中，因α射线为氦核流，带正电，且α粒子的质量大，由类平抛运动规律知，偏移量x∝，α粒子偏移量小，β射线为电子流，带负电，其偏移量大，γ射线为高频电磁波，根据电荷所受静电力特点可知，向左偏的为β射线，不偏转的为γ射线，向右偏的为α射线，故C错误，D正确．微点2 原子核的组成及同位素的理解
1．原子核的表示符号为X，下列说法正确的是( )
A．原子核的质子数为AB．原子的电子数为A
C．原子的质量数为ZD．原子核的质子数为Z
2．从原子核中能放出α、β、γ射线，关于原子核的组成，以下说法中正确的是( )
A．原子核中，只有质子和中子
B．原子核中，有质子、中子，还有α粒子
C．原子核中，有质子、中子，还有β粒子
D．原子核中，有质子、中子，还有γ粒子
3．下列说法中正确的是( )
A．氦4核中有4个质子，4个中子
B．氦4核与氦3核不是互为同位素
C．Be中的质子数比中子数少6
D．Si中的质子数比中子数少2
4．原子核Th表示( )
A．Th的质量数为90B．核内有234个质子
C．核内有144个中子D．核内有90个核子
5．氢有三种同位素，分别是氕H、氘H、氚H，则下列说法正确的是( )
A．它们的质子数相等B．它们的核外电子数不相等
C．它们的核子数相等D．它们的中子数相等
6．[2023·山东泰安高二第二中学阶段练习]用中子轰击氧原子核的核反应方程式为8O＋n―→N＋X，对式中X、a、b的判断正确的是( )
A．X代表中子，a＝17，b＝1
B．X代表正电子，a＝17，b＝－1
C．X代表正电子，a＝17，b＝1
D．X代表质子，a＝17，b＝1
7．[2023·河南濮阳高二统考期末]在元素周期表中查到铅的原子序数为82，一个铅原子质量数为207，下列说法正确的是( )
A．核外有82个电子，核内有207个质子
B．核内有82个电子、125个中子
C．核内有82个质子、207个中子
D．核内有82个质子、207个核子
8．[2023·河北衡水高二校考阶段练习]下列表示某种元素的各同位素间的质量数(A)、质子数(Z)和中子数(N)三者关系的图像正确的是( )
9．(多选)下列说法正确的是( )
A．X与Y互为同位素
B．X与X互为同位素
C．X与Y中子数相同
D．U核内有92个质子，235个中子
10．关于原子核中质子和中子的说法，正确的是( )
A．原子核中质子数和中子数一定相等
B．稳定的重原子核里，中子数比质子数多
C．原子核都是非常稳定的
D．两个质子之间，不管距离如何，核力总是大于库仑力
11．(多选)研究物质结构是物理学的一个基本任务，下列关于物质结构的认识正确的是( )
A．电子的发现证实原子是可以再分的
B．天然放射现象的发现说明原子是可以再分的
C．α粒子散射实验否定了原子的葡萄干布丁模型
D．质子和中子是目前人类认识到的最小粒子
12.已知镭的原子序数是88，原子核的质量数是226，试问：
(1)镭核中质子数和中子数分别是多少？
(2)镭核的核电荷数和所带的电荷量分别是多少？(e＝1.6×10－19C)
(3)若镭原子呈中性，它核外有几个电子？
(4)Ra是镭的一种同位素，让Ra和Ra以相同的速度垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中，它们运动的轨道半径之比是多少？
微点2 原子核的组成及同位素的理解
1．答案：D
解析：原子核的符号中A表示质量数，Z表示质子数．故选D.
2．答案：A
解析：原子核中，只有质子和中子，在β衰变中，核内的一个中子转变为质子，同时释放一个电子，在α衰变中，核内的两个质子和两个中子作为整体即α粒子从原子核中放出，在发生α衰变和β衰变过程中伴随能量以γ粒子的形式放出，故选A.
3．答案：D
解析：氦4核中有2个质子，2个中子，故A错误；氦4核与氦3核是互为同位素，故B错误；Be中质子数为4，中子数为6，则质子数比中子数少2，故C错误；Si的质子数比中子数少2，故D正确．
4．答案：C
解析：原子核Th，234表示质量数，即234个核子，90表示核电荷数，即90个质子，故核内中子数为(234－90＝144个)，故选C.
5．答案：A
解析：它们是氢的同位素，所以它们的质子数相等，故A正确；原子的核外电子数与质子数相等，所以它们的核外电子数相等，故B错误；核子数即为质子数、中子数之和，也叫质量数，所以它们的核子数不相等，故C错误；左上角数字为质量数，左下角数字为质子数，所以它们的质子数相等而质量数不相等，因而其中子数不相等，故D错误．
6．答案：C
解析：根据质量数、电荷数守恒可知a＝17，b＝8＋0－7＝1，因此X可表示为e，为正电子，故ABD错误，C项正确．
7．答案：D
解析：在元素周期表中查到铅的原子序数为82，即一个铅原子中有82个质子，由于原子是电中性的，则核外电子数为82个．根据质量数(核子数)等于质子数与中子数之和可知，铅原子核的中子数为207－82＝125个故D正确，ABC错误．
8．答案：C
解析：根据质量数守恒，可知X的核子数为235＋1－94－10＝132，故AB错误；根据电荷数守恒可知X的质子数为92－38＝54，则中子数为132－54＝78，则中子数比质子数多24个，故C正确，D错误．
9．答案：BC
解析：A选项中X与Y的质子数不同，不是互为同位素，A错误；B选项中X与X的质子数都为m，而质量数不同，所以互为同位素，B正确；C选项中X内中子数为n－m，Y内中子数为(n－2)－(m－2)＝n－m，所以中子数相同，C正确；D选项中U核内有235－92＝143个中子，而不是235个中子，D错误．
10．答案：B
解析：原子核中质子数和中子数不一定相等，特别是在原子序数大的重原子核中，中子数比质子数多，且原子序数大的和原子序数小的都没有中等质量的原子核稳定，故AC错误，B正确．核力是短程力，作用范围在1.5×10－15m内，超过此范围，核力急剧减小，会小于库仑力，D错误．
11．答案：AC
解析：根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子核式结构模型，他认为原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核上，带负电的电子在原子核外绕核做圆周运动．后来的研究表明原子核由带正电的质子与不带电的中子组成；在探索微小粒子的过程中，人们首先发现了电子，进而认识到原子是由电子和原子核组成的，故A正确；天然放射现象使人们认识到原子核有复杂的结构，即原子核可以再分，故B错误；根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，从而否定了原子的葡萄干布丁模型，故C正确；目前人类已认识到质子和中子还可以再分，质子和中子是由夸克组成的，故D错误．
12．答案：(1)88 138 (2)88 1.408×10－17C (3)88 (4)113∶114
解析：(1)原子序数与核内质子数、核电荷数、中性原子的核外电子数都是相等的．原子核的质量数等于核内质子数与中子数之和，镭核中的质子数等于原子序数，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)镭核的核电荷数和所带的电荷量分别是：Z＝88
Q＝Ze＝88×1.6×10－19C＝1.408×10－17C.
