2024届高考物理二轮专题复习与测试第一部分专题五热学光学原子物理第15讲原子结构与原子核命题点二原子核的衰变半衰期

命题点二原子核的衰变、半衰期1．原子核的衰变．(1)衰变：原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化．(2)分类．α衰变：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)He，如eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)Heβ衰变：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A,Z＋1)Y＋eq\o\al(0,－1)e，如eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e【温馨提示】平衡或书写核反应方程：质量数守恒、电荷数守恒，但不是总质量守恒．2．三种射线的成分和性质．名称构成符号电荷量质量电离能力贯穿本领α射线氦核eq\o\al(4,2)He＋2e4u最强最弱β射线电子eq\o\al(0,－1)e－eeq\f(1,1837)u较强较强γ射线光子γ00最弱最强3.半衰期的理解．半衰期的公式：N余＝N原eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(\f(t,τ))，m余＝m原eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(\f(t,τ)).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．(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\o\al(12,)6C＋Y→eq\o\al(16,8)O的影响．下列说法正确的是()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：根据核反应的质量数和电荷数守恒的特点得出Y的类型，结合射线的不同特点和题目选项即可完成分析．核反应前后质量数守恒和电荷数守恒，由此可得：Y的质子数为：8－6＝2，Y的质量数为：16－12＝4，即Y是α粒子，而α射线的电离能力比γ射线强，故D项正确，A、B、C三项错误；故选D.答案：D对于质量为m0的放射性元素p，经过时间t后剩余p的质量为m，其图线如图所示，从图中可以得到p的半衰期为()A．0.6dB．2.2dC．3.0dD．3.6d解析：由图像可知，放射性元素的质量从eq\f(2,3)m0变为eq\f(1,3)m0，刚好衰变了一半的放射性元素，经历的时间为一个半衰期，则有T＝5.5d－2.5d＝3.0d．故选C.答案：C1．医学影像诊断设备PET/CT是借助于示踪剂可以聚集到病变部位的特点来发现疾病．示踪剂常利用同位素eq\o\al(11,)6C作示踪原子标记，其半衰期仅为20min.eq\o\al(11,)6C由小型回旋加速器输出的高速质子轰击eq\o\al(14,)7N获得，则下列说法正确的是()A．用高速质子轰击eq\o\al(14,7)N，生成eq\o\al(11,6)C的同时释放出中子B．用高速质子轰击eq\o\al(14,7)N，生成eq\o\al(11,6)C的同时释放出α粒子C．1g的eq\o\al(11,6)C经40min后，剩余eq\o\al(11,6)C的质量为0.2gD．将eq\o\al(11,6)C置于回旋加速器加速时，其半衰期可能会发生变化解析：根据质量数和电荷数守恒，写出用高速质子轰击eq\o\al(14,7)N生成eq\o\al(11,6)C的核反应方程式为eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(11,6)C＋eq\o\al(4,2)He，可知同时释放出α粒子，A项错误，B项正确；eq\o\al(11,6)C的半衰期为20min，1g的eq\o\al(11,6)C经40min后，剩余eq\o\al(11,6)C的质量为0.25g，C项错误；放射性物质的半衰期是物质本身的属性，与外界物理环境或化学环境无关，故将eq\o\al(11,6)C置于回旋加速器加速时，其半衰期不会发生变化，D错误．故选B.答案：B2．(2023·浙江卷)“玉兔二号”装有核电池，不惧漫长寒冷的月夜．核电池将23894Pu衰变释放的核能一部分转换成电能.23894Pu的衰变方程为23894Pu→eq\o\al(x,94)U＋eq\o\al(4,2)He，则()A．衰变方程中的x等于233B.eq\o\al(4,2)He的穿透能力比γ射线强C.eq\o\al(238,94)Pu比eq\o\al(x,92)U的比结合能小D．月夜的寒冷导致eq\o\al(238,94)Pu的半衰期变大解析：根据质量数和电荷数守恒可知，衰变方程为eq\o\al(238,94)Pu→eq\o\al(234,92)U＋eq\o\al(4,2)He，即衰变方程中的x＝234，故A项错误；eq\o\al(4,2)He是α粒子，穿透能力比γ射线弱，故B项错误；比结合能越大越稳定，由于23894Pu衰变成为了eq\o\al(234,92)U，故eq\o\al(234