5.2 放射性元素的衰变——高二物理教科版（2019）选择性必修三同步课时作业
1.从原子核中能放出α、β、γ射线，关于原子核的组成，以下说法中正确的是( )
A.原子核中有质子、中子，还有α粒子 B.原子核中有质子、中子，还有β粒子
C.原子核中有质子、中子，还有γ光子 D.原子核中只有质子和中子
2.天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知( )
A.②来自于原子核外的电子
B.①的电离作用最强，是一种电磁波
C.③的电离作用较强，是一种电磁波
D.③的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子
3.自然界存在的放射性元素的原子核并非只发生一次衰变就达到稳定状态，而是要发生一系列连续的衰变，最终达到稳定状态。某些原子核的衰变情况如图所示（N表示中子数，Z表示质子数），则下列说法正确的是( )
A.由到的衰变是α衰变
B.已知的半衰期是T，则8个原子核经过时间后还剩4个
C.从到共发生5次α衰变和2次β衰变
D.图中原子核发生的α衰变和β衰变分别只能产生α射线和β射线
4.人工心脏（心脏起搏器）的使用寿命可以达到20年以上，其内部能量来源是放射性同位素钚的衰变产生的热量，再通过温差电现象转化为电能，钚的半衰期为86.4年，以二氧化钚的形式封装在能够防腐蚀和辐射的合金壳体内。钚的衰变方程为，下列说法正确的是( )
A.衰变方程中的为质子
B.衰变方程中的为α粒子
C.经过86.4年，二氧化钚的质量将变为原有质量的一半
D.衰变过程中产生的X粒子有较强的穿透能力
5.宇宙射线进入地球大气层时，同大气作用产生中子，中子撞击大气中的会引发核反应产生具有放射性的，能自发地衰变为，半衰期为5730年。对此，下列说法正确的是( )
A.发生的是α衰变
B.衰变辐射出的粒子来自于碳原子核内的中子
C.由于温室效应，的半衰期会发生微小变化
D.若测得一古木样品的含量为活体植物的，则该古木距今约为11460年
6.我国科学家将放射性元素镅引入到能量转换器中来提高转换效率。若镅243的衰变方程为：，X、Y代表两种不同的元素符号，则( )
A. B. C. D.
7.两种放射性元素的半衰期分别为1年和3年，最初这两种元素的原子核总数为M，经过3年后，尚未衰变的原子核总数为，则再经过3年尚未衰变的原子核总数为( )
A. B. C. D.
8.衰变是放射性物质衰变的一种形式，它对自然界和人类活动都有重要影响。衰变是研究基本粒子和核物理的重要手段，有助于理解物质的基本结构和相互作用。以下反应中属于衰变的是( )
A. B.
C. D.
9.我国科研人员及合作者首次合成了新原子核。原子核存在一种衰变链，其中第1次由衰变成原子核，第2次由衰变成原子核。下列说法正确的是( )
A.第1次为α衰变，第2次为β衰变 B.α射线的穿透能力最强
C.两次均为α衰变 D.通过增加温度可以加快衰变速度
10.一放射性元素的原子核经过一系列α衰变和β衰变后，生成稳定的原子核，此过程中发生α衰变和β衰变的次数分别为( )
A.8，6 B.8，4 C.6，4 D.6，8
11.2024年6月我国探月工程嫦娥六号搭载的中法氡气测量仪主要探测月壤中氡222和氡220同位素及其衰变产物发出的α粒子。已知静止的氨原子核自发衰变为钋原子核同时放出一个粒子X，且氡222的半衰期为3.8天，则该核反应( )
A.在月球上进行时，经过3.8天后剩余个数一定多于原来的一半
B.属于β衰变
C.过程中释放γ射线和另一种射线，γ射线穿透能力最强，另一种射线电离本领最强
D.反应前、后的质量守恒，且电荷数守恒
12.钠的放射性同位素经过一次衰变后产生稳定的镁（）。已知的半衰期为15h，将一个放射强度为每秒次的溶液样本注射到某病人血液中，45h后从该病人体内抽取6mL的血液，测得其放射强度为每秒5次。下列说法正确的是( )
A.该衰变过程为α衰变 B.进入到血液后半衰期变长
C.45h后样本放射强度变为原来的 D.该病人体内血液的总体积约为4.8L
13.若将一块质量为m的放射性碳-14带上木星，则该碳-14的半衰期________（选填“变大”“变小”或“不变”）。若碳-14元素的半衰期为T，经过4T后，剩余的碳-14质量为________。
14.大气层中碳14不断产生又不断衰变，达到了动态平衡，在大气中的含量保持稳定。这种机制的核反应方程为
其中X、Y、Z所代表的粒子分别为______、______、______。（均选填“质子”“中子”或“电子”）