(3)核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88.
(4)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，故有qvB＝m，解得r＝，
二者的速度相同，又由于同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，故＝＝＝.微点3 衰变规律的理解
1．[2023·宁夏市阶段联考]关于α粒子和β粒子，下面说法正确的是( )
A．α粒子是氦核，它是由2个质子和2个中子结合在一起从核中发射出来的．β粒子是电子，带－e电荷量，是原子放出的外层电子
B．α粒子是氦原子，质量数为4，带2e电荷量；β粒子是电子，带－e电荷量，是从原子核内放出的
C．α粒子是氦核，它是由2个质子和2个中子结合在一起从核中发射出来的；β粒子是电子，带－e电荷量，是从原子核内放出的
D．α粒子是氦原子，质量数为4，带2e电荷量；β粒子是电子，带－e电荷量，是原子放出的外层电子
2．[2023·河南高二校联考期中]据2023年3月19日报道，美国明尼苏达州一座核电站被曝在2022年11月发生泄漏事故，有约150万升能产生β辐射的含氚(H)废水被排放到环境中．含氚(H)的水叫做“超重水”，具有放射性，半衰期大约为12年，核反应方程：H―→X＋β，下面说法正确的是( )
A．β辐射不能穿透衣服，对人体无害
B．H核与X核内的中子数相等
C．H核与X核内的质子数相等
D．H核与X核的质量数相等
3．如图所示，x为未知的放射源，L为薄铝片，若在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则x可能是( )
A．α射线和β射线的混合放射源
B．纯α射线放射源
C．纯γ射线放射源
D．α射线和γ射线的混合放射源
4．如图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物质发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直纸面向里．以下判断可能正确的是( )
A．a、b为β粒子的径迹
B．a、b为γ粒子的径迹
C．c、d为α粒子的径迹
D．c、d为β粒子的径迹
5．(多选)U(铀)发生α衰变时产生Th(钍)，Th也具有放射性，它能放出一个β粒子而变成Pa(镤).下列说法正确的是( )
A．钍核比铀核少2个质子
B．镤核比铀核少1个质子
C．钍核比铀核少4个中子
D．镤核和钍核中子个数相同
6.
[2023·河南濮阳高二统考期末]放射性元素U衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成Bi，Bi可以经一次衰变变成X(X代表某种元素)，也可以经一次衰变变成Tl，X和Tl最后都变成Pb，衰变路径如图所示．则( )
A．Bi→X是α衰变，Bi→Tl是β衰变
B．Bi→X是β衰变，Bi→Tl是α衰变
C．X→Pb是α衰变，Bi→Tl是α衰变
D．X→Pb是β衰变，Bi→Tl是β衰变
微点3 衰变规律的理解
1．答案：C
解析：α粒子是氦核，是α衰变时原子核中的2个质子和2个中子结合在一起从核中发射出来的，带2e电荷量，β粒子是β衰变时一个中子变成一个质子和一个电子，然后释放出的电子，带－e电荷量，α粒子和β粒子都是从原子核内释放出来的．故选C.
2．答案：D
解析：课本中对β射线的描述是“穿透能力较强，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板”，因此衣服不能遮挡β射线，A错误；由核反应过程质量数守恒，电荷数守恒可知，X的质量数为3，质子数为2，则X核是氦核He，因此H核中子数比X核多1个，B错误；H核质子数比X核(He)少一个，C错误；H核与X核(He)的质量数相等均为3个，D正确．
3．答案：D
解析：在放射源和计数器之间加薄铝片L后，发现计数器的计数率大幅度减小，说明射线中含有穿透能力弱的α射线，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，说明穿过L的射线不带电，即为γ射线，因此放射源x可能是α射线和γ射线的混合放射源，故A、B、C错误，D正确．
4．答案：D
解析：γ射线是不带电的光子流，在磁场中不偏转，故B错误；α粒子为氦核，带正电，由左手定则知，在图示磁场中逆时针偏转，故C错误；β粒子是带负电的电子流，根据左手定则，在图示磁场中顺时针偏转，故A错误，D正确．
5．答案：AB
解析：由题意可知钍核的质子比铀核少92－90＝2，故A正确；由题意可知镤核的质子比铀核少92－91＝1，故B正确；由题意可知钍核的中子比铀核少(238－92)－(234－90)＝2，故C错误；由题意可知，钍核的中子比镤核多(234－90)－(234－91)＝1，故D错误．故选AB.
6．答案：B
解析：对于BiX，质量数不变，为β衰变，即BiX＋e，所以X为X，BiTl，核电荷数少2，是α衰变，即BiTl＋He，所以Tl为Tl，故A错误，B正确；对于X→Pb，即X→Pb，不是α衰变，也不是β衰变，故CD错误．微点4 衰变次数的计算
1．铀(U)经过衰变形成稳定的铅(Pb)，该过程中共经历了( )
A．8次α衰变，10次β衰变
B．5次α衰变，6次β衰变
C．8次α衰变，6次β衰变
D．5次α衰变，12次β衰变
2．(多选)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)，以下说法中正确的是( )
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
3．[2023·吉林长春第二中学高二期中]自然界中一些放射性重元素往往会发生一系列连续的递次衰变，又称为放射系或衰变链．每个放射性衰变系都有一个半衰期很长的始祖核素，经过若干次连续衰变，直至生成一个稳定核素．已知U的衰变链如图所示．下列判断中正确的是( )
A．图中的横坐标表示核电荷数，纵坐标表示质量数
B．U衰变最终生成的稳定核素为Pb
C.U衰变最终生成的稳定核素，共有两种不同的衰变路径
D．U衰变最终生成的稳定核素，共发生了7次α衰变，4次β衰变
4．[2023·山东青岛高二期末]2020年3月15日中国散列中子源(CSS)利用中子成像技术帮助中国科技大学进行了考古方面的研究．散射中子源是研究中子特性、探测物质微观结构和运动的科研装置．下列关于中子研究的说法正确的是( )
A．α粒子轰击7N，生成8O并产生了中子
B．U经过4次α衰变，2次β衰变后，新核与原来的原子核相比中子数少了10个
C．γ射线实质是高速中子流，可用于医学的放射治疗
D．β衰变中释放的电子是核内质子转化为中子过程中产生的
5．[2023·江苏扬州高二阶段练习]Th具有放射性，经以下连续衰变过程：Th→Ra→Ac→Th→…→Pb，最后生成稳定的Pb，下列说法中正确的是( )
A．Th和Th中子数相同，质子数不同
B．整个衰变过程共发生6次α衰变和4次β衰变
C．Ra发生β衰变后变为Ac，说明Ra原子核内有β粒子
D．Ra的半衰期为6.7年，取40个该种原子核，经过13.4年剩下10个该种原子核
微点4 衰变次数的计算
1．答案：C
解析：α衰变的次数可用质量数的变化求得，每次α衰变质量数减少4，则α衰变的次数为＝8次，8次α衰变核的质子数减少2×8＝16而整个过程质子数减少92－82＝10，每次β衰变核的质子数增加1，因此β衰变次数16－10＝6次，故选C.
