专题121 原子核衰变
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，说明原子核具有复杂的结构。
2．原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数。
3．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：X→Y＋He，如U→Th＋He
β衰变：X→Y＋e，如Th→Pa＋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。
(3)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关。
.半衰期计算公式：或，其中，为半衰期。
【特别提醒】半衰期是统计学概念，对大量的原子核成立，对少数原子核不成立。
4．放射性同位素的应用与防护
(1)放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同。
(2)应用：消除静电、工业探伤、做示踪原子等。
(3)防护：防止放射性对人体组织的伤害。
5.衰变、衰变的比较
衰变类型 衰变 衰变
衰变方程
衰变实质 2个质子和2个中子结合成一个整体射出 1个中子转化为1个质子和1个电子
衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒
6 .确定衰变次数的方法
（1）衰变方程：
（2）求解方法：根据质量数、电荷数守恒得，，两式联立求解α衰变次数和β衰变次数。
最新高考题精选
1. （2022山东物理）碘125衰变时产生射线，医学上利用此特性可治疗某些疾病。碘125的半衰期为60天，若将一定质量的碘125植入患者病灶组织，经过180天剩余碘125的质量为刚植入时的（ ）
A. B. C. D.
【参考答案】B
【命题意图】本题考查半衰期及其相关计算。
【名师解析】
碘125的半衰期为60天，根据半衰期的定义，经过一个半衰期，剩余，经过180天即3个半衰期，剩余碘125的质量为刚植入时的××=，选项B正确。
【一题多解】设刚植入时碘的质量为，经过180天后的质量为m，根据
代入数据解得
故选B。
2. （2022高考上海） “玉兔号”月球车的电池中具有同位素“钚”。请补充钙元素原子核发生的核反应方程式：Pu →U+ ；该反应属于 反应。（选填：“裂变”或“衰变”）
【参考答案】 He 衰变
【命题意图】本题考查 核反应方程+衰变
【名师解析】根据原子核反应方程遵循的质量数守恒和电荷数守恒，可知同位素“钚”原子核发生的核反应式是：Pu →U+He。由于该核反应放出了He，即α粒子，所以属于α衰变反应。
3．（2022·全国理综甲卷·17）两种放射性元素的半衰期分别为和，在时刻这两种元素的原子核总数为N，在时刻，尚未衰变的原子核总数为，则在时刻，尚未衰变的原子核总数为（ ）
A． B． C． D．
【参考答案】C
【命题意图】本题考查对半衰期的理解与计算。
【解题思路】N=N1+N2，在t=2t0时刻，一种经过了2个半衰期，N1剩下N1/4，另一种经过了1个半衰期，N2剩下N2/2，则有N1/4+N2/2=N/3，解得：N1=2N/3，N2=N/3。在t=4t0时刻，一种经过了4个半衰期，N1剩下N1/16，另一种经过了2个半衰期，N2剩下N2/4，尚未衰变的已知总数为N1/16+ N2/4=N/8.,选项C正确。
4. （2021重庆高考）放射性元素I会衰变为稳定的Te，半衰期约为13h，可以用于检测人体的甲状腺对碘的吸收。若某时刻I与Te的原子数量之比为4 1，则通过26h后I与Te的质量之比
A。1 2 B. 1 4 C. 1 8 D 1 16
【参考答案】B
【名师解析】根据题述，I与Te原子数量之比为4 1，则通过26h（两个半衰期）后，4份I衰变剩余1份，生成了3份Te原子，剩余I与Te原子数量之比为1 4，因为I与Te原子质量相同，所以通过26h（两个半衰期）后，I与Te原子的质量之比为1 4，，选项B正确。
5．（2021高考新课程I卷山东卷）在测定年代较近的湖泊沉积物形成年份时，常利用沉积物中半衰期较短的，其衰变方程为。以下说法正确的是（ ）
A．衰变方程中的X是电子
B．升高温度可以加快的衰变
C．与的质量差等于衰变的质量亏损
D．方程中的X来自于内质子向中子的转化
【参考答案】A
