第十九章 1、2
基础达标
1．(2018大庆名校期末)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 解析：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；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c，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；β衰变中产生的电子是原子核中的一个中子释放出来的，故C错误；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．
2．(2018上海名校二模)下列射线来自于原子核外的是( )
A．α射线
B．β射线
C．γ射线
D．阴极射线
【答案】D 解析：α射线、β射线、γ射线都是在放射性物质衰变的过程中放射出的，来自于原子核的衰变，故A、B、C错误；阴极射线是阴极受热后，原子的核外电子受激发而发射出的电子，故D正确．
3．(2018南昌期末)下列叙述中正确的有( )
A．光的粒子性被光电效应和光的衍射现象所证实
B．在α粒子散射实验的基础上，卢瑟福提出了原子的核式结构模型
C．紫外线照射某金属表面时发生了光电效应，则红外线也一定可以使该金属发生光电效应
D．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经过7.6天后就一定只剩下1个氡原子核
【答案】B 解析：光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性，光的衍射说明了光具有波动性，故A错误．在α粒子散射实验的基础上，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，故B正确．红外线的频率小于紫外线的频率，紫外线照射金属表面发生光电效应，红外线照射不一定能发生光电效应，故C错误．半衰期具有统计规律，对于大量的原子核适用，故D错误．
4．(2018永州一模)下列说法正确的是( )
A．只要照射到金属表面的光足够强，金属就一定会发出光电子
B．N＋He→O＋H是卢瑟福发现质子的核反应方程
C．放射性物质的半衰期随温度的升高而变短
D．大量处于量子数n＝4能级的氢原子，最多可辐射出4种不同频率的光子
【答案】B 解析：根据发生光电效应的条件可知，照射到金属表面的光要发生光电效应，则入射光的波长需要小于该金属的极限波长，与光的强度无关，故A错误；根据物理学史可知，卢瑟福用α粒子轰击氮，发现了质子，核反应方程为N＋He→O＋H，故B正确；放射性物质的半衰期是由放射性元素本身的特点决定的，与外界的温度无关，故C错误；大量处于量子数n＝4能级的氢原子，最多可辐射出C＝6种不同频率的光子，故D错误．
5．碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为m的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有( )
A．
B．
C．
D．
【答案】C 解析：本题考查元素的半衰期．根据半衰期公式，将题目中的数据代入可得C正确，A、B、D错误．
6．(2016昌平二模)钍核(Th)具有放射性，它能放出一个新的粒子而变为镤核(Pa)，同时伴随有γ射线产生，其方程为Th→Pa＋x.则x粒子为( )
A．质子
B．中子
C．α粒子
D．β粒子
【答案】D 解析：根据电荷数守恒可知，射线的电荷数为90－91＝－1，结合质量数守恒知钍核衰变过程中放出了一个电子，即x为β粒子，故D正确．
7．(多选)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天后就一定剩下一个原子核了
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，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
【答案】BC
8．(2017兰州模拟)下列说法中正确的是( )
A．U的半衰期约为7亿年，随着地球环境的不断变化，其半衰期可能变短
B．某原子核经过一次α衰变和两次β衰变后，核内中子数减少4
C．10个放射性元素的原子经过一个半衰期后，一定有5个原子核发生衰变
D．γ粒子的电离能力比α粒子的大
【答案】B 解析：半衰期的长短是由原子核内部本身的因素决定的，与原子所处的物理、化学状态无关，放射性物质的温度升高，其半衰期将不变，故A错误；某原子核经过一次α衰变电荷数减小2，质量数减小4，再经过两次β衰变后，质量数不变，电荷数要增加2，所以整个过程质量数减小4，电荷数不变，所以核内中子数减少4个，B正确；半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，故C错误；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，故D错误．
能力提升
9．美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器，通过
