高三物理一轮复习学案原子核部分解析.docx
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高三物理一轮复习学案原子核部分解析
高三物理3-5原子结构原子核
(2)2013-2-20
考点知识梳理一、天然放射性现象
1.放射性现象:
贝克勒耳发现_____________,使人们认识到________也有复杂结构,揭开了人类研究原子核结构的序幕.通过对天然放射现象的研究,人们发现原子序数大于________的所有天然存在的元素都有_________,它们放射出来的射线共有三种:
______、__________、____________.
2、三种射线的本质和特性
1.α射线:
速度约为光速1/10的_______,贯穿作用很弱,电离作用很强.2.β射线:
速度约为光速十分之几的________,贯穿作用很强,电离作用较弱.3.γ射线:
波长极短的__________,贯穿作用最强,电离作用最弱.
3、原子核的衰变规律
(1)α衰变的一般方程为________________·每发生一次α衰变,新元素与原元素相比较,核电荷数减小_____,质量数减少_____.α衰变的实质是某元素的原子核同时放出由两个质子和两
个中子组成的粒子(即氦核).(核内2114
1H+20n→2He)
(2)β衰变的一般方程为_______________.每发生一次β衰变,新元素与原元素相比较,核电荷数增加____,质量数_.β衰变的实质是元素的原子核内的一个中子变成质子时放射出一个电子.(核内10n→11H+
-1
e
),
(3)γ射线是伴随_______或__________同时产生的.其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变时,产生的某些新核由于具有过多的能量(核处于激发态)而辐射出光子.
(4)半衰期:
放射性元素衰变的快慢用半衰期来表示,二、原子核的人工转变核能
1.原子核的组成:
______和_______组成原子核。
质子和中子统称为________,原子核的质量数等于其___________,原子核的电荷数等于其__________,原子核的中子数N等于其质量数A与电荷数Z之差,即N=A—Z。
具有相同的质子数、不同的中子数的原子核互称为___________.2.原子核的人工转变:
①卢瑟福发现质子的核反应方程为:
_____________________②查德威克发现中子的核反应方程为:
____________________。
③约里奥·居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程为:
______________________________________________________,其中,3015P是放射性同位素,
1
e为正电子.
3.放射性同位素的应用
⑴利用其射线:
α射线____________强,用于使空气电离,将静电泄出,从而消除有害静电。
γ射线_______________强,可用于金属探伤,也可用于治疗恶性肿瘤。
各种射线均可使DNA发生突变,可用于生物工程,基因工程。
⑵作为示踪原子。
用于研究农作物化肥需求情况,诊断甲状腺疾病的类型,研究生物大分子结构及其功能。
⑶进行考古研究。
利用放射性同位素____________,判定出土木质文物的产生年代。
一般都使用人工制造的放射性同位素(种类齐全,半衰期短,可制成各种形状,强度容易控制)。
三、核力与核能
1.核力:
原子核的半径很小,其中的质子之间的库仑力很大,受到这么大的库仑斥力却能是稳定状态,一定还有另外一种力把各核子紧紧地拉在一起.这种力叫做_______
①核力是很强的力
②核力作用范围小,只在___________________短距离内起作用③每个核子只跟_______________才有核力作用2.核能
(1)结合能:
核子结合成原子核时放出一定的能量,原子核分解成核子时吸收一定能量,这种能量叫结合能.
(2)质量亏损:
核子结合生成原子核,所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要______些,这种现象叫做质量亏损。
也可以认为.在核反应中,参加核反应的总质量m和核反应后生成的核总质量m/之差:
Δm=m一m/
(3)爱因斯坦质能方程:
爱因斯坦的相对论指出:
物体的能量和质量之间存在着密切的联系,它们的关系是:
______________,这就是爱因斯坦的质能方程。
质能方程的另一个表达形式是:
_________________。
(4)核能计算:
①应用公式ΔE=Δmc2
时应选用国际单位,即ΔEM的单位为焦耳,Δm的单位为千克,C的单位为米/秒.
②1u相当于931.5MeV,其中u为原子质量单位:
1u=1.660566×10-27kg,lMev=l06ev,leV=1.6×10-19
J
③应用公式ΔE=931.5Δm时,ΔE的单位为兆电子伏(MeV),Δm的单位为原子质量单位.