2．答案：ABD
解析：根据质量数和电荷数守恒可知，铅核比钍核少90－82＝8个质子，少16个中子；发生α衰变是放出He，发生β衰变是放出电子e，设发生了x次α衰变和y次β衰变，由质量数和电荷数守恒有：2x－y＋82＝90，4x＋208＝232，解得x＝6，y＝4，故衰变过程中共6次α衰变和4次β衰变，A、B、D正确．
3．答案：D
解析：U的核电荷数为92，核子数为235，中子数为143，结合衰变链图可知，图的横坐标表示核电荷数，而纵坐标表示中子数，故A错误；查图可知，最终生成的稳定原子核的核电荷数为82，核子数为82＋125＝207，该核为Pb，故B错误；由图可知，衰变为Ac后，接下来可能发生α衰变生成Fr，也可能发生β衰变生成Th，而衰变至Bi后也存在两条衰变路径，所以U衰变生成Pb，共有四条不同的衰变路径，故C错误；由图结合前面C项的分析可知，无论沿任何一条路径，最终都是发生7次α衰变，4次β衰变，故D正确．
4．答案：B
解析：根据质量数守恒和电荷数守恒知He＋NO＋H，可知产生了质子，故A错误；每次α衰变，质量数少4，电荷数少2，中子数少2；每次β衰变一个中子转化成一个质子和一个电子，中子数少1；所以4次α衰变，2次β衰变，新核与原来的原子核相比，中子数少4×2＋2×1＝10，故B正确；γ射线实质是光子流，故C错误；β衰变中释放的电子是核内中子转化为质子过程中产生的，故D错误．
5．答案：B
解析：Th和Th具有相同的质子数属于放射性同位素，其原子核质子数相同，中子数不同，A错误；β衰变质量数不变，故232－208＝4x，则x＝6，即发生6次α衰变，根据电荷数守恒可知90－82＝2x－y，得到y＝4，故发生4次β衰变，B正确；Ra发生β衰变后变为Ac，是Ra原子核内一个中子转化为一个质子数放出电子，并非原子核内有电子，C错误；半衰期具有统计意义，对个别的放射性原子没有意义，D错误．微点5 半衰期
1．关于天然放射性，下列说法正确的是( )
A．天然放射现象说明原子是可分的
B．放射性元素的半衰期与外界的温度有关，温度越高半衰期越短
C．放射性元素发生β衰变时所释放出的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的
D．机场、车站进行安检时，能发现箱内危险物品，是利用了α射线较强的穿透能力
2．[2023·湖南卷]核废料具有很强的放射性，需要妥善处理．下列说法正确的是( )
A．放射性元素经过两个完整的半衰期后，将完全衰变殆尽
B．原子核衰变时电荷数守恒，质量数不守恒
C．改变压力、温度或浓度，将改变放射性元素的半衰期
D．过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害
3．[2023·江苏南通中学高二阶段练习]药物浓度的衰减与原子核衰变的规律相似．服用布洛芬片后血浆中药物浓度的最大值为20μg/mL，药物浓度低于3μg/mL就要补充用药．若持续疼痛时，4～6h要服用一次，由此可推断服用布洛芬片后血浆中药物浓度下降的半衰期约为( )
A．1hB．2h
C．3hD．4h
4．[2023·陕西咸阳武功县普集高级中学高二校考]放射性同位素的应用非常广泛，几乎遍及各行各业．钴60(Co)的半衰期为5.27年，它发生β衰变变成镍60(Ni)，而Th则会经一系列α、β衰变后生成氡Rn.下列说法正确的是( )
A．10g钴60经过10.54年全部发生衰变
B．钴60可以作为示踪原子研究人体对药物的吸收
C．钍Th原子核比氡Rn原子核的中子数多8
D．钍Th衰变成氡Rn一共经过2次α衰变和3次β衰变
5．花岗岩、大理石等装修材料中都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性的说法正确的是( )
A．U衰变成Pb要经过8次β衰变和6次α衰变
B．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后只剩下1个氡原子核
C．α射线与γ射线都是电磁波，α射线的穿透本领远比γ射线弱
D．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
6．我国首辆火星车“祝融号”采用放射性材料—PuO2作为发电能源为火星车供电．PuO2中的元素Pu是Pu，其发生α衰变的半衰期为87.7年．下列说法中正确的是( )
A．α衰变是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子
B．Pu发生α衰变的核反应方程为Pu＋n―→U＋He
C．经过263.1年，大约还有12.5%的原子核Pu没发生衰变
D．当气温和引力环境发生改变，Pu的半衰期可能会发生变化
7．银河系中存在大量的铝同位素26Al.26Al核β＋衰变的衰变方程为Al―→Mg＋e，测得26Al核的半衰期为72万年．下列说法正确的是( )
A．26Al核的质量等于26Mg核的质量
B．26Al核的中子数大于26Mg核的中子数
C．将铝同位素26Al放置在低温低压的环境中，其半衰期不变
D．银河系中现有的铝同位素26Al将在144万年后全部衰变为26Mg
8．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．比如，有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放射出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病．根据有关放射性知识可知，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天后就剩下一个氡原子核了
B．β衰变所释放的电子是原子核内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，α射线的穿透能力最强，电离能力最弱
D．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4
9．[2023·辽宁抚顺高二联考]有4mol的放射性物质A，每个原子核只发生一次α衰变就成为稳定核，其半衰期为10年；另有2mol的放射性物质B，每个原子核只发生一次β衰变就成为稳定核，半衰期为30年，假定它们同时开始衰变，要使它们剩余物质的量相等需经过( )
A．15年B．17.5年
C．20年D．25年
10．[2023·新疆乌鲁木齐兵团二中高二阶段练习]如图为铀238衰变为钍234过程中铀核质量随时间变化的图像，下列说法正确的是( )
A.原子核衰变过程中不释放核能
B．铀238的半衰期为4.5×109年
C．铀238衰变为钍234同时放出电子
D．环境温度降低，衰变速度将变慢
11．[2023·湖南衡阳八中高二阶段练习]科学家利用天然放射性的衰变规律，通过对目前发现的古老岩石中铀含量来推算地球的年龄，铀238的相对含量随时间的变化规律如图所示，下列说法正确的是( )
A．铀238发生α衰变的方程为U→Th＋He
B．2000个铀核经过90亿年，一定还有500个铀核未发生衰变
C．铀238(U)最终衰变形成铅206(Pb)，需经8次α衰变，6次β衰变
D．测得某岩石中现含有的铀是岩石形成初期时的一半，可推算出地球的年龄约为90亿年
微点5 半衰期
1．答案：C
解析：天然放射现象说明原子核具有复杂的结构，A错误；放射性元素的半衰期由原子核决定，与外界的温度无关，B错误；放射性元素发生β衰变时所释放出的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的，C正确；机场、车站等地进行安全检查时，能轻而易举地窥见箱内物品，利用了X射线较强的穿透能力，D错误．
2．答案：D
解析：半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，则放射性元素经过两个完整的半衰期后还剩余原来的未衰变，故A错误；原子核衰变时电荷数守恒，质量数守恒，故B错误；放射性元素的半衰期是由原子核内部自身的因素决定的，而与原子所处的化学状态和外部条件无关，故C错误；过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害，故D正确．
3．答案：B
解析：根据m＝m0()，其中m0＝20μg/mL，m＝3μg/mL，可得T≈2h，故选B.
