热点51 原子核衰变 --高考物理50热点冲刺精练（名师解析）

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2024高考物理50热点冲刺训练
热点51 原子核衰变
1．（2024江苏六校下学期第二次联考）2023年8月24日，日本福岛第一核电站启动核污染水排海，引起了全球社会各界的高度关注和深切担忧。核废水主要包含63种放射性物质，其中以铯137、锶90、氚、碳14等为主，下列说法正确的是（　　）
A．海水的低温可使铯137的半衰期变得更长。
B．锶90发生β衰变的衰变方程为 的比结合能比Y 的大
C．碳14的半衰期为5730年，如果一块古木中的碳14含量是现代植物的0.25倍，则古木的历史约11460年
D．锶90通过β衰变产生的电子来自锶原子的核外电子
【参考答案】C
【名师解析】放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和物理状态无关，所以放射性元素的半衰期与外界因素无关，只与自身有关，A错误；锶90发生β衰变后得到的新核Y更稳定，放射性元素的比结合能比Y 的小，B错误；碳14的半衰期为5730年，如果一块古木中的碳14含量是现代植物的0.25倍，即1/4，说明经历了两个半衰期，则古木的历史约为，C正确；β衰变实质是原子核一个中子转变成一个质子和一个电子，所以锶通过β衰变产生的电子来自锶原子核，D错误。
2．（2024年3月江苏无锡四校调研）碘125的半衰期约为60天，可用于疾病的治疗.现将一定质量的碘125放入病理组织进行治疗，经过120天后剩余碘125的质量为刚放入时的（　　）
A． B． C． D．
【参考答案】A
【名师解析】设刚开始碘的质量为，，经过120天后的质量为，根据半衰期的物理意义，则有 ，即经过120天后剩余碘125的质量为刚放入时的1/4，A正确。
3．. （2024年3月江西赣州质检） 2023年10月5日，日本又启动了第二轮污水排海行动，再次排入海中7800吨核污水。核废水中含有多种放射性元素，如铀、锶、铑、铯、碘等，其中铑损伤肾脏、造血器官以及胃肠道而引起病变，严重时引起肿瘤。铑106的半衰期约370天，衰变方程为，下列说法正确的是（　　）
A. X是β粒子
B. 降低温度会使铑106的半衰期变长
C. 的比结合能比的比结合能大
D. 经过一个半衰期，100个一定剩下50个未衰变
【参考答案】A
【名师解析】
A．根据质量数守恒和电荷数守恒可得，的质量数为0，电荷数为，可知，X是β粒子，故A正确；
B．某种元素的半衰期长短由其本身因素决定，与它所处的物理，化学状态无关，即降低温度不会使铑106的半衰期变长，故B错误；
C．衰变后新核更稳定，即新核比结合能更大，则的比结合能比的比结合能小，故C错误；
D．半衰期是统计规律，对于少数原子核不适用，故D错误。
4. （2024湖南名校联合体第四次联考）钍（Th）是一种以化合物的形式存在于矿物内的金属元素，该元素经过中子轰击，可得到铀233，因此它是潜在的核燃料，钍的同位素之一钍234的衰变的方程为。下列说法正确的是（ ）
A. A=233 B. b为中子
C. γ光子来自X D. X不再具有放射性
【参考答案】C
【名师解析】
根据电荷数守恒可知，b的电荷数为，可见b为电子，根据质量数守恒，可知A=234，AB均错误；
γ光子由激发态的X向低能级跃迁释放的，C正确；
X的电荷数为91大于83，仍具有放射性，D错误。
5. 核污水中主要含有的放射性元素氚（）是氢的一种同位素。氚在自然界中有少量存在，其半衰期约为12.43年，发生衰变时生成并放出一个带电粒子，也可以和发生核反应，生成一个。下列说法正确的是（ ）
A. 发生的衰变是衰变 B. 该反应存在质量亏损，所以质量数不守恒
C. 存放50年后大约还剩 D. 和发生核反应可用于制造原子弹
【参考答案】C
【名师解析】
衰变时的核反应方程为
故发生的衰变是衰变，故A错误；
该反应存在质量亏损，但质量数守恒，故B错误；
存放50年后大约还剩
故C正确；
和发生核反应方程为
该反应为氢核聚变反应，可用于制作氢弹，故D错误。
6. （2024安徽歙县中学期末联考）钴在人类生活中的应用可以追溯到100多年前：我国古代对钴的应用，最早可见于唐三彩器物中。钴的元素符号是，为银白色铁磁性金属，用于陶器釉料。钴衰变的核反应方程为，其半衰期为5.272年，、、x的质量分别为、、下列说法正确的是（　　）
A. 的中子数是27
B. 核反应方程式中的x是粒子
C. 该核反应中释放的能量为
D. 经过10.544年的时间，原子核中有已经发生了衰变
【参考答案】D
【名师解析】
的中子数是
60-27=33
故A错误；
根据质量数守恒，x的质量数为
60-60=0
x电荷数为
27-28=-1
