2018-2019版高中物理第4章從原子核到夸克4.2原子核的衰變學(xué)案滬科版選修3 .docx

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4.2　原子核的衰變 [學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.知道什么是放射性、放射性元素、天然放射現(xiàn)象.2.知道三種射線(xiàn)的特性.3.知道衰變及兩種衰變的規(guī)律，能熟練寫(xiě)出衰變方程.4.會(huì)用半衰期描述衰變的速度，知道半衰期的統(tǒng)計(jì)意義． 一、天然放射現(xiàn)象和三種射線(xiàn) [導(dǎo)學(xué)探究]　1.1896年，法國(guó)物理學(xué)家貝可勒爾發(fā)現(xiàn)了放射性元素自發(fā)地放出射線(xiàn)的現(xiàn)象，即天然放射現(xiàn)象．是否所有的元素都具有放射性？放射性物質(zhì)放出的射線(xiàn)有哪些種類(lèi)？ 答案　原子序數(shù)大于或等于83的元素，都能自發(fā)地放出射線(xiàn)，原子序數(shù)小于83的元素，有的也能放出射線(xiàn)．放射性物質(zhì)發(fā)出的射線(xiàn)有三種：α射線(xiàn)、β射線(xiàn)、γ射線(xiàn)． 2．怎樣用電場(chǎng)或磁場(chǎng)判斷三種射線(xiàn)粒子的帶電性質(zhì)？ 答案　讓三種射線(xiàn)通過(guò)勻強(qiáng)電場(chǎng)，γ射線(xiàn)不偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明γ射線(xiàn)不帶電．α射線(xiàn)偏轉(zhuǎn)方向和電場(chǎng)方向相同，帶正電，β射線(xiàn)偏轉(zhuǎn)方向和電場(chǎng)方向相反，帶負(fù)電．或者讓三種射線(xiàn)通過(guò)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，γ射線(xiàn)不偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明γ射線(xiàn)不帶電，α射線(xiàn)和β射線(xiàn)可根據(jù)偏轉(zhuǎn)方向和左手定則確定帶電性質(zhì)． [知識(shí)梳理] 1．天然放射現(xiàn)象 1896年，法國(guó)物理學(xué)家貝可勒爾發(fā)現(xiàn)鈾及其化合物能放出一種不同于X射線(xiàn)的新射線(xiàn)． (1)定義：物理學(xué)中把物質(zhì)能自發(fā)地放出射線(xiàn)的現(xiàn)象叫做天然放射現(xiàn)象． (2)放射性：物質(zhì)放出射線(xiàn)的性質(zhì)． (3)放射性元素：具有放射性的元素． 2．對(duì)三種射線(xiàn)的認(rèn)識(shí) 種類(lèi) α射線(xiàn) β射線(xiàn) γ射線(xiàn) 組成 高速氦核流 高速電子流 光子流(高頻電磁波) 帶電荷量 2e －e 0 速率 0.1c 0.99c c 貫穿本領(lǐng) 最弱，用一張薄錫箔或一張紙就能擋住 較強(qiáng)，能穿透幾毫米厚的鋁板 最強(qiáng)，能穿透幾厘米厚的鉛板和幾十厘米厚的混凝土 電離作用 很強(qiáng) 較強(qiáng) 很弱 [即學(xué)即用]　判斷下列說(shuō)法的正誤． (1)1896年，法國(guó)的瑪麗居里首先發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象．(　　) (2)原子序數(shù)大于83的元素都是放射性元素．(　√　) (3)原子序數(shù)小于83的元素都不能放出射線(xiàn)．(　　) (4)α射線(xiàn)實(shí)際上就是氦原子核，α射線(xiàn)具有較強(qiáng)的穿透能力．(　　) (5)β射線(xiàn)是高速電子流，很容易穿透黑紙，也能穿透幾毫米厚的鋁板．(　√　) (6)γ射線(xiàn)是能量很高的電磁波，電離作用很強(qiáng)．(　　) 二、原子核的衰變 [導(dǎo)學(xué)探究]　如圖1為α衰變、β衰變示意圖． 圖1 1．當(dāng)原子核發(fā)生α衰變時(shí)，原子核的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)如何變化？ 答案　發(fā)生α衰變時(shí)，質(zhì)子數(shù)減少2，中子數(shù)減少2. 2．當(dāng)發(fā)生β衰變時(shí)，新核的核電荷數(shù)相對(duì)原來(lái)的原子核變化了多少？新核在元素周期表中的位置怎樣變化？ 答案　發(fā)生β衰變時(shí)，核電荷數(shù)增加1.