4．答案：C
解析：10.54年为两个半衰期，则剩下的钴60为原来的，没有全部衰变，故A错误；钴60半衰期太长，且衰变放出的高能粒子对人体伤害太大，不能作为药品的示踪原子，故B错误；Th原子核的质量数为232，质子数为90，则中子数为142，Rn原子核的质量数为220，质子数为86，则中子数为134，可知钍Th原子核比氡Rn原子核的中子数多8，故C正确；钍Th衰变成氡Rn，质量数减少12，电荷数减少4，则经过3次α衰变，2次β衰变，故D错误．
5．答案：D
解析：铀核U衰变成铅核Pb的过程中，设发生了x次α衰变，y次β衰变，衰变方程为UPb＋xHe＋ye，根据质量数守恒和电荷数守恒有238＝206＋4x，92＝82＋2x－y，解得x＝8，y＝6，即要经过8次α衰变和6次β衰变，故A错误；半衰期是对大量原子核衰变的统计规律，对于少数原子核是不成立的，故B错误；α射线是氦核流，γ射线是电磁波，γ射线的穿透本领远比α射线强，故C错误；放射性元素发生β衰变时，原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，故D正确．
6．答案：C
解析：α衰变是原子核放出一个α粒子，形成一个新核，故A错误；Pu发生α衰变的核反应方程为PuU＋He，故B错误；发生衰变后剩余质量m＝m0≈0.125m0所以大约还有12.5%的原子核Pu没发生衰变，故C正确；半衰期只与元素自身有关，故D错误．
7．答案：C
解析：虽然26Al核和26Mg核的质量数相等，但是26Al核β＋衰变过程释放e并有质量亏损，所以26Al核的质量大于26Mg核的质量与e的质量之和，A错误；26Al核的中子数为26－13＝13，26Mg核的中子数为26－12＝14，则26Al核的中子数小于26Mg核的中子数，B错误；半衰期是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件无关，C正确；质量为m的26Al核经过144万年即2个半衰期，剩余的26Al核质量为m，不会全部衰变为26Mg，D错误．
8．答案：B
解析：原子核的衰变是随机的，半衰期是一个统计规律，氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后，即两个半衰期，不一定剩下一个原子核，故A错误；β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的，故B正确；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，故C错误；发生α衰变时，根据质量数守恒和电荷数守恒可知，生成核与原来的原子核相比，质量数减少了4，电荷数减小了2，中子数减小了2，故D错误．故选B.
9．答案：A
解析：设它们剩余物质的量相等需经过t年，有4×()＝2×()，解得t＝15，故选A.
10．答案：B
解析：原子核衰变过程中有质量亏损，会释放核能，故A错误；由图可知铀238从m衰变到m的时间为4.5×109，则可知半衰期为4.5×109年，故B正确；铀238衰变为钍234，质量数减少4，为α衰变，故C错误；外界因素不会影响半衰期大小，故D错误．
11．答案：C
解析：铀238发生α衰变的方程为UTh＋He，选项A错误；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数的原子核衰变不适应，选项B错误；铀238(U)最终衰变形成铅206(Pb)，α衰变的次数＝8次，β衰变的次数82＋2×8－92＝6次，选项C正确；测得某岩石中现含有的铀是岩石形成初期时的一半，即经过了一个半衰期，可推算出地球的年龄约为45亿年，选项D错误．微点6 核反应及核反应方程
1．卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现质子的核反应方程He＋N―→X＋H中，元素X和数值m、n、s的组合正确的是( )
A．O、7、17、1B．C、8、17、1
C．O、6、16、1D．C、7、17、2
2．[2023·全国甲卷，15]在下列两个核反应方程中X＋N―→Y＋O、Y＋Li―→2X，X和Y代表两种不同的原子核，以Z和A分别表示X的电荷数和质量数，则( )
A．Z＝1，A＝1B．Z＝1，A＝2
C．Z＝2，A＝3D．Z＝2，A＝4
3．(多选)一个质子以1.4×107m/s的速度撞一个孤立的静止铝原子核后被俘获，铝原子核变成硅原子核．已知铝原子核的质量是质子的27倍，硅原子核的质量是质子的28倍，则下列说法正确的是( )
A．核反应方程为Al＋H―→Si
B．核反应方程为Al＋H―→Si＋n
C．硅原子核速度的数量级为107m/s
D．硅原子核速度的数量级为105m/s
4．[2023·吉林长春第六中学高二期末]秦山核电站产生C的核反应方程为N＋n―→C＋X，其产物C的衰变方程为C―→N＋e.下列说法正确的是( )
A．X是中子
B．C可以用作示踪原子
C．e来自原子核外
D．经过一个半衰期，10个C将剩下5个
5．[2023·高二课时练习]下列有关核反应的描述正确的是( )
A．卢瑟福发现质子的核反应方程是H＋Al―→Si
B．贝克勒尔发现正电子的核反应方程是P―→Si＋e
C．查德威克发现中子的核反应方程是H＋H―→He＋n
D．约里奥·居里夫妇发现放射性同位素的核反应方程是A1＋He―→P＋n
6．[2023·郑州市高二联考]医学影像诊断设备PET/CT是诊断COVID－19的一种有效手段，其原理是借助于示踪剂可以聚集到病变部位的特点来发现疾病．示踪剂常利用同位素C作示踪原子标记，其半衰期仅有20min.C可由小型回旋加速器输出的高速质子流轰击N获得，下列说法正确的是( )
A．用高速质子轰击N，生成C的同时释放出中子
B．用高速质子轰击N，生成C的同时释放出α粒子
C．1g的C经40min后，剩余C的质量为0.75g
D．将C置于回旋加速器中，其半衰期可能发生变化
7.中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的铂元素的同位素Pt.制取过程如下：
(1)用质子轰击铍靶Be产生快中子；
(2)用快中子轰击汞Hg，反应过程可能有两种：
①生成Pt，放出氦原子核；
②生成Pt，放出质子、中子；
(3)生成的Pt发生两次β衰变，变成稳定的原子核汞Hg.
