第5章第2节 放射性元素的衰变
题型1 天然放射现象的发现及意义 题型2 α、β、γ射线的本质及特点
题型3 α衰变的特点、本质及方程 题型4 β衰变的特点、本质及方程
题型5 计算α和β衰变的次数 题型6 原子核的半衰期及影响因素
题型7 半衰期的相关计算 题型8 核反应（或粒子束）与磁场
▉题型1 天然放射现象的发现及意义
【知识点的认识】
1.天然放射现象的定义与发现：放射性元素自发地发出射线的现象，叫做天然放射现象，1896年由法国物理学家贝克勒尔发现．
2．天然放射现象的物理意义：天然放射现象说明原子核内部是有复杂的结构的。
1．关于天然放射现象中产生的三种射线，以下说法中正确的是（ ）
A．α、β、γ三种射线中，α射线的电离作用最强，穿透能力也最强
B．α、β、γ三种射线中，β射线的速度最快，可以达到0.9c
C．β射线是由原子核外电子电离产生的
D．人们利用γ射线照射种子，可以使种子内的遗传物质发生变异，培育出新的优良品种
2．关于天然放射性，下列说法不正确的是（ ）
A．所有元素都可能发生衰变
B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关
C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性
D．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强
3．下列说法正确的是（ ）
A．玻尔对氢原子光谱的研究导致原子的核式结构模型的建立
B．可利用某些物质在紫外线照射下发出荧光来设计防伪措施
C．天然放射现象中产生的射线都能在电场或磁场中发生偏转
D．观察者与波源互相远离时接收到波的频率与波源频率相同
4．下列说法正确的是（ ）
A．γ射线是高速电子流
B．在光电效应实验中，增大入射光的频率，饱和光电流将增大
C．氢原子辐射光子后，其绕原子核运动的电子动能将增大
D．比结合能越大，原子核越不稳定
5．关于天然放射现象，下列说法正确的是（ ）
A．所有元素都可能发生衰变
B．放射性元素的半衰期与外界的温度有关
C．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强
D．α、β和γ三种射线中，γ射线的电离能力最强
（多选）6．关于天然放射性，下列说法正确的是（ ）
A．所有元素都可能发生衰变
B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关
C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性
D．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强
（多选）7．下列说法中正确的有（ ）
A．黑体辐射时电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关
B．普朗克为了解释光电效应的规律，提出了光子说
C．天然放射现象的发现揭示原子核有复杂的结构
D．卢瑟福首先发现了质子和中子
（多选）8．下列说法中正确的是（ ）
A．α粒子散射实验证明了原子核还可以再分
B．天然放射现象的发现揭示了原子的核式结构
C．分别用X射线和绿光照射同一金属表面都能发生光电效应，但用X射线照射时光电子的最大初动能较大
D．基态氢原子吸收一个光子跃迁到激发态后，可能发射多种频率的光子
（多选）9．下列说法正确的是 （ ）
A．入射光的强度变大时，打出光电子的初动能一定增大
B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关
C．一个氢原子从n＝3的激发态跃迁到基态时，能辐射三种不同频率的光子
D．卢瑟福依据少数α粒子发生大角度散射提出了原子核内质子的存在
E．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增大
10．天然放射性现象发出的射线中，存在α射线、 和γ射线，其中α射线的本质是高速运动的 核（填写元素名称）．
▉题型2 α、β、γ射线的本质及特点
【知识点的认识】
1.α，β、γ射线的本质分别是高速氦核流、高速电子流和高速光子流。
2.α，β、γ射线的区别如下表
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 静止质量为零
符号 He e γ
速度 0.1c 0.99c c
贯穿本领 最弱 较强 最强
贯穿实例 用纸能挡住 穿透几毫 米的铝板 穿透几厘米的铅板
对空气的 电离作用 很强 较弱 很弱
11．“磁星”（Magnetar）是中子星的一种，拥有极强的磁场，通过磁场的衰减，使之能源源不绝地释放出以X射线及γ射线为主的高能量电磁辐射，下列说法正确的是（ ）
A．X射线是高速电子流
B．X射线的波长大于γ射线的波长
C．γ射线主要是热作用
D．γ射线是原子内层电子受激发而产生的
12．放射性元素自发地发出射线的现象，叫作天然放射现象。关于天然放射现象中的α射线、β射线和γ射线，下列说法正确的是（ ）
A．γ射线带负电
B．某原子核放出β射线后，其质量数增加1
C．α射线、β射线和γ射线中，电离作用最强的是α射线
D．β射线是电子，来自原来绕核旋转的核外电子
13．某种放射性物质发射的三种射线在如图所示的磁场中分裂成①、②、③三束．那么在这三束射线中（ ）
A．射线①带负电 B．射线②不带电
C．射线③带正电 D．无法判断
14．天然放射现象通常会放出三种射线，即α、β、γ射线，关于这三种射线以下说法正确的是（ ）
A．云室中α射线径迹长而粗，这是因为α射线具有较强的穿透能力
B．β射线是来源于原子内层电子，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板
C．γ射线是能量很高的电磁波，在电场和磁场中都不偏转
D．用β射线照射带负电的验电器，则验电器的张角会变大
▉题型3 α衰变的特点、本质及方程
【知识点的认识】
1.衰变的定义：原子核自发地放α粒子或β粒子，由于核电荷数变了，它在元素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.α衰变的定义：原子核释放出一个α粒子变成一个新的原子核的过程。
3.α衰变的本质：原子核内部两个质子和两个中子结合在一起从从内射出。
4.α衰变的特点：发生α衰变后，原子核的质量数减4，电荷数减2。
5.α衰变的方程（举例）：
6.α衰变前的质量数等于衰变后的质量数之和，衰变前的电荷数等于衰变后的电荷数之和，所以α衰变时电荷数和质量数都守恒。
15．我国第一颗原子弹核反应物的主要成分是U，U是不稳定的，它经过若干次α衰变和β衰变后最终成为稳定的元素Pb，则稳定的元素Pb为（ ）
A．Pb B．Pb
C．Pb D．Pb
16．贝克勒尔发现了天然放射现象，揭示原子核具有复杂结构。下列核反应中表示核衰变的是（ ）
A．
B．
C．
D．
17．下列说法正确的是（ ）
A．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，发现了中子
B．汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，并提出了原子的“枣糕模型”
C．光电效应中光电子的最大初动能与如射光的频率成正比
D．NHe→OH是α衰变方程
18．下列说法中正确的是（ ）
A．碳14在活体生物内和死亡后生物体内的半衰期是不一样的
B．波尔把普朗克的量子理论应用到原子系统上，提出了自己的原子结构假说，成功地解释了氢原子的光谱
C．逸出功是使电子脱离金属所做功的最小值，因而对于某种金属而言，当照射光的频率发生变化时，其逸出功也随之变化
D．比结合能越小，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
19．在公元前1500年我们的祖先就已掌握炼铁技术，炼铝技术仅在其后。铝的元素符号是Al，核的衰变方程为，其半衰期为72万年，、、x的质量分别为m1、m2、m3下列说法正确的是（ ）
A．核中子数为26
B．x是电子，来源于原子核外电子
C．经过144万年的时间，原子核中有75g会发生衰变
D．该核反应中释放的能量为
20．14C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，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
▉题型4 β衰变的特点、本质及方程
【知识点的认识】
1.衰变的定义：原子核自发地放α粒子或β粒子，由于核电荷数变了，它在元素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.β衰变的定义：原子核释放出一个β粒子变成一个新的原子核的过程。
