2019-2020學(xué)年高中物理 第3章 原子核與放射性 第2節(jié) 原子核衰變及半衰期教學(xué)案 魯科版選修3-5

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1、第2節(jié)　原子核衰變及半衰期 　1.了解天然放射現(xiàn)象及其規(guī)律．(重點(diǎn))　2.知道三種射線的本質(zhì)，以及如何利用磁場區(qū)分它們．(重點(diǎn))　 3．知道放射現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是原子核的衰變．　4.知道兩種衰變的基本性質(zhì)，并掌握原子核的衰變規(guī)律．(重點(diǎn))　 5．理解半衰期的概念．(重點(diǎn)＋難點(diǎn)) 一、天然放射現(xiàn)象 定義：物質(zhì)能自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象． 物質(zhì)放出射線的性質(zhì)，叫做放射性． 具有放射性的元素，叫做放射性元素． 天然放射現(xiàn)象最先是由貝克勒爾于1896年發(fā)現(xiàn)的．人類對原子核變化規(guī)律的認(rèn)識，是從天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)開始的． 天然放射性現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)有何意義？ 提示：天然放射現(xiàn)象使人們認(rèn)識到原子

2、核具有復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)． 二、放射線的本質(zhì) α射線是高速運(yùn)動的氦原子核粒子流．速度約為光速的0.1倍，電離作用很強(qiáng)，穿透能力很弱． β射線是高速運(yùn)動的電子流，速度約為光速的0.9倍，電離作用較弱，穿透本領(lǐng)較強(qiáng)． γ射線是波長很短的電磁波，它的電離作用很弱，穿透能力很強(qiáng)． 1．(1)α射線實(shí)際上就是氦原子核，α射線具有較強(qiáng)的穿透能力．(　　) (2)β射線是高速電子流，很容易穿透黑紙，也能穿透幾毫米厚的鋁板．(　　) (3)γ射線是能量很高的電磁波，電離作用很強(qiáng)．(　　) 提示：(1)×　(2)√　(3)× 三、原子核的衰變 種類 方程 規(guī)律 原子核的衰變

3、α衰變：放出α粒子的衰變 U→Th＋He 質(zhì)量數(shù)、核電荷數(shù)守恒 β衰變：放出β粒子的衰變 Th→Pa＋e γ 衰變 2．(1)原子核發(fā)生衰變，變成了一種新的原子核．(　　) (2)原子核衰變時質(zhì)量是守恒的．(　　) (3)β衰變時放出的電子就是核外電子．(　　) 提示：(1)√　(2)×　(3)× 四、半衰期 定義：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變需要的時間． 公式：m＝M． m為該元素剩余的質(zhì)量，M為該元素原來的質(zhì)量，t為經(jīng)過的時間，τ為半衰期． 影響因素：元素半衰期的長短由原子核自身因素決定，跟原子所處的物理狀態(tài)(如溫度、壓強(qiáng))或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物

4、)無關(guān)． 適用條件：半衰期描述的是大量原子核的統(tǒng)計行為，說明在大量原子核群體中，經(jīng)過一定時間將有一定比例的原子核發(fā)生衰變． 3．(1)半衰期可以表示放射性元素衰變的快慢．(　　) (2)半衰期是放射性元素的大量原子核衰變的統(tǒng)計規(guī)律．(　　) (3)對放射性元素加熱時，其半衰期縮短．(　　) 提示：(1)√　(2)√　(3)× 　對三種射線的認(rèn)識 三種射線的比較 α射線 β射線 γ 射線 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 質(zhì)量 4mpmp＝1.67×10－27 kg 靜止質(zhì) 量為零 速度

5、 0.1c 0.9c c 在電場或磁場中 偏轉(zhuǎn) 與α射線反向偏轉(zhuǎn) 不偏轉(zhuǎn) 貫穿本領(lǐng) 最弱用紙能擋住 較強(qiáng)穿透幾毫米的鋁板 最強(qiáng)穿透幾厘米的鉛板 對空氣的電離作用 很強(qiáng) 較弱 很弱 在空氣中的徑跡 粗、短、直 細(xì)、較長、曲折 最長 通過膠片 感光 感光 感光 三種射線產(chǎn)生的機(jī)理 α射線 核內(nèi)兩個中子和兩個質(zhì)子結(jié)合得比較緊密，有時會作為一個整體從較大的原子核中拋射出來．原子核發(fā)生一次α衰變，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)分別減少2 β射線 核中的中子可以轉(zhuǎn)化為一個質(zhì)子和一個電子，產(chǎn)生的電子從核中發(fā)射出來，這就是β射線，由于該電子來源于原子核，它的速度遠(yuǎn)大