Ca(钙48)轰击Cf(锎249)发生核反应，成功合成了第118号元素，这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素．实验表明，该元素的原子核先放出3个相同的粒子x，再连续经过3次α衰变后，变成质量数为282的第112号元素的原子核，则上述过程中的粒子x是( )
A．中子
B．质子
C．电子
D．α粒子
【答案】A 解析：用A表示第118号元素，B表示第
112号元素，a、b分别表示粒子x的原子序数和质量数，则核反应方程分别为Ca＋Cf→A，A→3x＋3He＋B，由质量数守恒和核电荷数守恒可得a＝0，b＝1，则粒子x为中子．
10．(2018年武汉模拟)在匀强磁场中有一个原来静止的碳14原子核，它放射出的粒子与反冲核的径迹是两个内切的圆，两圆的直径之比为7∶1，如图所示，那么碳14的衰变方程为( )
A．C→e＋B
B．C→He＋Be
C．C→H＋B
D．C→e＋N
【答案】D 解析：原子核的衰变过程满足动量守恒，粒子与反冲核的速度方向相反，根据左手定则判断得知，粒子与反冲核的电性相反，则知粒子带负电，所以该衰变是β衰变，此粒子是β粒子．可得两带电粒子动量大小相等，方向相反，就动量大小而言有m1v1＝m2v2，由带电粒子在匀强磁场中圆周运动的半径公式可得r＝，可见r与q成反比．由题意，大圆与小圆的直径之比为7∶1，半径之比为7∶1，则得粒子与反冲核的电荷量之比为1∶7.所以反冲核的电荷量为7e，电荷数是7，其符号为N.所以碳14的衰变方程为C→e＋N.故D正确，A、B、C错误．
11．(多选)如图所示，铅盒A中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直纸面向里的匀强磁场，则下列说法中正确的是( )
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
【答案】AC 解析：由左手定则可知粒子向右射出后，在匀强磁场中α粒子所受的洛伦兹力向上，β粒子所受的洛伦兹力向下，轨迹都是圆弧．由于α粒子速度约是光速的，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(如果一个打在b点，则另一个必然打在b点下方)，本题选A、C．
12．静止状态的镭原子核Ra经一次α
衰变后变成一个新核．
(1)写出衰变方程式；
(2)若测得放出的α粒子的动能为E1，求反冲核动能E2及镭核衰变时放出的总能量E.(衰变时放出的能全部转化为两核的动能)
【答案】(1)Ra→Rn＋He (2)E1 E1
解析：(1)Ra→Rn＋He.
(2)由动量守恒定律得m1v1－m2v2＝0,
式中m1、m2、v1、v2分别为α粒子及新核的质量和速度，则反冲核的动能为：E2＝m2v＝m22＝E1·＝E1，则衰变放出的总能量为E＝E1＋E2＝E1.(共71张PPT)
1 原子核的组成
2 放射性元素的衰变
我们已经知道，日光灯发光是由于紫外线照射到荧光管上，荧光物质受到激发发出了可见光．那么为什么频率较大的紫外线照射到荧光物质上却能够发出频率较小的可见光呢？
答案：根据玻尔的原子理论可知，氢原子的轨道和能量均是量子化的．紫外线光子的能量较大，荧光物质吸收紫外线的光子后，跃迁到了较高的能级．处在激发状态的原子要向低能级跃迁，跃迁时可能是依次进行，先向较低能级跃迁，发出光子，最后再跃迁到基态，又发出光子，因此发出的光子的能量总低于紫外线光子能量．
一、原子核的组成
1．天然放射现象
(1)1896年法国物理学家______发现天然放射现象．
(2)定义：放射性元素自发地发出射线的现象叫做_______现象．
(3)原子序数________________的元素，都能自发地发出射线，原子序数________的元素，有的也能放出射线．
(4)射线种类：放射性物质发出的射线有三种：_______、________、________，有放射性的元素称为______________．
【答案】(1)贝可勒尔 (2)天然放射 (3)大于或等于83 小于83 (4)α射线 β射线 γ射线 放射性元素
2．三种射线的本质
(1)α射线：α射线是高速α粒子流，实际就是__________，电荷数是______，质量数是________，可记为________．
(2)β射线：β射线是高速________．
(3)γ射线：γ射线是能量很高的______．
(4)三种射线的区分：三种射线可以用________或________来区分，图中1是________，2是________，3是________．
3．三种射线的特点
(1)α射线：α粒子容易使空气________，使胶片________，但贯穿本领很________．
(2)β射线：β粒子贯穿本领________，但电离能力________．
(3)γ射线：γ粒子电离本领________，但贯穿本领________．
【答案】(1)电离 感光 弱 (2)较强 较弱 (3)很弱 很强
4．原子核的组成
(1)质子的发现：________用α粒子轰击____________获得质子．
(2)中子的发现：________用实验证实了____________的存在．
(3)原子核的组成：由________和________组成，质子、中子统称为________，质子带________，中子________．
(4)原子核的质量数：等于________和________的总和．