新核在元素周期表中的位置向后移動(dòng)一位． [知識(shí)梳理]　原子核的衰變 1．定義：原子核由于放出某種粒子而轉(zhuǎn)變成新核的變化，叫做原子核的衰變． 2．衰變類(lèi)型 (1)α衰變：放射性元素放出α粒子的衰變過(guò)程．放出一個(gè)α粒子后，核的質(zhì)量數(shù)減少4，電荷數(shù)減少2，成為新核． X→Y＋He (2)β衰變：放射性元素放出β粒子的衰變過(guò)程．放出一個(gè)β粒子后，核的質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)增加1. X→Y＋e 3．衰變規(guī)律：原子核衰變時(shí)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒． 4．衰變的實(shí)質(zhì) (1)α衰變的實(shí)質(zhì)：2個(gè)中子和2個(gè)質(zhì)子結(jié)合在一起形成α粒子． (2)β衰變的實(shí)質(zhì)：核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為了一個(gè)電子和一個(gè)質(zhì)子． (3)γ射線(xiàn)經(jīng)常是伴隨著α衰變和β衰變產(chǎn)生的． [即學(xué)即用]　判斷下列說(shuō)法的正誤． (1)原子核在衰變時(shí)，它在元素周期表中的位置不變．(　　) (2)發(fā)生β衰變是原子核中的電子發(fā)射到核外．(　　) (3)γ射線(xiàn)經(jīng)常是伴隨著α射線(xiàn)和β射線(xiàn)產(chǎn)生的．(　√　) 三、放射性元素的半衰期 [導(dǎo)學(xué)探究]　1.什么是半衰期？對(duì)于某個(gè)或選定的幾個(gè)原子核能根據(jù)該種元素的半衰期預(yù)測(cè)它的衰變時(shí)間嗎？ 答案　半衰期是一個(gè)時(shí)間，是某種放射性元素的大量原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所用的時(shí)間的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，故無(wú)法預(yù)測(cè)單個(gè)原子核或幾個(gè)特定原子核的衰變時(shí)間． 2．某放射性元素的半衰期為4天，若有10個(gè)這樣的原子核，經(jīng)過(guò)4天后還剩5個(gè)，這種說(shuō)法對(duì)嗎？ 答案　半衰期是大量放射性元素的原子核衰變時(shí)所遵循的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，不能用于少量的原子核發(fā)生衰變的情況，因此，經(jīng)過(guò)4天后，10個(gè)原子核有多少發(fā)生衰變是不能確定的，所以這種說(shuō)法不對(duì)． [知識(shí)梳理]　半衰期 1．定義：放射性元素每經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，就有一半的核發(fā)生衰變，這段時(shí)間叫做放射性元素的半衰期． 2．特點(diǎn) (1)不同的放射性元素，半衰期不同，甚至差別非常大． (2)放射性元素衰變的快慢是由其原子核本身決定的，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無(wú)關(guān)． 3．適用條件：半衰期描述的是統(tǒng)計(jì)規(guī)律，不適用于單個(gè)原子核的衰變． 4．半衰期公式：N余＝N原，m余＝m原，其中T為半衰期． 5．半衰期的應(yīng)用：利用半衰期非常穩(wěn)定這一特點(diǎn)，可以通過(guò)測(cè)量其衰變程度來(lái)推斷時(shí)間． [即學(xué)即用]　判斷下列說(shuō)法的正誤． (1)同種放射性元素，在化合物中的半衰期比在單質(zhì)中長(zhǎng)．(　　) (2)把放射性元素放在低溫處，可以減緩放射性元素的衰變．(　　) (3)放射性元素的半衰期與元素所處的物理和化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)，它是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，只對(duì)大量的原子核才適用．(　√　) (4)氡的半衰期是3.8天，若有4個(gè)氡原子核，則經(jīng)過(guò)7.6天后只剩下一個(gè)氡原子核．(　　) 一、天然放射現(xiàn)象和三種射線(xiàn) 1．三種射線(xiàn)的實(shí)質(zhì) α射線(xiàn)：高速氦核流，帶電荷量為2e的正電荷； β射線(xiàn)：高速電子流，帶電荷量為e的負(fù)電荷； γ射線(xiàn)：光子流(高頻電磁波)，不帶電． 2．