6、于陰極射線中的電子和核外繞核旋轉(zhuǎn)的電子 γ 射線 原子核的能量也是不連續(xù)的，同樣存在著能級，能級越低越穩(wěn)定．放射性原子核在發(fā)生α衰變、β衰變后產(chǎn)生的新核往往處于高能級，當(dāng)它向低能級躍遷時，輻射γ 光子．由于原子核中的能級躍遷輻射出的光子能量非常大，故γ 光子的頻率很大 　將α、β、γ三種射線分別射入勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場，如圖表示射線偏轉(zhuǎn)情況中正確的是(　　) A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ [思路點(diǎn)撥] 求解本題應(yīng)把握以下兩點(diǎn)： (1)α粒子、β粒子在磁場中偏轉(zhuǎn)，求半徑再比較． (2)α粒子、β粒子在電場中做平拋運(yùn)動，求偏向位移再比較． [解析]　已知α粒子帶正電，

7、β粒子帶負(fù)電，γ射線不帶電，根據(jù)正、負(fù)電荷在磁場中運(yùn)動受洛倫茲力方向和正、負(fù)電荷在電場中受電場力方向，可知①、②、③、④四幅圖中，α、β粒子的偏轉(zhuǎn)方向都是正確的，偏轉(zhuǎn)的程度如下： 帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，其半徑r＝，將其數(shù)據(jù)代入，則α粒子與β粒子的半徑之比為： ＝··＝××≈. 由此可見①正確，②錯誤． 帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場，設(shè)初速度為v0，垂直電場線方向位移為x，沿電場方向位移為y，則有： x＝v0t，y＝t2，消去t可得：y＝. 對某一確定的x值，α、β粒子沿電場線偏轉(zhuǎn)距離之比為 ＝·· ＝××≈. 由此可見③錯誤，④正確． [答案]　B 求解此類題目

8、要熟知以下兩點(diǎn) (1)三種射線的帶電性質(zhì)． (2)正、負(fù)電荷在電場或磁場中的運(yùn)動規(guī)律及解題方法． 　1.如圖，放射性元素鐳衰變過程中釋放出α、β、γ三種射線，分別進(jìn)入勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中，下列說法正確的是(　　) A．①表示γ射線，③表示α射線 B．②表示β射線，③表示α射線 C．④表示α射線，⑤表示γ射線 D．⑤表示β射線，⑥表示α射線 解析：選C.γ射線為電磁波，在電場、磁場中均不偏轉(zhuǎn)，故②和⑤表示γ射線，A、B、D項(xiàng)錯；α射線中的α粒子為氦的原子核，帶正電，在勻強(qiáng)電場中，沿電場方向偏轉(zhuǎn)，故③表示α射線，由左手定則可知在勻強(qiáng)磁場中α射線向左偏，故④表示α射線，C項(xiàng)對．

9、 　正確理解原子核的衰變 天然放射現(xiàn)象說明原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)．原子核放出α粒子或β粒子(并不表明原子核內(nèi)有α粒子或β粒子，原子核內(nèi)不可能有α粒子或電子)后變成新的原子核，這種變化稱為原子核的衰變． 衰變規(guī)律：原子核衰變前后的核電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒． 衰變方程 (1)原子核放出一個α粒子就說明它發(fā)生了一次α衰變，新核的質(zhì)量數(shù)比原來的核減少了4，而核電荷數(shù)減少2，用通式表示為： α衰變：X―→Y＋He. (2)原子核放出一個β粒子就說明它發(fā)生了一次β衰變，新核的質(zhì)量數(shù)不變，而核電荷數(shù)增加了1，用通式表示為：β衰變：X―→Y＋e. (3)γ射線經(jīng)常是伴隨α衰變和β衰變而產(chǎn)生，往往是衰

