1、课时分层作业课时分层作业(十七十七)放射性元素的衰变放射性元素的衰变 (建议用时：建议用时：25 分钟分钟) 考点一考点一对原子核衰变的理解对原子核衰变的理解 1(多选多选)一个原子核发生衰变时一个原子核发生衰变时，下列说法中正确的是下列说法中正确的是() A总质量数保持不变总质量数保持不变 B核子数保持不变核子数保持不变 C变化前后质子数保持不变变化前后质子数保持不变 D总动量保持不变总动量保持不变 ABD衰变过程中质量数守恒衰变过程中质量数守恒，又质量数等于核子数又质量数等于核子数，故衰变过程中核子数不变故衰变过程中核子数不变， A、B 正确；发生正确；发生衰变时衰变时，质子数增加中子数减
2、少质子数增加中子数减少，C 错误；由动量守恒的条件知错误；由动量守恒的条件知 D 正确。正确。 2第第 118 号元素的原子核先放出号元素的原子核先放出 3 个相同的粒子个相同的粒子 x，再连续经过再连续经过 3 次次衰变后衰变后，变变 成质量数为成质量数为 282 的第的第 112 号元素的原子核号元素的原子核，则上述过程中的粒子则上述过程中的粒子 x 是是() A中子中子B质子质子 C电子电子D粒子粒子 A发生发生 3 次次衰变衰变，质量数减少质量数减少 12，核电荷数减少了核电荷数减少了 6，可见可见，先放出的三个粒先放出的三个粒 子的电荷数是子的电荷数是 0，A 正确。正确。 3(多选
3、多选)关于天然放射现象关于天然放射现象，以下叙述正确的是以下叙述正确的是() A若使放射性物质的温度升高若使放射性物质的温度升高，其半衰期将变大其半衰期将变大 B衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的 C在在、这三种射线中这三种射线中，射线的穿透能力最强射线的穿透能力最强，射线的电离能力最强射线的电离能力最强 D铀核铀核(23892U)衰变为铅核衰变为铅核(20682Pb)的过程中的过程中，要经过要经过 8 次次衰变和衰变和 6 次次衰变衰变 CD半衰期与元素的物理状态无关半衰期与元素的物理状态无关，若使某放射性物质的温度升高若使某
4、放射性物质的温度升高，其半衰期将其半衰期将 不变不变，故故 A 错误错误；衰变所释放的电子是原子核内的中子转化为质子而放出的电子衰变所释放的电子是原子核内的中子转化为质子而放出的电子，故故 B 错误；在错误；在、这三种射线中这三种射线中，射线的穿透能力最强射线的穿透能力最强，射线的电离能力最强射线的电离能力最强，故故 C 正确；铀核正确；铀核(23892U)衰变为铅核衰变为铅核(20682Pb)的过程中的过程中，每经一次每经一次衰变质子数少衰变质子数少 2，质量数质量数少少 4；而每经一次而每经一次衰变质子数增衰变质子数增 1，核子数不变核子数不变； ；由质量数和核电荷数守恒由质量数和核电荷数
5、守恒，要经过要经过 8 次次 衰变和衰变和 6 次次衰变衰变，故故 D 正确。正确。 考点二考点二半衰期的理解与应用半衰期的理解与应用 4(多选多选)在下列关于近代物理知识的说法中在下列关于近代物理知识的说法中，正确的是正确的是() A氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子的能量增原子的能量增 大大 B射线是原子的核外电子电离后形成的电子流射线是原子的核外电子电离后形成的电子流 C铀元素的半衰期为铀元素的半衰期为 T，当温度发生变化时当温度发生变化时， ，铀元素的半衰期也发生变化铀元素的半衰期也发生变化 D查德威克发现
6、了中子查德威克发现了中子，其核反应方程为：其核反应方程为： 9 9 4 4Be 4 4 2 2He 126C 1 1 0 0n AD氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，吸收了能吸收了能 量量，所以原子的能量增大所以原子的能量增大，A 正确；正确；射线是从原子核辐射出来的射线是从原子核辐射出来的，不是原子外层电子不是原子外层电子 电离出来的电离出来的，B 错误错误；半衰期不随外界因素的变化而变化半衰期不随外界因素的变化而变化，C 错误错误；D 符合物理学事实符合物理学事实， D 正确。正确。 5一块氡一块氡 222 放在天
7、平的左盘时放在天平的左盘时，需要天平的右盘加需要天平的右盘加 444 g 砝码 砝码，天平才能处于天平才能处于 平衡平衡，氡氡 222 发生发生衰变衰变，经过一个半衰期以后经过一个半衰期以后，欲使天平再次平衡欲使天平再次平衡，应从右盘中取出应从右盘中取出 的砝码为的砝码为() A222 gB8 g C2 gD4 g D原有氡原有氡 222 共共 444 g，经过一个半衰期后有经过一个半衰期后有 222 g 氡发生衰变氡发生衰变，其衰变方程为其衰变方程为 222 86Rn21884Po 4 4 2 2He， ，但是衰变后生成的钋但是衰变后生成的钋 218 还在左盘还在左盘，也就是说也就是说，经过
