1、原子结构 原 子 核（选 考）原子核与放射性 核能 波与粒子第十五章一、天然放射现象1.天然放射现象：某些元素 放射某些射线的现象称为天然放射现象，这些元素称 .2.三种射线的本质：射线是 ，射线是 ，射线是 .自发地放射性元素氦核流电子流光子流二、原子核的衰变1.定义：原子核自发地放出某种粒子而转变为 的变化叫原子核的 .2.分类(1)衰变：同时放出射线.(2)衰变：同时放出射线.新核衰变XAZ42YAZ42 HeXAZ1YAZ01 e3.半衰期(1)定义：放射性元素的原子核有 发生衰变需要的时间.(2)半衰期的大小由放射性元素的原子核内部本身的因素决定，跟原子所处的 .(如压强、温度等)或
2、 (如单质或化合物)无关.4.放射性同位素有些原子的原子核电荷数 ，但质量数 ，这样一些具有相同核电荷数和不同中子数的原子互称为同位素.半数物理状态化学状态相同不同三、核能1.核力：间的相互作用力叫做核力，它是短程力.2.质 量 亏 损：原 子 核 在 核 反 应 前 后的 .3.质能方程(1)方程：.(2)物理意义：物体的质量和能量间有一定联系，即物体具有的能量与其质量成正比.当物体的能量增加或减小E,它的质量也会相应地减少或增加m，E与m的关系是E=mc2.核子质量之差E=mc24.获得核能的方式(1)重核裂变：重核俘获一个中子后分裂成两个(或多个)中等质量核的反应过程.重核裂变的同时放出
3、几个中子，并释放出大量核能.如：.应用：原子弹、原子核反应堆14192156360BaKr 3 n23592 U 10n(2)轻核聚变：某些轻核结合成质量较大的核的反应过程，同时释放出大量的核能.要想使氘核和氚核结合成氦核，必须达到几百万度以上的高温，因此裂变反应又叫 反应.如：.应用：氢弹热核2311HH42He 10n四、光电效应1.金属在光(包括不可见光)的照射下，发射出 的现象叫光电效应.发射出来的电子叫光电子.2.光电效应规律(1)任何一种金属都有一个极限频率0，只有入射光的频率 0时，才能产生光电效应.电子大于(2)光电子的最大初动能与入射光的强度 ，只随着入射光的频率增大而 .(
4、3)入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9s.(4)在发生光电效应时，光电流的强度与入射光的强度成正比.无关增大五、康普顿效应X射线散射时，部分散射光的波长变长，波长改变的多少与散射角有关，这种现象称为康普顿效应.六、波粒二象性光具有波粒二象性，光子既有粒子的特征，又有波的特征.实物粒子(原子、质子、中子、电子等)也具有波粒二象性.粒子能量E=h.粒子动量p=.h 应用质量数和电荷数守恒，进行核反应方程和核反应类型的判断在原子核的核反应过程中遵循质量数守恒和电荷数守恒，在很多情况下，可以作为判断反应方程是否正确的依据.在匀强磁场中有一个原来静止的放射性同位素 ，它所放
5、射的粒子与反冲核的径迹在磁场中是两个内切圆，圆的半径之比是71，如图15-2-1所示，那么 的衰变方程是()A.B.C.D.图15-2-114C146 C41024HeBe14051Be146 C146 C146 C14071Ne 13151BH14C 原来静止的放射性同位素 ，发生放射性衰变时所放射出的粒子与反冲核的径迹在磁场中是两个内切圆，说明放射出的粒子与反冲核是异性的带电粒子，由此可以判断所发生的衰变是放出 负 粒 子 的 衰 变，轨 道 圆 的 半 径 为r=，而静止的原子核衰变的过程中两个粒子的动量大小相等，半径与带电量成反比，由此可以确定，本题的正确答案为C.14CmvqB 本题
6、中根据两个内切圆来判断粒子的种类，要用到动量守恒定律和判断洛伦兹力方向的左手定则，所以，在核反应中，有时也要综合利用其他部分的物理知识进行求解.点评变式训练1：原子序数大于83的所有元素，都能自发地放出射线，这些射线共有三种：射线、射线和射线.下列说法中正确的是()A.原子核每放出一个粒子，原子序数减少4B.原子核每放出一个粒子，原子序数增加4C.原子核每放出一个粒子，原子序数减少1D.原子核每放出一个粒子，原子序数增加1解析：由于a粒子是氦的原子核，内部有2个质子和2个中子，原子序数为2，核子数为4.而b粒子是电子，质子数和中子数为0，原子序数为0，所以，原子核每放出一个a粒子，被a粒子带走
7、2个质子，原子序数减少2,而原子核每放出一个b粒子，原子核内将有一个中子转化为一个质子并产生一个电子，产生的电子放出了，但原子核内增加了一个质子，原子序数增加1，正确答案为D.近年来科学家在超重元素的探测方面取得了重大进展.科学家们在观察某两个重离子结合成超重元素的反应时，发现所生成的超重元素的核 经过6次衰变后成为 ，由此可以判定该超重元素的原子序数和质量数依次是()A.124，259 B.124，265C.112，265 D.112，277AZ X253100Fm 直接利用核衰变过程中质量数守恒和电荷数守恒来进行计算.核衰变方程为Z=100+12=112，A=253+24=277，答案D正
8、确.这是一个多次衰变的问题，反应物只能根据最后的产物和两个守恒定律来确定，注意：多次衰变问题可以在一个核反应方程中体现出来.AZ X425321006 HeFm点评变式训练2：(2010.全国卷)原子核经放射性衰变变为原子核，继而经放射性衰变变为原子核，再经放射性衰变变为原子核.放射性衰变、和依次为()Aa衰变、b衰变和b衰变Bb衰变、b衰变和a衰变Cb衰变、a衰变和b衰变Da衰变、b衰变和a衰变23892 U23490 Th23491 Pa23492 U234238909223423491902342349291UThThPaPaU ，abb质量少4，电荷数少2，说明质子加1，说明为质子加1
9、，说明为解析：数为 衰变数衰变，中子转化成质子数衰变，中子转化成质子答案：A 利用质能方程和质量亏损，计算核反应过程中释放核能的大小.根据不同的题设条件和不同的核反应特征，归纳几种计算方法.(1)根据爱因斯坦的质能方程，用核子结合成原子核时质量亏损(m)的千克数乘以真空中光速的平方(c=3108m/s),即E=mc2.(2)根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(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.(3)能的转化和守恒定律.(2011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 1
10、31I 和 137Cs两种放射性元素，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 131I 和 137Cs 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_AX1137 56Ba10nBX2131 54Xe 01eCX3137 56Ba 01eDX4131 54Xe11pB、C、78、82.变式训练3：一个铀核衰变为钍核时释放出一个粒子，已知铀核的质量为 3.85313110-25kg,钍 核 的 质 量 为3.78656710-25kg,粒 子 的 质 量 为6.6467210-27kg,在这个衰变过程中释放的能量等于 J(保留两位有效数字).解析：质量亏损m=mU-(mTh+m)根据爱因斯坦质能方程E=mc2=mU-(mTh+m)c2=3.853131-(3.786567+0.0664672)10-25(3108)2J=8.710-13J