【名师解析】根据核反应遵循的质量数守恒和电荷数守恒，可知衰变方程中的X的电荷数为-1，质量数为零，所以X是电子，选项A正确；根据原子核衰变的快慢与元素所处的物理化学状态无关，所以升高温度不可以加快的衰变，选项B错误；与和电子的质量差等于衰变的质量亏损，选项C错误；根据β衰变的机理可知，方程中的X来自于内中子向质子的转化，选项D错误。
6．（2021高考河北物理）银河系中存在大量的铝同位素。核衰变的衰变方程为，测得核的半衰期为72万年，下列说法正确的是（ ）
A．核的质量等于核的质量
B．核的中子数大于核的中子数
C．将铝同位素放置在低温低压的环境中，其半衰期不变
D．银河系中现有的铝同位素将在144万年后全部衰变为
【参考答案】C
【名师解析】核的质量数等于核的质量数，核衰变释放核能，根据质能方程，核的质量略大于核的质量，选项A错误；核的中子数为26-13=13，核的中子数为26-12=14，所以核的中子数小于核的中子数，选项B错误；根据放射性元素的半衰期与元素所处的物理化学状态无关可知，将铝同位素放置在低温低压的环境中，其半衰期不变，选项C正确；根据半衰期的物理意义可知，银河系中现有的铝同位素将在144万年后有3/4衰变为，选项D错误。
【名师点评】本题考查放射性衰变和半衰期，属于基础知识考查。
7. （2021新高考湖南卷）核废料具有很强的放射性，需要妥善处理。下列说法正确的是（ ）
A. 放射性元素经过两个完整的半衰期后，将完全衰变殆尽
B. 原子核衰变时电荷数守恒，质量数不守恒
C. 改变压力、温度或浓度，将改变放射性元素的半衰期
D. 过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害
【参考答案】.D
【解题思路】根据半衰期的物理意义，放射性元素经过一个半衰期后剩余1/2，放射性元素经过两个完整的半衰期后，剩余1/4，就是说，无论经过多长的时间，放射性元素都不可能完全衰变殆尽，选项A错误；原子核衰变时，电荷数守恒，质量数守恒，选项B错误；放射性元素的衰变不受元素所处的物理化学状态的影响，就是说，改变压力、温度或浓度，都不可能改变元素的半衰期，选项C错误；过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害，选项D正确。
【易错提醒】正确理解半衰期的物理意义。
【名师点评】本题以核废料具有很强的放射性切入，考查衰变和半衰期，主要考查理解理解能力.
8.（2021年高考广东学业水平选择性测试）科学家发现银河系中存在大量的放射性同位素铝26．铝26的半衰期为72万年，其衰变方程为26 13A1→26 12Mg+Y．
下列说法正确的是
A. Y是氦核
B. Y是质子
C. 再经过72万年，现有的铝26衰变一半
D. 再经过144万年，现有的铝26全部衰变
【参考答案】C
【名师解析】根据核反应方程遵循的质量数守恒和电荷数守恒，可知Y质量数为零，电荷数为-1，所以Y是电子，选项AB错误；根据半衰期的物理意义可知，再经过72万年，现有的铝26衰变一半，选项C正确D错误。
9. （2021高考全国乙卷）医学治疗中常用放射性核素产生γ射线，而是由半衰期相对较长的衰变产生的。对于质量为的，经过时间后剩余的质量为，其图线如图所示。从图中可以得到的半衰期为（ ）
A. 67.3d
B. 101.0d
C. 115.1d
D. 124.9d
【参考答案】C
【关键能力】 本题通过题中给出的——t图像，考查考生对——t图像和半衰期的理解能力。
【解题思路】看图分析，质量比从2/3降到1/3的时间便是半衰期，选项C正确。
10. （2021高考全国甲卷）如图，一个原子核X经图中所示的一系列a、β衰变后，生成稳定的原子核Y，在此过程中放射出电子的总个数为
A.6 B.8 C.10 D.14
【参考答案】A
【名师解析】根据α衰变规律，每进行一次α衰变中子数减少2，不放出电子；根据β衰变规律，每进行一次β衰变，减少一个中子，放射出一个电子，总共进行了6次β衰变，减少6个中子，放射出6个电子，选项A正确。
11.（4分）(2021新高考福建)核污水中常含有氚等放射性核素，处置不当将严重威胁人类安全.氚衰变的半衰期长达12.5年，衰变方程为其中是质量可忽略不计的中性粒子，Z=__________，A=__________.若将含有质量为m的氚的核污水排入大海，即使经过50年，排入海中的氚还剩__________m（用分数表示）.
