衰变与人工核反应(含答案)
衰变与人工核反应
一、基础知识
（一）、天然放射现象、原子核的组成 1、 天然放射现象
(1)天然放射现象
元素自发地放出射线的现象，首先由贝克勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核还具有复杂的结构． (2)放射性和放射性元素
物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性． 具有放射性的元素叫放射性元素． 2、原子核
(1)原子核的组成
①原子核由中子和质子组成，质子和中子统称为核子．
②原子核的核电荷数＝质子数，原子核的质量数＝中子数＋质子数． ③X 元素原子核的符号为A Z X ，其中A Z
(2)同位素具有相同的化学性质． 3、 三种射线的比较
（二）、原子核的衰变和半衰期 1． 原子核的衰变
(1)原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变． (2)分类
A 44
α衰变：A Z X →Z －2Y ＋2He
－
A 0β衰变：A Z X →Z ＋1Y ＋－1e
2． 半衰期：决定，跟原子所处的物理或化学状态无关．
二、理解
1． 衰变规律及实质
(1)两种衰变的比较
发生α衰变或β衰变的过程中，产生的新核由于具有过多的能量(核处于激发态) 而辐射出光子． 2． 原子核的人工转变
用高能粒子轰击靶核，产生另一种新核的反应过程． 典型核反应：
4171
(1)卢瑟福发现质子的核反应方程为：14 7N ＋2He → 8O ＋1H. 4121(2)查德威克发现中子的核反应方程为： 94Be ＋2He → 6C ＋0n.
(3)居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程为：
274301
13Al ＋2He →15P ＋0n.
300
3015P →14Si ＋＋1e.
3． 确定衰变次数的方法
A
(1)设放射性元素A Z X 经过n 次α衰变和m 次β衰变后，变成稳定的新元素Z ′Y ，则表示
′
该核反应的方程为
0A A ′4
Z X →Z ′Y ＋n 2He ＋m －1e
根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程
A ＝A ′＋4n ，Z ＝Z ′＋2n －m
(2)确定衰变次数，因为β衰变对质量数无影响，先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数． 4． 半衰期
11
(1)公式：N 余＝N 原() t /τ，m 余＝m 原t /τ
22
式中N 原、m 原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N 余、m 余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，t 表示衰变时间，τ表示半衰期．
(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强) 或化学状态(如单质、化合物) 无关． 三、练习
1、下列说法正确的是( )
A ．原子核在衰变时能够放出α射线或β射线
Th 208
B. 23290(钍) 经过一系列α和β衰变，成为 82Pb(铅) ，铅核比钍核少12个中子
C ．原子核的半衰期与物质的质量有关，质量大，半衰期长 D ．对物质加热或加压可以缩短原子核的半衰期 答案 A
2、如图甲是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图，图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部伤痕的示意图，请问图乙中的检查利用的是( )
A ．α射线 B ．β射线
C ．γ射线 D ．三种射线都可以 答案 C
解析 由题意可知，工业上需用射线检查金属内部的伤痕，由题图甲可知，三种射线中γ射线穿透力最强，而α射线、β射线都不能穿透金属，所以答案为C. 3、 在下列4个核反应方程中，X 表示α粒子的是
30A. 3015P →14Si ＋X 234B. 23892U → 90Th(钍) ＋X 2727C. 13Al ＋X →12Mg ＋11H 301D. 2713Al ＋X →15P ＋0n
( )
答案 BD
414
解析 根据质量数守恒和电荷数守恒可知，四个选项中的X 分别代表：01e 、2He 、0n 、2
He ，选项B 、D 正确．
4、(2012·重庆理综·19) 以下是物理学史上3个著名的核反应方程
717x ＋3Li →2y y ＋ 147N →x ＋ 8O 9y ＋4Be →z ＋12 6C
x 、y 和z 是3种不同的粒子，其中z 是 A ．α粒子 答案 C
B ．质子
( )
C ．中子 D ．电子
解析 第二、三个核反应分别是发现质子和中子的核反应方程，根据核反应方程的质量
41数和电荷数守恒可得，x 、y 、z 分别是11H 、2He 、0n ，C 正确
5、 238 92U 是一种放射性元素，其能发生一系列放射性衰变，衰变过程如图所示．请写出①、②两过程的衰变方程：
①____________________________________________________；
②___________________________________________________.
