4. 两种放射性元素的半衰期分别为 $t _ { 0 }$ 和 $2 t _ { 0 }$ ,在 $t = 0$ 时刻这两种元素的原子核总数为N,在 $t = 2 t _ { 0 }$ 时刻,尚未衰变的原子核总数为 $\frac { N } { 3 }$ ,则在 $t = 4 t _ { 0 }$ 时刻,尚未衰变的原子核总数为( )
参考答案
C
2022_全国甲卷
4. 两种放射性元素的半衰期分别为 $t _ { 0 }$ 和 $2 t _ { 0 }$ ,在 $t = 0$ 时刻这两种元素的原子核总数为N,在 $t = 2 t _ { 0 }$ 时刻,尚未衰变的原子核总数为 $\frac { N } { 3 }$ ,则在 $t = 4 t _ { 0 }$ 时刻,尚未衰变的原子核总数为( )
C
【答案】C
【解析】
【详解】根据题意设半衰期为 $t _ { 0 }$ 的元素原子核数为 x,另一种元素原子核数为 y,依题意有
$$ x + y = N $$
经历 $2 t _ { 0 }$ 后有
$$ \frac { 1 } { 4 } x + \frac { 1 } { 2 } y = \frac { N } { 3 } $$
联立可得
$$ x = { \frac { 2 } { 3 } } N , y = { \frac { 1 } { 3 } } N $$
在 $t = 4 t _ { 0 }$ 时,原子核数为x的元素经历了4个半衰期,原子核数为y的元素经历了2个半衰期,则此时未
衰变的原子核总数为
$$ n = { \frac { 1 } { 2 ^ { 4 } } } x + { \frac { 1 } { 2 ^ { 2 } } } y = { \frac { N } { 8 } } $$
故选 C。