1、第 2 讲 原子核 考点 1天然放射现象1天然放射现象的发现(1)_发现天然放射现象，使人们认识到原子核也有复杂结构，揭开了人类研究原子核结构的序幕贝克勒尔(2)通过对天然放射现象的研究，人们发现原子序数大于或等于的所有天然存在的元素都有放射性，原子序数小于 83的天然存在的元素有些也具有放射性，它们放射出来的射线共有三种：_2天然衰变中核的变化规律在核的天然衰变中，核变化的最基本的规律是质量数守恒和电荷数守恒射线、射线、射线(1)衰变：随着 衰变，新核在元素周期表中位置向前移 2位，即AZXA4Z2Y42He，实质是 2 个质子和 2 个中子结合成一个整体射出83(2)衰变：随着衰变，新核在
2、元素周期表中位置向后移 1位，即 AZXZA1Y01e.实质是中子转化为质子和电子(3)衰变：随着衰变，变化的不是核的种类，而是核的能量状态但一般情况下，衰变总是伴随衰变或衰变进行的3三种射线的本质和特性(1)射线：速度约为 1/10 光速的氦原子核流，贯穿作用很弱，电离作用很强；(2)射线：高速运动的电子流，速度接近光速贯穿本领很强，电离作用较弱；(3)射线：波长极短的电磁波，贯穿本领最强，电离作用很弱4半衰期放射性元素衰变的快慢用半衰期来表示(1)定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间(2)意义：反映了核衰变过程的统计快慢程度(3)特征：只由核本身的因素所决定，而与原子所处的物
3、理状态或化学状态无关(4)公式表示：N 余N 原12t/T，m 余m 原12t/T 式中 N 原、m 原分别表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N 余、m 余分别表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，t 表示衰变时间，T 表示半衰期A射线是原子核自发地放射出的氦核，它的穿透能力很强B射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等穿透能力C射线一般伴随、射线产生，它的穿透能力最强D射线是电磁波，它的穿透能力最弱1(单选)关于、三种射线，下列说法中正确的是()C2(双选)(2011 年广东六校联考)下列说法中正确的是()A氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，电子动能增加，原子势能减少B
4、原子核的衰变是原子核在其他粒子的轰击下而发生的C衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的D放射性元素的半衰期随温度和压强的变化而变化AC3(双选)(汕头金山中学 2011 届高三期末)下列核反应方程中，哪些是平衡的()BCA.10 5 B(粒子)13 7 N11HB.2713Al10n2712Mg(质子)C.94Be42He12 6 C(中子)D.14 7 42He17 8 O(氚核)D铅核比钍核少了 8 个质子，铅核比钍核少了 16 个中子，共经过 4 次衰变和 6 次衰变，共经过 6 次衰变和 4 次衰变AC.BD.4(单选)232 90Th(钍)经过一系列 和 衰变，成为
5、208 82Pb(铅)，则()解析：钍核与铅核的质子数之差为 90828，中子数之差为(23290)(20882)16.由于衰变过程中质量数和核电荷数守恒，故可通过列方程求解 衰变和 衰变的次数设232 90 h变成208 82 Pb 经过 X 次 衰变、次 衰变由质量数守恒得：2084X232；由电荷数守恒得：822XZ90，解出 X6，Z4，则选项 D 是正确(2)核力作用范围小，只在 2.010考点 2核力和核能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，这种力叫做核力(1)核力是很强的力15 m 的
6、短距离内起作用(3)每个核子只跟它_的核子发生核力作用相邻2核能(1)结合能：核子结合成原子核时_一定的能量，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小些，这种现象叫做_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：mmm.(3)爱因斯坦质能方程：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：Emc2.吸收质量亏损Emc25(双选)(2011 年深圳一模)氘核、氚核、中子、氦核的质量分别是 m1、m2、m3 和 m4，如果氘核和氚核结合生成氦