【参考答案】. 2 3 1/16
【解题思路】：根据核反应满足的质量数守恒和电荷数守恒，可知Z=1-(-1)=2,A=3. 由==4，可知50年为4个半衰期。若将含有质量为m的氚的核污水排入大海，即使经过50年，排入海中的氚还剩=m。
12. （2021重庆高考）放射性元素I会衰变为稳定的Te，半衰期约为13h，可以用于检测人体的甲状腺对碘的吸收。若某时刻I与Te的原子数量之比为4 1，则通过26h后I与Te的质量之比
A。1 2 B. 1 4 C. 1 8 D 1 16
【参考答案】B
【名师解析】根据题述，I与Te原子数量之比为4 1，则通过26h（两个半衰期）后，4份I衰变剩余1份，生成了3份Te原子，剩余I与Te原子数量之比为1 4，因为I与Te原子质量相同，所以通过26h（两个半衰期）后，I与Te原子的质量之比为1 4，，选项B正确。
13（2020上海高中学业水平考试）倒入容器中的啤酒会形成大量泡沫，将啤酒倒入量筒中，结果表明泡沫破裂与原子核衰变遵循同样的统计规律。量筒中液面上泡沫体积V随时间t的变化如图所示，则泡沫上表面下降的速度随时间 （填写“增大”、“减小”或“不变”）。假设泡沫均匀分布，量筒中泡沫从t=0开始，经过1.5个半衰期后剩下的体积为 cm3。
【参考答案】减小 60.1
【名师解析】图像的斜率随时间逐渐减小，所以泡沫上表面下降速度随时间逐渐减小。初始体积170cm3，根据衰变公式，V=V0，经过1.5个半衰期，V=170 cm3=60.1 cm3。
最新模拟题精选
1. （2022山东淄博二模）2021年3月，考古学家利用技术测定了位于临淄稷下学宫遗址下的土层，确定距今约2400年，这个年代略早于春秋齐桓公时期。已知的半衰期为5730年，它很容易发生衰变，变成一个新核。下列说法正确的是（ ）
A. 骨骼中以碳酸钙（CaCO3）形式存在的的半衰期比单质的半衰期更长
B. 发生衰变，其衰变方程为：
C. 衰变的实质是核内一个中子转化为一个质子和一个电子
D. 经过2400年后，剩余的不到原来的一半
【参考答案】C
【名师解析】
放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间叫半衰期，放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身决定的，与外界的物理和化学状态无关，A错误；
发生衰变产生电子，根据电荷数守恒，质量数守恒，衰变方程为，B错误；
衰变的实质是核内一个中子转化为一个质子和一个电子，C正确；
的半衰期为5730年，经过2400年后，未达到的半衰期，故剩余的比原来的一半多，D错误。
2. （2022福建厦门四模）科学家对三星堆6个坑73份炭屑样品利用年代检测法，推断其中4号祭祀坑埋藏年代有95.4%的概率落在距今3148~2966年前的时间范围内，属商代晚期。的衰变方程为：________。地下的压力，温度，湿度等因素________（选填“会”或“不会”）影响的半衰期。
【参考答案】 ①. ②. 不会
【名师解析】
[1]根据电荷数守恒和质量数守恒可知，电荷数为-1，质量数为0，所以碳14衰变方程为
[2]半衰期为放射性物质固有属性，由原子核自身的因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件无关。
3.（2022山东临沂二模）自1932年，英国科学家J。Chadwick发现中子以来，人类便开启了人工合成超重新元素的大门。在我国，中科院近代物理研究所利用重离子加速器将原子核加速后轰击原子核，成功合成了超重元素，除了合成了Bh外，还生成了一种粒子，则该粒子是（ ）
A. 中子 B. 质子 C. 电子 D. 氨核
【参考答案】A
【名师解析】
根据质量数守恒、电荷数守恒可知，该粒子是中子。故选A。
4. （2022安徽淮安模拟）1934年，约里奥·居里夫妇发现经过粒子轰击的铝片中含有放射性的磷，他们由于发现人工放射性而获得了1935年的诺贝尔物理学奖。磷的衰变方程为：。则下列说法正确的是（ ）
A. Y是质子
B. Y是正电子
C. 改变压力、温度或化学状态，的半衰期会改变
D. 经过两个完整半衰期后，将完全衰变殆尽
【参考答案】B
【名师解析】
磷的衰变方程为，
根据质量数和电荷数守恒可知，Y粒子质量数A=0，电荷数Z=+1，故Y是正电子，B正确，A错误。
放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间，叫半衰期，放射性元素的半衰期由原子核内部因素决定与外界条件无关，C错误；原子核两个完整的半衰期后剩余原子核的数量是原来的 ，D错误。
5. （2022北京海淀二模）钚（）是原子能工业的一种重要原料，可作为核燃料的裂变剂。钚240的衰变方程为，下列说法正确的是（ ）
A. 这种衰变过程叫作衰变
B. 衰变放出的是由原子核外电子受激发而产生的
C. 衰变前的质量数大于衰变后的质量数之和
D. 衰变前的电荷数等于衰变后的电荷数之和