10、變后的新核向低能級躍遷時輻射出來的一份能量，原子核放出一個γ光子不會改變它的質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)． 兩個重要的衰變 U―→Th＋He，Th―→Pa＋e. 對核反應(yīng)過程的說明 (1)核反應(yīng)過程一般都是不可逆的，所以核反應(yīng)方程只能用單向箭頭表示反應(yīng)方向，不能用等號連接． (2)核反應(yīng)的生成物一定要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，不能憑空只依據(jù)兩個守恒求出生成物來寫核反應(yīng)方程． (3)核反應(yīng)中遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，核反應(yīng)過程中反應(yīng)前后的總質(zhì)量一般會發(fā)生變化． (4)當(dāng)放射性物質(zhì)發(fā)生連續(xù)衰變時，原子核中有的發(fā)生α衰變，有的發(fā)生β衰變，同時伴隨著γ輻射，這時可連續(xù)放出三種射線． 　U放射性衰變有多種可

11、能途徑，其中一途徑是先變成Bi，而Bi可以經(jīng)一次衰變變成X(X代表某一種元素)，也可以經(jīng)一次衰變變成Ti，X和Ti最后都變成Pb，衰變路徑如圖所示，則圖中(　　) A．a(chǎn)＝82，b＝211 B．①是β衰變，②是α衰變 C．①是α衰變，②是β衰變 D.Ti經(jīng)過一次α衰變變成Pb [思路點(diǎn)撥] 求解本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn)： (1)發(fā)生一次α衰變，質(zhì)量數(shù)減少4，核電荷數(shù)減少2，根據(jù)質(zhì)量數(shù)變化求α衰變的次數(shù)． (2)發(fā)生一次β衰變，質(zhì)量數(shù)不變，核電荷數(shù)增加1，再根據(jù)電荷數(shù)變化確定β衰變的次數(shù)． [解析]　Bi經(jīng)一次衰變變成X，由于質(zhì)量數(shù)不變，所以只發(fā)生了一次β衰變，核電荷數(shù)增加1即a＝

12、83＋1＝84，①是β衰變.Bi經(jīng)一次衰變變成Ti，由于核電荷數(shù)減少2，所以只發(fā)生了一次α衰變，質(zhì)量數(shù)減少4，即b＝210－4＝206，②是α衰變，故A、C項(xiàng)均錯誤，B項(xiàng)正確；Ti變成Pb，質(zhì)量數(shù)不變，核電荷數(shù)增加1，所以只能經(jīng)過一次β衰變，故D項(xiàng)錯誤． [答案]　B 有關(guān)連續(xù)衰變確定衰變次數(shù)的問題應(yīng)注意的兩點(diǎn) (1)由于β衰變不改變質(zhì)量數(shù)，可先根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒，確定α衰變次數(shù)． (2)再根據(jù)總核電荷數(shù)守恒，確定β衰變次數(shù)．　 　2.原子核U經(jīng)放射性衰變①變?yōu)樵雍薚h，繼而經(jīng)放射性衰變②變?yōu)樵雍薖a，再經(jīng)放射性衰變③變?yōu)樵雍薝，放射性衰變①、②和③依次為(　　) A．α衰

13、變、β衰變和β衰變 B．β衰變、α衰變和β衰變 C．β衰變、β衰變和α衰變 D．α衰變、β衰變和α衰變 解析：選A.UTh，質(zhì)量數(shù)少4，電荷數(shù)少2，說明 ①為α衰變.ThPa，質(zhì)子數(shù)加1，質(zhì)量數(shù)不變，說明②為β衰變，中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子.PaU，質(zhì)子數(shù)加1，質(zhì)量數(shù)不變，說明③為β衰變，中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子．故選A. 　對半衰期的理解 常用公式：N余＝N原，m＝M. 式中N原、M表示衰變前的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，N余、m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表示衰變時間，τ表示半衰期． 規(guī)律的特征：放射性元素的半衰期是穩(wěn)定的，是由元素的原子核內(nèi)部因素決定，跟原子所處的物理

