学业分层测评(十三)
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1．(多选)关于天然放射现象和对放射性的研究，下列说法正确的是( )
A．原子核不是单一的粒子
B．γ射线一定伴随α射线或β射线而产生
C．任何放射性元素都能同时发出三种射线
D．γ射线往往伴随α射线或β射线而产生
【解析】放射现象说明原子核的可变性，即原子核不是单一粒子，具有复杂的结构，故选项A正确；γ射线是原子核在发射α射线或β射线时多余的能量以γ射线的形式产生的辐射，因此γ射线是伴随(不是一定伴随)α射线或β射线而放出的，故选项D正确，B、C均错误．
【答案】AD
2．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．与外界压强和温度有关
C．可以用于测定地质年代、生物年代等
D．与原子的化学状态有关
【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C.
【答案】C
3．日本福岛核电站泄漏事故中释放出大量的碘131，碘131是放射性同位素，衰变时会发出β射线与γ射线，碘131被人摄入后，会危害身体健康，由此引起了全世界的关注．下面关于核辐射的相关知识，说法正确的是( )
A．人类可以通过改变外部环境来改变碘131衰变的快慢
B．碘131的半衰期为8.3天，则4个碘原子核经16.6天后就一定剩下一个原子核
C．β射线与γ射线都是电磁波，但γ射线穿透本领比β射线强
D．碘131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
【解析】衰变的快慢由放射性元素本身决定，与外部环境无关，A错误；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数几个原子核无意义，B错误；β射线是高速电子流，γ射线是电磁波，故C错误；β衰变的实质是n→H＋e，D正确．
【答案】D
4．某一放射性元素放出的射线通过电场后分成三束，如图4-2-5所示，下列说法正确的是( )
图4-2-5
A．射线1的电离作用在三种射线中最强
B．射线2贯穿本领最弱，用一张白纸就可以将它挡住
C．一个原子核放出一个射线3的粒子后，质子数和中子数都比原来少2个
D．一个原子核放出一个射线1的粒子后，形成的新核比原来的电荷数少1个
【解析】根据三束射线的偏转方向，可以断定射线1带负电，是β射线；射线2不带电，是γ射线；射线3是α射线．α射线的电离作用最强，选项A错误．γ射线贯穿本领最强，用一张白纸可以挡住的是α射线，选项B错误．每发生一次α衰变，原子核里面的2个中子和2个质子结合成一个氦核而释放出来，选项C正确．每发生一次β衰变，原子核里面的一个中子变成一个质子，因此核电荷数增加1，但核子数不变，故选项D错误．
【答案】C
5．(多选)有一种新型镍铜长效电池，它是采用半衰期长达100年的放射性同位素镍63(Ni)和铜两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍63发生β衰变时释放电子给铜片，把镍63和铜片作电池两极，外接负载为负载提供电能．下面有关该电池的说法正确的是( )
A．镍63的衰变方程是Ni→Cu＋e
B．镍63的衰变方程是Ni→Cu＋e
C．外接负载时镍63的电势比铜片高
D．该电池内电流方向是从镍片到铜片
【解析】镍63的衰变方程为Ni→e＋Cu，选项A对，B错．电流方向为正电荷定向移动方向，在电池内部电流从铜片到镍片，镍片电势高，为电池的正极，选项C对，D错．
【答案】AC
6．放射性同位素钍232经α、β衰变会生成氡，其衰变方程为Th→Rn＋xα＋yβ，则( )
A．x＝1，y＝3 B．x＝2，y＝3
C．x＝3，y＝1 D．x＝3，y＝2
【解析】由衰变规律可知，β衰变不影响质量数的变化，所以质量数的变化由α衰变的次数决定，由Th变为Rn，质量数减少了232－220＝12，每一次α衰变质量数减少4，因此α衰变次数为3次；3次α衰变电荷数减少了3×2＝6个，而现在只减少了90－86＝4个，所以有2次β衰变(每次β衰变增加一个电荷数)故x＝3，y＝2，故选项D正确．
【答案】D
7．在横线上填上粒子符号和衰变类型．
(1)U→Th＋________，属于________衰变
(2)Th→Pa＋________，属于________衰变
(3)Po→At＋________，属于________衰变
(4)Cu→Co＋________，属于________衰变
【解析】根据质量数守恒和电荷数守恒可以判断，(1)中生成的粒子为He，属于α衰变；(2)中生成的粒子为e，属于β衰变；(3)中生成的粒子为e，属于β衰变；(4)中生成的粒子为He，属于α衰变．
【答案】(1)Heα(2)eβ(3)eβ
(4)Heα
8.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＋4x ①
92＝82＋2x－y ②
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)86
(2)1022
(3)U→Pb＋8He＋6e
[能力提升]
9．(多选)14C发生放射性衰变成为14N，半衰期约5 700年．已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减少．现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一．下列说法正确的是( )
A．该古木的年代距今约5 700年
B．12C、13C、14C具有相同的中子数
C．14C衰变为14N的过程中放出β射线
D．增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变
【解析】剩余的碳14占，表明经过了一个半衰期，A正确；碳14、13、12的质子数相同，质量数不同，中子数不同，碳14比碳12多两个中子，故B错误；碳14变为氮14，质量数未变，放出的是电子流，即β射线，C正确；半衰期不受外界环境影响，D错误．
【答案】AC
10．原子核U经放射性衰变①变为原子核Th，继而经放射性衰变②变为原子核Pa，再经放射性衰变③变为原子核U，放射性衰变①、②和③依次为 ( )
A．α衰变、β衰变和β衰变
B．β衰变、α衰变和β衰变
C．β衰变、β衰变和α衰变
D．α衰变、β衰变和α衰变
【解析】涉及的核反应式子分别是U→Th＋He、Th→Pa＋e、Pa→U＋e，因此①、②、③分别是α衰变、β衰变和β衰变，故A正确．
【答案】A
11．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T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＋He ①
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＋He1.6%
12．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个α粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图4-2-6所示)，今测得两个相切圆半径之比r1∶r2＝1∶44，求：
图4-2-6
(1)图中哪一个圆是α粒子的径迹？(说明理由)
(2)这个原子核原来所含的质子数是多少？
【解析】(1)因为动量相等，所以轨道半径与粒子的电荷量成反比，所以圆轨道2是α粒子的径迹，圆轨道1是新生核的径迹．
(2)设衰变后新生核的电荷量为q1，α粒子的电荷量为q2＝2e，它们的质量分别为m1和m2，衰变后的速度分别是v1和v2，所以原来原子核的电荷量
q＝q1＋q2.