【参考答案】D
【名师解析】
核反应方程式中生成物中有粒子，所以为衰变，故A错误；衰变放出是由原子核内部分受激发而产生的，故B错误；衰变过程满足质量数守恒和电荷数守恒，衰变过程放出能量，质量不守恒，故D正确，C错误。
6． (2022天津南开二模)铀原子核既可发生衰变，也可发生裂变。其衰变方程为，裂变方程为，其中、、Y、的质量分别为、、、，光在真空中的传播速度为c、下列叙述正确的是（ ）
A. 发生的是β衰变
B. Y原子核中含有56个中子
C. 若提高温度，的半衰期将会变小
D. 一个裂变时释放的能量为
【参考答案】D
【名师解析】
．根据核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒，知X的质量数和电荷数分别为
，为氦原子核，所以U发生的是α衰变，故A错误；
Y的质量数和电荷数分别为A＝235＋1－89－3＝144， Z＝92－36＝56
由原子核的组成特点可知，Y原子核中含有56个质子，中子数为144－56＝88,故B错误；
半衰期与温度、压强等外界因素无关，故C错误；由于核裂变的过程中释放能量，根据爱因斯坦质能方程得ΔE＝Δmc2＝(m1－2m2－m3－m4)c2,故D正确。
7. (2022年高考广东梅州二模)据报道，J国排放入海的核废水中含有氚（）等放射性元素，处置不当将严重威胁人类安全。氚衰变的半衰期长达12.5年，衰变方程为下列说法正确的是（ ）
A. 方程中的X应为中子
B. 可以通过加水稀释的方式降低核废水中氚总量的放射性
C. 经过50年，氚剩余量为原来总量的
D. 氚衰变放出的射线穿透性很弱，用一张纸就能把它挡住
【参考答案】C
【名师解析】
方程中的X质量数为0，电荷数为-1，则应为电子，选项A错误；
加水稀释的方式不能降低核废水中氚总量的放射性，选项B错误；
经过50年，即经过4个半衰期，则氚剩余量为原来总量的，选项C正确；
氚衰变放出的射线是β射线，穿透性较弱，但是用一张纸不能把它挡住，选项D错误。
8. （2022江苏南京二模）贫铀弹在爆炸中有很多U残留，其半衰期极为漫长且清理困难，所以对环境的污染严重而持久。设U发生α衰变形成新核X，以下说法正确的是（ ）
A. U的比结合能小于新核X的比结合能
B. 该衰变过程的方程可写为U+He→X
C. 衰变反应中的α射线在几种放射线中电离能力最弱
D. 2个U原子核经过一个半衰期后必定有一个发生衰变
【参考答案】A
【名师解析】.重核衰变较轻质量的核时, 比结合能变大,U比结合能小于新核X的比结合能,A正确;
.该衰变过程的方程应写为U→X+He ,B错误;
.衰变反应中的α射线在几种放射线中电离能力最强,C错误;
.半衰期是大量原子核衰变的统计结果,单个原子核的衰变时间无法预测,D错误。
9. （2022天津河东二模）幽门螺杆菌这种致病菌，很容易诱发胃肠疾病，近几年列入全民普查体检项目，碳14呼气试验是目前常用检测方法之一，病人需要口服尿素碳14胶囊。碳14半衰期是5730年，而且大部分是β衰变，其衰变方程为β。则下列说法正确的是（ ）
A. X比C多一个质子 B. β粒子来自于原子核外部
C. 含C的化合物比单质C衰变得慢些 D. 200个C经过5730年会有100个发生衰变
【参考答案】A
【名师解析】
由β衰变规律，方程中β是，由电荷数和质量数守恒知，X的电荷数为7，质量数为14，所以比C多一个质子，少一个中子，A正确；β粒子来自原子核，是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来形成β粒子，B错误；原子核的半衰期由原子核内部自身因素决定，跟原子所处的外部条件、化合物还是单质都没有关系，C错误；半衰期是大量原子核的统计规律，对少量原子核的衰变不适用，D错误。
10.（2022河北石家庄二中模拟） 2021年4月，日本政府决定将福岛核废水排放入海，引起国际社会的广泛关注。核废水即使经处理，但还是含有氚、锶－90、铯－137、碘－129等放射性元素。其中Cs是最具危害的放射性元素，半衰期为30年。它能通过β衰变放射出β射线，衰变得到的新核用X表示。则下列说法正确的是（ ）
A. 铯核发生β衰变的衰变方程为Cs→X＋
B. 20个铯核经过60年，一定还有5个铯核未发生衰变
C. 铯核发生β衰变时，β射线来自原子核外的电子电离
D. X的比结合能比Cs小
【参考答案】A
【名师解析】
．β射线是高速电子流，根据质量数守恒和电荷数守恒可得铯的衰变方程为Cs→X＋，故A正确；
半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，对少数原子核不适用，故B错误；β衰变中生成的电子是原子核内部的一个中子转化为一个质子同时生成一个电子，这种转化产生的电子发射到核外形成β射线，故C错误；衰变后的产物更稳定，其原子核中核子结核更牢固，比结合能更大，即X的比结合能比Cs大，故D错误。
