放射性元素的衰变
一、选择题(1、5、8、9、12为多选题，其余为单项选择题)
1．对天然放射现象，下列说法中正确的是( )
A．α粒子带正电，所以α射线一定是从原子核中射出的
B．β粒子带负电，所以β射线有可能是核外电子
C．γ粒子是光子，所以γ射线有可能是由原子发光产生的
D．α射线、β射线、γ射线都是从原子核内部释放出来的
解析 α衰变的实质是原子核中的两个质子和两个中子结合成一个氦核放出的，β衰变的实质是一个中子变成一个质子和一个电子，然后释放出电子，γ射线伴随α衰变和β衰变的产生而产生．所以这三种射线都是从原子核内部释放出来的．
答案 AD
2．原子核发生β衰变时，此β粒子是( )
A．原子核外的最外层电子
B．原子核外的电子跃迁时放出的光子
C．原子核内一个质子变成一个中子时，放射出一个电子
D．原子核内的一个中子变成一个质子时，放射出一个电子
解析 原子核内并不含电子，但在一定条件下，一个中子可以转化成一个质子和一个负电子，一个质子可以转化成一个中子和一个正电子，β粒子是原子核内的中子转化而来，正电子是由原子核内的质子转化而来．
答案 D
3．下列有关半衰期的说法正确的是( )
A．放射性元素的半衰期越短，表明有半数原子核发生衰变所需的时间越短，衰变速度越快
B．放射性元素的样品不断衰变，随着剩下未衰变的原子核的减少，元素的半衰期也变短
C．把放射性元素放在密封的容器中，可以减慢放射性元素的衰变速度
D．降低温度或增大压强，让该元素与其他物质形成化合物，均可减小衰变速度
解析 放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核半数发生衰变所需的时间，它反映出放射性元素衰变速度的快慢，若衰变越快，半衰期越短．某种元素的半衰期长短由其本身因素决定，与它所处的物理状态或化学状态无关，故上述只有A项正确．
答案 A
4．(2016·上海)放射性元素A经过2次α衰变和1次β衰变后生成一新元素B，则元素B在元素周期表中的位置较元素A的位置向前移动了( )
A．1位 B．2位
C．3位 D．4位
解析 α粒子是24He，β粒子是－1 0e，因此发生一次α衰变电荷数减少2，发生一次β衰变电荷数增加1，据题意，电荷数变化为：－2×2＋1＝－3，所以新元素在元素周期表中的位置向前移动了3位，故C项正确．
答案 C
5．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．人类无法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项正确；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项错误；β射线是高速电子流，γ射线是电磁波，C项错误；β衰变的实质是01n→11H＋－10e，D项正确．
答案 AD
6．(2011·北京)表示放射性元素碘131( 53131I)β衰变的方程是( )
A. 53131I→ 51127Sb＋24He B. 53131I→ 54131Xe＋－1 0e
C. 53131I→ 53130I＋01n D. 53131I→ 52130Te＋11H
解析 β衰变是原子核内的中子转化为质子同时放出电子的过程．A项衰变是α衰变，故A项错误；B项衰变放出的是β粒子，属于β衰变，故B项正确；C项产生的是中子，故C项错误；D项产生的是质子，故D项错误．
答案 B
7．(2015·上海) 90232Th经过一系列α衰变和β衰变后变成 82208Pb，则 82208Pb比 90232Th少( )
A．16个中子，8个质子 B．8个中子，16个质子
C．24个中子，8个质子 D．8个中子，24个质子
解析 82208Pb比 90232Th质子数少(90－82)个＝8个，核子数少(232－208)个＝24个，所以中子数少(24－8)个＝16个，故A项正确，B、C、D三项错误．
答案 A
8．(2015·山东)14C发生放射性衰变为14N，半衰期约为5 700年．已知植物存活其间，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为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 因古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，则可知经过的时间为一个半衰期，即该古木的年代距今约为5 700年，A项正确；12C、13C、14C具有相同的质子数，由于质量数不同，故中子数不同，B项错误；根据核反应方程可知，14C衰变为14N的过程中放出电子，即发出β射线，C项正确；外界环境不影响放射性元素的半衰期，D项错误，故选A、C两项．
答案 AC
9．(2014·课标全国Ⅰ)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