三種射線(xiàn)在電場(chǎng)中和磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn) (1)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，γ射線(xiàn)不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，α粒子和β粒子沿相反方向做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，在同樣的條件下，β粒子的偏移大，如圖2所示． 圖2 (2)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，γ射線(xiàn)不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，仍做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，α粒子和β粒子沿相反方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且在同樣條件下，β粒子的軌道半徑小，如圖3所示． 圖3 3．元素的放射性 (1)一種元素的放射性與是單質(zhì)還是化合物無(wú)關(guān)，這就說(shuō)明射線(xiàn)跟原子核外電子無(wú)關(guān)． (2)射線(xiàn)來(lái)自于原子核說(shuō)明原子核內(nèi)部是有結(jié)構(gòu)的． 例1　如圖4所示，R是一種放射性物質(zhì)，虛線(xiàn)框內(nèi)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，LL′是厚紙板，MM′是熒光屏，實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)在熒光屏的O、P兩點(diǎn)處有亮斑，由此可知磁場(chǎng)的方向、到達(dá)O點(diǎn)的射線(xiàn)種類(lèi)、到達(dá)P點(diǎn)的射線(xiàn)種類(lèi)應(yīng)屬于下表中的(　　) 圖4 選項(xiàng) 磁場(chǎng)方向 到達(dá)O點(diǎn)的射線(xiàn) 到達(dá)P點(diǎn)的射線(xiàn) A 豎直向上 β α B 豎直向下 α β C 垂直紙面向里 γ β D 垂直紙面向外 γ α 答案　C 解析　R放射出來(lái)的射線(xiàn)共有α、β、γ三種，其中α、β射線(xiàn)垂直于磁場(chǎng)方向進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)將受到洛倫茲力作用而偏轉(zhuǎn)，γ射線(xiàn)不偏轉(zhuǎn)，故打在O點(diǎn)的應(yīng)為γ射線(xiàn)；由于α射線(xiàn)貫穿本領(lǐng)弱，不能射穿厚紙板，故到達(dá)P點(diǎn)的應(yīng)是β射線(xiàn)；依據(jù)β射線(xiàn)的偏轉(zhuǎn)方向及左手定則可知磁場(chǎng)方向垂直紙面向里． 例2　(多選)將α、β、γ三種射線(xiàn)分別射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)，圖中表示射線(xiàn)偏轉(zhuǎn)情況正確的是(　　) 答案　AD 解析　已知α粒子帶正電，β粒子帶負(fù)電，γ射線(xiàn)不帶電，根據(jù)正、負(fù)電荷在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)受洛倫茲力方向和正、負(fù)電荷在電場(chǎng)中受電場(chǎng)力方向可知，A、B、C、D四幅圖中α、β粒子的偏轉(zhuǎn)方向都是正確的，但偏轉(zhuǎn)的程度需進(jìn)一步判斷． 帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其半徑r＝， 將數(shù)據(jù)代入，則α粒子與β粒子的半徑之比 ＝＝≈371， A對(duì)，B錯(cuò)； 帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，設(shè)初速度為v0，垂直電場(chǎng)線(xiàn)方向位移為x，沿電場(chǎng)線(xiàn)方向位移為y，則有 x＝v0t，y＝t2， 消去t可得y＝. 對(duì)某一確定的x值，α、β粒子沿電場(chǎng)線(xiàn)偏轉(zhuǎn)距離之比 ＝＝≈， C錯(cuò)，D對(duì)． 三種射線(xiàn)的鑒別： (1)α射線(xiàn)帶正電、β射線(xiàn)帶負(fù)電、γ射線(xiàn)不帶電．