8、一个半衰期只经过一个半衰期只 有有 4 g 的的粒子从左盘放射出去粒子从左盘放射出去，因此欲使天平再次平衡因此欲使天平再次平衡，右盘中只需取出右盘中只需取出 4 g 砝码砝码。故故 A、B、C 错误错误，D 正确。正确。 考点三考点三核反应与放射性同位素的应用核反应与放射性同位素的应用 6(多选多选)元素元素 X 是是 Y 的同位素的同位素，分别进行下列衰变过程：分别进行下列衰变过程：X P Q， Y R S。则下列说法正确的是则下列说法正确的是() AQ 与与 S 是同位素是同位素 BX 与与 R 原子序数相同原子序数相同 CR 比比 S 的中子数多的中子数多 2 DR 的质子数少于上述任何
9、元素的质子数少于上述任何元素 AC上述变化过程为上述变化过程为： M M A AX M 4 A2P M 4 A1Q， N N A AY N A1R N 4 A1S，由此由此 可知可知，Q 与与 S 为同位素为同位素，R 比比 S 多两个中子多两个中子，比比 X 多一个质子多一个质子，故故 A、C 正确正确，B、D 错误。错误。 7有关放射性同位素有关放射性同位素 30 15P 的下列说法的下列说法，正确的是正确的是() A.3015P 与与 30 14X 互为同位素互为同位素 B.3015P 与与 30 14X 有相同的化学性质有相同的化学性质 C用用 30 15P 制成化合物后它的半衰期变长
10、制成化合物后它的半衰期变长 D含有含有 30 15P 的磷肥释放正电子的磷肥释放正电子，可用作示踪原子可用作示踪原子，观察磷肥对植物的影响观察磷肥对植物的影响 D同位素应具有相同的质子数同位素应具有相同的质子数， 3030 1515P 和 和 3030 1414X 不是同位素 不是同位素，不具有相同的化学性质不具有相同的化学性质， A、B 错误；元素的半衰期与其所处的状态无关错误；元素的半衰期与其所处的状态无关， ，C 错误；放射性同位素可作为示踪原错误；放射性同位素可作为示踪原 子子，D 正确。正确。 8(多选多选)一个质子以一个质子以 1.0107m/s 的速度撞一个静止的铝原子核后被俘获
11、的速度撞一个静止的铝原子核后被俘获， ，铝原子铝原子 核变成硅原子核核变成硅原子核。 已知铝原子核的质量是质子的已知铝原子核的质量是质子的 27 倍倍， 硅原子核的质量是质子的硅原子核的质量是质子的 28 倍倍， 则下列说法正确的是则下列说法正确的是() A核反应方程为核反应方程为 27 13Al 1 1 1 1H 2814Si B核反应方程为核反应方程为 27 13Al 1 1 0 0n 2814Si C质子撞铝原子核的过程动量守恒质子撞铝原子核的过程动量守恒 D硅原子核速度的数量级为硅原子核速度的数量级为 107m/s，方向跟质子的初速度方向一致方向跟质子的初速度方向一致 AC由核反应中电
12、荷数和质量数守恒可知由核反应中电荷数和质量数守恒可知，选项选项 A 正确正确，B 错误错误；由动量守恒定由动量守恒定 律求得硅原子速度的数量级为律求得硅原子速度的数量级为 105m/s，选项选项 D 错误错误，C 正确。正确。 9 正电子发射计算机断层显像正电子发射计算机断层显像(PET)的基本原理是的基本原理是： 将放射性同位素将放射性同位素 15O 注入人体 注入人体， 参与人体的代谢过程参与人体的代谢过程。15O 在人体内衰变放出正电子在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化与人体内负电子相遇而湮灭转化 为一对光子为一对光子，被探测器探测到被探测器探测到，经计算机处理后产生清
13、晰的图像经计算机处理后产生清晰的图像。根据根据 PET 原理原理，回回 答下列问题：答下列问题： (1)写出写出 15O 的衰变和正负电子湮灭的方程式 的衰变和正负电子湮灭的方程式。 (2)将放射性同位素将放射性同位素 15O 注入人体 注入人体，15O 的主要用途是的主要用途是() A利用它的射线利用它的射线B作为示踪原子作为示踪原子 C参与人体的代谢过程参与人体的代谢过程D有氧呼吸有氧呼吸 (3)PET 中所选的放射性同位素的半衰期应中所选的放射性同位素的半衰期应_。(选填选填“长长”“”“短短”或或“长短长短 均可均可”) 解析解析(1)由题意得由题意得 1515 8 8O 1515 7