写出上述核反应方程式．
5号元素为B，79号元素为Au，80号元素为Hg
微点6 核反应及核反应方程
1．答案：A
解析：氮原子核，则m＝7；发现质子，说明s＝1，由质量数与电荷数守恒得n＝14＋4－1＝17，p＝2＋7－1＝8，则X是氧，则卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现质子的核反应方程是He＋N→O＋H，A正确．
2．答案：D
解析：设Y电荷数和质量数分别为m和n，根据核反应方程质量数和电荷数守恒可知第一个核反应方程的核电荷数和质量数满足，A＋14＝n＋17，Z＋7＝m＋8，第二个核反应方程的核电荷数和质量数满足，n＋7＝2A，m＋3＝2Z，联立解得，Z＝2，A＝4，故选D.
3．答案：AD
解析：核反应方程为Al＋HSi，质子和铝原子核碰撞过程动量守恒，由动量守恒定律知mv0＝28mv，可得v＝3.57×105m/s，所以硅原子核速度的数量级为105m/s，A、D正确，B、C错误．
4．答案：B
解析：根据质量数守恒和核电荷数守恒知，产生C的核反应方程为N＋nC＋H，所以X为质子，故A错误；根据同位素标记法可知产物C可以用作示踪原子，故B正确；C发生β衰变产生的电子来源于核内中子转变成质子过程，故C错误；半衰期是针对大量的原子，符合统计规律的随机过程量，对于少量的原子核衰变来说半衰期是没有意义的，故D错误．
5．答案：D
解析：卢瑟福发现质子的核反应方程是N＋HeO＋H，A错误；居里夫妇发现正电子的核反应方程是PSi＋e，B错误；查德威克发现中子的核反应方程是Be＋HeC＋n，C错误；约里奥·居里夫妇发现放射性同位素的核反应方程是A1＋HeP＋n，D正确．
6．答案：B
解析：根据质量数守恒和电荷数守恒知，该核反应方程为N＋H6C＋He，故A错误，B正确；由题意知C半衰期为20min，经40min，则经过了2个半衰期；1g的C的剩余C的质量为m0＝2m＝0.25g，故C错误；半衰期与元素所处的物理环境和化学状态无关，因此其半衰期不可能变化，故D错误．
7．答案：见解析
解析：根据质量数守恒和电荷数守恒，算出新核的电荷数和质量数，然后写出核反应方程
(1)Be＋HB＋n
(2)①Hg＋nPt＋He
②Hg＋nPt＋2H＋n
(3)PtAu＋e，AuHg＋e微点7 放射性同位素及应用
1．[2023·上海宝山上海交大附中高二期中]以下关于放射性元素产生的射线应用的说法，错误的是( )
A．经过射线照射的蔬菜可以保存更长时间
B．利用γ射线的穿透性强的特点，可以用它为人体探伤
C．α射线可以用来消除有害的静电
D．射线可以培育新的优良作物品种
2．[2023·湖北宜昌高二校考]如图所示的火灾自动报警器具有稳定性好、安全性高的特点，应用非常广泛，其工作原理为：放射源处的镅Am放出的α粒子，使壳内气室空气电离而导电，当烟雾进入壳内气室时，α粒子被烟雾颗粒阻挡，导致工作电路的电流减小，于是蜂鸣器报警．则( )
A．发生火灾时温度升高，Am的半衰期变短
B．这种报警装置应用了α射线贯穿本领强的特点
C．Am发生α衰变的核反应方程是Pu―→Am＋e
D．Am发生α衰变的核反应方程是5Am→Np＋He
3．医学治疗中常用放射性核素113In产生γ射线，而113In是由半衰期相对较长的113Sn衰变产生的．对于质量为m0的113Sn，经过时间t后剩余的113Sn质量为m，其 t图线如图所示．从图中可以得到113Sn的半衰期为( )
A.67.3d B．101.0d
C．115.1d D．124.9d
4．如图，轧钢厂的热轧机上可以安装射线测厚仪，仪器探测到的射线强度与钢板的厚度有关．已知某车间采用放射性同位素铱 192作为放射源，其化学符号是Ir，原子序数77，通过β衰变放出γ射线，半衰期为74天，适合透照钢板厚度10～100mm，下列说法正确的是( )
A．衰变产生的新核用X表示，铱 192的衰变方程为Ir→X＋e
B．若已知钢板厚度标准为30mm，探测器得到的射线变弱时，说明钢板厚度大于30mm，应当增大热轧机两轮之间的厚度间隙
C．若有2g铱 192，经过148天有1.0g没有衰变
D．放射性同位素发生衰变时，遵循能量守恒和质量守恒
5.
PET(正电子发射型计算机断层显像)的基本原理是：将放射性同位素O注入人体，参与人体的代谢过程，O在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像．根据PET原理，下列说法不正确的是( )
A．O衰变的方程式为O→N＋e
B．将放射性同位素O注入人体，其作用为示踪原子
C．一对正负电子湮灭后也可能只生成一个光子
D．PET所选的放射性同位素的半衰期应小于人体的代谢周期
微点7 放射性同位素及应用
1．答案：B
解析：射线可以有效杀灭蔬菜中的微生物，经过射线照射的蔬菜可以保存更长时间，故A正确，不符合题意；γ射线会造成电离辐射，对人体有巨大伤害，不可以用它为人体探伤，故B错误，符合题意；α射线有很强的电离作用，可以用来消除有害的静电，故C正确，不符合题意；可以用γ射线处理种子，诱发其变异，培育出新品种，故D正确，不符合题意．
2．答案：D
解析：半衰期不因外界环境的温度而改变，A错误；这种报警装置应用了α射线电离能力强的特点，B错误；α衰变释放出氦核，故核反应方程是AmNp＋He，C错误，D正确．
3．答案：C
解析：由图可知，从＝到＝，113Sn恰好衰变了一半，则半衰期为T＝182.4d－67.3d＝115.1d．
4．答案：A
解析：β衰变的实质是核里的一个中子放出一个电子变为一个质子，反应过程中遵循质量数守恒和核电荷数守恒，故质量数不变核电荷数加一，故A正确；探测器得到的射线变弱时，说明钢板厚度增大，应当减小热轧机两轮之间的厚度间隙，故B错误；若有2g铱－192，经过74天后还有1g没有衰变，再过74天(即总共经历148天)还有0.5g没有衰变，故C错误；放射性同位素发生衰变时，因遵循能量守恒，放出了能量，出现了质量亏损，质量不守恒，故D错误；故选A.