14、狀態(tài)(如壓強(qiáng)、溫度)或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)無關(guān)． 規(guī)律的用途：利用天然放射性元素的半衰期可以估測巖石、化石和文物的年代． 　半衰期是一個統(tǒng)計規(guī)律，只對大量的原子核有意義，對少數(shù)原子核是沒有意義的．某一個原子核何時發(fā)生衰變，是不可知的，當(dāng)原子核數(shù)目特別少時，公式不再成立，如10個原子核經(jīng)過半衰期剩幾個？這樣的問題無法處理． 　放射性同位素14C被考古學(xué)家稱為“碳鐘”，它可以用來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． (1)宇宙射線中高能量的中子碰到空氣中的氮原子后，會形成不穩(wěn)定的C，它很容易發(fā)生衰變，放出β射線變成一個新核，其半衰期為5 730年，試寫出14C的衰

15、變方程． (2)若測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？ [思路點(diǎn)撥] (1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒寫出衰變方程． (2)由古生物14C的含量與活體14C的含量對比可確定其半衰期數(shù)，即可計算出古生物的年代． [解析]　(1)C的β衰變方程為： C―→e＋N. (2)C的半衰期τ＝5 730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≠N0， 即0.25N0＝N0，故＝2，t＝11 460年． [答案]　(1)C―→e＋N　(2)11 460年 　放射性元素的原子核在α衰變或β衰變生

16、成新原子核時，往往會同時伴隨________輻射．已知A、B兩種放射性元素的半衰期分別為T1和T2，經(jīng)過t＝T1·T2時間后測得這兩種放射性元素的質(zhì)量相等，那么它們原來的質(zhì)量之比mA∶mB＝________． 解析：由半衰期公式m＝m0結(jié)合題意可得 mA·＝mB·，所以＝. 答案：γ　2T2∶2T1 　α衰變、β衰變在磁場中的軌跡分析 設(shè)有一個質(zhì)量為M0的原子核，原來處于靜止?fàn)顟B(tài)．當(dāng)發(fā)生一次α(或β)衰變后，釋放的粒子的質(zhì)量為m，速度為v，產(chǎn)生的反沖核的質(zhì)量為M，速度為v′. 1．動量守恒關(guān)系：0＝mv＋Mv′或mv＝－Mv′. 2．在磁場中徑跡的特點(diǎn)：當(dāng)粒子和反沖核垂直進(jìn)入磁感

17、應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場時，將在洛倫茲力的作用下做勻速圓周運(yùn)動，且軌跡如圖所示． (1)軌道半徑的大?。阂?yàn)榱Ｗ优c反沖核的動量大小相等，所以軌道半徑與電荷量成反比，即R＝∝.當(dāng)發(fā)生α衰變時：＝.當(dāng)發(fā)生β衰變時：＝.如果測出軌道的半徑比，可以求出Z，從而判定是什么原子核發(fā)生了衰變． (2)運(yùn)行周期的長短：在同樣的條件下，運(yùn)行周期與粒子和反沖核的比荷成反比，即T＝∝. (3)徑跡的特點(diǎn)：粒子的軌道半徑大，反沖核的軌道半徑?。亮Ｗ优c反沖核帶同種電荷，兩軌道外切；β粒子與反沖核帶異種電荷，兩軌道內(nèi)切；γ射線的徑跡為與反沖核的徑跡相切的直線． 　靜止在勻強(qiáng)磁場中的某放射性元素的原子核，當(dāng)它放出

18、一個α粒子后，其速度方向與磁場方向垂直，測得α粒子和反沖核軌道半徑之比為44∶1，如圖所示，則下列說法錯誤的是(　　) A．α粒子與反沖核的動量大小相等，方向相反 B．原來放射性元素的原子核電荷數(shù)為90 C．反沖核的電荷數(shù)為88 D．α粒子和反沖粒子的速度之比為1∶88 [解析]　微粒之間相互作用的過程中遵循動量守恒，由于初始總動量為0，則末動量也為0，即α粒子和反沖核的動量大小相等、方向相反． 由于釋放的α粒子和反沖核均在垂直于磁場的平面內(nèi)且在洛倫茲力作用下做圓周運(yùn)動，由Bqv＝m得：R＝. 若原來放射性元素的核電荷數(shù)為Q，則對α粒子： R1＝ 對反沖核：R2＝. 由