3.β衰变的本质：原子核内部的一个中子转化成一个质子和一个β粒子（电子），并将β粒子射出。
4.β衰变的特点：发生β衰变后，原子核的质量数不变，电荷数加1。
5.β衰变的方程（举例）：
6.β衰变前的质量数等于衰变后的质量数之和，衰变前的电荷数等于衰变后的电荷数之和，所以β衰变时电荷数和质量数都守恒。
21．钍（Th）是一种放射性元素，广泛分布在地壳中。钍经中子（n）轰击可得到核燃料铀（U），其反应方程为Thn→U+2X，此反应能将地球上现有的钍资源变成潜在的核燃料。下列说法正确的是（ ）
A．X为电子
B．该过程发生了一次α衰变
C．该过程发生了一次β衰变
D．Th原子核的质量大于U原子核的质量
22．碳循环理论认为像太阳这样中等大小的恒星是以碳为催化元素来实现聚变的。碳循环中有一个步骤是放射性的氮﹣13衰变为碳﹣13，此过程的核反应方程为→X，其中X为（ ）
A． B． C． D．
23．下列说法正确的是（ ）
A．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的
B．核反应方程式为U→Th+X，可以判断X为电子
C．结合能越大，核子结合的越牢固，原子核越稳定
D．将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，会改变放射性元素的半衰期
24．下列说法正确的是（ ）
A．碘131的半衰期是8天，20g碘131经过24天后还有2.5g未衰变
B．卢瑟福发现质子的核反应方程式是Nn→CH
C．结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
D．β衰变中产生的β射线是原子的核外电子形成的
（多选）25．放射性衰变广泛存在于自然界中。U经过一系列的α衰变和β衰变后产生Pb，则U衰变为Pb的过程中，中间生成物不可能是（ ）
A．Th B．Rn C．Po D．Bi
▉题型5 计算α和β衰变的次数
【知识点的认识】
1.每发生一次α衰变，质量数减4，电荷数减2；每发生一次β衰变，质量数不变，电荷数加
2.如果只发生α衰变，则根据质量数之差除以4或电荷数之差除以2即可求出衰变次数。
如果只发生β衰变，则根据电荷数之差即可求出衰变次数。
3.如果同时存在α衰变和β衰变，先根据质量数之差求出α衰变的次数，再根据α衰变和β衰变引起的电荷数变化求出β衰变的次数。
26．在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核（）发生了一次α衰变，放射出的α粒子（He）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R．以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量，生成的新核用Y表示，真空中光速为c，下列说法正确的是（ ）
A．新核Y在磁场中做圆周运动的轨道半径为R1R
B．a粒子做圆周运动可等效成一个环形电流，且电流大小为I
C．若衰变过程中释放的核能都转化为α粒子和新核Y的动能，则衰变过程中的质量亏损约为Δm
D．发生衰变后产生的α粒子与新核Y在磁场中旋转方向相同，且轨迹为相内切的圆
27．前苏联切尔诺贝利核电站爆炸事故造成了大量放射性物质泄漏，碘和铯等放射性物质放射出的α、β、γ射线，会造成甲状腺疾病和神经系统损伤．下列有关放射性的说法中正确的是（ ）
A．碘发生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
B．铯的半衰期为30年，把核废料深埋可以使核的半衰期变短
C．碘的半衰期为8.5天，若取4个碘核，经过17天就只剩下1个碘核
D．铯经过两次α衰变和两次β衰变将变为碘
28．由原子核的衰变规律可知（ ）
A．同种放射性元素在化合物中的半衰期比在单质中长
B．氡的半衰期为3.8天，若有四个氡原子核，经过7.6天就只剩下一个
C．M元素经过一次α衰变和两次β衰变形成新元素N，N与M是同位素
D．放射性元素铀放出的γ射线是高速运动的电子流
（多选）29．下列说法正确的是（ ）
A．氡的半衰期为3.8天，若取80个氡原子核，经7.6天后就一定剩下20个氡原子核了
B．铀核U衰变为铅核的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变
C．对于同种金属产生光电效应时逸出光电子的最大初动能Ek与照射光的频率成线性关系
D．一个处于n＝5能级态的氢原子，自发向低能级跃迁的过程中能够辐射10种不同频率的电磁波
E．比结合能越大，原子中核子结合的越牢固，原子核越稳定
30．在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变。放射出的α粒子（）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R．以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量。
（1）放射性原子核用表示，新核的元素符号用Y表示，写出该α衰变的核反应方程。
（2）α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小。
（3）设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损Δm。
▉题型6 原子核的半衰期及影响因素
【知识点的认识】
1.半衰期的定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，叫作这种元素的半衰期。
2.氡的半衰期：
氡222经过α衰变成为钋218。如图，
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。如果隔一段时间测量一次剩余氡的数量就会发现，每过3.8d就有一半的氡发生了衰变。也就是说，经过第一个3.8d，剩有一半的氡；经过第二个3.8d，剩有 的氡；再经过3.8d，剩有 的氡……因此，我们可以用“半衰期”来表示放射性元素衰变的快慢。放射性元素的原子核有半数发生衰变
3.半衰期的影响因素：放射性元素衰变的快慢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没有关系。例如，一种放射性元素，不管它是以单质的形式存在，还是与其他元素形成化合物，或者对它施加压力、提高温度，都不能改变它的半衰期。这是因为压力、温度或与其他元素的化合等，都不会影响原子核的结构。
4.半衰期的统计性意义：
①不同的放射性元素，半衰期不同，甚至差别非常大例如，氡222衰变为钋218的半衰期是3.8d，镭226衰变为氡222的半衰期是1620年，铀238衰变为钍234的半衰期竞长达4.5x109年。
②以氡核为例，对于一个特定的氡原子，我们只知道它发生衰变的概率，而不知道它将何时发生衰变。一个特定的氡核可能在下1s就衰变，也可能在10min之内衰变，也可能在200万年之后再衰变。然而，量子理论可以对大量原子核的行为作出统计预测。例如，对于大量氡核，可以准确地预言在1s后、10min后，或200万年后，各会剩下百分之几没有衰变。放射性元素的半衰期，描述的就是这样的统计规律。
31．1919年，卢瑟福做了用α粒子轰击氮原子核N的实验，反应中生成O和另一种粒子A，卢瑟福把这种粒子引入电场和磁场中，根据它在电场和磁场中的偏转，测出了它的质量和电荷量。关于这个反应，下列说法中错误的是（ ）
A．粒子A是质子
B．在卢瑟福的实验中，大部分α粒子都没有参与核反应
C．相比β射线，α射线的穿透能力较弱
D．O是比较稳定的同位素，半衰期很长，可以通过改变环境的温度和压强，加快它的衰变速率
32．关于原子核的衰变，下列说法中正确的是（ ）
A．α射线有很强的穿透本领
B．β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流
C．γ射线是波长很长的电磁波
D．用任何方法都不能改变原子核的半衰期
（多选）33．根据所给图片及有关物理知识，判断下列说法正确的是（ ）
A．图1为α粒子散射实验装置，卢瑟福通过分析该实验提出了原子的核式结构模型
B．图2为光电流与光电管两端电压的关系图，若甲光和丙光照射某金属都能发生光电效应，则丙光照射产生的光电子的最大初动能更大
C．图3为放射性元素衰变曲线，若有16个氢原子核，经过一个半衰期后只剩下8个氢原子核
D．图4为工业上利用射线检查金属内部是否有缺陷的装置，探测射线应采用穿透能力强的β射线
▉题型7 半衰期的相关计算
【知识点的认识】
初始物质的量、剩余物质的量，半衰期，衰变时间之间存在这样的关系：
m＝m0或n＝n0
①可以根据这个公式计算剩余的剩余物质的量或初始物质的量。：.