7、核，则下列说法中正确的是()ADA核反应方程为B这是一个裂变反应C核反应过程中的质量亏损mm1m2m4D核反应过程中释放的核能E(m1m2m3m4)c223411120H+HHe+n6(双选)(2011 年广东三校联考)关于核反应，下列说法正确的是()BDA氡的半衰期为 3.8 天，若有四个氡原子核，经过 7.6 天就只剩下一个B任何核反应，只要伴随能量的产生，则反应前后各物质的质量和一定不相等C太阳内部高温高压条件下的热核聚变核反应方程是23592U 0 n13654Xe9038Sr1010nD 衰变的实质是原子核内部的一个中子转变成质子时释放出电子1b考点 3原子核的人工转变、重核的裂变和
8、轻核的聚变1原子核的人工转变(1)质子的发现卢瑟福用粒子轰击 7 号元素，发现了_核反应方程为：.(2)中子的发现查德威克用粒子轰击 4 号元素，发现了_核反应方程为：.质子中子1441717281N+HeC+H941214260Be+HeC+n147 N94Be2重核的裂变(1)所谓重核即为质量数很大的原子核(2)重核俘获一个中子后分裂为两个或几个中等质量数的原子核的反应叫重核的裂变在裂变的同时，还会放出几个中子和大量能量(3)放射性同位素的人工合成居里夫妇用粒子轰击 13 号元素2713Al，人工合成了放射性P 的同位素核反应方程为：2713Al42He 3515P10n.3轻核的聚变(1
9、)所谓轻核是指质量数很小的原子核，如氢核、氦核等(2)某些轻核结合成质量数较大的原子核的反应过程叫做轻核的聚变，同时放出大量的能量裂变方程式举例：235 92 U10n9038Sr136 54 Xe1010n铀 235 裂变时，同时放出 23 个中子，如果这些中子再引起其他铀 235 核裂变，就可使裂变反应不断地进行下去，这种反应叫链式反应铀 235 能够发生链式反应的铀块的最小体积叫做它的临界体积轻核聚变方程举例：轻核聚变只能发生在超高温条件下，故轻核聚变也叫做热核反应7(双选)(2011 年广东六校联考)在下列四个核反应方程中，)x1、x2、x3 和 x4 各代表某种粒子，以下判断中正确的
10、是(CD23411120H+HHe+n2411120H+He+nx 144177282N+HeO+x94124263Be+HeC+x24427122134Mg+HeAl+xAx1 是质子Cx3 是中子Bx2 是中子Dx4 是质子8(单选)(汕头金山中学 2011 届高三期末)一个放射性元素的原子核放出一个粒子和一个粒子后，其核内质子数和中子数的变化是()DA质子数减少 3 个，中子数减少 1 个B质子数减少 2 个，中子数减少 1 个C质子数减少 1 个，中子数减少 3 个D质子数减少 1 个，中子数减少 2 个9(双选)下列说法正确的是()BD A.15 7 N11H12 6 C42He 是
11、 衰变方程 B.11H21H32He 是核聚变反应方程 C.238 92 U234 90 Th42He 是核裂变反应方程 D.42He2713Al3015P10n 是原子核的人工转变方程解析：A 选项 中 15 7 N 在 质 子的 轰击 下 发 生的核反 应，属于人 工 转变，A 错；C 选项 是 衰 变，不是裂 变，C 错 各种核反应和质能方程(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【例 1】(2010 年海南卷)钚的放射性同位素239 94 Pu 静止时衰变为铀核激发态235 92 U*和 粒子，而铀核激发态235 92 U*立即衰变为铀核235 92 U，
12、并放出能量为 0.097 MeV 的 光子已知：239 94 Pu、235 92U 和 粒子的质量分别为 mPu239.0521u、mU235.0439u 和 m4.0026u,1u931.5 MeV/c2解析：(1)衰变方程为239 94 Pu235 92 U*，235 92 U*235 92 U 或合起来有239 94 Pu235 92 U(2)上述衰变过程的质量亏损为 mmPumUm放出的能量为 Ec2m它等于铀核235 92 U 的动能 EU、粒子的动能 E 和 光子的能量 E 之和 EEUEE由式得 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
