1、第60讲原子核考情 剖析(注：考纲要求及变化中代表了解和认识，代表理解和应用；命题难度中的A代表容易，B代表中等，C代表难)考查内容考纲要求及变化考查年份考查形式考查详情考试层级命题难度核力比结合能质量亏损核反应方程09年计算考查核反应中质能关系和动量守恒的综合应用09年选择考查核反应方程的配平(质量数和核电荷数守恒)11年计算考查核反应方程及其产生条件12年填空考查核反应方程及比结合能非重点B重点A或B小结及预测1.小结：核反应方程的考查形式多样，侧重考查对核反应和核反应方程式的理解和判断；核力与结合能、质量亏损以计算题的形式进行考查，考查质能关系2预测：核反应方程在09、11、12年都有所
2、考查，预计14年考查的可能性很大3复习建议：建议复习时注重核反应方程的配平. 知识 整合一、天然放射现象1_叫做天然放射现象，首先由_发现，天然放射现象的发现，说明原子核还有内部结构2具有放射性的元素叫_3衰变(1)不稳定的原子核自发放出粒子或粒子后，转变为_的变化称为原子核的衰变射线是伴随着衰变或衰变产生的，也叫辐射天然放射现象就是原子核的衰变现象(2)三种射线的性质种类射线射线射线组成高速氦核流光子流(高频电磁波)带电量e质量4mpmp/1840在电磁场中偏转与射线反向偏转穿透本领对空气的电离作用在空气中的径迹粗短直最长通过胶片感光(3)半衰期：放射性元素的原子核_所需的时间半衰期具有绝对
3、性和统计性，绝对性指半衰期由核内部本身的因素决定，跟原子所处的_无关；统计性指半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，个别原子核经多长时间衰变无法预测(4)衰变类型衰变类型衰变衰变衰变方程AZXA4Z2Y42HeAZXAZ1Y01e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211H210n42He10n11H01e匀强磁场中轨迹形状衰变规律电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒二、原子核的人工转变1原子核的人工转变是_产生另一种新核的方法2质子的发现(1)卢瑟福发现质子的实验是_(2)核反应方程：_.(3)质子的成因：NHeF(氟核)OH即_.3中子的发现(1)卢瑟福预
4、见中子的存在，后英国物理学家_发现了中子(2)核反应方程式_(3)中子是一种不带电，穿透力_的粒子，其质量与_质量差不多三、原子核的组成1原子核是由_组成，质子和中子统称核子质子和中子可以相互转化，如Hne，nHe.2原子序数_原子核外电子数；中子数质量数质子数四、人工放射性同位素的发现11934年，居里夫妇用粒子轰击铝箔时，发现了放射性同位素和正电子，核反应方程式为：AlHe_n，P_e2放射性同位素：具有放射性的同位素叫放射性同位素，如上式中的P就是磷的一种同位素，具有放射性3正电子：质量与电子相同带一个单位正电荷的粒子，其产生的实质是质子衰变成中子时产生的，方程为_4放射性同位素的应用：
5、(1)_；(2)_五、核能1核能(1)核子结合成原子核需要放出能量，这叫原子核的结合能，称为核能_是核能变化的量度(2)结合能与核子数之比，称做_，也叫平均结合能_越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定2质量亏损组成原子核的核子的质量与原子核的质量之差，或者参加核反应的原子核总质量与_之差叫质量亏损3爱因斯坦质能方程(1)凡具有质量的物体都具有能量，物体的质量和能量间的关系为：_，这就是爱因斯坦质能方程(2)若原子核质量亏损m.对应释放的能量为_(3)质量亏损并不是质量损失(消失)也不是与质量守恒定律相矛盾，而是亏损的质量以_形式辐射出去了(4)在核能的计算中c的单位取国际单位制，此时若