19、于p1＝p2，R1∶R2＝44∶1，得Q＝90 它們的速度大小與質(zhì)量成反比，故選項(xiàng)D錯誤． [答案]　D [隨堂檢測] 天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了(　　) A．原子不可再分 B．原子的核式結(jié)構(gòu) C．原子核還可以再分 D．原子核由質(zhì)子和中子組成 解析：選C.湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子說明原子也可再分；盧瑟福通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了原子的核式結(jié)構(gòu)；貝可勒爾發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，說明了原子核也是有著復(fù)雜的結(jié)構(gòu)的．天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核還可再分．盧瑟福用α粒子轟擊氮核，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，查德威克用α粒子轟擊鈹核打出了中子，使人們認(rèn)識到原子核是由質(zhì)子和中子組成的．所以選項(xiàng)C正確． (多選)

20、下列關(guān)于放射性元素發(fā)出的三種射線的說法中正確的是(　　) A．α粒子就是氫原子核，它的穿透本領(lǐng)和電離本領(lǐng)都很強(qiáng) B．β射線是電子流，其速度接近光速 C．γ射線是一種頻率很高的電磁波，它可以穿過幾厘米厚的鉛板 D．以上三種說法均正確 解析：選BC.α粒子是氦原子核，它的穿透本領(lǐng)很弱而電離本領(lǐng)很強(qiáng)，A項(xiàng)錯誤；β射線是電子流，其速度接近光速，B項(xiàng)正確；γ射線的穿透能力很強(qiáng)，可以穿透幾厘米厚的鉛板，C項(xiàng)正確． (多選)關(guān)于原子核的衰變和半衰期，下列說法正確的是(　　) A．半衰期是指原子核的質(zhì)量減少一半所需要的時間 B．半衰期是指原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時間 C．發(fā)生α衰變時產(chǎn)生

21、的新原子核在周期表中的位置向后移動2位 D．發(fā)生β衰變時產(chǎn)生的新原子核在周期表中的位置向后移動1位 解析：選BD.由半衰期的定義可知，A錯，B對．由α衰變和β衰變的實(shí)質(zhì)可知，C錯，D對． 碘131的半衰期約為8天．若某藥物含有質(zhì)量為m的碘131，經(jīng)過32天后，該藥物中碘131的含量大約還有(　　) A.　 B． C. D． 解析：選C.經(jīng)過32天即4個半衰期，碘131的含量變?yōu)閙′＝＝，C項(xiàng)正確． [課時作業(yè)] 一、單項(xiàng)選擇題 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射線的貫穿作用 B．α射線的電離作用 C．β射線的貫穿作用

22、D．β射線的中和作用 解析：選B.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． 關(guān)于放射性元素的α衰變和β衰變，下列說法中正確的是(　　) A．原子核每放出一個α粒子，原子序數(shù)減少4 B．原子核每放出一個α粒子，原子序數(shù)增加4 C．原子核每放出一個β粒子，原子序數(shù)減少1 D．原子核每放出一個β粒子，原子序數(shù)增加1 解析：選D.發(fā)生一次α衰變，核電荷數(shù)減少2，質(zhì)量數(shù)減少4，原子序數(shù)減少2；發(fā)生一次β衰變，核電荷數(shù)增加1，原子序數(shù)增加1. 實(shí)驗(yàn)觀察到，靜止在勻強(qiáng)磁場中A點(diǎn)的原子核發(fā)生β衰變，衰變產(chǎn)生的新核與電子恰在紙面內(nèi)做

23、勻速圓周運(yùn)動，運(yùn)動方向和軌跡示意圖如圖，則(　　) A．軌跡1是電子的，磁場方向垂直紙面向外 B．軌跡2是電子的，磁場方向垂直紙面向外 C．軌跡1是新核的，磁場方向垂直紙面向里 D．軌跡2是新核的，磁場方向垂直紙面向里 解析：選D.根據(jù)動量守恒定律，原子核發(fā)生β衰變后產(chǎn)生的新核與電子的動量大小相等，設(shè)為p.根據(jù)qvB＝，得軌道半徑r＝＝，故電子的軌跡半徑較大，即軌跡1是電子的， 軌跡2是新核的．根據(jù)左手定則，可知磁場方向垂直紙面向里．選項(xiàng)D正確． 最近幾年，原子核科學(xué)家在超重元素的探測方面取得重大進(jìn)展，1996年科學(xué)家們在研究某兩個重離子結(jié)合成超重元素的反應(yīng)時，發(fā)現(xiàn)生成的超