②可以根据这个公式计算衰变的年份或半衰期。
34．铯137（）是一类致癌物，是铯133的同位素，其半衰期约为30年，发生β衰变的同时会发出γ射线。下列说法正确的有（ ）
A．100个铯137原子核经过30年一定有50个发生衰变
B．铯137发生β衰变时，辐射出的电子来自原子核外电子
C．提高环境温度与压强，铯137的半衰期会变小
D．铯137发生β衰变的核反应方程式为→
35．人工放射性同位素磷30的半衰期是150秒，10g磷30经过5分钟后，剩余磷30的质量为（ ）
A．0 B．2.5g C．5g D．7.5g
36．核废水中含有大量核反应产生的放射性碘131，已知碘131的衰变方程为→，半衰期为8天。下列说法正确的是（ ）
A．衰变产生的β射线来自原子的核外电子
B．碘131衰变能释放出，说明碘131原子核中有
C．100g碘131经过16天后，剩余碘131的质量为25g
D．Xe原子核比碘131多一个中子
37．中国原子能科学研究院作为我国最早研制和生产放射性同位素的单位，曾陆续研制开发出裂变钼99、氟18、碘125等多种主要医用同位素，以及锝99m发生器、碘131口服液、碘125粒子源等。其中钼99发生β衰变产生锝99m，碘125能发出γ射线，半衰期约为60天。下列说法正确的是（ ）
A．医用同位素的周期越短越好
B．γ射线的穿透本领比α射线和β射线的强
C．β射线的本质是核外电子脱离原子核形成的
D．100个碘125经过120天剩下25个
▉题型8 核反应（或粒子束）与磁场
【知识点的认识】
1.本考点针对的是原子核在磁场中衰变成两个新核的问题。
2.动量方面：根据动量守恒定律，衰变后的两个粒子的定量大小相等，方向相反。
3.带电粒子在磁场中的轨迹：
根据Bqv，求出r，
所以“大核”的半径小，“小核”的半径大。再根据电荷性质判断轨迹的方向。
38．Th原子核静止在匀强磁场中的a点，某一时刻发生衰变，产生如图所示的1和2两个圆轨迹，由此可以判断（ ）
A．发生的是α衰变
B．衰变后新核的运动方向向右
C．轨迹1是衰变后新核的轨迹
D．两圆轨迹半径之比为R1：R2＝90：1
39．一个静止的放射性原子核处于垂直纸面向里的匀强磁场中，由于发生衰变而形成了如下图所示的两个圆形轨迹，两圆半径之比为1：16，下列说法正确的是（ ）
A．该原子核发生了α衰变
B．反冲核沿大圆做逆时针方向的圆周运动
C．原来静止的原子核的原子序数为15
D．沿大圆和沿小圆运动的粒子周期相同
（多选）40．一束混合粒子流从一发射源射出后，进入如图所示的磁场，分离为1、2、3三束，则下列判断正确的是（ ）
A．1带正电 B．1带负电 C．2不带电 D．3带负电第5章第2节 放射性元素的衰变
题型1 天然放射现象的发现及意义 题型2 α、β、γ射线的本质及特点
题型3 α衰变的特点、本质及方程 题型4 β衰变的特点、本质及方程
题型5 计算α和β衰变的次数 题型6 原子核的半衰期及影响因素
题型7 半衰期的相关计算 题型8 核反应（或粒子束）与磁场
▉题型1 天然放射现象的发现及意义
【知识点的认识】
1.天然放射现象的定义与发现：放射性元素自发地发出射线的现象，叫做天然放射现象，1896年由法国物理学家贝克勒尔发现．
2．天然放射现象的物理意义：天然放射现象说明原子核内部是有复杂的结构的。
1．关于天然放射现象中产生的三种射线，以下说法中正确的是（ ）
A．α、β、γ三种射线中，α射线的电离作用最强，穿透能力也最强
B．α、β、γ三种射线中，β射线的速度最快，可以达到0.9c
C．β射线是由原子核外电子电离产生的
D．人们利用γ射线照射种子，可以使种子内的遗传物质发生变异，培育出新的优良品种
【答案】D
【解答】解：A、α、β、γ三种射线中，α射线的电离作用最强，但γ穿透能力最强，故A错误；
B、α、β、γ三种射线中，α射线射出速度约0.1c，β射线射出速度接近0.9c，γ射出速度为c，所以三种射线中γ射线的速度最快，故B错误；
C、β衰变中产生的电子是原子核中的一个中子转化而来的；故C错误；
D、人们利用γ射线照射种子，可以使种子内的遗传物质发生变异，培育出新的优良品种，故D正确。
故选：D。
2．关于天然放射性，下列说法不正确的是（ ）
A．所有元素都可能发生衰变
B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关
C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性
D．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强
【答案】A
【解答】解：A、有些原子核不稳定，可以自发地衰变，但不是所有元素都可能发生衰变，故A错误；
B、放射性元素的半衰期由原子核自身内部因素决定，与外界的温度无关，故B正确；
C、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正确；
D、α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强，故D正确；
本题选择不正确的，故选：A。
3．下列说法正确的是（ ）
A．玻尔对氢原子光谱的研究导致原子的核式结构模型的建立
B．可利用某些物质在紫外线照射下发出荧光来设计防伪措施
C．天然放射现象中产生的射线都能在电场或磁场中发生偏转
D．观察者与波源互相远离时接收到波的频率与波源频率相同
【答案】B
【解答】解：A、卢瑟福在用α粒子轰击金箔的实验中，提出原子核式结构学说。故A错误；
B、某些物质在紫外线照射下，能发出荧光，从而来设计防伪措施，故B正确；
C、天然放射现象中产生的射线中，α、β射线都能在电场或磁场中发生偏转，而γ射线不带电，因此在任何场都不偏转，故C错误；
D、当波源与观察者有相对运动时，如果二者相互接近，间距变小，观察者接收的频率增大，如果二者远离，间距变大，观察者接收的频率减小，故D错误；
故选：B。
4．下列说法正确的是（ ）
A．γ射线是高速电子流
B．在光电效应实验中，增大入射光的频率，饱和光电流将增大
C．氢原子辐射光子后，其绕原子核运动的电子动能将增大
D．比结合能越大，原子核越不稳定
【答案】C
【解答】解：A、γ射线是高频的电磁波，不是电子流。故A错误；
B、在光电效应实验中，饱和光电流与入射光的频率无关，增大入射光的频率，饱和光电流将不变。故B错误；
C、氢原子辐射光子后，能级降低，电子轨道的半径减小，根据库仑力提供向心力可得：，可知其绕原子核运动的电子动能将增大。故C正确；
D、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。故D错误。
故选：C。
5．关于天然放射现象，下列说法正确的是（ ）
A．所有元素都可能发生衰变
B．放射性元素的半衰期与外界的温度有关
C．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强
D．α、β和γ三种射线中，γ射线的电离能力最强
【答案】C
【解答】解：A、只有放射性元素才可能发生衰变，并不是所有元素都可能发生衰变。故A错误；
B、半衰期是由原子核内部性质决定的，与温度无关，所以升高放射性物质的温度，不能缩短其半衰期。故B错误；
C、α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强，故C正确；