6、m的单位为kg，能量的单位为J，当m的单位为u(原子质量单位)时，1u相当于_MeV的能量关系，然后据此进行计算六、核能释放的常见途径1重核的裂变(1)裂变：_.(2)链式反应：裂变要在一定的条件下才能进行，比如铀235核受到中子轰击时会发生裂变，而裂变时又要放出一些中子，这些中子又可引起其他的铀235核裂变，而使裂变反应不断进行下去，这种反应叫做链式反应链式反应的条件是铀必须纯净，而且体积要大于_(3)核反应堆：_，是核电站应用核能发电的核心设施2轻核的聚变(1)聚变：_.(2)热核反应聚变必须在轻核间的距离十分接近，即达到1015 m时才能进行在极高温度下，原子核可以获得足够的动能克服_而
7、发生聚变，所以这种聚变反应又叫做热核反应(3)目前已实现的人工热核反应：_.1核反应的四种类型比较类型可控性核反应方程典例衰变衰变自发UThHe衰变自发ThPae人工转变人工控制NHeOn(卢瑟福发现质子)HeBeCn(查德威克发现中子)AlHePnPSie(约里奥居里夫妇发现放射性同位素及正电子)重核裂变比较容易进行人工控制UnBaKr3nUnXeSr10n轻核聚变除氢弹外无法控制HHHen2三种射线在电场和磁场中偏转时有何特点三种射线在电场和磁场中偏转时有以下特点：(1)不论在电场还是磁场中，射线总是做匀速直线运动，不发生偏转(2)在匀强电强中，和粒子沿相反方向做类平抛运动，且在同样的条件
8、下，粒子的偏移大如图所示，粒子在电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动，位移x可表示为xat22，所以，在同样条件下粒子与粒子偏移之比为371.(3)在匀强磁场中，和粒子沿相反方向做匀速圆周运动，且在同样条件下，粒子的轨道半径小，偏转大如图所示，粒子的轨道半径可表示为R，所以，在同样条件下与粒子轨道半径之比为1.爱因斯坦的质能方程Emc2【典型例题1】 一个氘核和一个氚核结合成氦时，释放的核能为E，阿伏加德罗常数为NA，则4克氘核与6克氚核完全反应，发生的质量亏损是() A2NAEc2 B4NAEc2 C. D.温馨提示由质能方程Emc2易解本题.记录空间【变式训练1】 质子、中子和氘核的质量
9、分别为m1、 m2和m3，真空中光速为c，当质子和中子结合成氘核时，放出的能量是() Am3c2 B(m1m2)c2 C(m3m2m1)c2 D(m1m2m3)c2核反应方程(1)怎样正确写出核反应方程解决这类问题的方法：一是要掌握核反应方程遵守质量数守恒和电荷数守恒的规律；二是要熟悉和掌握教材中出现的重要核反应方程式，并知道其意义；三是要熟记常见的基本粒子的符号，如质子、中子、粒子、粒子、正电子、氘核、氚核等另外，还要注意在写核反应方程时，不能无中生有，必须是确实存在、有实验基础的核反应(2)关于核反应的三点说明核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号
10、连接核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒【典型例题2】 表示放射性元素碘131(I)衰变的方程是() A.ISbHe B.IXee C.IIn D.ITeH温馨提示粒子是电子，衰变质子数增加1，质量数不变记录空间【变式训练2】 核反应方程如下：BeHeCnHHHe能量UnSrXexnFyOHe对于以上反应方程，下面说法中正确的是() A是原子核的人工转变核反应方程 B是链式反应方程 C是核裂变方程，其中x10 D是衰变方程，其中y是质子【变式训练3】 钚的放射性同位素Pu静止时衰变为铀核激发态U
11、*、粒子，而铀核激发态U*立即衰变为铀核U，并放出能量为0.097 MeV的光子已知：Pu、U和粒子的质量分别为mPu239.052 1 u、mU235.043 9 u和m4.002 6 u,1 u931.5 MeV/c2.(1)写出衰变方程；(2)已知衰变放出的光子的动量可忽略，求粒子的动能 随堂 演练1下列核反应方程式中，书写正确的是() A.U=ThHe B.ThPae C.NHeOH D.AlHePH2某放射性元素的原子核A经衰变得到新核B，B经衰变得到核C，则() A原子核C的中子数比A少2 B原子核C的质子数比A少1 C原子核C的中子数比B多1 D原子核C的质子数比B少13关于天然
