5.2 放射性元素的衰变（原卷版）

第2节放射性元素的衰变【知识梳理与方法突破】一、原子核的衰变1.衰变实质（1）α衰变：原子核内两个质子和两个中子结合成一个α粒子，并在一定条件下作为一个整体从较大的原子核中抛射出来，反应方程为20（2）β衰变：原子核内的一个中子变成一个质子留在原子核内，同时放出一个电子，即β粒子放射出来，反应方程为​02.衰变规律原子核发生衰变时，衰变前后的电荷数、质量数、动量、能量守恒。3.衰变方程通式（1）α衰变：​Z（2）β衰变：​Z4.确定原子核衰变次数的方法与技巧（1）方法：设放射性元素​ZAX经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素​Z'A'Y，则衰变方程为：​Z（2）技巧：为了确定衰变次数，一般先由质量数的改变确定α衰变的次数（这是因为β衰变的次数多少对质量数没有影响），然后根据衰变规律确定β衰变的次数。【例1】放射性同位素钍232经、衰变会生成氧，其衰变方程为，其中（）A．， B．， C．， D．，【针对训练1】关于天然放射现象，下列说法正确的是（）A．射线是由氮原子核衰变产生 B．射线是由原子核外电子电离产生C．通过化学反应不能改变物质的放射性 D．射线是由原子核外的内层电子跃迁产生半衰期的理解及有关计算1.半衰期的物理意义：表示放射性元素衰变的快慢。2.半衰期公式：N余 =N原 (12)tτ，m余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，对于一个特定的原子核，无法确定其何时发生衰变，半衰期只适用于大量的原子核。4.应用：利用半衰期非常稳定的特点，可以测算其衰变过程，推算时间等。【例2】在我们的生活中，日常用品、装饰材料、周围的岩石、食盐、香烟等都不同程度地含有放射性元素。其中香烟中含有针（），具有放射性，其衰变方程为：，半衰期为138天，则下列说法正确的是（）A．该衰变中释放出的射线的穿透能力强于射线的穿透能力B．镭226衰变为氡222的半衰期为1620年，也就是说，100个镭226核经过1620年后一定还剩下50个镭226核没有发生衰变C．质量为m的钋核经过276天，剩余的钋核的质量为D．采用提高温度的方法，可以改变钋（）的半衰期【针对训练2】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【对点检测】1．放射性元素衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成，而可以经过一次衰变变成（X代表某种元素），也可以经过一次衰变变成，和最后都变成，衰变路径如图所示。则（）A．a=84B．b=206C．是β衰变，是α衰变D．是α衰变，是β衰变2．一个静止的放射性原子核处于垂直纸面向里的匀强磁场中，由于发生了某种衰变而形成了如图所示的两个圆形径迹，两圆半径之比为1︰16，有（）A．该原子核发生了衰变 B．反冲核沿小圆做逆时针方向运动C．原来静止的原子核的原子序数为15 D．若磁感应强度B变大，则反冲核做圆周运动的周期变大3．下列应用中把放射性同位素作为示踪原子的是（