α射線(xiàn)、β射線(xiàn)是實(shí)物粒子，而γ射線(xiàn)是光子流，屬于電磁波的一種． (2)α射線(xiàn)、β射線(xiàn)都可以在電場(chǎng)或磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)，但偏轉(zhuǎn)方向不同，γ射線(xiàn)則不發(fā)生偏轉(zhuǎn)． (3)α射線(xiàn)穿透能力弱，β射線(xiàn)穿透能力較強(qiáng)，γ射線(xiàn)穿透能力最強(qiáng)，而電離本領(lǐng)相反． 二、原子核的衰變規(guī)律和衰變方程 確定原子核衰變次數(shù)的方法與技巧 (1)方法：設(shè)放射性元素X經(jīng)過(guò)n次α衰變和m次β衰變后，變成穩(wěn)定的新元素Y，則衰變方程為： X―→Y＋nHe＋me 根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可列方程： A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m. 以上兩式聯(lián)立解得：n＝，m＝＋Z′－Z. 由此可見(jiàn)，確定衰變次數(shù)可歸結(jié)為解一個(gè)二元一次方程組． (2)技巧：為了確定衰變次數(shù)，一般先由質(zhì)量數(shù)的改變確定α衰變的次數(shù)(這是因?yàn)棣滤プ兊拇螖?shù)多少對(duì)質(zhì)量數(shù)沒(méi)有影響)，然后根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù)． 例3　U核經(jīng)一系列的衰變后變?yōu)镻b核，問(wèn)： (1)一共經(jīng)過(guò)幾次α衰變和幾次β衰變？ (2)Pb與U相比，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)各少了多少？ (3)綜合寫(xiě)出這一衰變過(guò)程的方程． 答案　(1)8　6　(2)10　22 (3)U―→Pb＋8He＋6e 解析　(1)設(shè)U衰變?yōu)镻b經(jīng)過(guò)x次α衰變和y次β衰變，由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得 238＝206＋4x① 92＝82＋2x－y② 聯(lián)立①②解得x＝8，y＝6.即一共經(jīng)過(guò)8次α衰變和6次β衰變． (2)由于每發(fā)生一次α衰變質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)均減少2，每發(fā)生一次β衰變中子數(shù)減少1，而質(zhì)子數(shù)增加1，故Pb與U相比，質(zhì)子數(shù)少10，中子數(shù)少22. (3)衰變方程為U―→Pb＋8He＋6e. 針對(duì)訓(xùn)練1　在橫線(xiàn)上填上粒子符號(hào)和衰變類(lèi)型． (1)U→Th＋________，屬于________衰變 (2)Th→Pa＋________，屬于________衰變 (3)Po→At＋________，屬于________衰變 (4)Cu→Co＋________，屬于________衰變 答案　(1)He　α　(2)e　β　(3)e　β (4)He　α 解析　根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可以判斷：(1)中生成的粒子為He，屬于α衰變．(2)中生成的粒子為e，屬于β衰變．(3)中生成的粒子為e，屬于β衰變．(4)中生成的粒子為He，屬于α衰變． 1．衰變方程的書(shū)寫(xiě)：衰變方程用“―→”，而不用“＝”表示，因?yàn)樗プ兎匠瘫硎镜氖窃雍说淖兓皇窃拥淖兓? 2．衰變次數(shù)的判斷技巧 (1)衰變過(guò)程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒． (2)每發(fā)生一次α衰變質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)均減少2. (3)每發(fā)生一次β衰變中子數(shù)減少1，質(zhì)子數(shù)增加1. 三、對(duì)半衰期的理解及有關(guān)計(jì)算 1．公式：根據(jù)半衰期的概念，可總結(jié)出公式 N余＝N原，m余＝m原 式中N原、m原表示衰變前的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，N余、m原表示衰變后尚未發(fā)生衰變的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，t表示衰變時(shí)間，T表示半衰期． 2．