D、α、β和γ三种射线中，α射线的电离能力最强。故D错误。
故选：C。
（多选）6．关于天然放射性，下列说法正确的是（ ）
A．所有元素都可能发生衰变
B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关
C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性
D．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强
【答案】BCD
【解答】解：A、有些原子核不稳定，可以自发地衰变，但不是所有元素都可能发生衰变，故A错误；
B、放射性元素的半衰期由原子核决定，与外界的温度无关，故B正确；
C、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正确；
D、α、β和γ三种射线，γ射线的穿透力最强，电离能力最弱，故D正确；
故选：BCD。
（多选）7．下列说法中正确的有（ ）
A．黑体辐射时电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关
B．普朗克为了解释光电效应的规律，提出了光子说
C．天然放射现象的发现揭示原子核有复杂的结构
D．卢瑟福首先发现了质子和中子
【答案】AC
【解答】解：A、由黑体辐射规律可知，辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，故A正确；
B、爱因斯坦为了解释光电效应的规律，提出了光子说，故B错误；
C、天然放射线来自于原子核，说明原子核中有复杂结构，故C正确；
D、卢瑟福首先发现了质子，查德威克发现中子。故D错误。
故选：AC。
（多选）8．下列说法中正确的是（ ）
A．α粒子散射实验证明了原子核还可以再分
B．天然放射现象的发现揭示了原子的核式结构
C．分别用X射线和绿光照射同一金属表面都能发生光电效应，但用X射线照射时光电子的最大初动能较大
D．基态氢原子吸收一个光子跃迁到激发态后，可能发射多种频率的光子
【答案】CD
【解答】解：A、根据α粒子散射实验卢瑟福提出了原子核式结构模型，故A错误；
B、天然放射现象的发现揭示了原子核的复杂结构，故B错误；
C、X射线的频率大于绿光，当都能发生光电效应时，则用X射线照射时光电子的最大初动能较大，故C正确；
D、当基态的氢原子吸收一个光子跃迁到激发态后，因不稳定，则会向基态跃迁，可能发射多种频率的光子，故D正确；
故选：CD。
（多选）9．下列说法正确的是 （ ）
A．入射光的强度变大时，打出光电子的初动能一定增大
B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关
C．一个氢原子从n＝3的激发态跃迁到基态时，能辐射三种不同频率的光子
D．卢瑟福依据少数α粒子发生大角度散射提出了原子核内质子的存在
E．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增大
【答案】BE
【解答】解：A、光的强弱不影响光电子的能量，只影响单位时间内发出光电子的数目，不会影响光电子的初动能，故A错误；
B、元素的半衰期由原子核的种类决定；外界环境温度升高，放射性元素的半衰期不变，故B正确；
C、一个氢原子核外电子从n＝3的激发态跃迁到基态时，最多只能辐射n﹣1＝2种频率的光子；故C错误；
D、卢瑟福依据少数α粒子发生大角度散射，提出了原子核式结构，并不是提出质子存在，故D错误；
E、按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，是向高能级跃迁，电子的动能减小，电势能增大，且原子总能量增加，故E正确；
故选：BE。
10．天然放射性现象发出的射线中，存在α射线、 β射线 和γ射线，其中α射线的本质是高速运动的 氦 核（填写元素名称）．
【答案】β射线；氦
【解答】解：天然放射性现象会发出α射线、β射线和γ射线：α射线是具有放射性的元素的原子核在发生衰变时两个中子和两个质子结合在一起而从原子核中释放出来；故放出的是氦原子核．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．γ射线是原子核在发生α衰变和β衰变时产生的能量以γ光子的形式释放．
故答案为：β射线，氦
▉题型2 α、β、γ射线的本质及特点
【知识点的认识】
1.α，β、γ射线的本质分别是高速氦核流、高速电子流和高速光子流。
2.α，β、γ射线的区别如下表
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 静止质量为零
符号 He e γ
速度 0.1c 0.99c c
贯穿本领 最弱 较强 最强
贯穿实例 用纸能挡住 穿透几毫 米的铝板 穿透几厘米的铅板
对空气的 电离作用 很强 较弱 很弱
11．“磁星”（Magnetar）是中子星的一种，拥有极强的磁场，通过磁场的衰减，使之能源源不绝地释放出以X射线及γ射线为主的高能量电磁辐射，下列说法正确的是（ ）
A．X射线是高速电子流
B．X射线的波长大于γ射线的波长
C．γ射线主要是热作用
D．γ射线是原子内层电子受激发而产生的
【答案】B
【解答】解：A.X射线是电磁波，不是高速电子流，故A错误；
B.X射线的波长大于γ射线的波长，故B正确；
C.γ射线的频率较高，有很高的能量，可以摧毁病变的细胞；主要具有热作用的是红外线，故C错误；
D.γ射线是原子核发生衰变时，新核从高能态跃迁到低能态而发射出来的，故D错误。
故选：B。
12．放射性元素自发地发出射线的现象，叫作天然放射现象。关于天然放射现象中的α射线、β射线和γ射线，下列说法正确的是（ ）
A．γ射线带负电
B．某原子核放出β射线后，其质量数增加1
C．α射线、β射线和γ射线中，电离作用最强的是α射线
D．β射线是电子，来自原来绕核旋转的核外电子
【答案】C
【解答】解：A、γ射线是高频率的电磁波，呈电中性，故A错误；
BD、β衰变的实质在于核内的中子转化成了一个质子和一个电子，因此β射线来自原子核内部，原子核放出β射线后，其质量数不变，故BD错误；
C、α、β、γ三种射线中α射线穿透能力最弱，电离能力最强，故C正确。
故选：C。
13．某种放射性物质发射的三种射线在如图所示的磁场中分裂成①、②、③三束．那么在这三束射线中（ ）
A．射线①带负电 B．射线②不带电
C．射线③带正电 D．无法判断
【答案】B
【解答】解：由图看出，射线①向左偏转，受到的洛伦兹力向左，由左手定则判断可知，射线①带正电；射线②不偏转，该射线不带电；射线③向右偏转，洛伦兹力向右，由左手定则判断可知该射线带负电，故B正确，ACD错误。
故选：B。
14．天然放射现象通常会放出三种射线，即α、β、γ射线，关于这三种射线以下说法正确的是（ ）
A．云室中α射线径迹长而粗，这是因为α射线具有较强的穿透能力
B．β射线是来源于原子内层电子，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板
C．γ射线是能量很高的电磁波，在电场和磁场中都不偏转
D．用β射线照射带负电的验电器，则验电器的张角会变大
【答案】C
【解答】解：A、α粒子的质量大，不易改变方向，电离本领大，产生的粒子多，故云室中α射线径迹直而粗短，故A错误；