12、放射现象，以下叙述正确的是() A若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小 B衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的 C在、这三种射线中，射线的穿透能力最强，射线的电离能力最强 D铀核(U)衰变为铅核(Pb)的过程中，要经过8次衰变和10次衰变第4题图4如图所示，两个相切的圆表示一个静止原子核发生某种核变化后，产生的两种运动粒子在匀强磁场中的运动轨迹，可能的是() A原子核发生了衰变 B原子核发生了衰变 C原子核放出了一个正电子 D原子核放出了一个中子5现有核反应方程为AlHePX，新生成的P具有放射性，继续发生衰变，核反应方程为：PSiY.平行金属板M、N间有匀强电场，且UMU
13、N，X、Y两种微粒竖直向上离开放射源后正确的运动轨迹是() A B C D6原子核X与氘核H反应生成一个粒子和一个质子由此可知() AA2，Z1 BZ2，Z2 CA3，Z3 DA3，Z27(1)(多选)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有() A.UThHe 是衰变 B.NHeOH 是衰变 C.HHHen 是轻核聚变 D.SeKr2e 是重核裂变(2)现有四个核反应： A.HHHen B.UnXKr3n C.NaMge D.HeBeCn_是发现中子的核反应方程，_是研究原子弹的基本核反应方程，_是研究氢弹的基本核反应方程求B中X的质量数和中子数8.H的质量是3.016 050 u，质子的
14、质量是1.007 277 u，中子质量是1.008 665 u求：(1)一个质子和两个中子结合为氚核时，是吸收还是放出能量？该能量为多少？(2)氚核的结合能和比结合能各是多少？(3)如果这些能量是以光子形式放出，则光子的频率是多少？第60讲原子核知识整合基础自测一、1.元素自发地放出射线的现象贝克勒耳2.放射性元素3.(1)新核(2)种类射线射线射线组成高速氦核流高速电子流光子流(高频电磁波)带电量2ee0质量4mpmp/1840静质量为零在电磁场中偏转与射线反向偏转不偏转穿透本领最弱较强最强对空气的电离作用很强较弱很弱在空气中的径迹粗短直细长曲最长通过胶片感光感光感光(3)有半数发生衰变物理
15、或化学状态二、1.用高速运动的粒子轰击原子核2.(1)用粒子轰击氮原子核(2)7NHe8OH(3)粒子进入氮核，形成氟核9F，氟核不稳定，衰变时放出质子3.(1)查德威克(2)BeHe6Cn(3)很强质子三、1.质子和中子2.核电荷数四、1.PSi3.Hne4(1)利用它的射线(2)作为示踪原子五、1.(1)核力的功(2)比结合能比结合能2.生成新原子核的总质量3.(1)Emc2(2)Emc2(3)能量(4)931.5六、1.(1)重核分裂成两个质量较小的原子核的核反应(2)临界体积(3)使原子核裂变的链式反应能够有控制地持续进行的装置2.(1)轻核结合成质量较大的原子核的核反应称为聚变(2)
16、库仑斥力(3)氢弹的爆炸重点阐述【典型例题1】 一个氘核和一个氚核结合成氦时，释放的核能为E，阿伏加德罗常数为NA，则4克氘核与6克氚核完全反应，发生的质量亏损是() A2NAEc2 B4NAEc2 C. D.【答案】C【解析】4克的氘核和6克的氚核的摩尔数都是2，因此原子核数均为2NA，由于一个氘核和一个氚核结合成氦时，释放的核能为E，故释放总能量为E2NAE，而Emc2，可得C正确变式训练1D【解析】 质子和中子结合成氘核时，总质量减小了，即质量亏损m(m1m2m3)，依据质能方程可知，放出的能量为Emc2(m1m2m3)c2.【典型例题2】表示放射性元素碘131(I)衰变的方程是() A
17、.ISbHe B.IXee C.IIn D.ITeH【答案】B【解析】 碘(I)的原子核内一个中子放出一个电子，变成一个质子，质量数没有发生变化，核电荷数增加1，所以生成54号元素Xe，放出一个电子，B选项正确变式训练2A【解析】用粒子轰击铍核是查德威克发现中子的实验，属于人工转变，根据核反应前后电荷数守恒和质量数守恒知C是错的；式是聚变反应方程；式是原子核的人工转变，不是衰变方程变式训练3(1)见解析(2)5.034 MeV【解析】 (1)衰变方程为PuUHeUU或合起来有PuUHe(2)上述衰变过程的质量亏损为mmPumUm放出的能量为Emc2E铀核U的动能EU、粒子的动能E和光子的能量E