適用條件：半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)概念，是對(duì)大量的原子核衰變規(guī)律的總結(jié)，對(duì)于一個(gè)特定的原子核，無(wú)法確定何時(shí)發(fā)生衰變，但可以確定發(fā)生衰變的概率，即某時(shí)衰變的可能性，因此，半衰期只適用于大量的原子核． 3．影響因素：半衰期由放射性元素的原子核內(nèi)部的因素決定，跟原子所處的物理狀態(tài)(如壓強(qiáng)、溫度)或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)無(wú)關(guān)，因?yàn)檫@些因素都不能改變?cè)雍说慕Y(jié)構(gòu)． 例4　放射性同位素14C被考古學(xué)家稱(chēng)為“碳鐘”，它可以用來(lái)判定古生物體的年代，此項(xiàng)研究獲得1960年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)． (1)宇宙射線(xiàn)中高能量的中子碰到空氣中的氮原子后，會(huì)形成不穩(wěn)定的C，它很容易發(fā)生衰變，放出β射線(xiàn)變成一個(gè)新核，其半衰期為5730年，試寫(xiě)出C的衰變方程． (2)若測(cè)得一古生物遺骸中的C含量只有活體中的25%，則此遺骸距今約有多少年？ 答案　(1)C―→e＋N　(2)11460年 解析　(1)C的β衰變方程為：C―→e＋N. (2)C的半衰期T＝5730年． 生物死亡后，遺骸中的C按其半衰期變化，設(shè)活體中C的含量為N0，遺骸中的C含量為N，則N＝N0， 即0.25N0＝N0，故＝2，t＝11460年． 針對(duì)訓(xùn)練2　氡222是一種天然放射性氣體，被吸入后，會(huì)對(duì)人的呼吸系統(tǒng)造成輻射損傷，它是世界衛(wèi)生組織公布的主要環(huán)境致癌物質(zhì)之一．其衰變方程是Rn―→Po＋________.已知Rn的半衰期約為3.8天，則約經(jīng)過(guò)________天，16g的Rn衰變后還剩1g. 答案　He　15.2 解析　根據(jù)核反應(yīng)過(guò)程中電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可推得該反應(yīng)的另一種生成物為He.根據(jù)m余＝m原得＝4，代入T＝3.8天，解得t＝3.84天＝15.2天. 1．(天然放射現(xiàn)象的認(rèn)識(shí))(多選)以下關(guān)于天然放射現(xiàn)象，敘述正確的是(　　) A．若使某放射性物質(zhì)的溫度升高，其半衰期將變短 B．β衰變所釋放的電子是原子核外的電子電離形成的 C．α射線(xiàn)是原子核衰變產(chǎn)生的，它有很強(qiáng)的電離作用 D．γ射線(xiàn)是原子核產(chǎn)生的，它是能量很大的光子流 答案　CD 2．(衰變規(guī)律的理解)由于放射性元素Np的半衰期很短，所以在自然界一直未被發(fā)現(xiàn)，只是在使用人工的方法制造后才被發(fā)現(xiàn)．已知Np經(jīng)過(guò)一系列α衰變和β衰變后變成Bi，下列論斷中正確的是(　　) A.Bi的原子核比Np的原子核少28個(gè)中子 B．衰變過(guò)程中共發(fā)生了7次α衰變和4次β衰變 C．衰變過(guò)程中共發(fā)生了4次α衰變和7次β衰變 D．衰變前比衰變后所有物質(zhì)的質(zhì)量數(shù)減少 答案　B 解析　依題意有：237－209＝28，由284＝7就可知道發(fā)生了7次α衰變，發(fā)生β衰變次數(shù)為：72－x＝93－83，x＝4，即發(fā)生了4次β衰變，B正確，C錯(cuò)誤；它們中子數(shù)分別為：237－93＝144,209－83＝126，中子數(shù)之差為：144－126＝18，故A錯(cuò)誤；根據(jù)衰變規(guī)律可知，反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)守恒，D錯(cuò)誤． 3．(半衰期的理解)關(guān)于半衰期，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．放射性元素的半衰期越短，表明有半數(shù)原子核發(fā)生衰變所需的時(shí)間越短，衰變速度越快 B．放射性元素的樣品不斷衰變，隨著剩下未衰變的原子核的減少，元素半衰期也變長(zhǎng) C．把放射性元素放在密封的容器中，可以減慢放射性元素的衰變速度 D．降低溫度或增大壓強(qiáng)，讓該元素與其他物質(zhì)形成化合物，均可減小衰變速度 答案　A 解析　放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間，它反映了放射性元素衰變速度的快慢，半衰期越短，則衰變?cè)娇?