）A．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况B．把含有放射性元素的肥料施给农作物，利用探测器的测量，找出合理的施肥规律C．利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹D．给怀疑患有甲状腺病的病人注射碘131，诊断甲状腺的器质性和功能性疾病4．关于天然放射现象，下列说法正确的是（）A．射线是由氮原子核衰变产生 B．射线是由原子核外电子电离产生C．射线是由原子核外的内层电子跃迁产生 D．通过化学反应不能改变物质的放射性5．在匀强磁场中，一个原来静止的U原子核，由于衰变放射出某种粒子，其衰变方程是U→Th+x，结果得到一张两个相切圆1和2的径迹照片如图所示，已知两个相切圆半径分别为r1、r2，则下列说法正确的是（）A．衰变后Th核和射出的x的动量相同B．衰变后的产物x是电子C．r1：r2=1：90D．衰变后新核和射出的粒子的动能之比为2：1176．某放射性元素经过11.4天有的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为（）A．11.4天 B．7.6天 C．5.7天 D．3.8天7．下列核反应过程中，平衡的是（）A． B．（中子）C．（中子） D．（氘核）8．某放射性元素的原子核连续经过三次衰变和两次衰变，若最后变成另外一种元素的原子核Y，则该新核的正确写法是（）A． B． C． D．第2节放射性元素的衰变【知识梳理与方法突破】一、原子核的衰变1.衰变实质（1）α衰变：原子核内两个质子和两个中子结合成一个α粒子，并在一定条件下作为一个整体从较大的原子核中抛射出来，反应方程为20（2）β衰变：原子核内的一个中子变成一个质子留在原子核内，同时放出一个电子，即β粒子放射出来，反应方程为​02.衰变规律原子核发生衰变时，衰变前后的电荷数、质量数、动量、能量守恒。3.衰变方程通式（1）α衰变：​Z（2）β衰变：​Z4.确定原子核衰变次数的方法与技巧（1）方法：设放射性元素​ZAX经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素​Z'A'Y，则衰变方程为：​Z（2）技巧：为了确定衰变次数，一般先由质量数的改变确定α衰变的次数（这是因为β衰变的次数多少对质量数没有影响），然后根据衰变规律确定β衰变的次数。【例1】放射性同位素钍232经、衰变会生成氧，其衰变方程为，其中（）A．， B．， C．， D．，【答案】D【详解】由质量数和电荷数守恒可得解得，，故选D。【针对训练1】关于天然放射现象，下列说法正确的是（）A．射线是由氮原子核衰变产生 B．射线是由原子核外电子电离产生C．通过化学反应不能改变物质的放射性 D．射线是由原子核外的内层电子跃迁产生【答案】C【详解】A．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A错误；B．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粒子，故B错误；C．放射性元素的放射性是原子核自身决定的，而化学反应不能改变原子的原子核，故化学反应并不能改变物质的放射性，故正确；D．射线是原子核在发生衰变或衰变时产生的能量以光子的形式释放，故D错误。故选C。半衰期的理解及有关计算1.半衰期的物理意义：表示放射性元素衰变的快慢。2.半衰期公式：N余 =N原 (12)tτ，m余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，对于一个特定的原子核，无法确定其何时发生衰变，半衰期只适用于大量的原子核。4.应用：利用半衰期非常稳定的特点，可以测算其衰变过程，推算时间等。【例2】在我们的生活中，日常用品、装饰材料、周围的岩石、食盐、香烟等都不同程度地含有放射性元素。其中香烟中含有针（），具有放射性，其衰变方程为：，半衰期为138天，则下列说法正确的是（）A．该衰变中释放出的射线的穿透能力强于射线的穿透能力B．镭226衰变为氡222的半衰期为1620年，也就是说，100个镭226核经过1620年后一定还剩下50个镭226核没有发生衰变C．质量为m的钋核经过276天，剩余的钋核的质量为D．采用提高温度的方法，可以改变钋（）的半衰期【答案】C【详解】A．射线的穿透能力弱于射线的穿透能力，故A错误；B．半衰期是对大量原子核而言的统计规律，对少量原子核来讲是没有意义的，故B错误；C．质量为m的核经过276天，两个半衰期，经过一个半衰期质量变为原来的一半，所以经过两个半衰期质量变为原来的，故C正确；D．衰变快慢只与原子核本身有关，与阳光、温度、电磁场等环境因素均无关，故D错误。故选C。【针对训练2】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【答案】A【详解】A．半衰期是用来表示放射性元素衰变快慢的，故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，故A正确；BCD．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，故BCD错误。故选A。【对点检测】1．放射性元素衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成，而可以经过一次衰变变成（X代表某种元素），也可以经过一次衰变变成，和最后都变成，衰变路径如图所示。则（）A．a=84B．b=206C．是β衰变，是α衰变D．是α衰变，是β衰变【答案】ABC【详解】由质量数不变，说明发生的是β衰变，同时知a=84。由是核电荷数减2，说明发生的是α衰变，同时知b=206。故选ABC。2．一个静止的放射性原子核处于垂直纸面向里的匀强磁场中，由于发生了某种衰变而形成了如图所示的两个圆形径迹，两圆半径之比为1︰16，有（）A．该原子核发生了衰变 B．反冲核沿小圆做逆时针方向运动C．原来静止的原子核的原子序数为15 D．若磁感应强度B变大，则反冲核做圆周运动的周期变大【答案】BC【详解】A．由题图看出，原子核衰变后放出的粒子与新核所受到的洛伦兹力的方向是相同的，而二者的速度方向是相反的，所以二者的电性相反，新核带正电，故放出的一定是带负电荷的粒子，所以是粒子，该原子核发生了衰变，故A错误；B．新核的电荷量较大，故它做半径较小的圆周运动，再由左手定则可知，其沿逆时针方向运动，故B正确；C．根据动量守恒可知，放出的粒子与新核的动量大小相等，由可知，半径与电荷量成反比，因为两圆半径之比是1：16，故电荷量之比是16：1，由于新核的电荷量较大，故新核的电荷量为16，所以原来静止的原子核的原子序数为15，故C正确；D．由可知，B变大，T变小，故D错误。故选BC。3．下列应用中把放射性同位素作为示踪原子的是（

）A．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况B．把含有放射性元素的肥料施给农作物，利用探测器的测量，找出合理的施肥规律C．利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹D．给怀疑患有甲状腺病的病人注射碘131，诊断甲状腺的器质性和功能性疾病【答案】ABD【详解】A．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况，是将放射性碘131作为示踪原子，故A正确；B．把含有放射性元素的肥料施给农作物，利用探测器的测量，找出合理的施肥规律，是将放射性同位素作为示踪原子的，故B正确；C．利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹，是利用射线的贯穿本领，故C错误；D．给怀疑患有甲状腺病的病人注射碘131，诊断甲状腺的器质性和功能性疾病，是将碘131作为示踪原子的，故D正确。故选ABD。4．关于天然放射现象，下列说法正确的是（）A．射线是由氮原子核衰变产生 B．射线是由原子核外电子电离产生C．射线是由原子核外的内层电子跃迁产生 D．通过化学反应不能改变物质的放射性【答案】D【详解】A．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核中释放出来，A错误；B．射线是由原子核内的中子转化为质子时产生的电子，B错误；C．射线是原子核在发生衰变或衰变时产生的能量以光子的形式释放，C错误；D．放射性元素的放射性是原子核自身决定的，而化学反应不能改变原子的原子核，故化学反应并不能改变物质的放射性，D正确。故选D。5．在匀强磁场中，一个原来静止的U原子核，由于衰变放射出某种粒子，其衰变方程是U→Th+x，结果得到一张两个相切圆1和2的径迹照片如图所示，已知两个相切圆半径分别为r1、r2，则下列说法正确的是（）A．衰变后Th核和射出的x的动量相同B．衰变后的产物x是电子C．r1：r2=1：90D．衰变后新核和射出的粒子的动能之比为2：117【答案】D【详解】A．根据动量守恒定律可知，衰变后核和射出的x的动量大小相等，方向相反，故A错误；B．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，衰变后的产物x是α粒子，故B错误；C．根据两粒子动量大小相等，则半径之比等于电量的倒数比，即r1：r2=2：90=1:45故C错误；D．根据可知，衰变后新核和射出的粒子的动能之比为4:234=2：117，故D正确。故选D。6．某放射性元素经过11.4天有的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为（