15.有什么事实和理由可以说明放射性元素放出的射线来自原子核的内部？天然放射现象的发现对物质微观结构的研究有什么意义？
答案以及解析
1.答案：D
解析：原子核内只有质子和中子。原子核放出的α粒子是核内两个质子和两个中子结合形成的；放出的β粒子是核内的一个中子转变成一个质子时产生的；原子核发生α衰变或β衰变时处于激发态，向低能级跃迁时，将多余的能量以γ光子的形式辐射出去。故D正确。
2.答案：D
解析：射线均来自原子核内，A错误；从题图中可看出，一张纸能挡住①射线，则①射线一定是α射线，其贯穿本领最差，电离能力最强，但不是电磁波，而是高速粒子流，B错误；铝板能挡住②，而不能挡住③，说明③一定是γ射线，其电离能力最弱，贯穿本领最强，是一种电磁波，属于原子核内以能量形式释放出来的以光速运动的高能光子，C错误，D正确。
3.答案：C
解析：由到的衰变方程为，即为β衰变，故A错误；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数的原子核不适用，故B错误；从到质量数少20，则发生了5次α衰变，根据反应前后电荷数守恒可得，发生2次β衰变，故C正确；发生α衰变和β衰变时，往往伴随γ射线产生，故D错误。
4.答案：B
解析：由核反应方程质量数守恒和核电荷数守恒可得为He，所以为α粒子，B对，A错。经过一个半衰期，钚原子核的质量变为原来的一半而并非二氧化钚的质量。C错。α粒子具有很强的电离能力，但穿透能力弱，D错。
5.答案：B
解析：A.根据电荷数守恒、质量数守恒，得该核反应方程为
发生的是β衰变，故A错误；
B.衰变辐射出的粒子来自于碳原子核内的中子转变成的质子时放出的电子，故B正确；
C.外界条件不会引起半衰期发生变化，故C错误；
D.若测得一古木样品的含量为活体植物的，则该古木距今经过了一个半衰期，约为5730年，故D错误。
故选B。
6.答案：B
解析：由质量数和核电荷数守恒可知，，解得，，故选B。
7.答案：D
解析：设半衰期为1年的原子核数数为m，半衰期为3年的原子核数位n，则根据题意有
解得则再经过3年尚未衰变的原子核总数为故选D。
8.答案：C
解析：A、这是衰变，A错误；
B、这是重核裂变，B错误；
C、这是衰变，C正确；
D、这是轻核聚变，D错误。
9.答案：C
解析：AC.电荷数守恒和质量数守恒可知，第一次衰变
第二次衰变
可知两次均为α衰变，故A错误C正确。
B.α射线的穿透能力最弱，电离能力最强，故B错误；
D.半衰期与外界环境无关，与所处状态无关，故D错误。
故选C。
10.答案：D
解析：设要经过x次a衰变和y次β衰变，则有
有
解得
故选D。
11.答案：C
解析：半衰期描述的是一种统计规律，半衰期的长短由原子核内部因素决定，与所处的物理环境和化学状态无关，A错误；核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，所以X的质量数为，电荷数为，所以X为He核，发生的是α衰变，B错误；该反应属于α衰变，发出α射线的同时伴随γ射线的产生，射线电离能力最强，穿透能力最弱；γ射线穿透能力最强，电离能力最弱，C正确；该核反应前后的电荷数和质量数都守恒，但质量有亏损，因为核反应过程伴随有能量产生，D错误。
12.答案：D
解析：A.衰变方程为
故该衰变过程为β衰变，A错误；
B.半衰期不会因为物理状态、化学状态的改变而改变，B错误；
C.45h为三个半衰期，故45h后样本放射强度变为原来的，C错误；
D.45h后样本放射强度变为
设该病人体内血液的总体积约为V，则有
解得
D正确。
故选D。
13.答案：不变；
解析：半衰期与外部条件无关，将一块质量为m的放射性碳-14带上木星，则该碳-14的半衰期不变。若碳-14元素的半衰期为T，经过4T后，剩余的碳-14质量为。
14.答案：中子；质子；电子
解析：质子电荷数为1、质量数为1，中子电荷数为0、质量数为1，电子电荷数为-1、质量数为0，核反应过程质量数和电荷数守恒。由可知，Z为电子。由可知，X为中子，Y为质子，若X为质子，则Y的电荷数为2、质量数为1，不符合。
15.答案：见解析
解析：一种放射性元素，不管它是以单质的形式存在，还是以某种化合物的形式存在，放射性都不受影响，也就是说，放射性与元素的化学状态无关。我们已经知道，元素的化学性质决定于原子核外的电子数，因此可以断定，射线来自原子核，也就是说，原子核是有内部结构的。天然放射现象发现的意义：原子核具有复杂的结构，实际上人们认识到原子核具有复杂结构就是从天然放射现象开始的。