14、 7N 0 0 1 1e， ， 0 0 1 1e 0 0 1 1e 2。 (2)将放射性同位素将放射性同位素 15O 注入人体后 注入人体后， 由于它能放出正电子由于它能放出正电子， 并能与人体内的负电子并能与人体内的负电子 产生一对光子产生一对光子，从而被探测器探测到从而被探测器探测到，所以它的用途为作为示踪原子所以它的用途为作为示踪原子，B 正确。正确。 (3)根据同位素的用途根据同位素的用途，为了减小对人体的伤害为了减小对人体的伤害，半衰期应该很短。半衰期应该很短。 答案答案 (1)158O157N01e，01e 0 1e 2 (2)B(3)短短 (建议用时：建议用时：15 分钟分钟)
15、10关于天然放射现象关于天然放射现象，下列说法正确的是下列说法正确的是() A放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就是半衰期放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就是半衰期 B放射性元素的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时放射性元素的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时， ，辐射出辐射出 射线射线 C当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时， ，将发生将发生衰变衰变 D放射性物质放出的射线中放射性物质放出的射线中，粒子动能很大粒子动能很大，因此贯穿物质的本领很强因此贯穿物质的本领很强 B放射性元素的
16、半衰期是有一半该元素的原子核发生衰变所用的时间放射性元素的半衰期是有一半该元素的原子核发生衰变所用的时间，故故 A 错错 误；放射性元素的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时误；放射性元素的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出辐射出射射 线线，故故 B 正确正确；衰变的实质是核内的中子可以转化成质子和电子衰变的实质是核内的中子可以转化成质子和电子，产生的电子从核内产生的电子从核内 发射出来发射出来，而当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时将向低能级跃迁而当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时将向低能级跃迁，不是发不是发 生衰变生衰变，故故 C 错误；错误
17、；粒子动能很大粒子动能很大，但是贯穿物质的本领很弱但是贯穿物质的本领很弱，故故 D 错误。错误。 11(多选多选)某校学生在进行社会综合实践活动时某校学生在进行社会综合实践活动时，收集并列出了一些放射性同位素收集并列出了一些放射性同位素 的半衰期和可供利用的射线的半衰期和可供利用的射线(见下表见下表)，并总结出它们的几种用途并总结出它们的几种用途。 同位素同位素放射线放射线半衰期半衰期同位素同位素放射线放射线半衰期半衰期同位素同位素放射线放射线半衰期半衰期 钋钋 210138 天天锶锶 9028 年年钴钴 605 年年 镅镅 241433 天天锝锝 996 小时小时氡氡3.8 天天 根据上表分
18、析判断下面结论正确的是根据上表分析判断下面结论正确的是() A塑料公司生产聚乙烯薄膜塑料公司生产聚乙烯薄膜，方法是让较厚的聚乙烯膜通过轧辊后变薄方法是让较厚的聚乙烯膜通过轧辊后变薄， ，利用利用 射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀 B钴钴 60 的半衰期为的半衰期为 5 年年，若取若取 4 个钴个钴 60 原子核原子核，经经 10 年后就一定剩下一个原子年后就一定剩下一个原子 核核 C把放射性元素钋把放射性元素钋 210 掺杂到其他稳定元素中掺杂到其他稳定元素中，放射性元素的半衰期不变放射性元素的半衰期不变 D用锝用锝 99 可以作示踪原子可以作示踪原
19、子，用来诊断人体内的器官是否正常用来诊断人体内的器官是否正常。方法是给被检查方法是给被检查 者注射或口服附有放射性同位素的元素的某些物质者注射或口服附有放射性同位素的元素的某些物质， 当这些物质的一部分到达检查的器当这些物质的一部分到达检查的器 官时官时，可根据放射性同位素的射线情况分析器官正常与否可根据放射性同位素的射线情况分析器官正常与否 CD因为因为射线不能穿透薄膜射线不能穿透薄膜，无法测量薄膜的厚度无法测量薄膜的厚度，A 错误错误；钴钴 60 的半衰期的半衰期为为 5 年是指大量钴年是指大量钴 60 原子核因衰变而减少到它原来数目的一半所需要的时间原子核因衰变而减少到它原来数目的一半所
