1、-1-本章整合-2-本章整合 知识建构 真题放送 专题应用 原子核 原子核的组成 质子中子核反应 类型 两种衰变 衰变:X-2-4Y+24He 衰变:X+1 Y+-1 0e半衰期:大量原子核有半数发生衰变需要的时间放射性同位素 应用 利用射线作为示踪原子防护人工转变:714N+24817+11(质子的发现)、49Be+24He612C+01n(中子的发现)裂变 92235U+01n56144Ba+3689Kr+301n 链式反应应用:原子弹;核反应堆聚变 12H+13H24He+01n应用:氢弹;可控热核反应规律:质量数守恒,电荷数守恒核能 核力:短程力,只与相邻核子发生作用结合能:核子结合成
2、核释放的能量质量亏损爱因斯坦质能方程:=2核能的计算:=2-3-本章整合 知识建构 真题放送 专题应用 专题一 专题二 专题三 专题一 原子核的变化 类型 可控性 核反应方程典例 衰变 衰变 自发 92238U90234Th+24He 衰变 自发 90234Th91234Pa+-10 e 人工转变 人工控制 714N+24He817O+11H(卢瑟福发现质子)24He+49Be612C+01n(查德威克发现中子)1327Al+24He1530P+01n(约里奥居里夫妇发现放射性同位素)1530P1430Si+10 e -4-本章整合 知识建构 真题放送 专题应用 专题一 专题二 专题三 类型
3、可控性 核反应方程典例 重核裂变 比较容易进行人工控制 92235U+01n56144Ba+3689Kr+301n 92235U+01n54136Xe+3890Sr+1001n 轻核聚变 除氢弹外无法控制 12H+13H24He+01n -5-本章整合 知识建构 真题放送 专题应用 专题一 专题二 专题三【专题训练 1】(多选)原子核 A 发生 衰变后变为原子核 X,原子核 B 发生 衰变后变为原子核 Y,已知原子核 A 和原子核 B 的中子数相同,则两个生成核X和Y的中子数以及a、b、c、d的关系可能是()A.X的中子数比Y少1B.X的中子数比Y少3 C.如果a-d=2,则b-c=3 D.如
4、果a-d=2,则b-c=1 解析:原子核发生一次衰变后,质子数和中子数均减少2,所以原子核A的中子数为(a-b+2);原子核发生一次衰变后,质子数增加1而中子数减少1,质量数不变,所以原子核B的中子数为(d-c+1),根据题意有a-b+2=d-c+1,整理得a-d+1=b-c,如果a-d=2,则b-c=3,故C正确.X的中子数(a-b)比Y的中子数(d-c)少1,故A也正确.答案:AC-6-本章整合 知识建构 真题放送 专题应用 专题一 专题二 专题三 专题二 原子核的两种衰变和三种射线 1.原子核的两种衰变(1)衰变是原子核放出两个质子和两个中子的结合体.衰变是原子核内的一个中子变成一个质子
5、时发生的.射线是在发生衰变、衰变时,产生的新核由较高能量状态向较低能量状态跃迁时发生的.(2)不论发生哪种衰变,衰变前后的电荷数和质量数是守恒的.-7-本章整合 知识建构 真题放送 专题应用 专题一 专题二 专题三 2.三种放射性射线 三种射线是指射线、射线和射线,三种射线的实质和特性如下表所示.射线类型 粒子 特性 射线 24He(正电)穿透本领小(空气中射程只有几厘米),电离本领强,速度为c10 射线 -1 0e(负电)穿透本领大(能穿透几毫米厚的铝板),电离作用较弱,速度为9c10 射线 高能光子(中性)穿透本领很大(能穿透几厘米厚的铅板),电离作用很小 3.半衰期 放射性元素的原子核有
6、半数发生衰变需要的时间.计算公式:N=N0 12 或 m=m0 12,其中 n=,为半衰期.-8-本章整合 知识建构 真题放送 专题应用 专题一 专题二 专题三【专题训练2】2017年1月9日,大亚湾反应堆中微子实验工程获得国家自然科学一等奖.大多数原子核发生核反应的过程中都伴着中微子的产生,例如核裂变、核聚变、衰变等.下列关于核反应的说法正确的是()A.90234Th 衰变为 86222Rn,经过 3 次 衰变、2 次 衰变B.12H+13H24He+01n 是 衰变方程,90234Th91234Pa+-1 0e 是 衰变方程C.92235U+01n56144Ba+3689Kr+301n 是