B、β射线是衰变中产生的电子，是原子核中的一个中子转化而来的，不是来源于原子内层电子，穿透能力较强，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板，故B错误；
C、γ射线是频率及能量很高的电磁波，本身不带电，所以在电场和磁场中不会受力，不能发生偏转，故C正确；
D、用β射线照射带负电的验电器时，由于β射线有较强的电离本领，则验电器的金属球会吸附空气中被电离出来的正电荷与原先的负电荷进行中和，所以张角会变小，故D错误。
故选：C。
▉题型3 α衰变的特点、本质及方程
【知识点的认识】
1.衰变的定义：原子核自发地放α粒子或β粒子，由于核电荷数变了，它在元素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.α衰变的定义：原子核释放出一个α粒子变成一个新的原子核的过程。
3.α衰变的本质：原子核内部两个质子和两个中子结合在一起从从内射出。
4.α衰变的特点：发生α衰变后，原子核的质量数减4，电荷数减2。
5.α衰变的方程（举例）：
6.α衰变前的质量数等于衰变后的质量数之和，衰变前的电荷数等于衰变后的电荷数之和，所以α衰变时电荷数和质量数都守恒。
15．我国第一颗原子弹核反应物的主要成分是U，U是不稳定的，它经过若干次α衰变和β衰变后最终成为稳定的元素Pb，则稳定的元素Pb为（ ）
A．Pb B．Pb
C．Pb D．Pb
【答案】B
【解答】解：发生一次α衰变，释放出两个质子和两个中子，质量数减少4，发生一次β衰变，一个中子转化成一个质子和一个电子，质量数不变，因此经过若干次α衰变和β衰变，质量数与Pb同位素的质量数的差值为4的倍数。
A、235﹣204＝31，不是4的倍数，故A错误；
B、235﹣207＝28，是4的倍数，故B正确；
C、235﹣208＝27，不是4的倍数，故C错误；
D、235﹣210＝25，不是4的倍数，故D错误。
故选：B。
16．贝克勒尔发现了天然放射现象，揭示原子核具有复杂结构。下列核反应中表示核衰变的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】A
【解答】解：A、属于α衰变，符合核衰变定义，故A正确；
B、是核裂变反应，故B错误；
C、属于轻核聚变，故C错误；
D、为发现中子的人工核反应，故D错误。
故选：A。
17．下列说法正确的是（ ）
A．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，发现了中子
B．汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，并提出了原子的“枣糕模型”
C．光电效应中光电子的最大初动能与如射光的频率成正比
D．NHe→OH是α衰变方程
【答案】B
【解答】解：A、卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出原子核式结构模型，卢瑟福的学生查德威克发现了中子，故A错误；
B、汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，并提出了原子结构的“枣糕模型”，故B正确；
C、根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hv﹣W0可知，光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数，并非正比，故C错误；
D、该式是人工核转变，故D错误。
故选：B。
18．下列说法中正确的是（ ）
A．碳14在活体生物内和死亡后生物体内的半衰期是不一样的
B．波尔把普朗克的量子理论应用到原子系统上，提出了自己的原子结构假说，成功地解释了氢原子的光谱
C．逸出功是使电子脱离金属所做功的最小值，因而对于某种金属而言，当照射光的频率发生变化时，其逸出功也随之变化
D．比结合能越小，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
【答案】B
【解答】解：A、放射性元素的半衰期与环境的变化无关，只与自身有关，故A错误；
B、根据物理学史的知识可知，波尔把普朗克的量子理论应用到原子系统上，提出了自己的原子结构假说，成功地解释了氢原子的光谱。故B正确；
C、对于某种金属而言，逸出功是由金属本身决定的，当照射光的频率发生变化时，其逸出功不变，故C错误；
D、比结合能越小表示原子核中的核子结合得越不牢固，故D错误；
故选：B。
19．在公元前1500年我们的祖先就已掌握炼铁技术，炼铝技术仅在其后。铝的元素符号是Al，核的衰变方程为，其半衰期为72万年，、、x的质量分别为m1、m2、m3下列说法正确的是（ ）
A．核中子数为26
B．x是电子，来源于原子核外电子
C．经过144万年的时间，原子核中有75g会发生衰变
D．该核反应中释放的能量为
【答案】C
【解答】解：A．核中子数为n＝26﹣13＝13，故A错误；
B．根据原子核衰变质量数和电荷数守恒可知，x质量数为m＝26﹣26＝0，电荷数为q＝13﹣12＝+1，故x是正电子，它是原子核内的一个质子转变为中子时产生的，故B错误；
C．铝原子核半衰期为72万年，经过144万年的时间，原子核发生两次衰变，原子核变成25g，故有75g会发生衰变，故C正确；
D．根据质能方程可知核反应中释放的能量为
，故D错误。
故选：C。
20．14C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，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
【答案】B
【解答】解：根据m得，探测到某古木中14C的含量为原来的，知经历了2个半衰期，则t＝2×5730年＝11460年。
故选：B。
▉题型4 β衰变的特点、本质及方程
【知识点的认识】
1.衰变的定义：原子核自发地放α粒子或β粒子，由于核电荷数变了，它在元素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.β衰变的定义：原子核释放出一个β粒子变成一个新的原子核的过程。
3.β衰变的本质：原子核内部的一个中子转化成一个质子和一个β粒子（电子），并将β粒子射出。
4.β衰变的特点：发生β衰变后，原子核的质量数不变，电荷数加1。
5.β衰变的方程（举例）：
6.β衰变前的质量数等于衰变后的质量数之和，衰变前的电荷数等于衰变后的电荷数之和，所以β衰变时电荷数和质量数都守恒。
21．钍（Th）是一种放射性元素，广泛分布在地壳中。钍经中子（n）轰击可得到核燃料铀（U），其反应方程为Thn→U+2X，此反应能将地球上现有的钍资源变成潜在的核燃料。下列说法正确的是（ ）
A．X为电子
B．该过程发生了一次α衰变
C．该过程发生了一次β衰变
D．Th原子核的质量大于U原子核的质量
【答案】A
【解答】解：A．设X的质量数为A，电荷数为Z
根据质量数守恒232+1＝233+2A，解得A＝0
根据电荷数守恒90+0＝92+2Z，解得Z＝﹣1
因此X为电子，故A正确；
BC．由于该核反应放出的是电子，是β衰变；放出了两个电子，发生了两次β衰变，故BC错误；
D．根据元素周期表可知，U原子核的质量大于Th原子核的质量，故D错误。
故选：A。