11.（2022河北重点中学期中素养提升）2020年10月20日消息，好奇号火星车又有新发现：火星也曾有“绿洲”，或有生命存在，好奇号火星车是首辆使用核能提供能量的火星车，它的核能电池系统主要包括两个组成部分：一个装填钚（）二氧化物的热源和一组固体热电偶，将钚238产生的热能转化为电能，这一系统设计使用寿命为14年，钚238的半衰期为88年，原来静止的一个钚238衰变时放出射线和光子，生成原子核，已知钚238，粒子、的质量分别为、、，普朗克常量为，真空中的光速为，下列说法正确的是（ ）
A. 的中子数为92
B. 钚238放在高压容器里，其半衰期可能变为90年
C. 该核反应中的质量亏损为
D. 光子的波长大于
【参考答案】D
【名师解析】
根据质量数守恒与电荷数守恒可知，的质量数为
电荷数为，所以中子数，故A错误；
半衰期是由放射性元素本身决定的，与原子所处的物理状态无关、与化学状态无关，故B错误；
该核反应中的质量亏损为，故C错误；
钚238衰变时动量守恒，能量守恒，总动量为零，衰变后射线动能不为零，因此释放的核能只有一部分以光子的形式辐射出去，则有，又
因此，故D正确。
12. （2022江苏南京宁海中学4月模拟）通过检测发现三星堆遗址出土的文物，年代从公元前3000年延续至公元前1200年，跨越了近2000年，用实物展示了连绵5000年的中华文化。考古通常用C年代检测法推算出土文物的年代。C的衰变方程为C→N + X，下列说法正确的是（ ）
A. 衰变方程中的X是中子
B. C需吸收能量才能发生衰变
C. 随着C不断衰变，其半衰期会逐渐变长
D. N与X的质量之和小于C的质量
【参考答案】D
【名师解析】
根据质量数、电荷数守恒可补全该衰变方程有，可知X为电子，A错误；
衰变是可以自发发生的且在衰变过程中会释放能量，B错误；某种元素的半衰期长短由其本身因素决定，与它所处的物理、化学状态无关，C错误；由于在衰变过程中要释放能量，质量要亏损，则N与X的质量之和小于C的质量，D正确。
13. （2022河南南阳一中质检）1956年吴健雄用半衰期为5.27年的对李政道和杨振宁提出的在弱相互作用中宇称不守恒进行实验验证。的衰变方程式为。下列正确的是（ ）
A. X是质子
B. 增大压强，可使的的半衰期变为10.54年
C. 衰变能释放出X，说明了原子核中有X
D. 若该衰变过程中的质量亏损为，真空中的光速c，则该反应释放的能量为
【参考答案】D
【名师解析】
根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为0，电荷数为-1，为电子，选项A错误；外部因素不能改变放射性元素半衰期，选项B错误；原子核中的中子转化为质子时放出负电子，则衰变能释放出电子，不能说明了原子核中有电子，选项C错误；若该衰变过程中的质量亏损为，真空中的光速c，则该反应释放的能量为，选项D正确。故选D。
14如图所示，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强磁场和匀强电场中，下列说法正确的是( )
A．①④表示α射线，其射出速度最慢但电离能力最弱
B．②⑤表示γ射线，其穿透能力和电离能力都很强
C．②⑤表示γ射线，是由原子核内释放出来的高频电磁波
D．③⑥表示β射线，是高速电子流
【参考答案】C
【名师解析】 α射线是高速运动的氦核流，带正电，垂直进入图示匀强电场后，受电场力作用向右偏转，垂直进入图示磁场后，受洛伦兹力的作用向右偏转，则③⑥为α射线，α射线射出速度最慢但电离能力最强，故A错误．γ射线不带电，在电场和磁场中不偏转，则②⑤为γ射线，其穿透能力最强但电离能力最弱，γ射线是由原子核内释放出来的高频电磁波，故B错误，C正确．β射线是高速电子流，可以穿透几毫米厚的铝板，在图示电场中受电场力作用向左偏转，在图示磁场中受洛伦兹力向左偏转，则①④为β射线，故D错误．
15 2020年12月12日，大亚湾反应堆“中微子实验”正式退役了。在3 275天11小时43分0秒的运行期间，这里产出了一系列重要的中微子研究成果，包括发现第三种中微子振荡模式，使我国的中微子研究跨入国际先进行列。中微子是宇宙中最古老、数量最多的物质粒子，太阳、地球、超新星、宇宙线、核反应堆，甚至人体都在不停地产生中微子，每秒钟有亿万个中微子穿过人们的身体。大多数原子核发生核反应的过程中也都伴有中微子的产生，例如核裂变、核聚变、β衰变等。下列关于核反应的说法，正确的是( )
A.是α衰变方程，是β衰变方程
B. 高速运动的α粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，其核反应方程为
C.衰变为，经过3次α衰变，2次β衰变
D.是核裂变方程，也是氢弹的核反应方程
【参考答案】C
【名师解析】 是轻核聚变反应方程，是β衰变方程，项错误；高速运动的α粒子轰击氮核可从氮核中打出质子，其核反应方程为，项错误；每经过一次α衰变，电荷数少2，质量数少4，每经过一次β衰变，电荷数多1，质量数不变，衰变为，经过3次α衰变，2次β衰变，项正确；是核裂变方程，不是氢弹的核反应方程，项错误。专题121 原子核衰变