24、重元素的核X經(jīng)過6次α衰變后的產(chǎn)物是Fm.由此，可以判定生成的超重元素的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別是(　　) A．124、259 B．124、265 C．112、265 D．112、277 解析：選D.由電荷數(shù)守恒得Z＝100＋12＝112，由質(zhì)量數(shù)守恒得A＝253＋24＝277，故選D. 如圖中曲線a、b、c、d為氣泡室中某放射物發(fā)生衰變放出的部分粒子的徑跡，氣泡室中磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于紙面向里．以下判斷可能正確的是(　　) A．a(chǎn)、b為β粒子的徑跡 B．a(chǎn)、b為γ粒子的徑跡 C．c、d為α粒子的徑跡 D．c、d為β粒子的徑跡 解析：選D.由于α粒子帶正電，β粒子帶負(fù)電，γ粒

25、子不帶電，據(jù)左手定則可判斷a、b可能為α粒子的徑跡，c、d可能為β粒子的徑跡，選項(xiàng)D正確． 鈾239(U)經(jīng)過衰變可產(chǎn)生钚239(Pu)．關(guān)于鈾239的衰變，下列說法正確的是(　　) A.Pu與U的核內(nèi)具有相同的中子數(shù)和不同的核子數(shù) B．放射性物質(zhì)U發(fā)生β衰變時所釋放的電子來源于核外電子 C.U經(jīng)過2次β衰變產(chǎn)生Pu D．溫度升高，U的半衰期減小 解析：選C.U的質(zhì)量數(shù)A′＝239，核電荷數(shù)Z′＝92，則中子數(shù)n′＝239－92＝147，Pu的質(zhì)量數(shù)A＝239，核電荷數(shù)Z＝94，則中子數(shù)n＝A－Z＝239－94＝145，故核子數(shù)相同，但中子數(shù)不同，故A錯誤．β衰變是原子核的衰變，與

26、核外電子無關(guān)，β衰變時釋放的電子是由核內(nèi)一個中子轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子同時釋放出來的，故B錯誤.U―→2e＋Pu，顯然反應(yīng)物的質(zhì)量數(shù)為239，而生成物的質(zhì)量數(shù)為239，故質(zhì)量數(shù)守恒；而反應(yīng)物的核電荷數(shù)為92，故核電荷數(shù)守恒，反應(yīng)能夠發(fā)生，故C正確．半衰期與物體的溫度、狀態(tài)均無關(guān)，而是由核內(nèi)部自身因素決定的，故D錯誤． 二、多項(xiàng)選擇題 如圖所示，鉛盒A中裝有天然放射性物質(zhì)，放射線從其右端小孔中水平向右射出，在小孔和熒光屏之間有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，則以下說法中正確的是(　　) A．打在圖中a、b、c三點(diǎn)的依次是α射線、γ射線和β射線 B．α射線和β射線的軌跡是拋物線 C．α射線和β射線

27、的軌跡是圓弧 D．如果在鉛盒和熒光屏間再加一個豎直向下的場強(qiáng)適當(dāng)?shù)膭驈?qiáng)電場，可能使屏上的亮斑只剩下b 解析：選AC.由左手定則可知粒子向右射出后，在勻強(qiáng)磁場中α粒子受的洛倫茲力向上，β粒子受的洛倫茲力向下，軌跡都是圓?。捎讦亮Ｗ铀俣燃s是光速的，而β粒子速度接近光速，所以在同樣的混合場中不可能都做直線運(yùn)動．本題應(yīng)選A、C. 關(guān)于天然放射性，下列說法正確的是(　　) A．所有元素都有可能發(fā)生衰變 B．放射性元素的半衰期與外界的溫度無關(guān) C．放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性 D．一個原子核在一次衰變中可同時放出α、β和γ三種射線 解析：選BC.自然界中絕大部分元素沒有放