E．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线
解析 原子序数大于83的元素才可以发生衰变，原子序数小于83的元素有的可以发生衰变，有的不可以发生衰变，A项错误；放射性元素的半衰期与元素所处的物理 、化学状态无关，B、C两项正确；三种射线α、β、γ穿透能力依次增强，D项正确；原子核发生α或β衰变时常常伴随着γ光子的产生，但同一原子核不会同时发生α衰变和β衰变，E项错误．
答案 BCD
10．(2019·兴宁市校级模拟)下列说法中正确的是( )
A．光电效应揭示了光的粒子性
B．用光子能量为11.0 eV的光照射时，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态
C．研究原子的结构是从发现放射性现象开始的
D．氢原子核半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天一定只剩下1个未发生衰变
解析 根据光电效应的特点可知，光电效应揭示了光的粒子性，故A项正确；根据玻尔理论可知，11.0 eV的能量不等于基态与其他能级间的能级差，所以不能吸收而发生跃迁，故B项错误；研究原子的结构是从发现电子开始的；人类对原子核的研究是从天然放射性现象开始的，故C项错误；半衰期具有统计规律对大量的原子核适用，对少量的原子核不适用，故D项错误，故选A项．
答案 A
11．将威耳逊云室置于磁场中，一个静止在磁场中的放射性同位素原子核1530P，放出一个正电子后变成原子核1430Si，能近似反映正电子和Si核轨迹的是( )
解析 把放出的正电子和衰变生成物Si核看成一个系统，衰变过程中系统的动量守恒，放出的正电子的运动方向跟Si核运动方向一定相反．由于它们都带正电荷，在洛伦兹力作用下一定形成两个外切圆的轨道，C、D项可排除；因为有洛伦兹力作为向心力，即qvB＝m.所以做匀速圆周运动的半径为r＝.衰变时，放出的正电子与反冲核Si的动量大小相等，因此在同一个磁场中做圆周运动的半径与它们的电荷量成反比，即＝＝.可见正电子运动的圆半径较大，故选B项．
答案 B
12．(2019春·武汉期中)取一定量的氡222样品，经过19天时间，有的原子核发生衰变，下列说法正确的是( )
A．氡222的半衰期为3.8天
B．继续对该样品进行加热，再经过3.8天，仅剩的原子核未发生衰变
C．取16个氡222原子核，经过15.2天，其中一定有15个发生衰变
D．取16 g氡222，经过15.2天，其中还剩1 g未发生衰变
解析 根据半衰期公式N余＝N原()，经过t＝19天后，还有1－＝的原子核未衰变，即＝＝()，解得半衰期T＝3.8天，故A项正确；根据半衰期公式可知，再经过3.8天，共经历6个半衰期的时间，则＝()6＝，还剩的原子核未发生衰变，故B项错误；半衰期具有统计意义，对大量的原子核适用，对少数的原子核不适用，故C项错误；根据半衰期公式m余＝m原()＝16×() g＝1 g，故D项正确，故选A、D两项．
答案 AD
二、非选择题
13．完成衰变方程．
(1)β衰变： 83244Bi―→________＋－1 0e，
84210Po―→ 85210At＋________，
90234Th―→ 91234Pa＋________．
(2)α衰变： 90234Th―→________＋24He，
92238U―→ 90234Th＋________，
2966Cu―→2762Co＋________．
(3)其中 90234Th衰变成 91234Pa的半衰期为1.2 min，则64 g 90234Th经过6 min还有________ g未衰变．
解析 (1) 83244Bi―→ 84244Po＋－1 0e, 84210Po―→ 85210At＋－1 0e, 90234Th―→ 91234Pa＋－1 0e.
(2) 90234Th―→ 88230Ra＋24He, 92238U―→ 90234Th＋24He，2966Cu―→2762Co＋24He.
(3)由半衰期公式得m＝m0()，得
m＝64×() g＝2 g
答案 (1)、(2)见解析 (3)2
14．(2012·海南)一静止的 92238U核经α衰变成为 90234Th核，释放出的总动能为4.27 MeV.问此衰变后 90234Th核的动能为多少 MeV(保留1位有效数字)?
解析 据题意知，此α衰变的衰变方程为：
92238U→ 90234Th＋24He
根据动量守恒定律，得
mαvα＝mThvTh①
式中，mα和mTh分别为α粒子和Th核的质量，vα和vTh分别为α粒子和Th核的速度，由题设条件知：
mαvα2＋mThvTh2＝Ek②
＝③
式中Ek＝4.27 MeV是α粒子与Th核的总动能．
由①②③式得
mThvTh2＝Ek④
代入数据得，衰变后 90234Th核的动能
mThvTh2≈0.07 MeV
答案 0.07 MeV
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19．2 放射性元素的衰变