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，说明原子核具有复杂的结构。
2．原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数。
3．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：X→Y＋He，如U→Th＋He
β衰变：X→Y＋e，如Th→Pa＋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。
(3)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关。
.半衰期计算公式：或，其中，为半衰期。
【特别提醒】半衰期是统计学概念，对大量的原子核成立，对少数原子核不成立。
4．放射性同位素的应用与防护
(1)放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同。
(2)应用：消除静电、工业探伤、做示踪原子等。
(3)防护：防止放射性对人体组织的伤害。
5.衰变、衰变的比较
衰变类型 衰变 衰变
衰变方程
衰变实质 2个质子和2个中子结合成一个整体射出 1个中子转化为1个质子和1个电子
衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒
6 .确定衰变次数的方法
（1）衰变方程：
（2）求解方法：根据质量数、电荷数守恒得，，两式联立求解α衰变次数和β衰变次数。
最新高考题精选
1. （2022山东物理）碘125衰变时产生射线，医学上利用此特性可治疗某些疾病。碘125的半衰期为60天，若将一定质量的碘125植入患者病灶组织，经过180天剩余碘125的质量为刚植入时的（ ）
A. B. C. D.
2. （2022高考上海） “玉兔号”月球车的电池中具有同位素“钚”。请补充钙元素原子核发生的核反应方程式：Pu →U+ ；该反应属于 反应。（选填：“裂变”或“衰变”）
3．（2022·全国理综甲卷·17）两种放射性元素的半衰期分别为和，在时刻这两种元素的原子核总数为N，在时刻，尚未衰变的原子核总数为，则在时刻，尚未衰变的原子核总数为（ ）
A． B． C． D．
4. （2021重庆高考）放射性元素I会衰变为稳定的Te，半衰期约为13h，可以用于检测人体的甲状腺对碘的吸收。若某时刻I与Te的原子数量之比为4 1，则通过26h后I与Te的质量之比
A。1 2 B. 1 4 C. 1 8 D 1 16
5．（2021高考新课程I卷山东卷）在测定年代较近的湖泊沉积物形成年份时，常利用沉积物中半衰期较短的，其衰变方程为。以下说法正确的是（ ）
A．衰变方程中的X是电子
B．升高温度可以加快的衰变
C．与的质量差等于衰变的质量亏损
D．方程中的X来自于内质子向中子的转化
6．（2021高考河北物理）银河系中存在大量的铝同位素。核衰变的衰变方程为，测得核的半衰期为72万年，下列说法正确的是（ ）
A．核的质量等于核的质量
B．核的中子数大于核的中子数
C．将铝同位素放置在低温低压的环境中，其半衰期不变
D．银河系中现有的铝同位素将在144万年后全部衰变为
7. （2021新高考湖南卷）核废料具有很强的放射性，需要妥善处理。下列说法正确的是（ ）
A. 放射性元素经过两个完整的半衰期后，将完全衰变殆尽
B. 原子核衰变时电荷数守恒，质量数不守恒
C. 改变压力、温度或浓度，将改变放射性元素的半衰期
D. 过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害
8.（2021年高考广东学业水平选择性测试）科学家发现银河系中存在大量的放射性同位素铝26．铝26的半衰期为72万年，其衰变方程为26 13A1→26 12Mg+Y．
下列说法正确的是
A. Y是氦核
B. Y是质子
C. 再经过72万年，现有的铝26衰变一半
D. 再经过144万年，现有的铝26全部衰变
9. （2021高考全国乙卷）医学治疗中常用放射性核素产生γ射线，而是由半衰期相对较长的衰变产生的。对于质量为的，经过时间后剩余的质量为，其图线如图所示。从图中可以得到的半衰期为（ ）
A. 67.3d
B. 101.0d
C. 115.1d
D. 124.9d
10. （2021高考全国甲卷）如图，一个原子核X经图中所示的一系列a、β衰变后，生成稳定的原子核Y，在此过程中放射出电子的总个数为
A.6 B.8 C.10 D.14
11.（4分）(2021新高考福建)核污水中常含有氚等放射性核素，处置不当将严重威胁人类安全.氚衰变的半衰期长达12.5年，衰变方程为其中是质量可忽略不计的中性粒子，Z=__________，A=__________.若将含有质量为m的氚的核污水排入大海，即使经过50年，排入海中的氚还剩__________m（用分数表示）.
