2025版高考物理一轮总复习考点突破训练题第16章原子结构和波粒二象性原子核第40讲原子结构与原子核考点3原子核的衰变半衰期

这是一份2025版高考物理一轮总复习考点突破训练题第16章原子结构和波粒二象性原子核第40讲原子结构与原子核考点3原子核的衰变半衰期，共2页。试卷主要包含了三种衰变的本质，衰变次数的计算方法，对半衰期的理解等内容，欢迎下载使用。

1．三种衰变的本质
(1)α衰变：原子核内的2个质子和2个中子结合成氦核放出，减少2个质子和2个中子。
(2)β衰变：中子转化为1个质子放出1个电子，减少1个中子，增加1个质子。
(3)γ衰变：γ射线伴随α或β衰变产生，不改变原子核的质子数和中子数。
注意：原子核衰变是原子核内部质子与中子的变化，与原子核外的电子无关。1个质子也可以变成1个中子放出正电子。
2．衰变次数的计算方法
先根据质量数守恒确定α衰变次数，再根据电荷数守恒确定β衰变次数。
3．对半衰期的理解
(1)根据半衰期的概念，可总结出公式
N余＝N原eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \s\up7(\f(t,τ))，m余＝m原eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \s\up7(\f(t,τ))
式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子核数和质量，N余、m余表示衰变后的放射性元素的原子核数和质量，t表示衰变时间，τ表示半衰期。
(2)适用条件：半衰期是一个统计规律，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，无法确定何时发生衰变。
【跟踪训练】
(三种射线的比较)(2023·广东卷)理论认为，大质量恒星塌缩成黑洞的过程，受核反应eq \\al(12, 6)C＋Y―→eq \\al(16, 8)O的影响。下列说法正确的是( D )
A．Y是β粒子，β射线穿透能力比γ射线强
B．Y是β粒子，β射线电离能力比γ射线强
C．Y是α粒子，α射线穿透能力比γ射线强
D．Y是α粒子，α射线电离能力比γ射线强
[解析] 根据受核反应满足质量数和电荷数守恒可知，Y是α粒子(eq \\al(4,2)He)，三种射线的穿透能力，γ射线最强，α射线最弱；三种射线的电离能力，α射线最强，γ射线最弱。故选D。
(衰变次数的确定)(2023·重庆卷)原子核eq \\al(235, 92)U可以经过多次α和β衰变成为稳定的原子核eq \\al(207, 82)Pb，在该过程中，可能发生的β衰变是( A )
A.eq \\al(223, 87)Fr→eq \\al(223, 88)Ra＋eq \\al( 0,－1)e B．eq \\al(213, 84)Bi→eq \\al(213, 83)P＋ 0－1e
C.eq \\al(225, 88)Ra→eq \\al(225, 89)Ac＋eq \\al( 0,－1)e D．eq \\al(218, 84)P→eq \\al(218, 85)At＋eq \\al( 0,－1)e
[解析] 原子核eq \\al(235, 92)U衰变成为稳定的原子核eq \\al(207, 82)Pb质量数减小了28，则经过了7次α衰变，中间生成的新核的质量数可能为231,227,223,219,215,211，则发生β衰变的原子核的质量数为上述各数，则B、C、D都不可能，根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，选项A反应正确。故选A。
(半衰期的理解和应用)(2023·浙江卷)宇宙射线进入地球大气层与大气作用会产生中子，中子与大气中的氮14会产生以下核反应：eq \\al(14, 7)N＋eq \\al(1,0)n→eq \\al(14, 6)C＋eq \\al(1,1)H，产生的eq \\al(14, 6)C能自发进行β衰变，其半衰期为5 730年，利用碳14的衰变规律可推断古木的年代。下列说法正确的是( D )
A．eq \\al(14, 6)C发生β衰变的产物是eq \\al(15, 7)N
B．β衰变辐射出的电子来自于碳原子的核外电子
C．近年来由于地球的温室效应，引起eq \\al(14, 6)C的半衰期发生微小变化
D．若测得一古木样品的eq \\al(14, 6)C含量为活体植物的eq \f(1,4)，则该古木距今约为11 460年
[解析] 根据eq \\al(14, 6)C→eq \\al(14, 7)N＋eq \\al( 0,－1)e，即eq \\al(14, 6)C发生β衰变的产物是eq \\al(14, 7)N，选项A错误；β衰变辐射出的电子来自于原子核内的中子转化为质子时放出的电子，选项B错误；半衰期是核反应，与外界环境无关，选项C错误；若测得一古木样品的eq \\al(14, 6)C含量为活体植物的eq \f(1,4)，可知经过了2个半衰期，则该古木距今约为5 730×2年＝11 460年，选项D正确。故选D。