5．答案：C
解析：O衰变的方程式为ON＋e，A正确，不符合题意；将放射性同位素8O注入人体，在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像，故其作用为示踪原子，B正确，不符合题意；一对正负电子湮灭后生成两个光子，C错误，符合题意；PET所选的放射性同位素的半衰期应小于人体的代谢周期，否则无法通过探测器探测到，D正确，不符合题意．微点8 核力的性质
1．(多选)对于核力与四种基本相互作用，以下说法正确的是( )
A．核力是弱相互作用力，作用力很小
B．核力是强相互作用的表现，是强力
C．核力使核子紧密结合为稳定的原子核
D．核力是万有引力在短距离内的表现
2．自然界存在着四种基本相互作用，万有引力、电磁力、强相互作用和弱相互作用．它们是不需要物体相互接触就能起作用的．下列选项正确的是( )
A．弹力和摩擦力是接触力，因此不属于四种基本相互作用
B．弹力和摩擦力虽然是接触力，但它们在本质上都是由电磁力引起的
C．强相互作用的作用范围很小，因此弹力等接触力属于强相互作用
D．弱相互作用就是作用力很小的力
3．关于核力，下列说法正确的是( )
A．核力的作用范围只有约10－15m
B．核力本质上属于电磁相互作用
C．中子和中子之间不会有核力作用
D．核力减小是发生β衰变的原因
4．(多选)关于四种基本相互作用，下列说法正确的是( )
A．原子核中质子间的万有引力和电磁力可以达到平衡
B．核力是强相互作用，在任何情况下都比库仑力大
C．弱相互作用是引起原子核β衰变的原因
D．强相互作用的力程大于弱相互作用的力程
5．核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量变化，这是因为( )
A．原子核带正电，电子带负电，电荷间存在很大的库仑力
B．核子具有质量且相距很近，存在很大的万有引力
C.核子间存在着强大的核力
D．核子间存在着复杂的磁力
6．关于原子核中的核力与结合能，下列说法中正确的是( )
A．核力是短程力，作用范围在10－10m内，核力比库仑力小得多
B．原子核中，质子与质子间有核力，质子与中子间没有核力
C．结合能是指由核子构成原子核时而具有的能量
D．比结合能越大，表示原子核中的核子结合得越牢固
7．(多选)关于原子核的变化、核能及核力，下列说法正确的是( )
A．核力是一种弱相互作用，只能发生在原子核内相邻核子之间
B．某原子经过一次α衰变和两次β衰变后，核内质子数不变
C．放射性原子核X发生衰变，衰变产物的结合能之和一定大于原来X的结合能
D．原子核发生衰变时，不遵循能量守恒定律，但遵循动量守恒定律
微点8 核力的性质
1．答案：BC
解析：核力是强相互作用的一种表现，它的作用范围约10－15m，选项B正确，A、D错误；核力使核子紧密地结合在一起，形成稳定的原子核，选项C正确．故选BC.
2．答案：B
解析：弹力和摩擦力虽然是接触力，但它们在本质上都是由电磁力引起的，故A错误，B正确；强相互作用指的是原子核内部核子之间距离比较小时所产生的强大作用力，弱作用力指的是发生β衰变过程起作用的作用力，故C、D错误．故选B.
3．答案：A
解析：核力是短程力，作用范围在原子核内部，作用范围只有约10－15m，选项A正确；核力属于强相互作用，不属于电磁相互作用，选项B错误；核力存在于核子之间，质子与质子，质子与中子，中子与中子之间均存在核力，选项C错误；弱相互作用才是引起β衰变的原因，选项D错误．
4．答案：CD
解析：根据万有引力和库仑力的公式计算可知，原子核中质子间电磁力远大于万有引力，不可能达到平衡，选项A错误；强相互作用是短程力，库仑力是长程力，故选项B错误；原子核发生β衰变的原因是弱相互作用，选项C正确；强相互作用、弱相互作用都是短程力，但弱相互作用的力程更短，选项D正确．故选CD.
5．答案：C
解析：核子间存在着强大的核力，故核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量变化，答案为C.
6．答案：D
解析：核力是短程力，作用范围在10－15m内，核力比库仑力大得多，A错误；原子核中，核子(质子或中子)与相邻的核子间都有核力作用，B错误；结合能是指由核子构成原子核时释放的能量，C错误；比结合能越大，表示原子核中的核子结合得越牢固，D正确．故选D.
7．答案：BC
解析：核力是一种强相互作用，是一种短距作用，只能发生在原子核内相邻核子之间，A错误；经过一次α衰变，原子核内质子数少2个，经过一次β衰变，原子核内一个中子转化为一个质子和一个电子，即质子数多1个，可知经过一次α衰变和两次β衰变后，核内质子数不变，B正确；放射性原子核X发生衰变，要释放能量，故衰变产物的结合能之和一定大于原来X的结合能，C正确；原子核发生衰变时，遵循能量守恒定律和动量守恒定律，D错误；故选BC.微点9 结合能和比结合能的关系理解
1．下列关于结合能和比结合能的说法中，正确的是( )
A．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能
B．比结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大
C．重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和比结合能都大
D．中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大
2．[2023·浙江6月，5]“玉兔二号”装有核电池，不惧漫长寒冷的月夜．核电池将Pu衰变释放的核能一部分转换成电能．Pu的衰变方程为Pu―→U＋He，则( )
A．衰变方程中的X等于233
B．He的穿透能力比γ射线强
C．Pu比U的比结合能小
D．月夜的寒冷导致Pu的半衰期变大
3．2021年5月28日，中科院合肥物质研究院的EAST装置，首次使中国“人造太阳”等离子体的电子温度达到1.2亿度，维持了101秒．已知中国“人造太阳”中的核反应方程是H＋H―→He＋n＋17.6MeV，H的比结合能为1.09MeV，H的比结合能为2.78MeV，由此可知He的比结合能为( )
A．7.03MeVB．5.56MeV
C．4.36MeVD．3.87MeV
4．[2023·重庆沙坪坝一中校考期中]氦核作用能将恒星中的氦转换成重元素，其中α粒子融合到O核中的核反应方程为He＋O―→Ne.已知α粒子的结合能为28.4MeV，O核的结合能为128MeV，该反应释放的能量为4.73MeV，则Ne的比结合能约为( )
A.0.230MeVB．6.40MeV
C．7.58MeVD．8.06MeV
5．[2023·江苏南通海门中学高二期中]“玉兔二号”月球车在太阳光照射不到时，由同位素Pu电池为其保暖供电．Pu－238衰变时放出α粒子，生成X原子核，产生大量的γ射线，Pu－238半衰期为88年，则( )
A．X原子核的核子数为236
B．γ射线是Pu－238跃迁产生的
C．X原子核和α粒子的结合能之和大于Pu－238原子核的结合能
D．衰变产生的γ射线，它的电离能力很强
6．日本福岛第一核电站核污水排入大海．核废水中包含氘、钴60、锶90、碘129、铀235等60多种高污染核素，这些放射性物质直接排入大海，会对太平洋周边海域造成极大的危害．氚经过β衰变放出的电子被人体吸入是有害的，其他核素的半衰期更长，危害更大，例如锶90的半衰期约为28年，碘129的半衰期约为1570万年，这些核素与海洋生物具有很强的亲和力，对人类具有很强的危害性．下列判断正确的是( )
A．氚的β衰变方程为H―→He＋e
B．β衰变的实质为n―→H＋e
C．钴60的比结合能小于碘129的比结合能
D．温度升高，分子热运动剧烈程度增加，铀235的半衰期会缩短
微点9 结合能和比结合能的关系理解
1．答案：D
解析：核子结合成原子核时放出能量，原子核拆解成核子时吸收能量，A选项错误；比结合能越大的原子核越稳定，但比结合能越大的原子核，其结合能不一定大，例如中等质量原子核的比结合能比重核大，但由于核子数比重核少，其结合能比重核小，B、C选项错误；中等质量原子核的比结合能比轻核的大，它的原子核内核子数又比轻核多，因此它的结合能也比轻核大，D选项正确．
2．答案：C
解析：根据质量数和电荷数守恒可知，衰变方程为
Pu―→U＋He
即衰变方程中的X＝234，故A错误；
He是α粒子，穿透能力比γ射线弱，故B错误；比结合能越大越稳定，由于Pu衰变成为了U，故U比Pu稳定，即Pu比U的比结合能小，故C正确；半衰期由原子本身的特点决定的，与温度等外部因素无关，故D错误．
故选C.