根据轨道半径公式有
＝＝
又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，则m1v1＝m2v2
以上三式联立解得q＝90e
即这个原子核原来所含的质子数为90.
【答案】(1)见解析(2)90
学习目标：
1.知道衰变的概念，知道原子核衰变时遵守的规律．
2．知道α、β衰变的实质，知道γ射线是怎样产生的．
3．知道什么是半衰期，知道半衰期的统计意义，会利用半衰期解决相关问题．
重点难点：
1.α、β衰变的实质及衰变规律．
2．对半衰期概念的理解和利用半衰期解决相关问题．
预 习 案
一、原子核的衰变
2．衰变形式：常见的衰变有两种，放出α粒子的衰变为______，放出β粒子的衰变叫β衰变，而γ射线是伴随α射线或β射线产生的．
3．衰变方程：(1)α衰变：232U→230Th＋He
(2)β衰变：230Th→231Pa＋1e
4．衰变规律
原子核衰变时，遵循两个守恒定律，其一是_______守恒，其二是_______守恒．
二、半衰期
1.定义：放射性元素的原子核 所需的时间。
2.理解：半衰期是研究衰变过程中的一个主要概念，它表明的是大量原子核衰变的 ，不是表示 原子核经过多少时间衰变。半衰期越短表明这种原子核衰变的速率越 ，放射性越 。
3.公式：
探 究 案
1．关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的是( )
A．原子核全部衰变所需时间的一半
B．原子核有半数发生衰变所需的时间
C．相对原子质量减少一半所需的时间
D．元素质量减少一半所需的时间
2．如果某种元素发生β衰变，则下列说法中正确的是( )
A．质量数发生变化 B．质子数增加，中子数不变
C．质子数不变，中子数增加 D．质子数增加，中子数减少
3．关于放射性元素的半衰期，以下说法中正确的是( )
A．同种放射性原子核在化合物中的半衰期比在单质中长
B．升高温度可使放射性元素的半衰期缩短
C．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1个了
D．氡的半衰期为3.8天，若有4 g氡，经过7.6天就只剩1 g了
4．近段时间，朝鲜的“核危机”引起了全球的瞩目，其焦点问题是朝鲜核电站采用轻水堆还是重水堆，重水堆核电站在发电的同时还可以生产出可供研制核武器的钚239(Pu)，这种Pu可由铀239(U)经过n次β衰变而产生，则n为( )
A．2 B．239 C．145 D．92
训 练 案
1.衰变为Pb要经过 次α衰变和 次β衰变，其衰变方程为 。
2.已知钍234的半衰期是24天，1g钍经过120天后还剩多少？
3.一个原子核进行一次衰变后成为原子核,然后又进行一次衰变,成为原子核：它们的质量数a、c、f及电荷数b、d、g之间应有的关系是
A a=f+4 B c=f C d=g－1 D b=g+1 ( ).
4.由原子核的衰变规律可知 ( )
A. 放射性元素一次衰变可同时产生α射线和β射线
B. 放射性元素发生β衰变,新核的化学性质不变
C. 放射性元素衰变的速率跟它所处的物理、化学状态无关
D. 放射性元素发生正电子衰变时,新核质量数不变,核电荷数－1.
5.下面对某原子核衰变的描述，哪个是不对的： ( )
A.放出一个(粒子后，原子核的中子数减1，原子序数少1；
B.放出一个(粒子后，原子核的质量数少4，核电荷数少2；
C.放出一个(粒子后，原子核的质量数不变，核电荷数加1；
D.Ra经过5次(衰变和4次(衰变后变成Pb。
6.放射性元素钋衰变成铅，lg钋经过两个半衰期后，将 ( )
A．全部变成铅 B．得到0.75g铅
C．得到0.25g铅 D．剩下0.25g钋
7．关于放射性元素的半衰期，下列说法中正确的是 ( )
A．半衰期是原子核全部衰变所需要时间的一半
B．半衰期是原子核有半数发生衰变所需要时间
C．半衰期是原子量减少一半所需要的时间
D．半衰期是元素质量减少一半所需要的时间
8．放射性元素衰变时放出的三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是( )
A.α射线，β射线，γ射线
B.γ射线，β射线，α射线
C.γ射线，α射线，β射线
D.β射线，α射线，γ射线
9.某放射性元素A半衰期为T，另一放射性元素B半衰期为T/2，开始时A原子核数为N，B原子核数为8N，试问：经过几个T后，A、B原子核的数目正好相等?这时原子核的数目等于多少?