；某種元素的半衰期長(zhǎng)短由其自身因素決定，與它所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤． 4．(半衰期的理解及計(jì)算)(多選)14C發(fā)生放射性衰變成為14N，半衰期約5700年．已知植物存活期間，其體內(nèi)14C與12C的比例不變；生命活動(dòng)結(jié)束后，14C的比例持續(xù)減?。F(xiàn)通過(guò)測(cè)量得知，某古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．該古木的年代距今約5700年 B．12C、13C、14C具有相同的中子數(shù) C．14C衰變?yōu)?4N的過(guò)程中放出β射線(xiàn) D．增加樣品測(cè)量環(huán)境的壓強(qiáng)將加速14C的衰變 答案　AC 解析　因古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一，則可知經(jīng)過(guò)的時(shí)間為一個(gè)半衰期，即該古木的年代距今約為5700年，選項(xiàng)A正確；12C、13C、14C具有相同的質(zhì)子數(shù)，由于質(zhì)量數(shù)不同，故中子數(shù)不同，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)核反應(yīng)方程可知，14C衰變?yōu)?4N的過(guò)程中放出電子，即放出β射線(xiàn)，選項(xiàng)C正確；外界環(huán)境不影響放射性元素的半衰期，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 一、選擇題 考點(diǎn)一　天然放射現(xiàn)象及三種射線(xiàn) 1．(多選)下列哪些現(xiàn)象能說(shuō)明射線(xiàn)來(lái)自原子核(　　) A．三種射線(xiàn)的能量都很高 B．射線(xiàn)的強(qiáng)度不受溫度、外界壓強(qiáng)等物理?xiàng)l件的影響 C．元素的放射性與所處的化學(xué)狀態(tài)(單質(zhì)、化合態(tài))無(wú)關(guān) D．α射線(xiàn)、β射線(xiàn)都是帶電的粒子流 答案　BC 解析　能說(shuō)明射線(xiàn)來(lái)自原子核的證據(jù)是元素的放射性與其所處的化學(xué)狀態(tài)和物理狀態(tài)無(wú)關(guān)，B、C正確． 2．在天然放射性物質(zhì)附近放置一帶電體，帶電體所帶的電荷很快消失的根本原因是(　　) A．γ射線(xiàn)的貫穿作用 B．β射線(xiàn)的電離作用 C．β射線(xiàn)的貫穿作用 D．β射線(xiàn)的中和作用 答案　B 解析　由于α粒子電離作用較強(qiáng)，能使空氣分子電離，電離產(chǎn)生的電荷與帶電體的電荷中和，使帶電體所帶的電荷很快消失． 3．(多選)天然放射性物質(zhì)的射線(xiàn)包含三種成分，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．α射線(xiàn)的本質(zhì)是高速氦核流 B．β射線(xiàn)是不帶電的光子流 C．三種射線(xiàn)中電離作用最強(qiáng)的是γ射線(xiàn) D．一張厚的黑紙可以擋住α射線(xiàn)，但擋不住β射線(xiàn)和γ射線(xiàn) 答案　AD 解析　α射線(xiàn)的本質(zhì)是高速氦核流，β射線(xiàn)是高速電子流，A正確，B錯(cuò)誤．三種射線(xiàn)中電離作用最強(qiáng)的是α射線(xiàn)，C錯(cuò)誤；一張厚的黑紙可以擋住α射線(xiàn)，但擋不住β射線(xiàn)和γ射線(xiàn)，D正確． 4．如圖1所示，放射性元素鐳衰變過(guò)程中釋放出α、β、γ三種射線(xiàn)，分別進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖1 A．①表示γ射線(xiàn)，③表示α射線(xiàn) B．②表示β射線(xiàn)，③表示α射線(xiàn) C．④表示α射線(xiàn)，⑤表示γ射線(xiàn) D．⑤表示β射線(xiàn)，⑥表示α射線(xiàn) 答案　C 解析　γ射線(xiàn)為電磁波，在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中均不偏轉(zhuǎn)，故②和⑤表示γ射線(xiàn)，A、B、D項(xiàng)錯(cuò)；α射線(xiàn)中的α粒子為氦原子核，帶正電，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，沿電場(chǎng)方向偏轉(zhuǎn)，故③表示α射線(xiàn)，由左手定則可知在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中α射線(xiàn)向左偏，故④表示α射線(xiàn)，C項(xiàng)對(duì)． 