28、射現(xiàn)象，選項(xiàng)A錯誤；放射性元素的半衰期只與原子核結(jié)構(gòu)有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān)，選項(xiàng)B、C正確；原子核發(fā)生衰變時，不能同時發(fā)生α和β衰變，γ射線伴隨這兩種衰變產(chǎn)生，故選項(xiàng)D錯誤． 14C發(fā)生放射性衰變成為14N，半衰期約5 700年．已知植物存活期間，其體內(nèi)14C與12C的比例不變；生命活動結(jié)束后，14C的比例持續(xù)減?。F(xiàn)通過測量得知，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．下列說法正確的是(　　) A．該古木的年代距今約5 700年 B．12C、13C、14C具有相同的中子數(shù) C．14C衰變?yōu)?4N的過程中放出β射線 D．增加樣品測量環(huán)境的壓強(qiáng)將加速14C的衰變 解析

29、：選AC.古木樣品中14C的比例是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一，根據(jù)半衰期的定義知該古木的年代距今約5 700年，選項(xiàng)A正確；同位素具有相同的質(zhì)子數(shù)，不同的中子數(shù)，選項(xiàng)B錯誤；14C的衰變方程為C→N＋e，所以此衰變過程放出β射線，選項(xiàng)C正確；放射性元素的半衰期與核內(nèi)部自身因素有關(guān)，與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān)，選項(xiàng)D錯誤． 10.在勻強(qiáng)磁場中，一個原來靜止的原子核發(fā)生了衰變，得到兩條如圖所示的徑跡，圖中箭頭表示衰變后粒子的運(yùn)動方向．不計放出光子的能量，則下列說法正確的是(　　) A．發(fā)生的是β衰變，b為β粒子的徑跡 B．發(fā)生的是α衰變，b為α粒子的徑跡 C．磁場方向垂直于紙面

30、向外 D．磁場方向垂直于紙面向里 解析：選AD.放射性元素放出β粒子時，β粒子與反沖核的速度相反，而電性相反，則兩個粒子受到的洛倫茲力方向相同，兩個粒子的軌跡應(yīng)為內(nèi)切圓，故放出的是β粒子，放射性元素放出粒子時，兩帶電粒子的動量守恒，由半徑公式可得軌跡半徑與動量成正比，與電荷量成反比，而β粒子的電荷量比反沖核的電荷量小，則β粒子的半徑比反沖核的半徑大，故b為β粒子的運(yùn)動軌跡，故選項(xiàng)A正確，由左手定則知磁場方向垂直紙面向里，選項(xiàng)D正確． 三、非選擇題 恒星向外輻射的能量來自于其內(nèi)部發(fā)生的各種熱核反應(yīng)，當(dāng)溫度達(dá)到108 K時，可以發(fā)生“氦燃燒”． (1)完成“氦燃燒”的核反應(yīng)方程：He＋_

31、_______→Be＋γ. (2)Be是一種不穩(wěn)定的粒子，其半衰期為2.6×10－16 s．一定質(zhì)量的Be，經(jīng)7.8×10－16 s后所剩Be占開始時的多少？ 解析：(1)根據(jù)核反應(yīng)方程的電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)守恒可知核反應(yīng)方程應(yīng)為He＋He―→Be＋γ. (2)＝＝＝. 答案：(1)He　(2)(或12.5%) (1)原子核Th具有天然放射性，它經(jīng)過若干次α衰變和β衰變后會變成新的原子核．下列原子核中，有三種是Th衰變過程中可以產(chǎn)生的，它們是________． A.Pb B．Pb C.Po D.Ra E.Ra (2)一靜止的U核經(jīng)α衰變成為Th核，釋放出的總動能為4.27 MeV

32、.問此衰變后Th核的動能為多少M(fèi)eV(保留1位有效數(shù)字)? 解析：(1)選ACD.發(fā)生1次α衰變時核子的質(zhì)量數(shù)減4，電荷數(shù)減2；發(fā)生1次β衰變時，質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)加1.先從質(zhì)量數(shù)的變化分析，易得A、C、D正確． (2)據(jù)題意知，此α衰變的衰變方程為： U―→Th＋He， 根據(jù)動量守恒定律得 mαvα＝mThvTh ① 式中，mα和mTh分別為α粒子和Th核的質(zhì)量，vα和vTh分別為α粒子和Th核的速度，由題設(shè)條件知： mαv＋mThv＝Ek ② ＝ ③ 式中Ek＝4.27 MeV，是α粒子與Th核的總動能． 由①②③式得mThv＝Ek 代入數(shù)據(jù)得，衰變后Th核的動能 mThv≈0.07 MeV. 答案：(1)ACD　(2)0.07 MeV 15