210答① 21083Bi(铋) → 84Po 钋
[pō]＋
－1206
e ② 21083Bi → 81Tl
t ā]＋He
4
2
207
5、(2012·大纲全国·15) 23592U 经过m 次α衰变和n 次β衰变，变成 82Pb ，则
( )
A ．m ＝7，n ＝3 C ．m ＝14，n ＝9 答案 B
B ．m ＝7，n ＝4 D ．m ＝14，n ＝18
2352074
解析 衰变过程满足质量数守恒和电荷数守恒．先写出核反应方程： 92U → 82Pb ＋m 2He
＋n －01e
根据质量数守恒和电荷数守恒列出方程 235＝207＋4m 92＝82＋2m －n
解得m ＝7，n ＝4，故选项B 正确，选项A 、C 、D 错误．
6、由于放射性元素237 93Np(镎) 的半衰期很短，所以在自然界一直未被发现，只是在使用人工
209的方法制造后才被发现．已知 23793Np 经过一系列α衰变和β衰变后变成 83Bi ，下列判断
中正确的是 ( )
237A. 20983Bi 的原子核比 93Np 的原子核少28个中子 237B. 20983Bi 的原子核比 93Np 的原子核少18
个中子
C ．衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变 D ．衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变 答案 BC 解析
209 83Bi
209
的中子数为209－83＝126， 23793Np 的中子数为237－93＝144， 83Bi 的原子
核比 23793Np 的原子核少18个中子，A 错，B 对；衰变过程中共发生了α衰变的次数为237－209
7次，β衰变的次数是2×7－(93－83) ＝4次，C 对，D 错． 4
7、(2011·海南·19(1))2011年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站严重的核泄
漏事故．在泄漏的污染物中含有131I 和137Cs(铯) 两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射．在下列四个式子中，有两个能分别反映131I 和137Cs 的衰变过程，它们分别是________和________(填入正确选项前的字母).53131I 和55137Cs 原子核中的中子数分别是________和________． A ．X 1―→ 13756Ba ＋10n
B ．X 2―→ 13154Xe ＋0－1e D ．X 4―→ 13154Xe ＋11p
C ．X 3―→ 13756Ba ＋0 －1e
解析 根据核反应方程的质量数、电荷数守恒知，131I 的衰变为选项B, 137Cs 的衰变为选项C, 131I 的中子数为131－53＝78, 137Cs 的中子数为137－55＝82. 答案 B C 78 82
8、三个原子核X 、Y 、Z ，X 核放出一个正电子后变为Y 核，Y 核与质子发生核反应后生成
4
Z 核并放出一个氦核(2He) ，则下面说法正确的是
( )
A ．X 核比Z 核多一个质子 B ．X 核比Z 核少一个中子
C ．X 核的质量数比Z 核的质量数大3
D ．X 核与Z 核的总电荷数是Y 核电荷数的2倍：
答案 CD
a a a 0a 1a 4a 3
解析 设原子核X 的符号为b X ，则原子核Y 为b －1Y ，b X →＋1e ＋b －1Y ，1H ＋b －1Y →2He ＋b －2Z ，
－
3故原子核Z 为a b －2Z. 镤拼音
－
[pú]
核反应类型的判断
9、下列核反应方程及其表述完全正确的是
( )
241
A. 32He ＋1H →2He ＋1H 是聚变反应 2344B. 23892U → 90Th ＋2He 是人工转变
氙气(读音xiān)
1921411C. 23592U ＋0n →36Kr ＋ 56Ba ＋30n 是裂变反应 240D. 2411Na →12Mg ＋－1e 是裂变反应
答案 AC
解析 在核反应过程中，反应前后核电荷数和质量数分别守恒，选项B 中的核反应是α衰变；选项D 中的核反应是人工转变，选项B 、D 错误，选项A 、C 正确．
10、(2012·广东理综·18) 能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一．下
列释放核能的反应方程，表述正确的有
241A. 31H ＋1H →2He ＋0n 是核聚变反应 241B. 31H ＋1H →2He ＋0n 是β衰变
1144891C. 23592U ＋0n → 56Ba ＋36Kr ＋30n 是核裂变反应 1140941D. 23592U ＋0n → 54Xe ＋38Sr ＋20n 是α衰变
( )
答案 AC
4解析 β衰变时释放出电子(－01e) ，α衰变时释放出氦原子核(2He) ，可知B 、D 错误；选
项A 中一个氚核和一个氘核结合成一个氦核并释放出一个中子是典型的核聚变反应，A 正确；选项C 中一个U235原子核吸收一个中子，生成一个Ba 原子核和一个Kr 原子核并释放出三个中子是典型的核裂变反应，C 正确．
11、(1)现有三个核反应方程：
24
①2411Na →12Mg ＋0－1e ；
1141921②235 92U ＋0n → 56Ba ＋36Kr ＋30n ； 341③21H ＋1H →2He ＋0n.