所以核反应方程式中的x是β粒子，故B错误；
该核反应中释放的能量为
故C错误；
经过10.544年的时间，原子核中还剩下质量为
故有已经发生了衰变，故D正确。
7. （2024山西临汾一模）放射性同位素被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古生物的年代。在生物活体中的含量是不变的，当生物体死亡后，机体内的含量将会不断减少，其半衰期为5730年。若测得一具古生物遗骸中含量只有活体中的，下列说法正确的是（　　）
A. 半衰期会随着温度升高而缩短
B. 由于古生物外界环境的变化，的半衰期会变长
C. 该古生物遗骸距今大约有17190年
D. 在不同古生物遗骸中的半衰期不一样
【参考答案】C
【名师解析】
半衰期由原子核本身决定，与外界任何因素都无关，提高温度不会使半衰期缩短，故ABD错误；
C．经过一个半衰期，有半数发生衰变，测得一古生物遗骸中的C含量只有活体中的12.5%，根据
可知
即经过3个半衰期，所以该古生物遗骸距今大约有
故C正确。
8. （2024山西晋城一中质检）在测定年代较近的湖泊沉积物形成年份时，常利用沉积物中半衰期较短的，其衰变方程为。以下说法正确的是（　　）
A. 衰变方程中的X是电子
B. 升高温度可以加快的衰变
C. 与的质量差等于衰变的质量亏损
D. 方程中的X来自于内质子向中子的转化
【参考答案】A
【名师解析】
根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X是电子，A正确；
半衰期非常稳定，不受温度，压强，以及该物质是单质还是化合物的影响，B错误；
与和电子X的质量差等于衰变的质量亏损，C错误；
方程中的X来自于内中子向质子的转化，D错误。
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9. （2024武汉新洲区期末）核电池又叫“放射性同位素电池”，在航天深空探测、心脏起搏器等方面有着重要的应用。某种核电池常用的放射性同位素是钚238，其半衰期为87.7年，该电池利用α衰变放出的能量转化为电能；还有一种微型核电池，可以把放射性物质镍52衰变时放出的高能β粒子直接转化成电流。下列说法不正确的是（　　）
A. 核电池的发电原理与核电站相同，都是将放射性同位素衰变时产生的能量转化为电能
B. 与高能β粒子相比，利用同位素钚238的核电池在衰变过程中释放的α粒子质量较大，速度较慢，用一张纸就可以阻挡
C. 利用钚238的核电池可以较长时间提供电能，不受阳光、温度、压力、电磁场、化学反应的影响
D. 镍52发射的高能β粒子是镍的中子变成质子放出的电子
【参考答案】A
【名师解析】
核电池的发电原理是将放射性同位素衰变时产生的能量转化为电能，核电站是利用核裂变时产生的能量转化为电能，故A错误；与高能β粒子相比，利用同位素钚238的核电池在衰变过程中释放的α粒子质量较大，速度较慢，用一张纸就可以阻挡，故B正确；利用怀238的核电池可以较长时间提供电能，不受阳光、温度、压力、电磁场、化学反应的影响，故C正确；镍52发射的高能β粒子是镍的中子变成质子放出的电子，故D正确。
10. （2024江西上进联盟质检）碘131是碘元素的人工放射性同位素，医学上常用碘标记的玫瑰红钠盐和马尿酸钠作为肝、胆和肾等检查的扫描显像剂，其发生衰变的方程为则下列说法正确的是（　　）
A. 碘131发生的是β衰变
B. 碘131的原子核内中子数比X粒子的原子核内中子数少一个
C. 碘131在玫瑰红钠盐和马尿酸钠中的半衰期可能不相同
D. 碘131原子核内有68个中子
【参考答案】A
【名师解析】由质量数守恒和电荷数守恒可知，是电子，碘131发生的是β衰变，故A正确；
由质量数守恒和电荷数守恒可知，的电荷数为，碘131原子核内的中子数为
X粒子的原子核内中子数
可知，碘131的原子核内中子数比X粒子的原子核内中子数多一个，故BD错误；
半衰期不受外界物理环境及化合态的影响，则碘131在玫瑰红钠盐和马尿酸钠中的半衰期相同，故C错误。
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11. （2024河北张家口期末）核污染水含有多种放射性物质，排入大海将给全人类带来很大的风险。铯137就是其中一种放射性物质，其衰变方程为，半衰期为30年。下列说法正确的是（　　）
A. X粒子对应的射线可以穿透几毫米厚的铝板
B. 核污染水排入大海中，随着浓度下降，铯137的半衰期会大于30年
C. 比结合能比的比结合能大
D. 铯137衰变时会放出能量，衰变过程中的质量亏损等于X的质量
【参考答案】A
【名师解析】．根据电荷数守恒和质量数守恒可得
可知X为，即电子，X对应的射线为射线，可以穿透几毫米厚的铝板，故A正确；