12. （2021重庆高考）放射性元素I会衰变为稳定的Te，半衰期约为13h，可以用于检测人体的甲状腺对碘的吸收。若某时刻I与Te的原子数量之比为4 1，则通过26h后I与Te的质量之比
A。1 2 B. 1 4 C. 1 8 D 1 16
13（2020上海高中学业水平考试）倒入容器中的啤酒会形成大量泡沫，将啤酒倒入量筒中，结果表明泡沫破裂与原子核衰变遵循同样的统计规律。量筒中液面上泡沫体积V随时间t的变化如图所示，则泡沫上表面下降的速度随时间 （填写“增大”、“减小”或“不变”）。假设泡沫均匀分布，量筒中泡沫从t=0开始，经过1.5个半衰期后剩下的体积为 cm3。
最新模拟题精选
1. （2022山东淄博二模）2021年3月，考古学家利用技术测定了位于临淄稷下学宫遗址下的土层，确定距今约2400年，这个年代略早于春秋齐桓公时期。已知的半衰期为5730年，它很容易发生衰变，变成一个新核。下列说法正确的是（ ）
A. 骨骼中以碳酸钙（CaCO3）形式存在的的半衰期比单质的半衰期更长
B. 发生衰变，其衰变方程为：
C. 衰变的实质是核内一个中子转化为一个质子和一个电子
D. 经过2400年后，剩余的不到原来的一半
2. （2022福建厦门四模）科学家对三星堆6个坑73份炭屑样品利用年代检测法，推断其中4号祭祀坑埋藏年代有95.4%的概率落在距今3148~2966年前的时间范围内，属商代晚期。的衰变方程为：________。地下的压力，温度，湿度等因素________（选填“会”或“不会”）影响的半衰期。
3.（2022山东临沂二模）自1932年，英国科学家J。Chadwick发现中子以来，人类便开启了人工合成超重新元素的大门。在我国，中科院近代物理研究所利用重离子加速器将原子核加速后轰击原子核，成功合成了超重元素，除了合成了Bh外，还生成了一种粒子，则该粒子是（ ）
A. 中子 B. 质子 C. 电子 D. 氨核
4. （2022安徽淮安模拟）1934年，约里奥·居里夫妇发现经过粒子轰击的铝片中含有放射性的磷，他们由于发现人工放射性而获得了1935年的诺贝尔物理学奖。磷的衰变方程为：。则下列说法正确的是（ ）
A. Y是质子
B. Y是正电子
C. 改变压力、温度或化学状态，的半衰期会改变
D. 经过两个完整半衰期后，将完全衰变殆尽
5. （2022北京海淀二模）钚（）是原子能工业的一种重要原料，可作为核燃料的裂变剂。钚240的衰变方程为，下列说法正确的是（ ）
A. 这种衰变过程叫作衰变
B. 衰变放出的是由原子核外电子受激发而产生的
C. 衰变前的质量数大于衰变后的质量数之和
D. 衰变前的电荷数等于衰变后的电荷数之和
6． (2022天津南开二模)铀原子核既可发生衰变，也可发生裂变。其衰变方程为，裂变方程为，其中、、Y、的质量分别为、、、，光在真空中的传播速度为c、下列叙述正确的是（ ）
A. 发生的是β衰变
B. Y原子核中含有56个中子
C. 若提高温度，的半衰期将会变小
D. 一个裂变时释放的能量为
7. (2022年高考广东梅州二模)据报道，J国排放入海的核废水中含有氚（）等放射性元素，处置不当将严重威胁人类安全。氚衰变的半衰期长达12.5年，衰变方程为下列说法正确的是（ ）
A. 方程中的X应为中子
B. 可以通过加水稀释的方式降低核废水中氚总量的放射性
C. 经过50年，氚剩余量为原来总量的
D. 氚衰变放出的射线穿透性很弱，用一张纸就能把它挡住
8. （2022江苏南京二模）贫铀弹在爆炸中有很多U残留，其半衰期极为漫长且清理困难，所以对环境的污染严重而持久。设U发生α衰变形成新核X，以下说法正确的是（ ）
A. U的比结合能小于新核X的比结合能
B. 该衰变过程的方程可写为U+He→X
C. 衰变反应中的α射线在几种放射线中电离能力最弱
D. 2个U原子核经过一个半衰期后必定有一个发生衰变