3.核能的利用
(1)重核的裂变:
2351141921
92
U+0n→56Ba+36Kr+30n(原子弹、核电站)在一定条件下(超过临界体积,裂变反应会连续不断地进行下去,这就是链式反应。
(2)轻核的聚变:
234He+1
1H+1H→20n(需要几百万度高温,所以又叫热核反应)
(应用:
氢弹)
典型例题:
考点1.衰变有关问题
[例题1]钍核
232
90
Th经过6次α衰变和4次β衰变后变成铅核,则()
A.铅核的符号为20882
Pb,它比232
90Th少8个中子B.铅核的符号为20478
Pb,它比232
90Th少16个中子C.铅核的符号为20823282
Pb,它比90Th少16个中子D.铅核的符号为22078
Pb,它比
23290
Th少12个中子
练习1(
238
92U
)经过α、β衰变形成稳定的铅(
20682
Pb
),问在这一变化过程中,共有多少中子转变
为质子()
A.6;B.14;C.22;D.32考点2.核反应方程
1.无论何种反应方程必须遵守电荷数守恒,质量数守恒规律,有些核反应方程还要考虑到能量守恒规律(如裂变和聚变方程常含有能量项)
2.核反应方程中的箭头→表示反应进行的方向,不能把箭头写成等号
3.注意原子核表示为A
zX(A为质量数,z为核电荷数),要熟悉常见的基本粒子的表达式,
如中子1112,氚3004
0n,质子1H,氕1H,氘1H1H,电子-1e,正电子1e,氦核2He等。
例题2:
成下列核反应方程,并指出其中哪个是发现质子的核反应方程,哪个是发现中子的核反应方程。
(1
141147N+0n→
6
C+
⑵
147
N
+
42
He
→
178
O
+_____
⑶105
B+1
→_____+
4He
⑷
941560n
2
4
Be
+
2
He
→_____+
n
⑸
26
Fe+2
571H
→
27
Co
+_____
练习1:
.(四种反应的区分)下列说法正确的是()A.15
N+1H1247
1
→
6
C+He是α衰变方程B.1H221+
1
H→
32
He+γ是核聚变反应方程
C.238U→2344
2792
90
Th+
42He是核裂变反应方程D.2He+
13
Al→
3015
P+
10
n是原子核的人工转变方程
练习2在下列4个核反应方程中,x表示质子的是()
(A)30P→30
15
14
Si+x
(B)238234
92U→92
Th+x
(C)271
27x
(D)273013
Al+0n→12
Mg+
13
Al+4
2He→15
P+x
考点3.质量亏损和核能的计算
剖析:
(1根据爱因斯坦的质能亏损,用核子结合成原子核时的质量亏损(Δm的千克数乘以真空中光速的平方(c=3×108m/s,即:
ΔE=Δmc2①
(2根据1原子质量单位(u相当于931.5(MeV能量,用核子结合成原子核时质量亏损的原子质
量单位乘以931.5MeV,即:
ΔE=Δm×931.5MeV②
例题3:
太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核的热核反应,这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源.(mp=1.0078u,mα=4.0026u,me=0.00055u
1u=931.5MeV)
(1)写出这个核反应方程.
(2)这一核反应释放出多少焦耳能量?
练习1.(核反应方程+质能方程+动量守恒定律+能量守恒)一个静止的铀核23292
U(原子质量为
232.0372u)放出一个α粒子(原子质量为4.0026u)后衰变成钍核228
90
Th(原子质量为228.0287u)。
(已知:
原子质量单位1u=1.67×10—27kg,1u相当于931MeV)
(1)写出核衰变反应方程;
(2)算出该核衰变反应中释放出的核能;
(3)假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和α粒子的动能,则钍核获得的动能
有多大?
高三物理3-5原子结构原子核
(2)作业2013-2-20
1.(2012上海卷).与原子核内部变化有关的现象是()
(A)电离现象
(B)光电效应现象
(C)天然放射现象(D)α粒子散射现象
2.(2012上海卷).在轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度,其检测装置由放射源、探测器等构成,如图所示。
该装置中探测器接收到的是(
)
(A)X射线(B)α射线
(C)β射线(D)γ射线
3.(2012全国理综.235
92
U经过m次a衰变和n次β衰变207
82
Pb,则()A.m=7,n=3B.m=7n=4C.m=14n=9D.m=14n=18
4.(2012广东卷).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()
A.341
1
H+2
1H→2He+0n是核聚变反应B.3H+2
1
11H→
42
He+0n是β衰变C.