22．碳循环理论认为像太阳这样中等大小的恒星是以碳为催化元素来实现聚变的。碳循环中有一个步骤是放射性的氮﹣13衰变为碳﹣13，此过程的核反应方程为→X，其中X为（ ）
A． B． C． D．
【答案】A
【解答】答：根据核反应过程所遵循的质量数守恒可列出：13＝13+0，X的质量数为0，根据电荷数守恒可列出：7＝6+1，则X的电荷数为1，因此X粒子为正电子，故A正确，BCD错误。
故选：A。
23．下列说法正确的是（ ）
A．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的
B．核反应方程式为U→Th+X，可以判断X为电子
C．结合能越大，核子结合的越牢固，原子核越稳定
D．将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，会改变放射性元素的半衰期
【答案】A
【解答】解：A、β衰变是原子核内的行为，所以所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的，故A正确，
B、核反应方程遵循质量数和核电荷数守恒，可知X为氦核，故B错误，
C、比结合能越大，核子结合的越牢固，原子核越稳定，故C错误，
D、放射性元素的半衰期由原子核的结构决定，温度、压强改变不了原子核的半衰期，故D错误，
故选：A。
24．下列说法正确的是（ ）
A．碘131的半衰期是8天，20g碘131经过24天后还有2.5g未衰变
B．卢瑟福发现质子的核反应方程式是Nn→CH
C．结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
D．β衰变中产生的β射线是原子的核外电子形成的
【答案】A
【解答】解：A、碘131的半衰期约为8天，20g碘131经过24天后，即经过3个半衰期，剩余质量为：m＝m02.5g，故A正确。
B、卢瑟福发现质子的核反应方程式为→，故B错误；
C、原子核的比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故C错误；
D、β射线的本质是原子核内部一个中子变成一个质子和电子产生的，不是原子的核外电子形成的，故D错误。
故选：A。
（多选）25．放射性衰变广泛存在于自然界中。U经过一系列的α衰变和β衰变后产生Pb，则U衰变为Pb的过程中，中间生成物不可能是（ ）
A．Th B．Rn C．Po D．Bi
【答案】AC
【解答】解：α衰变中，质量数减少4，β衰变中，质量数不变，Th比U的质量数减少6，Po比U的质量数减少22，不是4的倍数，故Th和Po不是从U衰变为Pb的中间生成物，故AC正确，BD错误。
故选：AC。
▉题型5 计算α和β衰变的次数
【知识点的认识】
1.每发生一次α衰变，质量数减4，电荷数减2；每发生一次β衰变，质量数不变，电荷数加
2.如果只发生α衰变，则根据质量数之差除以4或电荷数之差除以2即可求出衰变次数。
如果只发生β衰变，则根据电荷数之差即可求出衰变次数。
3.如果同时存在α衰变和β衰变，先根据质量数之差求出α衰变的次数，再根据α衰变和β衰变引起的电荷数变化求出β衰变的次数。
26．在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核（）发生了一次α衰变，放射出的α粒子（He）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R．以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量，生成的新核用Y表示，真空中光速为c，下列说法正确的是（ ）
A．新核Y在磁场中做圆周运动的轨道半径为R1R
B．a粒子做圆周运动可等效成一个环形电流，且电流大小为I
C．若衰变过程中释放的核能都转化为α粒子和新核Y的动能，则衰变过程中的质量亏损约为Δm
D．发生衰变后产生的α粒子与新核Y在磁场中旋转方向相同，且轨迹为相内切的圆
【答案】C
【解答】解：A．粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：qvB＝m，
解得，粒子的轨道半径：R，
根据半径公式可知，则：，R1，故A错误；
B．粒子做圆周运动的周期：T，环形电流：I，故B错误；
C．对α粒子，由洛伦兹力提供向心力：qvB＝m，解得：v①，
由质量关系可知，衰变后新核Y质量为：M②，
衰变过程系统动量守恒，由动量守恒定律得：Mv′﹣mv＝0，解得：v′③，
系统增加的能量为：ΔEMv′2mv2 ④，
由质能方程得：ΔE＝Δmc2 ⑤，
由①②③④⑤解得：Δm，故C正确；
D．由动量守恒可知，衰变后α粒子与新核Y运动方向相反，所以，轨迹圆应外切，故D错误。
故选：C。
27．前苏联切尔诺贝利核电站爆炸事故造成了大量放射性物质泄漏，碘和铯等放射性物质放射出的α、β、γ射线，会造成甲状腺疾病和神经系统损伤．下列有关放射性的说法中正确的是（ ）
A．碘发生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
B．铯的半衰期为30年，把核废料深埋可以使核的半衰期变短
C．碘的半衰期为8.5天，若取4个碘核，经过17天就只剩下1个碘核
D．铯经过两次α衰变和两次β衰变将变为碘
【答案】A
【解答】解：A、β衰变的实质是原子核中的一个中子转化成一个质子，同时产生一个电子，这个电子以β射线的形式释放出去，同时辐射出γ光子。故A正确；
B、半衰期由元素本身决定，与原子核所处环境、状态无关；所以若将该放射性物质放在高温、高压或强磁场等环境中，则它的半衰期将不变。故B错误；
C、半衰期是大量放射性原子发生衰变时的统计规律，对个别的原子没有意义。故C错误；
D、根据原子核经过一次α衰变，电荷数减小2，质量数减小4，一次β衰变后电荷数增加1，质量数不变，那么经过两次α衰变和两次β衰变，质量数减小8，而质子数2，将变为I．故D错误。
故选：A。
28．由原子核的衰变规律可知（ ）
A．同种放射性元素在化合物中的半衰期比在单质中长
B．氡的半衰期为3.8天，若有四个氡原子核，经过7.6天就只剩下一个
C．M元素经过一次α衰变和两次β衰变形成新元素N，N与M是同位素
D．放射性元素铀放出的γ射线是高速运动的电子流
【答案】C
【解答】解：A、半衰期与元素所处的物理环境和化学状态无关，故A错误。
B、半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，故B错误。
C、α衰变的过程中电荷数少2，质量数少4，β衰变的过程中电荷数增1，质量数不变。某原子核经过一次α衰变和两次β衰变后，电荷数不变，它们是同位素，故C正确。
D、γ射线是高速运动的光子流，故D错误。
故选：C。
（多选）29．下列说法正确的是（ ）
A．氡的半衰期为3.8天，若取80个氡原子核，经7.6天后就一定剩下20个氡原子核了
B．铀核U衰变为铅核的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变
C．对于同种金属产生光电效应时逸出光电子的最大初动能Ek与照射光的频率成线性关系
D．一个处于n＝5能级态的氢原子，自发向低能级跃迁的过程中能够辐射10种不同频率的电磁波
E．比结合能越大，原子中核子结合的越牢固，原子核越稳定
【答案】BCE
【解答】解：A、半衰期是大量原子核的统计规律，对少数原子核不成立，故A错误；