7、核裂变方程,也是氢弹的核反应方程D.高速运动的 粒子轰击氮核可从氮核中打出中子,其核反应方程为 24He+714N817O+11n-9-本章整合 知识建构 真题放送 专题应用 专题一 专题二 专题三 解析:90234Th 衰变为 86222Rn,经过 3 次 衰变、2 次 衰变,故 A 正确;12H+13H24He+01n 是核聚变方程,90234Th91234Pa+-1 0e 是 衰变方程,故 B错误;92235U+01n56144Ba+3689Kr+301n 是核裂变方程,不是氢弹的核反应方程,故 C 错误;高速运动的 粒子轰击氮核可从氮核中打出质子,其核反应方程为 24He+714N81
8、7O+11H,故 D 错误.答案:A -10-本章整合 知识建构 真题放送 专题应用 专题一 专题二 专题三 专题三 核能的计算 1.利用质能方程来计算核能(1)根据核反应方程,计算核反应前与核反应后的质量亏损m.(2)根据爱因斯坦质能方程E=mc2计算核能.质能方程E=mc2中m的单位用“kg”、c的单位用“m/s”,则E的单位为“J”;若m的单位用“u”,可直接利用E=m931.5 MeV计算E,此时E的单位为“MeV”,即1 u=1.660 610-27 kg,相当于931.5 MeV能量,这个结论可在计算中直接应用.2.利用比结合能来计算核能 原子核的结合能=核子的比结合能核子数.核反
9、应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差,就是该次核反应所释放(或吸收)的核能.-11-本章整合 知识建构 真题放送 专题应用 专题一 专题二 专题三 3.根据能量守恒定律和动量守恒定律来计算核能 参与核反应的粒子所组成的系统,在核反应过程中的动量和能量是守恒的,因此,在题给条件中没有涉及质量亏损,或者核反应所释放的核能全部转化为生成的新粒子的动能而无光子辐射的情况下,从动量和能量守恒可以计算出核能的变化.4.应用阿伏伽德罗常数计算核能 若要计算具有宏观质量的物质中所有原子核都发生核反应所放出的总能量,应用阿伏伽德罗常数计算核能较为简便.(1)根据物质的质量 m
10、 和摩尔质量 M 由 n=求出物质的量,并求出原子核的个数 N=NAn=NA.(2)由题设条件求出一个原子核与另一个原子核反应放出或吸收的能量E0(或直接从题目中找出E0).(3)根据E=NE0求出总能量.-12-本章整合 知识建构 真题放送 专题应用 专题一 专题二 专题三【专题训练3】已知氘核质量为2.013 6 u,中子质量为1.008 7 u,23He 核的质量为 3.015 0 u.两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成 23He 并放出一个中子,释放的核能也全部转化为机械能.(质量亏损为 1 u 时,释放的能量为 931.5 MeV.除了计算质量亏损外,23He 的质 量可以认为是中子的
11、3倍)(1)写出该核反应的反应方程式;(2)该核反应释放的核能是多少?(3)若测得反应后生成中子的动能是3.12 MeV,则反应前每个氘核的动能是多少MeV?-13-本章整合 知识建构 真题放送 专题应用 专题一 专题二 专题三 解析:(1)核反应方程为212H23He+01n.(2)质量亏损为 m=2.013 6 u2-3.015 0 u-1.008 7 u=0.003 5 u.则释放的核能为 E=mc2=0.003 5931.5 MeV=3.26 MeV.(3)设中子和 23He 核的质量分别为 m1、m2,速度分别为 v1、v2,反应前每个氘核的动能为 E0,反应后中子和 23He 核的
12、动能分别为 E1、E2.根据动量守恒得m1v1-m2v2=0 所以12=21=31根据 E=12mv2 得21=1222212112=31 13 2=13即 E2=13=133.12 MeV=1.04 MeV-14-本章整合 知识建构 真题放送 专题应用 专题一 专题二 专题三 由能量转化和守恒定律得E1+E2=2E0+E 代入数据得E0=0.45 MeV.答案:(1)见解析(2)3.26 MeV(3)0.45 MeV-15-本章整合 真题放送 专题应用 知识建构 123456789101112131(2018全国卷)1934 年,约里奥居里夫妇用 粒子轰击铝核 1327Al,产生了第一个人工
13、放射性核素 X:+1327Aln+X.X 的原子序数和质 量数分别为()A.15和28B.15和30 C.16和30D.17和31 解析:已知粒子的质量数是4,核电荷数为2,中子的质量数为1,不带 电,原核反应方程可以写为 24He+1327Al01n+X,根据核电荷数守恒,可 知X的核电荷数即原子序数为15,根据质量数守恒,可知X的质量数为30,选项B正确.答案:B-16-本章整合 真题放送 专题应用 知识建构 123456789101112132(2018北京卷)在核反应方程 24He+714N817O+X 中,X 表示的是()A.质子 B.中子 C.电子 D.粒子 解析:根据质量数守恒和