考點(diǎn)二　原子核的衰變 5．(多選)由原子核的衰變規(guī)律可知(　　) A．放射性元素一次衰變就同時(shí)產(chǎn)生α射線(xiàn)和β射線(xiàn) B．放射性元素發(fā)生β衰變，產(chǎn)生的新核的化學(xué)性質(zhì)與原來(lái)的核的化學(xué)性質(zhì)相同 C．放射性元素衰變的快慢跟它所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān) D．放射性元素發(fā)生正電子衰變時(shí)，產(chǎn)生的新核質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)減少1 答案　CD 解析　由放射性元素的衰變實(shí)質(zhì)可知，不可能同時(shí)發(fā)生α衰變和β衰變，故A錯(cuò)；衰變后變?yōu)樾略?，化學(xué)性質(zhì)不同，故B錯(cuò)；衰變快慢與所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)，C對(duì)；正電子電荷數(shù)為1，質(zhì)量數(shù)為0，故D對(duì)． 6．某原子核A先進(jìn)行一次β衰變變成原子核B，再進(jìn)行一次α衰變變成原子核C，則(　　) A．核C的質(zhì)子數(shù)比核A的質(zhì)子數(shù)少2 B．核A的質(zhì)量數(shù)減核C的質(zhì)量數(shù)等于3 C．核A的中子數(shù)減核C的中子數(shù)等于3 D．核A的中子數(shù)減核C的中子數(shù)等于5 答案　C 解析　原子核A進(jìn)行一次β衰變后，一個(gè)中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)質(zhì)子并釋放一個(gè)電子，再進(jìn)行一次α衰變，又釋放兩個(gè)中子和兩個(gè)質(zhì)子，所以核A比核C多3個(gè)中子、1個(gè)質(zhì)子，選項(xiàng)C正確，A、B、D錯(cuò)誤． 7．一個(gè)原來(lái)靜止的U原子核，輻射出α粒子，它的兩個(gè)產(chǎn)物在垂直于它們速度方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，它們的軌跡和運(yùn)動(dòng)方向(圖中用箭頭表示)可能是下圖中哪一個(gè)(　　) 答案　D 解析　由于發(fā)生的是α衰變，產(chǎn)物是兩個(gè)帶正電的粒子，根據(jù)動(dòng)量守恒Mv1＋mvα＝0知這兩個(gè)新核的運(yùn)動(dòng)方向相反，受到的洛倫茲力方向相反，即軌跡應(yīng)該是外切圓，再利用左手定則，判斷洛倫茲力方向，由r＝知rα>r新，D正確． 8．(多選)U是一種放射性元素，能夠自發(fā)地進(jìn)行一系列放射性衰變，如圖2所示，可以判斷下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖2 A．圖中a是84，b是206 B．Y是β衰變，放出電子，電子是由中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的 C．Y和Z是同一種衰變 D．從X衰變中放出的射線(xiàn)電離性最強(qiáng) 答案　AC 解析　Bi衰變成Po，質(zhì)量數(shù)不變，可知發(fā)生的是β衰變，則電荷數(shù)多1，可知a＝84，Bi衰變成Tl，知電荷數(shù)少2，發(fā)生的是α衰變，質(zhì)量數(shù)少4，則b＝206，故A正確，B錯(cuò)誤．Z衰變，質(zhì)量數(shù)少4，發(fā)生的是α衰變，Y和Z是同一種衰變，故C正確．從X衰變中放出的射線(xiàn)是β射線(xiàn)，電離能力不是最強(qiáng)，故D錯(cuò)誤． 考點(diǎn)三　半衰期 9．(多選)關(guān)于放射性元素的半衰期，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．原子核全部衰變所需要的時(shí)間的一半 B．原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時(shí)間 C．相對(duì)原子質(zhì)量減少一半所需要的時(shí)間 D．元素質(zhì)量減半所需要的時(shí)間 答案　BD 解析　放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時(shí)間叫做這種元素的半衰期，它與原子核全部衰變所需要的時(shí)間的一半不同．