3．答案：A
解析：设He的比结合能为E1，根据放能的核反应发生规律是：生成物释放的结合能与反应物吸收的结合能之差，有17.6MeV＝ΔE＝4E1－(2×1.09MeV＋3×2.78MeV)解得E1＝7.03MeV.故选A.
4．答案：D
解析：根据核反应过程中，释放的能量等于生成物的结合能与反应物的结合能之差可得，Ne的结合能为E＝28.4MeV＋128MeV＋4.73MeV＝161.13MeV，则Ne的比结合能约为ENe＝≈8.06MeV.故选D.
5．答案：C
解析：由核反应过程质量数(核子数)守恒可知，X原子核的核子数为m＝238－4＝234，故A错误；γ射线是衰变产生的新核X从高能级向低能级跃迁产生的，不是Pu－238跃迁产生的，故B错误；核反应方程式生成物比反应物稳定，比结合能大，则X原子核和α粒子的结合能之和大于Pu－238原子核的结合能，故C正确；γ射线不带电荷，它有很强的穿透能力，但电离本领很弱，故D错误．
6．答案：B
解析：由原子核衰变时质量数和电荷数都守恒可知，氚的β衰变方程为HHe＋e，A错误；β衰变的实质为核内的一个中子转化成了一个质子和一个电子，转化方程是nH＋e，B正确；中等大小的核的比结合能较大，因此钴60的比结合能大于碘129的比结合能，C错误；放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，与原子所处的化学状态和外部条件无关，所以铀235的半衰期不会改变，D错误．微点10 质能方程的理解及核能的计算
1．下列有关质能方程的说法中，正确的是( )
A．爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以相互转化
B．由E＝mc2可知，能量与质量之间存在着正比关系，可以用物体的质量作为它所蕴藏的能量的量度
C．核反应中发生的“质量亏损”是消失的质量转变为能量
D．因为在核反应中产生能量，有质量的转化，所以系统只有质量数守恒、系统的总能量和总质量并不守恒
2．质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3，真空中光速为c，当质子和中子结合成氘核时，放出的能量是( )
A．m3c2B. (m1＋m2)c2
C．(m3－m2－m1)c2D．(m1＋m2－m3)c2
3．[2023·宁夏固原高二校考期中]太阳内部核反应的主要模式之一是质子—质子循环，循环的结果可表示为4H―→He＋2e＋2ν，已知H和He的质量分别为mp＝1.0078u和mα＝4.0026u，1u＝931MeV/c2，c为光速．在4个H转变成1个He的过程中，释放的能量约为( )
A．8MeVB．16MeV
C．26MeVD．52MeV
4．原子质量单位为u，1u＝931.5MeV，真空中光速为c，当质量分别为m1kg和m2kg的原子核结合成质量为Mkg的原子核时，释放出的能量是( )
A．(M－m1－m2)c2J
B．(m1＋m2－M)×931.5J
C．(m1＋m2－M)c2J
D．(m1＋m2－M)×931.5MeV
5．大科学工程“人造太阳”主要是将氘核核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应方程是H＋H―→He＋n，已知H的质量为2.0136u，He的质量为3.0150u，n的质量为1.0087u，1u＝931MeV/c2.氘核聚变反应中释放的核能约为( )
A．3.7MeVB．3.3MeV
C．2.7MeVD．0.93MeV
6．氘核聚变反应方程为H＋H―→He＋n，已知氘核(H)的质量为2.0136u，氦核(He)的质量为3.0150u，n的质量为1.0087u．u为原子质量单位，已知质量亏损1u将释放931MeV的核能，1MeV＝1.6×10－13J，则核反应过程中释放的核能为( )
A．3.2585MeVB．0.0035MeV
C．5.6×10－10JD．5.2136×10－10J
7．(多选)在某些恒星内，3个α粒子结合成1个C核，C原子的质量是12.0000u，He原子的质量是4.0026u，已知1u＝1.66×10－27kg.则下列说法正确的是(1u相当于931MeV)( )
A．反应过程中的质量亏损是0.078u
B．反应过程中的质量亏损是1.29×10－29kg
C．反应过程中释放的能量是7.26MeV
D．反应过程中释放的能量是1.16×10－19J
8．核电池可通过半导体换能器，将放射性同位素Pu衰变过程释放的能量转变为电能．一静止的Pu核衰变为核U和新粒子，并释放出γ光子．已知Pu、U的质量分别为mPu、mU，下列说法正确的是( )
A．Pu的衰变方程为Pu―→U＋2H＋γ
B．释放的核能转变为U的动能、新粒子的动能和γ光子能量
C．U的结合能比Pu的结合能更大
D．核反应过程中释放的核能为ΔE＝(mPu－mU)c2
9．一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子．已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c，下列说法正确的是( )
A．核反应方程是H＋n→H＋γ
B．聚变反应中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3
C．辐射出的γ光子的能量E＝(m3－m1－m2)c2
D．γ光子的波长λ＝
10．(多选)用中子轰击U原子核产生裂变反应，其可能的裂变方程为U＋n―→Ba＋Kr＋3n，U、n、Ba、Kr的质量分别为m1、m2、m3、m4，U原子核的半衰期为t、其比结合能小于Ba原子核的比结合能，光在真空中的传播速度为c，下列叙述正确的是( )