B、根据质量数和电荷数守恒知，铀核（U）衰变为铅核（Pb）要经过8次α衰变和6次β衰变，故B正确；
C、根据光电效应方程，Ek＝hγ﹣W，可知，逸出光电子的最大初动能 Ek与照射光的频率成线性关系，故C正确；
D、一个处于n＝5能级态的氢原子，自发向低能级跃迁的过程中最多能够辐射4种不同频率的电磁波，故D错误；
E、在原子核中，比结合能越大表示核子结合成原子核时平均每个核子放出的核能越大，故原子核中核子结合得越牢固，故E正确；
故选：BCE。
30．在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变。放射出的α粒子（）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R．以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量。
（1）放射性原子核用表示，新核的元素符号用Y表示，写出该α衰变的核反应方程。
（2）α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小。
（3）设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损Δm。
【答案】见试题解答内容
【解答】解：（1）由质量数守恒及电荷守恒可得该α衰变的核反应方程为→；
（2）α粒子做圆周运动，洛伦兹力做向心力，设圆周运动的速率为v，则有：，
则圆周运动的周期；
那么相当于环形电流在周期T内通过的电量为q，则等效环形电流大小；
（3）因为衰变时间极短，且衰变时内力远远大于外力，故认为在衰变过程中外力可忽略，则有动量守恒，设新核的速度为v′，则有：mv+Mv′＝0；
由（2）可得：，所以，，则衰变过程使两粒子获得动能；
由于衰变过程，质量亏损产生的核能全部转化为粒子的动能，故衰变过程的质量亏损；
答：（1）放射性原子核用表示，新核的元素符号用Y表示，则该α衰变的核反应方程为→；
（2）α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，则圆周运动的周期为，环形电流大小为；
（3）设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，则衰变过程的质量亏损Δm为损。
▉题型6 原子核的半衰期及影响因素
【知识点的认识】
1.半衰期的定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，叫作这种元素的半衰期。
2.氡的半衰期：
氡222经过α衰变成为钋218。如图，
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。如果隔一段时间测量一次剩余氡的数量就会发现，每过3.8d就有一半的氡发生了衰变。也就是说，经过第一个3.8d，剩有一半的氡；经过第二个3.8d，剩有 的氡；再经过3.8d，剩有 的氡……因此，我们可以用“半衰期”来表示放射性元素衰变的快慢。放射性元素的原子核有半数发生衰变
3.半衰期的影响因素：放射性元素衰变的快慢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没有关系。例如，一种放射性元素，不管它是以单质的形式存在，还是与其他元素形成化合物，或者对它施加压力、提高温度，都不能改变它的半衰期。这是因为压力、温度或与其他元素的化合等，都不会影响原子核的结构。
4.半衰期的统计性意义：
①不同的放射性元素，半衰期不同，甚至差别非常大例如，氡222衰变为钋218的半衰期是3.8d，镭226衰变为氡222的半衰期是1620年，铀238衰变为钍234的半衰期竞长达4.5x109年。
②以氡核为例，对于一个特定的氡原子，我们只知道它发生衰变的概率，而不知道它将何时发生衰变。一个特定的氡核可能在下1s就衰变，也可能在10min之内衰变，也可能在200万年之后再衰变。然而，量子理论可以对大量原子核的行为作出统计预测。例如，对于大量氡核，可以准确地预言在1s后、10min后，或200万年后，各会剩下百分之几没有衰变。放射性元素的半衰期，描述的就是这样的统计规律。
31．1919年，卢瑟福做了用α粒子轰击氮原子核N的实验，反应中生成O和另一种粒子A，卢瑟福把这种粒子引入电场和磁场中，根据它在电场和磁场中的偏转，测出了它的质量和电荷量。关于这个反应，下列说法中错误的是（ ）
A．粒子A是质子
B．在卢瑟福的实验中，大部分α粒子都没有参与核反应
C．相比β射线，α射线的穿透能力较弱
D．O是比较稳定的同位素，半衰期很长，可以通过改变环境的温度和压强，加快它的衰变速率
【答案】D
【解答】解：A．根据核反应中质量数电荷数守恒：2+7＝8+Z，解得粒子A的电荷数为：Z＝1
根据质量数守恒：4+14＝A+17，解得粒子A的质量数为：A＝1，所以粒子A是质子，故A正确；
B．由于原子核很小，所以只有极少数的α可以轰击到氮原子核上，发生核反应，故B正确；
C．α射线的穿透能力最弱，一张纸就能挡住，β射线的穿透能力比α射线的穿透能力更强，故C正确；
D．半衰期是放射性元素的固有属性，与所处的环境物理、化学状态无关，故D错误；
本题选错误的，故选：D。
32．关于原子核的衰变，下列说法中正确的是（ ）
A．α射线有很强的穿透本领
B．β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流
C．γ射线是波长很长的电磁波
D．用任何方法都不能改变原子核的半衰期
【答案】D
【解答】解：A、α射线有很强的电离本领，贯穿本领最低，A错误；
B、β射线为原子核中的中子转化为质子而形成的电子流，B错误；
C、γ射线是波长最短的电磁波，C错误；
D、用任何方法都不能改变原子核的半衰期，D正确；
故选：D。
（多选）33．根据所给图片及有关物理知识，判断下列说法正确的是（ ）
A．图1为α粒子散射实验装置，卢瑟福通过分析该实验提出了原子的核式结构模型
B．图2为光电流与光电管两端电压的关系图，若甲光和丙光照射某金属都能发生光电效应，则丙光照射产生的光电子的最大初动能更大
C．图3为放射性元素衰变曲线，若有16个氢原子核，经过一个半衰期后只剩下8个氢原子核
D．图4为工业上利用射线检查金属内部是否有缺陷的装置，探测射线应采用穿透能力强的β射线
【答案】AB
【解答】解：A、图1是α粒子散射实验，卢瑟福据此提出了原子的核式结构模型，故A正确；
B、图2为光电流与光电管两端电压的关系图，最大初动能与遏止电压有关，遏止电压越大，最大初动能越大，故若甲光和丙光照射某金属都能发生光电效应，则丙光照射产生的光电子的最大初动能更大，故B正确；
C．半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。对于大量原子核而言，半衰期的概念是准确的，但对于少量原子核（如16个），半衰期的概念不完全适用，因为衰变是一个随机过程，故C错误；
D、在工业上，利用射线检查金属内部是否有缺陷时，通常会选择穿透能力强的射线，如γ射线，因为γ射线能够穿透较厚的金属材料，从而检测到内部的缺陷，故D错误；
故选：AB。
▉题型7 半衰期的相关计算
【知识点的认识】
初始物质的量、剩余物质的量，半衰期，衰变时间之间存在这样的关系：
m＝m0或n＝n0
①可以根据这个公式计算剩余的剩余物质的量或初始物质的量。：.