下列说法正确的是 ( )
A ．①是裂变，②是β衰变，③是聚变 B ．①是聚变，②是裂变，③是β衰变 C ．①是β衰变，②是裂变，③是聚变 D ．①是β衰变，②是聚变，③是裂变 (2)现有四个核反应：
341A. 21H ＋1H →2He ＋0n 1891B. 23592U ＋0n →X ＋36Kr ＋30n 240C. 11Na →2412Mg ＋－1e
9121D. 42He ＋4Be → 6C ＋0n
①________是发现中子的核反应方程，________是研究原子弹的基本核反应方程，________是研究氢弹的基本核反应方程． ②求B 中X 的质量数和中子数．
[1**********]2解析 (1)2411Na →12Mg ＋－1e 中Na 核释放出β粒子，为β衰变， 92U ＋0n → 56Ba ＋36Kr ＋
2341310n 为铀核在被中子轰击后，分裂成两个中等质量的核，为裂变．而1H ＋1H →2He ＋0n
为聚变，故C 正确．
(2)①人工转变核反应方程的特点：箭头的左边是氦核与常见元素的原子核，箭头的右边也是常见元素的原子核．D 是查德威克发现中子的核反应方程，B 是裂变反应，是研究原子弹的基本核反应方程，A 是聚变反应，是研究氢弹的基本核反应方程． ②由电荷数守恒和质量数守恒可以判定，X 质量数为144，电荷数为56，所以中子数为144－56＝88.
答案 (1)C (2)①D B A ②144 88
半衰期的考查
12、一块含铀的矿石质量为M ，其中铀元素的质量为m ，铀发生一系列衰变，最终生成物
为铅．已知铀的半衰期为T ，那么下列说法中正确的是 A ．经过2个半衰期后，这块矿石中基本不再含有铀
m
B ．经过2个半衰期后，原来所含的铀元素的原子核有
4
( )
m
C ．经过3个半衰期后，其中铀元素的质量还剩8M
D ．经过1个半衰期后该矿石的质量剩下2答案 C
m
解析 经过2个半衰期后矿石中剩余的铀元素应该有经过3个半衰期后矿石中剩余
4m
的铀元素还有因为衰变产物大部分仍然留在矿石中，所以矿石质量没有太大的改变
813、 关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的有
A ．是原子核质量减少一半所需的时间 B ．是原子核有半数发生衰变所需的时间
C ．把放射性元素放在密封的容器中，可以减小放射性元素的半衰期 D ．可以用来测定地质年代、生物年代等
解析 原子核衰变后变成新核，新核与未衰变的核在一起，故半衰期并不是原子核的数量、质量减少一半，A 错，B 对；衰变快慢由原子核内部因素决定，与原子所处的物理状态或化学状态无关，常用其测定地质年代、生物年代等，故C 错，D 对． 答案 BD
( )