20、需要的时间，B 错误错误，C 正确正确；检查时检查时，要在人体外探测到体内辐射出来的射线要在人体外探测到体内辐射出来的射线，而又不能让放射性物质长期留而又不能让放射性物质长期留 在体内在体内，所以应选取锝所以应选取锝 99 作为放射源作为放射源，D 正确。正确。 12 中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的铂元素的同位素中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的铂元素的同位素 202 78Pt。 制取过程制取过程 如下：如下： (1)用质子轰击铍靶用质子轰击铍靶 9 9 4 4Be 产生快中子； 产生快中子； (2)用快中子轰击汞用快中子轰击汞 204 80Hg，反应过程可能有两种：反应过程可
21、能有两种： 生成生成 202 78Pt，放出氦原子核；放出氦原子核； 生成生成 202 78Pt，放出质子放出质子、中子；中子； (3)生成的生成的 202 78Pt 发生两次发生两次衰变衰变，变成稳定的原子核汞变成稳定的原子核汞 202 80Hg。 写出上述核反应方程式写出上述核反应方程式。 解析解析根据质量数守恒和电荷数守恒根据质量数守恒和电荷数守恒，算出新核的电荷数和质量数算出新核的电荷数和质量数， ，然后写出核然后写出核 反应方程。反应方程。 (1) 9 9 4 4Be 1 1 1 1H 9 9 5 5B 1 1 0 0n。 。 (2)20480Hg 1 1 0 0n 20278Pt
22、3 3 2 2He； ； 20480Hg 1 1 0 0n 20278Pt2 1 1 1 1H 1 1 0 0n。 。 (3)20278Pt20279Au 0 0 1 1e； ； 202 79Au20280Hg 0 0 1 1e。 。 答案答案 见解析见解析 131956 年李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒年李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒， ，并由吴健雄用并由吴健雄用 60 27Co 的衰变来验证的衰变来验证，其核反应方程是其核反应方程是 60 27CoAZNi 0 1e e。其中其中 e是反中微子是反中微子，它的电它的电 荷量为零荷量为零，静止质量可认为是零静止质量可认
23、为是零。 (1)在上述衰变方程中在上述衰变方程中，衰变产物衰变产物 A A Z ZNi 的质量数 的质量数 A 是是_，核电荷数核电荷数 Z 是是 _。 (2)在衰变前在衰变前 60 27Co 核静止核静止，根据云室照片可以看出根据云室照片可以看出，衰变产物衰变产物 Ni 和和 0 1e 的运动径迹 的运动径迹 不在一条直线上不在一条直线上，如果认为衰变产物只有如果认为衰变产物只有 Ni 和和 0 1e， ，那么衰变过程将违背那么衰变过程将违背_守恒守恒 定律定律。 (3)6027Co 是典型的是典型的放射源放射源，可用于作物诱变育种可用于作物诱变育种。我国应用该方法培育出了许多农我国应用该方
24、法培育出了许多农 作物新品种作物新品种，如棉花高产品种如棉花高产品种“鲁棉鲁棉 1 号号”，年种植面积曾达到年种植面积曾达到 3 000 多万亩多万亩，在我国在我国 自己培育的棉花品种中栽培面积最大自己培育的棉花品种中栽培面积最大。射线处理作物后主要引起射线处理作物后主要引起_，从而产生从而产生 可遗传的变异可遗传的变异。 解析解析(1)根据质量数和电荷数守恒根据质量数和电荷数守恒，核反应方程为核反应方程为 6060 2727Co 6060 2828Ni 0 0 1 1e e，由此得由此得 出两空分别为出两空分别为 60 和和 28。 (2)衰变过程遵循动量守恒定律。原来静止的核动量为零衰变过
25、程遵循动量守恒定律。原来静止的核动量为零，分裂成两个粒子后分裂成两个粒子后，这这 两个粒子的动量和应还是零两个粒子的动量和应还是零，则两粒子径迹必在同一直线上。现在发现则两粒子径迹必在同一直线上。现在发现 Ni 和和 0 0 1 1e 的运 的运 动径迹不在同一直线上动径迹不在同一直线上， 如果认为衰变产物只有如果认为衰变产物只有 Ni 和和 0 0 1 1e， ， 就一定会违背动量守恒定律就一定会违背动量守恒定律。 (3)用用射线照射种子射线照射种子，会使种子的遗传基因发生突变会使种子的遗传基因发生突变，从而培育出优良品种。 从而培育出优良品种。 答案答案 (1)6028(2)动量动量(3)基因突变基因突变