(5)原子核的电荷数：等于原子核的________，亦等于原子的________．
【答案】(1)卢瑟福 氮原子核 (2)查德威克 中子 (3)质子 中子 核子 正电 不带电 (4)质子数 中子数 (5)质子数 原子序数 (6)元素符号 质量数 电荷数 (7)质子数 中子数 同一位置
二、放射性元素的衰变
1．原子核的衰变
(1)衰变：放射性元素的原子核放出α粒子或β粒子后变成新的________的变化．
(2)衰变形式：常见的衰变有两种，放出α粒子的衰变叫________，放出β粒子的衰变叫____________，而________是伴随α射线或β射线产生的．
2．半衰期
(1)定义：放射性元素的原子核有________发生衰变需要的时间，叫做这种元素的半衰期．
(2)特点：①放射性元素衰变的快慢是由____________的因素决定，跟原子所处的_______________和______________没有关系．不同元素有________的半衰期．
②半衰期是________原子核衰变的统计规律．
(3)应用：利用半衰期非常稳定的特点，可以测量其衰变程度，推断时间．
【答案】(1)半数 (2)①核内部自身 化学状态，物理状态 外部条件 不同 ②大量
3．核反应方程
(1)用途：表示原子核的变化
(2)原则：核反应方程必须满足反应前后__________和________都守恒．
【答案】(2)电荷数 质量数
1．不同元素的放射性：贝克勒尔发现天然放射现象，通过对天然放射现象的研究，人们发现原子序数大于83的所有天然存在的元素都具有放射性，原子序数小于83的元素，有的也具有放射性．
三种射线的本质及特点
2．三种射线本质和特点
种类
α射线
β射线
γ射线
在电磁场中
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
1．(多选)(2018周口期末)工业部门经常使用射线来测量物体的厚度．例如轧钢厂的热轧机上可以安装射线测厚仪，将射线测厚仪接收到的信号输入计算机，就可以对钢板的厚度进行自动控制，关于控制装置和控制原理，下列说法中正确的是
( )
A．探测器探测到的放射线可以是α射线、β射线、γ射线中的任何一种
B．轧出的钢板越厚，透过的射线越强
C．轧出的钢板越薄，透过的射线越强
D．探测器得到的射线变弱时，应当减小热轧机两轮之间的厚度间隙
【答案】CD
解析：根据α、β、γ三种射线特点可知，γ射线穿透能力最强，电离能力最弱，α射线电离能量最强，穿透能力最弱，为了能够准确测量钢板的厚度，探测射线应该用γ射线，故A错误；随着轧出的钢板越厚，透过的射线越弱，而轧出的钢板越薄，透过的射线越强，故B错误，C正确；当探测器得到的射线变弱时，则说明两轮之间的距离较大，应当减小热轧机两轮之间的厚度间隙，故D正确．
1．原子核的组成
(1)概述
原子核是由质子、中子构成的，质子带正电，中子不带电．原子核内质子和中子的个数并不一定相同．
(2)基本关系：核电荷数＝质子数(Z)＝元素的原子序数＝核外电子数．
质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数．
对原子核的理解
2．对核子数、电荷数、质量数的理解
(1)核子数：质子和中子统称为核子，质子数和中子数之和叫核子数．
(2)电荷数(Z)：原子核所带的电荷总是质子电荷的整数倍，通常用这个整数表示原子核的电荷数，叫做原子核的电荷数．
(3)质量数(A)：原子核的质量等于核内质子和中子的质量的总和，而质子与中子质量几乎相等，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．
【答案】B
【解析】质量数＝质子数＋中子数，中性原子中：质子数＝核外电子数，所以选B项．
1．α衰变和β衰变的实质
(1)α粒子实质就是氦核，它是由两个质子和两个中子组成的．当发生α衰变时，原子核中的质子数减2，中子数也减2，因此新原子核的核电荷数比未发生衰变时的原子核的核电荷数少2，为此在元素周期表中的位置向前移动两位．
(2)β衰变是原子核中的一个中子转化成一个质子，同时还放出一个电子即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，所以发生β衰变后，新核比原来的原子核在周期表中的位置向后移动一位．
对原子核衰变的理解
(3)γ射线是在发生α衰变或β衰变的过程中伴随而生的，且γ射线不带电，因此γ射线并不影响原子核衰变后的核电荷数，故不会改变元素在周期表中的位置，但γ射线是伴随α衰变或β衰变而产生的，它并不能独立而生，所以，只要有γ射线就必有α衰变或β衰变发生，因此从整个衰变过程来看，元素在周期表中的位置可能要发生改变．
2．衰变规律：原子核衰变时，电荷数和质量数都守恒．
3．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衰变时，新核的化学性质不变
C．放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制
D．放射性元素发生正电子衰变时，新核质量数不变，核电荷数增加1
【答案】C
解析：一次衰变不可能同时产生α射线和β射线，只可能同时产生α射线和γ射线或β射线和γ射线；原子核发生衰变后，新核的核电荷数发生了变化，故新核(新的物质)的化学性质应发生改变；发生正电子衰变，新核质量数不变，核电荷数减少1.