235U+1
140Xe+941
92
0n→54
38Sr+20n是核裂变反应D.
235U+1
140941
920n→
54Xe+
38
Sr+20n是α衰变
5.(2011北京).表示放射性元素碘131(131
53I)β衰变的方程是()
A.131I→
127
4
13153
51
Sb+2
HeB.53I→
13154
Xe+
0-1
e
C.1311301nD.1311301
53I→53I+053I→52Te+1H
6.(2012重庆卷).以下是物理学史上3个著名的核反应方程x+7
14
17
12
3Li→2yy+7N→x+8Oy+94Be→z+6Cx、y和z是三种不同的粒子,其中z是
A.α粒子B.质子C.中子D.电子
7.(浙江第15题。
关于天然放射现象下列说法正确的是Aα射线是由氦原子核衰变产生的
Bβ射线是由原子核外电子电离产生的
Cγ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生的D通过化学反应不能改变物质的放射性
8.(重庆第16题.核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137。
碘131的半衰期约为8天,会释放β射线。
铯137是铯133的同位素,半衰期约为30年,发生衰变期时会辐射γ射线。
下列说法正确的是()
A.碘131释放的β射线由氦核组成
B.铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量C.与铯137相比碘131衰变更慢。
D.与铯133和铯137含有相同的质子数
39.科学家发现在月球上含有丰富的2
He
(氦3)。
它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料,其参
33
与的一种核聚变反应的方程式为
2
He+31
4
2
He→21H+2He
。
关于
2
He
聚变下列表述正确的是()
A.聚变反应不会释放能量B.聚变反应产生了新的原子核3
C.聚变反应没有质量亏损D.目前核电站都采用
2
He
聚变反应发电
10.原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源。
当氖等离子体被加热到适当高温时,氖核参与的几种聚变反应可能发生,放出能量。
这几种反应的总效果可以表示为
62
4
1
1
1H→
k2He+d
1
H+20n+43.1M5,由平衡条件可知(eV
)
A.k=1,d=4B.k=2,d=2C.k=1,d=6D.k=2,d=3
11.三个原子核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Z核并放出一个个氦(42He),则下面说法正确的是()
A.X核比Z核多一个原子B.X核比Z核少一个中子
C.X核的质量数比Z核质量数大3D.X核与Z核的总电荷是Y核电荷的2倍
12.一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核,同时辐射一个γ光子。
已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3,普朗克常量为h,真空中的光速为c。
下列说法正确的是(
113A.核反应方程是1H+0n→1H+γB.聚变反应中的质量亏损∆m=m1+m2-m1λ=
h
C.辐射出的γ光子的能量E=(m3-m1-m2cD.γ光子的波长
(m1+m2-m3c
2
13.(2012全国新课标氘核和氚核可发生热核聚变而释放巨大的能量,该反应方程为:
21H+31H→42He+x,式中x是某种粒子。
已知:
21H、341H、2
He和粒子x的质量分别为2.0141u、3.0161u、4.0026u和1.0087u;1u=931.5MeV/c2,c是真空中的光速。
由上述反应方程和数据可知,粒子x是__________,该反应释放出的能量为_________MeV(结果保留3位有效数字)
14(2012海南卷).2011年3月11日,日本发生九级大地震,造成福岛核电站的核泄漏事故。
在泄露的污染物中含有
131
I和
137
Cs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131
I和
137
Cs衰变过程,它们分别是_______和__________(填
入正确选项前的字母)。
131I和137Cs原子核中的中子数分别是________和_______.
137
1
131A.X1→
56
Ba+0n
B.X2→
54
Xe+
01371311-1
e
C.X3→
56
Ba+
0-1
e
D.X4→
54
Xe+
1
p
15.碘131核不稳定,会发生β衰变,其半衰变期为8天。
①碘131核的衰变方程:
(衰变后的元素用X表示)。
②经过________天75%的碘131核发生了衰变。
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