放射性元素發(fā)生衰變后成為一種新的原子核，原來(lái)的放射性元素原子核的個(gè)數(shù)不斷減少，當(dāng)原子核的個(gè)數(shù)減半時(shí)，該放射性元素的原子核的總質(zhì)量也減半，故選項(xiàng)B、D正確． 10．(多選)下列關(guān)于放射性元素的半衰期的說(shuō)法中正確的是(　　) A．同種放射性元素，在化合物中的半衰期比在單質(zhì)中長(zhǎng) B．放射性元素的半衰期與元素所處的物理和化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)，它是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，只對(duì)大量的原子核才適用 C．氡的半衰期是3.8天，若有4g氡原子核，則經(jīng)過(guò)7.6天就只剩下1g氡 D．氡的半衰期是3.8天，若有4個(gè)氡原子核，則經(jīng)過(guò)7.6天就只剩下一個(gè) 答案　BC 解析　放射性元素的半衰期由核內(nèi)部因素決定，跟原子所處的物理狀態(tài)和化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)，它是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，只對(duì)大量的原子核才適用，A、D錯(cuò)誤，B正確；氡的半衰期是3.8天，則4 g氡原子核經(jīng)7.6天剩余質(zhì)量M＝M0＝4 g＝1 g，C正確． 二、非選擇題 11．(原子核的衰變與動(dòng)量守恒定律的綜合應(yīng)用)天然放射性鈾(U)發(fā)生衰變后產(chǎn)生釷(Th)和另一種新核． (1)請(qǐng)寫(xiě)出衰變方程； (2)若衰變前鈾(U)核的速度為v，衰變產(chǎn)生的釷(Th)核的速度為，且與鈾核速度方向相同，試估算產(chǎn)生的另一種新核的速度． 答案　(1)U―→Th＋He　(2)v，方向與鈾核速度方向相同 解析　(1)原子核衰變時(shí)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒，有 U―→Th＋He. (2)由(1)知新核為氦核，設(shè)一個(gè)核子的質(zhì)量為m，則氦核的質(zhì)量為4m、鈾核的質(zhì)量為238m、釷核的質(zhì)量為234m，氦核的速度為v′，以v的方向?yàn)檎较? 由動(dòng)量守恒定律，得238mv＝234m＋4mv′， 解得v′＝v，方向與鈾核速度方向相同． 12．(三種射線(xiàn)性質(zhì)及與電場(chǎng)的綜合應(yīng)用)在暗室的真空裝置中做如下實(shí)驗(yàn)： 在豎直放置的平行金屬板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有一個(gè)能產(chǎn)生α、β、γ三種射線(xiàn)的放射源．從放射源射出的一束射線(xiàn)垂直于電場(chǎng)方向射入電場(chǎng)，如圖3所示，在與放射源距離為H高處，水平放置兩張疊放著的、涂藥品面朝下的印像紙(比一般紙厚且涂有感光藥品的紙)，經(jīng)射線(xiàn)照射一段時(shí)間后兩張印像紙顯影．(已知mα＝4u，mβ＝u，vα＝，vβ＝c) 圖3 (1)上面的印像紙有幾個(gè)暗斑？各是什么射線(xiàn)的痕跡？ (2)下面的印像紙顯出一串三個(gè)暗斑，試估算中間暗斑與兩邊暗斑的距離之比？ (3)若在此空間再加上與電場(chǎng)方向垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一次使α射線(xiàn)不偏轉(zhuǎn)，一次使β射線(xiàn)不偏轉(zhuǎn)，則兩次所加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度之比是多少？ 答案　(1)兩個(gè)暗斑　β射線(xiàn)和γ射線(xiàn)　(2)184∶5　(3)10∶1 解析　(1)因α粒子穿透本領(lǐng)弱，穿過(guò)下面印象紙的只有β射線(xiàn)和γ射線(xiàn)，β射線(xiàn)、γ射線(xiàn)在上面的印像紙上留下兩個(gè)暗斑． (2)下面印像紙上從左向右依次是β射線(xiàn)、γ射線(xiàn)、α射線(xiàn)留下的暗斑．設(shè)α射線(xiàn)、β射線(xiàn)留下的暗斑到中央γ射線(xiàn)留下暗斑的距離分別為xα、xβ. 則對(duì)α粒子，有xα＝aαt2＝aα2，aα＝ 對(duì)β粒子，有xβ＝aβt2＝aβ2，aβ＝ 聯(lián)立解得＝. (3)若使α射線(xiàn)不偏轉(zhuǎn)，則qαE＝qαvαBα，所以Bα＝， 同理，若使β射線(xiàn)不偏轉(zhuǎn)，則Bβ＝.故＝＝.