半衰期只与原子核本身有关，与其浓度、物理环境、以及化学环境无关，核污染水排入大海中，随着浓度下降，铯137的半衰期不变，故B错误；
核反应方程式中生成物比反应物稳定，即生成物的比结合能大于反应物的比结合能，则的比结合能比的比结合能小，故C错误；
铯137衰变时会放出能量，衰变过程中的质量亏损等于放出的能量与光速平方的比值，不是X的质量，故D错误。
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12. （2024河北部分高中期末联考）“夜光表”上的夜光材料一般有两种：一种是将镭和硫化锌混合，由于镭的辐射，硫化锌就会发光；一种是储光材料，白天吸收光能，晚上将光能释放出来。有一块手表，夜光材料是镭和硫化锌混合物，镭的衰变方程为。下列说法正确的是（　　）
A. 键的衰变为β衰变
B. 镭在高温时衰变比在低温时衰变更快
C. X的质量数比其核电荷数大2
D. X能穿透1cm厚的纸板
【参考答案】C
【名师解析】．镭的衰变方程为
是α衰变，X的质量数比其核电荷数大 ，A错误，C正确；
镭的半衰期与温度无关，所以在高温时衰变与在低温时衰变一样快，故B错误；
X为α粒子，穿透能力较弱，不能穿透1cm厚的纸板，故D错误。
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13. （2024江苏扬州期末）镅射线源是火灾自动报警器的主要部件，镅的半衰期为432年，衰变方程为。则（　　）
A. 发生的是衰变
B. 温度升高，镅的半衰期变小
C. 衰变产生的射线能穿透几毫米厚的铝板
D. 100个镅经432年将有50个发生衰变
【参考答案】A
【名师解析】．衰变过程中质量数和电荷数守恒可知，X的电荷数为2，质量数为4，发生的是衰变，具有很强的电离性，不能穿透几毫米厚的铝板，故A正确，C错误；
放射性元素的半衰期不随温度、状态及化学变化而变化，是由原子核内部本身决定的，故B错误；
衰变具有统计性，对个别原子不适用，故D错误；
14. （2024湖南长沙高三适应性考试）某国政府不顾国际社会的反对，公然决定将大量核废水排放到太平洋，引起了国际舆论的强烈谴责。核废水主要包含63种放射性物质，其中以铯137、锶90、氚、碳14等为主，下列说法正确的是（　　）
A. 铯137的半衰期是30年，60年后核废水中的铯137全部衰减殆尽
B. 锶90发生衰变的衰变方程为的比结合能比的大
C. 氚具有放射性，是原子核外电子从高能级向低能级跃迁造成的
D. 碳14的半衰期为5730年，如果一块古木中的碳14含量是现代植物的0.25倍，则古木的历史约11460年
【参考答案】D
【名师解析】．铯137的半衰期是30年，经历两个半周期，60年后核废水中的铯137仍剩下原先的，故A错误；锶90发生衰变的衰变方程为，更稳定，的比结合能比的小，故B错误；氚具有放射性，是原子核发生衰变造成的，故C错误；碳14的半衰期为5730年，如果一块古木中的碳14含量是现代植物的0.25倍，经历两次半周期，则古木的历史约，故D正确
15.(2024天津宁河区期末) 镭是一种放射性很强的元素，它的所有同位素都具有强烈的放射性，其中最稳定的同位素为镭226，半衰期约为1600年，会衰变成氡222，衰变时放射出和两种射线。镭放出的射线能破坏、杀死细胞和细菌，因此，常用来治疗癌症。此外，镭盐与铍粉的混合制剂，可作为中子放射源，用来探测石油资源、岩石组成等。下列说法正确的是（　　）
A. 100个镭226原子核，经过1600年后只剩下50个
B. 核反应中释放出的射线的穿透本领比射线的强
C. 镭226衰变成氡222的过程中质量会发生亏损
D. 核反应式为
【参考答案】C
【名师解析】
半衰期具有统计意义，对少数的原子核没有意义，故A错误；
α射线的穿透本领比γ射线的弱，故B错误；
镭226衰变成氡222的过程中有核能释放出来，根据质能方程可知质量会发生亏损，故C正确；
根据核反应遵循质量数守恒、电荷数守恒可知，该核反应式电荷数不守恒，故D错误；
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16. （2024贵州高考适应性考试）我国科研人员及合作者首次合成了新原子核。原子核存在一种衰变链，其中第1次由衰变成原子核，第2次由衰变成原子核。下列说法正确的是（　　）
A. 两次均为衰变
B. 两次均为衰变
C. 第1次为衰变，第2次为衰变
D. 第1次为衰变，第2次为衰变
【参考答案】A
【名师解析】根据原子核衰变遵循电荷数守恒和质量数守恒可知，第一次衰变，其衰变方程为，第二次衰变，其衰变方程为 ，可知两次均为衰变，A正确BCD错误。
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