②可以根据这个公式计算衰变的年份或半衰期。
34．铯137（）是一类致癌物，是铯133的同位素，其半衰期约为30年，发生β衰变的同时会发出γ射线。下列说法正确的有（ ）
A．100个铯137原子核经过30年一定有50个发生衰变
B．铯137发生β衰变时，辐射出的电子来自原子核外电子
C．提高环境温度与压强，铯137的半衰期会变小
D．铯137发生β衰变的核反应方程式为→
【答案】D
【解答】解：A．半衰期是统计规律，对于少数原子核不适用，故A错误；
B．铯137发生β衰变时，原子核内一个中子转化为一个质子加一个电子，这个电子就是β粒子，即辐射出的电子来自原子核内，故B错误；
C．原子核的半衰期由原子核内部本身的因素决定，跟所处的物理、化学状态无关，所以半衰期不会发生变化，故C错误；
D．核反应过程中质量数和电荷数守恒，此核反应方程满足电荷数和质量数守恒，故D正确。
故选：D。
35．人工放射性同位素磷30的半衰期是150秒，10g磷30经过5分钟后，剩余磷30的质量为（ ）
A．0 B．2.5g C．5g D．7.5g
【答案】B
【解答】解：根据半衰期公式，可得磷30经过5分钟后剩余质量为：m＝m010g＝2.5g，故B正确，ACD错误。
故选：B。
36．核废水中含有大量核反应产生的放射性碘131，已知碘131的衰变方程为→，半衰期为8天。下列说法正确的是（ ）
A．衰变产生的β射线来自原子的核外电子
B．碘131衰变能释放出，说明碘131原子核中有
C．100g碘131经过16天后，剩余碘131的质量为25g
D．Xe原子核比碘131多一个中子
【答案】C
【解答】解：AB．发生β衰变时，原子核内的中子转化为质子时放出负电子，并不是来自原子的核外电子，故AB错误；
C．100g碘131经过16天（两个半衰期）后，剩余碘131的质量，故C正确；
D．Xe原子核的中子数为131﹣54＝77个，碘131原子核的中子数为131﹣53＝78个，则Xe原子核比碘131少一个中子，故D错误。
故选：C。
37．中国原子能科学研究院作为我国最早研制和生产放射性同位素的单位，曾陆续研制开发出裂变钼99、氟18、碘125等多种主要医用同位素，以及锝99m发生器、碘131口服液、碘125粒子源等。其中钼99发生β衰变产生锝99m，碘125能发出γ射线，半衰期约为60天。下列说法正确的是（ ）
A．医用同位素的周期越短越好
B．γ射线的穿透本领比α射线和β射线的强
C．β射线的本质是核外电子脱离原子核形成的
D．100个碘125经过120天剩下25个
【答案】B
【解答】解：A、医用同位素的周期与医学应用有关，并非越短越好，故A错误；
B、γ射线的穿透本领比α射线和β射线的强，故B正确；
C、β射线的本质是核内中子转化成质子释放出的电子流，故C错误；
D、半衰期具有统计学意义，对少数原子无意义，故D错误；
故选：B。
▉题型8 核反应（或粒子束）与磁场
【知识点的认识】
1.本考点针对的是原子核在磁场中衰变成两个新核的问题。
2.动量方面：根据动量守恒定律，衰变后的两个粒子的定量大小相等，方向相反。
3.带电粒子在磁场中的轨迹：
根据Bqv，求出r，
所以“大核”的半径小，“小核”的半径大。再根据电荷性质判断轨迹的方向。
38．Th原子核静止在匀强磁场中的a点，某一时刻发生衰变，产生如图所示的1和2两个圆轨迹，由此可以判断（ ）
A．发生的是α衰变
B．衰变后新核的运动方向向右
C．轨迹1是衰变后新核的轨迹
D．两圆轨迹半径之比为R1：R2＝90：1
【答案】B
【解答】解：A、原子核发生衰变时，根据动量守恒可知两粒子的速度方向相反，由图可知粒子的运动的轨迹在同一侧，很据左手定则可以得知，衰变后的粒子带的电性相反，所以释放的粒子应该是电子，原子核发生的应该是β衰变，故A错误。
B、衰变后新核所受的洛伦兹力方向向上，由左手定则判断可知，新核的运动方向向右。故B正确。
C、D由半径公式r，P是动量，分析得知，r与电荷量成反比，β粒子与新核的电量大小分别为e和91e，则半径之比为：91e：e＝91：1．所以轨迹1是衰变后β粒子的轨迹。故CD均错误。
故选：B。
39．一个静止的放射性原子核处于垂直纸面向里的匀强磁场中，由于发生衰变而形成了如下图所示的两个圆形轨迹，两圆半径之比为1：16，下列说法正确的是（ ）
A．该原子核发生了α衰变
B．反冲核沿大圆做逆时针方向的圆周运动
C．原来静止的原子核的原子序数为15
D．沿大圆和沿小圆运动的粒子周期相同
【答案】A
【解答】解：A、无论是哪种衰变，反应后的两个粒子运动方向一定是相反的。一个粒子是新的原子核带正电，另一个粒子带电情况要看是哪种衰变，由左手定则可知，发生α衰变后产生的径迹是两个外切的圆，发生β衰变后产生的径迹是两个内切的圆，由图示可知，两径迹为外切圆，发生了α衰变，故A正确；
B、洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：qvB＝m，解得：r，衰变后两原子核的动量P大小相等，由于磁感应强度B相等，则原子核电荷量q越小轨道半径越大，反冲核是衰变产生的新核，它的电荷量大，因此沿小圆运动，故B错误；
C、原子核做圆周运动的轨道半径：r，则：，则：新核的电荷量：q＝32e，原来静止的原子核核电荷数为：2+32＝34，原子序数为34，故C错误；
D、原子核做圆周运动的周期：T，由于沿大圆和沿小圆运动的粒子比荷不同，周期不同，故D错误；
故选：A。
（多选）40．一束混合粒子流从一发射源射出后，进入如图所示的磁场，分离为1、2、3三束，则下列判断正确的是（ ）
A．1带正电 B．1带负电 C．2不带电 D．3带负电
【答案】ACD
【解答】解：
AB、1粒子从发射源射出后向左偏转，说明受到向左的洛伦兹力，由左手定则可判断，1粒子带正电，故A正确，B错误；
C、由图可知，2粒子在磁场中没有发生偏转，即2粒子没有受到洛伦兹力的作用，粒子是不带电的，故C正确；
D、3粒子从发射源射出后向右偏转，说明受到向右的洛伦兹力，由左手定则可判断，3粒子带负电，故D正确。
故选：ACD。