13、量守恒有 mUvUmv又由动能的定义知 EU12mUv2U，E12mv2由式得EUEmm由式得 EmUmUm(mPumUm)c2E，代入题给数据得 E5.034 MeV.质能方程是爱因斯坦从其相对论中得出的结论，它能反映出物体的质量和该物体所具有的能量之间存在着简单 的正比关系既不能认为质量就是能量，因为质量和能量是两 个不同的物理量；也不能理解为质量可以转化为能量质能方 程只是指明了物体的质量和其能量之间的密切联系 1(单选)(2010 年肇庆一模)当一个中子和一个质子结合成 氘核时，产生 光子辐射，对这一实验事实，下列说法正确的是()A上述实验的核反应方程是：1H1H0nB一个中子和一个质
14、子结合成氘核时，要吸收一定的能量C光子的质量为零，氘核的质量等于中子与质子的质量之和D光子具有一定的能量，氘核的质量小于中子与质子的质量之和解析：中子和质子均为核子，二者结合成氘核时会产生射线，同时有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程可知，一定会放出能量，A、B、C 都错，只有 D 对211D【例 2】(单选)(2010 年上海卷)某放射性元素经过 11.4 天有7/8 的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为()A11.4 天C5.7 天B.7.6 天D3.8 天三种射线和半衰期D解析：根据12t/T18，tT3，因为 t11.4 天，所以 T11.43天3.8 天搞清了对半衰期的如下两种错误认识，
15、也就正确地理解了半衰期的真正含义第一种：N0(大量)个放射性元素的核，经过一个半衰期 T，衰变了一半，再经过一个半衰期 T，就全部衰变完了；第二种：若有 4 个放射性元素的核，经过一个半衰期 T，将衰变 2 个事实上，N0(大量)个某种放射性元素的核，经过时间 t 后剩下的这种核的个数为 NN012t/T，而对于少量的核(如 4 个)，是不适用的这实质上就是“半衰期反映了核衰变过程的统计快慢程度”的含义2(单选)(2010 年珠海二模)关于天然放射现象，叙述正确的是(B)A若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减少B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C 衰变所释放的电子是原
16、子核外的电子电离形成的D铀核(238 92 U)衰变为铅核(206 82 Pb)的过程中，要经过 8 次 衰变和 10 次 衰变B解析：半衰期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；根据三种射线的物理性质，射线的穿透能力最强，射线的电离能力最强，B 对；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，10n11H 01e，C 错；238 92 U 的质子数为 92，中子数为 146，206 82 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 衰变质量数减少 4，故 衰变的次数为 x238206
17、48 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，D 错易错点：衰变方程【例 1】钍232 90 Th 经过 6 次 衰变和 4 次 衰变后变成一种稳定的元素这种元素是什么？它的原子量是多少？它的原子序数是多少？错解分析：先写出 6 次 衰变的总方程232 90 Th208 78 X642He，生成的 X 元素再经过 4 次 衰变生成 Y 元素：208 78 X208 82 Y4 01e最后生成元素的原子量是 208，原子序数是 82，由查表知这是铅 208，即208 82 Pb.此解法的核反应方程是不存在的，例如208 82 X 就不一定是放射性元素何况反应的次序也不是先进行 6 次 衰变，再进行 4 次 衰变，所以此解法是错误的正确解析：6 次 衰变和 4 次 衰变总的效果使原子量和原子序数变化为：原子量23264208，原子序数90264(1)82，由查表知这是208 82 Pb.A.n16，n28，n322Bn16，n28，n316C.n18，n26，n322Dn18，n26，n316C1(单选)238 92U 变成206 82Pb 要经过 n1 次 衰变，n2 次 衰变，中子数减少的个数为 n3，则()解析：可用排除法：n3n22n1462422.