9. （2022天津河东二模）幽门螺杆菌这种致病菌，很容易诱发胃肠疾病，近几年列入全民普查体检项目，碳14呼气试验是目前常用检测方法之一，病人需要口服尿素碳14胶囊。碳14半衰期是5730年，而且大部分是β衰变，其衰变方程为β。则下列说法正确的是（ ）
A. X比C多一个质子 B. β粒子来自于原子核外部
C. 含C的化合物比单质C衰变得慢些 D. 200个C经过5730年会有100个发生衰变
10.（2022河北石家庄二中模拟） 2021年4月，日本政府决定将福岛核废水排放入海，引起国际社会的广泛关注。核废水即使经处理，但还是含有氚、锶－90、铯－137、碘－129等放射性元素。其中Cs是最具危害的放射性元素，半衰期为30年。它能通过β衰变放射出β射线，衰变得到的新核用X表示。则下列说法正确的是（ ）
A. 铯核发生β衰变的衰变方程为Cs→X＋
B. 20个铯核经过60年，一定还有5个铯核未发生衰变
C. 铯核发生β衰变时，β射线来自原子核外的电子电离
D. X的比结合能比Cs小
11.（2022河北重点中学期中素养提升）2020年10月20日消息，好奇号火星车又有新发现：火星也曾有“绿洲”，或有生命存在，好奇号火星车是首辆使用核能提供能量的火星车，它的核能电池系统主要包括两个组成部分：一个装填钚（）二氧化物的热源和一组固体热电偶，将钚238产生的热能转化为电能，这一系统设计使用寿命为14年，钚238的半衰期为88年，原来静止的一个钚238衰变时放出射线和光子，生成原子核，已知钚238，粒子、的质量分别为、、，普朗克常量为，真空中的光速为，下列说法正确的是（ ）
A. 的中子数为92
B. 钚238放在高压容器里，其半衰期可能变为90年
C. 该核反应中的质量亏损为
D. 光子的波长大于
12. （2022江苏南京宁海中学4月模拟）通过检测发现三星堆遗址出土的文物，年代从公元前3000年延续至公元前1200年，跨越了近2000年，用实物展示了连绵5000年的中华文化。考古通常用C年代检测法推算出土文物的年代。C的衰变方程为C→N + X，下列说法正确的是（ ）
A. 衰变方程中的X是中子
B. C需吸收能量才能发生衰变
C. 随着C不断衰变，其半衰期会逐渐变长
D. N与X的质量之和小于C的质量
13. （2022河南南阳一中质检）1956年吴健雄用半衰期为5.27年的对李政道和杨振宁提出的在弱相互作用中宇称不守恒进行实验验证。的衰变方程式为。下列正确的是（ ）
A. X是质子
B. 增大压强，可使的的半衰期变为10.54年
C. 衰变能释放出X，说明了原子核中有X
D. 若该衰变过程中的质量亏损为，真空中的光速c，则该反应释放的能量为
14如图所示，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强磁场和匀强电场中，下列说法正确的是( )
A．①④表示α射线，其射出速度最慢但电离能力最弱
B．②⑤表示γ射线，其穿透能力和电离能力都很强
C．②⑤表示γ射线，是由原子核内释放出来的高频电磁波
D．③⑥表示β射线，是高速电子流
15 2020年12月12日，大亚湾反应堆“中微子实验”正式退役了。在3 275天11小时43分0秒的运行期间，这里产出了一系列重要的中微子研究成果，包括发现第三种中微子振荡模式，使我国的中微子研究跨入国际先进行列。中微子是宇宙中最古老、数量最多的物质粒子，太阳、地球、超新星、宇宙线、核反应堆，甚至人体都在不停地产生中微子，每秒钟有亿万个中微子穿过人们的身体。大多数原子核发生核反应的过程中也都伴有中微子的产生，例如核裂变、核聚变、β衰变等。下列关于核反应的说法，正确的是( )
A.是α衰变方程，是β衰变方程
B. 高速运动的α粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，其核反应方程为
C.衰变为，经过3次α衰变，2次β衰变
D.是核裂变方程，也是氢弹的核反应方程