1．半衰期定义：放射性元素原子核半数衰变需要的时间，半衰期是反映原子核衰变快慢的物理量，同一元素具有相同半衰期，不同元素半衰期不同．
2．影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关．
对半衰期的理解
3．适用条件：半衰期是一个统计概念，是对大量的原子核衰变规律的总结，对少量的原子核的衰变，上述规律不成立，比如有两个镭226原子核，不是经过一个半衰期就应该有一个发生衰变，这两个原子核何时衰变是不可预测的．
4．(2018江苏卷)已知A和B两种放射性元素的半衰期分别为T和2T，则相同质量的A和B经过2T后，剩余的A和B质量之比为( )
A．1∶4
B．1∶2
C．2∶1
D．4∶1
【答案】B
例1 将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，下图中正确表示射线偏转情况的是( )
三种射线的特性
答案：AD
反思领悟：明确α射线、β射线及γ射线的本质特征，并能准确判断它们在电场和磁场中的受力情况，这是解决这类题目的关键．
1．(2018南平期末)如图所示，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是( )
A．①和④是α射线，它们有很强的穿透本领
B．③和⑥是β射线，它们是高速电子流
C．②和⑤是γ射线，它由原子核外的内层电子跃迁产生
D．③和④是α射线，它们有很强的电离本领
【答案】D
解析：α射线实质为氦核，带正电，β射线为电子流，带负电，γ射线为高频电磁波．根据电荷所受电场力特点可知：①为β射线，②为γ射线，③为α射线．α射线是高速He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，故④是α射线．β射线是高速电子流，带负电荷．根据左手定则，β射线受到的洛伦兹力向右，故⑥是β射线．γ射线是γ光子，是中性的，故在磁场中不受磁场的作用力，轨迹不会发生偏转，故⑤是γ射线．故A、B、C错误，D正确．
原子核的组成
反思领悟：明确原子核中核电荷数、质子数、核外电子数及原子序数这四个数的数值相等，以及原子的质量数与核子数相等，并等于质子数与中子数的和．
2．放射性元素钴Co可以有效治疗癌症，该元素原子核内中子数与核外电子数之差是( )
A．6
B．27
C．33
D．60
【答案】A
【解析】中子数为60－27＝33个，核外电子数等于质子数等于原子序数27，所以中子数33与核外电子数27之差等于6，A正确．
例3 下列说法正确的是( )
对同位素的理解
答案：BC
反思领悟：牢记同位素的定义，理解同位素具有相同的化学性质和不同的物理性质对分析解决此问题非常重要．
3．关于同位素的以下说法，正确的是( )
A．原子核内的核子数相同而中子数不同的原子互为同位素
B．原子核内的核子数相同而质子数不同的原子互为同位素
C．原子核内的质子数相同而中子数不同的原子互为同位素
D．原子核内的中子数相同而质子数不同的原子互为同位素
【答案】C
【解析】同位素属于同一种元素，它们的质子数相同，中子数不同，C正确．
衰变方程及衰变次数的计算
反思领悟：写核反应方程的基本原则是质量数守恒和电荷数守恒．依据这两个原则列方程就可确定α衰变和β衰变的次数．每发生一次α衰变，新核的质子数和中子数均比原来的核少2，每发生一次β衰变中子数少1，质子数多1.
对半衰期的理解
答案：3天
反思领悟：分析有关放射性元素的衰变数量和时间问题时，正确理解半衰期的概念，灵活运用有关公式进行分析和计算是解决问题的关键．
【答案】B
衰变与力学电学的综合
答案：ABC
反思领悟：解本题时要注意以下几点：(1)衰变过程中，质量数、电荷数守恒；(2)衰变过程中动量守恒；(3)带电粒子垂直磁场方向做圆周运动时洛伦兹力提供向心力．
放射性碳14定年法
在现代考古学中，应用“放射性碳14定年法”分析从古代文化遗址中挖掘出的木片，可以推测出这座遗址的年代，其原理是：由于宇宙射线作用，大气中二氧化碳除了含有稳定的碳12，还含有放射性的碳14，并且碳的这两种同位素含量之比几乎保持不变，活的植物通过光合作用吸收到体内的既有碳12，也有碳14，它们与大气中有一样的比例．植物死后，光合作用停止，碳14由于β衰变逐渐减少．根据衰变规律只要测出碳14的含量即可推算遗址的年代．
创新 拓展 提升
例7 (2018湖南名校联考)14C测年是考古中常用的一种方法．活的有机体中14C和12C的质量比与大气中相同，比值为1.3×10－12，有机体死亡后，与大气的碳交换停止，由于14C衰变，其体内14C与12C的比值不断减小，通过测量出土的动植物遗存物中现有的14C与12C的比值，可以推断其年代，今测得某出土物中14C与12C的比值为6.4×10－13，已知14C的半衰期为5
730年，则该出土物距今的时间约为( )
A．3
000年
B．6
000年
C．9
000年
D．12
000年
答案：B
反思领悟：由于大气中14C的含量为一定值，古生物失去活性后与大气的交换结束.14C随衰变逐渐减少，因此可依据衰变规律确定年代．