A．Ba原子核比U原子核更稳定
B．Ba原子核中含有56个中子
C．裂变时释放的能量为(m1－2m2－m3－m4)c2
D．若提高U的温度，U的半衰期将会小于t
11．[2023·湖北武汉中学高二阶段练习](多选)伽马刀是一种特殊的治疗手段，主要是利用伽马射线对病变组织进行大剂量聚集照射，使其产生局灶性的坏死或者是功能改变，因此达到理想的治疗目的．其原理是进入癌细胞内的硼核(B)吸收慢中子，转变成锂核(Li)和α粒子，释放出γ射线．已知硼核(B)的比结合能为E1，锂核(Li)的比结合能为E2，氦核的比结合能为E3，真空中光速为c、下列判断正确的是( )
A．硼核(B)变成锂核(Li)和α粒子的核反应是α衰变
B．γ射线带正电，有较强的电离作用
C．硼核(B)的比结合能E1小于锂核(Li)的比结合能E2
D．该核反应释放的核能为ΔE＝4E3＋7E2－10E1
12．已知14N质量是mN＝14.00753u，17O质量是mO＝17.00454u，4He质量是mHe＝4.00387u，1H质量是mH＝1.00815u，试判断核反应N＋He―→O＋H是吸能反应还是放能反应？若1u＝931.5MeV/c2，则能量变化多少？
13．一个锂核(Li)受到一个质子的轰击，变成两个α粒子．已知质子的质量是1.6726×10－27kg，锂核的质量是11.6505×10－27kg，氦核的质量是6.6466×10－27kg，光速c＝3×108m/s.
(1)写出上述核反应的方程；
(2)计算上述核反应释放的能量．
微点10 质能方程的理解及核能的计算
1．答案：B
解析：E＝mc2说明能量和质量之间存在着联系，即能量与质量之间存在着正比关系，但并不能说明能量和质量之间存在相互转化的关系，故A项错误，B项正确；核反应中发生的“质量亏损”并不是质量消失，实际上是由静止的质量突变成运动的质量，并不是质量转变成能量，故C项错误；在核反应中，质量守恒，能量也守恒，在核反应前后只是能量的存在方式不同，总能量不变，只是物质由静质量变成动质量，故D项错误．
2．答案：D
解析：Δm＝(m1＋m2－m3)，ΔE＝Δmc2，故选项D正确．
3．答案：C
解析：因电子的质量远小于质子的质量，计算中可忽略不计．质量亏损为Δm＝4mp－m，由质能方程得ΔE＝Δmc＝(4×1.0078－4.0026)×931MeV≈26.6MeV.故选C.
4．答案：C
解析：核反应中，反应前后原子核的质量亏损为Δm＝(m1＋m2－M) kg，由爱因斯坦质能方程得ΔE＝(m1＋m2－M)c2J．
5．答案：B
解析：氘核聚变反应中的质量亏损为Δm＝2mH－＝0.0035u，释放的核能为ΔE＝Δmc2＝0.0035×931MeV≈3.3MeV.故选B.
6．答案：A
解析：核反应过程中损失的质量为Δm＝(2×2.0136－3.0150－1.0087) u＝0.0035u，释放的核能为E＝0.0035×931MeV＝3.2585MeV＝5.2136×10－13J，故A正确，BCD错误．故选A.
7．答案：BC
解析：由题意可得核反应方程为3He6C，则核反应中的质量亏损为Δm＝(3×4.0026－12.0000) u＝0.0078u≈1.29×10－29kg，由质能方程得ΔE＝Δmc2＝1.29×10－29×(3×108)2J＝1.161×10－12J．因为质量亏损1u相当于931MeV，所以ΔE＝0.0078×931MeV＝7.26MeV.故B、C正确．
8．答案：B
解析：根据质量数守恒与电荷数守恒可知，Pu的衰变方程为PuU＋He＋γ，故A错误；根据质能方程可知，释放的核能为ΔE＝Δmc2＝(mPu－mU－mα)c2，释放的核能转变为U的动能、新粒子的动能和γ光子能量，故B正确，D错误；U比Pu的核子数少，则结合能比Pu的结合能小，但U的比结合能比Pu的比结合能更大，故C错误．故选B.
9．答案：B
解析：核反应方程是H＋nH＋γ；辐射出的γ光子的能量E＝(m1＋m2－m3)c2；γ光子的波长为λ＝，A、C、D错误，B正确．
10．答案：AC
解析：比结合能的大小反映原子核的稳定程度，比结合能越大原子核越稳定，U原子核的比结合能小于Ba原子核的比结合能，因此Ba原子核比U原子核更稳定，故A正确；根据原子核的特点可知，Ba原子核含有56个质子，中子数为144－56＝88个，故B错误；根据爱因斯坦质能方程可得ΔE＝Δmc2＝[(m1＋m2)－(m3＋m4＋3m2)]c2＝(m1－2m2－m3－m4)c2，故C正确；放射性元素的半衰期由原子核本身决定，与周围的环境温度、湿度、压强等外界因素无关，故D错误．故选AC.
11．答案：CD
解析：根据质量数和电荷数守恒，可知核反应方程为B＋nLi＋He＋γ，可知该核反应不是α衰变，A错误；γ射线为频率极高的电磁波，有较强的穿透作用，但电离作用较弱，B错误；比结合能越大原子核越稳定，锂核(Li)比硼核(B)稳定，则硼核(B)的比结合能E1小于锂核(Li)的比结合能E2，故C正确；核反应过程中释放的核能为ΔE＝4E3＋7E2－10E1，故D正确．故选CD.
12．答案：吸能反应 1.2MeV
解析：反应前总质量为mN＋mHe＝18.01140u，反应后总质量为mO＋mH＝18.01269u，则Δm＝0.00129u，可见反应过程质量增加了，是吸能反应．吸能为ΔE＝0.00129×931.5MeV＝1.2MeV.
13．答案：(1)Li＋H2He (2)2.691×10－12J
解析：(1)该核反应方程为Li＋H2He
(2)核反应的质量亏损Δm＝mLi＋mp－2mα＝(11.6505×10－27＋1.6726×10－27－2×6.6466×10－27) kg＝2.99×10－29kg
释放的能量ΔE＝Δmc2＝2.99×10－29×(3×108)2J＝2.691×10－12J．