18、之和，EEUEE可得EUE(mPumUm)c2E设衰变后的铀核和粒子的速度分别为vU和v，则由动量守恒有mUvUmv又由动能的定义知EUmUv，Emv由式得由式得E(mpumUm)c2E代入题给数据得E5.034 MeV【点评】计算核能的四种方法(1)根据Emc2计算，计算时m的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，E的单位是“J”(2)根据Em931.5 MeV计算因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，所以计算时m的单位是“u”，E的单位是“MeV”(3)根据平均结合能来计算核能原子核的结合能平均结合能核子数(4)有时可结合动量守恒和能量守恒进行分析计算，此时应注意动量、动能
19、关系式p22mEk的应用随堂演练1.B【解析】 核反应方程式中要用箭头连接，不可用等号，故A错；B项中核反应方程式书写正确；C项中核反应方程式的质量数不守恒，故C错；D项中核反应方程式不符合实际，故D错，故选B.2.B【解析】 由题意知，AHeB，BeC，故选B.3.BC【解析】 半衰期是由放射性元素原子核的内部因素所决定，跟元素的化学状态、温度、压强等因素无关，A错；衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的，nHe，B对；根据第三种射线的物理性质，C对；U的质子数为92，中子数为146，Pb的质子数为82，中子数为124，因而铅核比铀核少10个质子，22个中子注意到一次衰变数量减
20、少4，故衰变的次数为x8次，再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定衰变的次数y应满足2xy8292，y2x106次4.AC【解析】 两个相切的圆表示在相切点处是静止的原子核发生了衰变，由于无外力作用，动量守恒，说明原子核发生衰变后，新核与放出的粒子速度方向相反，若是它们带相同性质的电荷，则它们所受的洛仑兹力方向相反，则轨道应是外切圆，若它们所带电荷的性质不同，则它们的轨道应是内切圆，图示的轨迹说明是放出了正电荷，所以可能是衰变或放出了一个正电子，故A、C两选项正确5.B【解析】 由核反应方程知X是中子(n)，Y是正电子(e)，MN间场强方向水平向右，X不受力做直线运动，Y受向右的电场力向右偏
21、转，B正确6.D【解析】 写出核反应方程：XHHeH，由质量数守恒和电荷数守恒，列方程：A241，Z121，解得：A3，Z2，故选项D正确7.(1)AC(2)DBA见解析【解析】 (1)衰变是原子核自发地放出或粒子的核反应，衰变方程的特点是箭头的左边只有一个原子核，箭头的右边出现或粒子；聚变反应的特点是箭头的左边是两个轻核，箭头的右边是较大质量的原子核；裂变方程的特点是箭头的左边是重核与中子反应，箭头右边是中等质量的原子核，综上所述，A、C正确(2)人工转变方程的特点是箭头的左边是氦核与常见元素的原子核箭头的右边也是常见元素的原子核D是查德威克发现中子的核反应方程，B是裂变反应，是研究原子弹的
22、核反应方程A是聚变反应，是研究氢弹的核反应方程由电荷数守恒和质量数守恒可以判定，X质量数为144，电荷数为56，所以中子数为1445688.8.见解析【解析】 (1)一个质子和两个中子结合成氚核的反应方程式是H2nH，反应前各核子总质量为m2mn1.007 277 u21.008 655 u3.024 607 u，反应后新核的质量为mH3.016 050 u，质量亏损为m3.016 050 u3.024 607 u0.008 557 u.因反应前的总质量大于反应后的总质量，故此核反应为放能反应释放的核能为E0.008 557931.5 MeV7.97 MeV.(2)氘核的结合能即为E7.97 MeV，它的比结合能为2.66 MeV.(3)放出光子的频率为Hz1.921021Hz.