14、电荷数守恒可得:质量数=4+14-17=1,电荷数=2+7-8=1,即X是质子,故选项A正确.答案:A-17-本章整合 真题放送 专题应用 知识建构 123456789101112133(2018天津卷)国家大科学工程中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功,获得中子束流,可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台.下列核反应中放出的粒子为中子的是()A.714N 俘获一个 粒子,产生 817O 并放出一个粒子B.1327Al 俘获一个 粒子,产生 1530P 并放出一个粒子C.511B 俘获一个质子,产生 48Be 并放出一个粒子D.36Li 俘获一个质子,产生 2
15、3He 并放出一个粒子-18-本章整合 真题放送 专题应用 知识建构 12345678910111213解析:本题考查核反应方程式的书写,根据质量数和核电荷数守恒可快速选出答案.根据质量数和核电荷数守恒可得:714N+24He817O+11H,选项 A 错误;1327Al+24He 1530P+01n,选项 B 正确;511B+11H48Be+24He,选项 C 错误;36Li+11H23He+24He,选项 D 错误.答案:B -19-本章整合 真题放送 专题应用 知识建构 123456789101112134(2017全国卷)一静止的铀核放出一个粒子衰变成钍核,衰变方程为 92238U90
16、234Th+24He.下列说法正确的是()A.衰变后钍核的动能等于粒子的动能 B.衰变后钍核的动量大小等于粒子的动量大小 C.铀核的半衰期等于其放出一个粒子所经历的时间 D.衰变后粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量-20-本章整合 真题放送 专题应用 知识建构 12345678910111213解析:静止的铀核发生衰变,衰变过程中动量守恒,所以衰变后粒子的动量和钍核的动量大小相等、方向相反,故选项B正确;由于m钍 m,根据 Ek=22可知,钍核的动能小于 粒子的动能,故选项 A 错误;半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间,并不是放出一个粒子所经历的时间,故选项C错误;铀
17、核发生衰变过程中有质量亏损,衰变后粒子与钍核的质量和小于衰变前铀核的质量,故选项D错误.答案:B-21-本章整合 真题放送 专题应用 知识建构 123456789101112135(2017全国卷)大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电.氘核聚变反应方程是 12H+12H23He+01n,已知 12H的质量为 2.013 6 u,23He 的质量为 3.015 0 u,01n 的质量为 1.008 7 u,1 u=931 MeV/c2.氘核聚变反应中释放的核能约为()A.3.7 MeVB.3.3 MeV C.2.7 MeVD.0.93 MeV 解析:由方程 12H+12H
18、23He+01n 得,质量亏损为 m=22.013 6 u-3.015 0 u-1.008 7 u=0.003 5 u,由E=mc2得,E=0.003 5931MeV3.3 MeV,故选B.答案:B-22-本章整合 真题放送 专题应用 知识建构 123456789101112136(2017天津卷)我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证,这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献.下列核反应方程中属于聚变反应的是()“人造太阳”核心部件首获国际认证 A.12H+13H24He+01nB.714N+24He817O+11HC.24He+1327Al1530P+01nD.92
19、235U+01n56144Ba+3689Kr+301n-23-本章整合 真题放送 专题应用 知识建构 12345678910111213解析:核聚变是指质量小的原子核,比如氘和氚,在一定条件下互相聚合,生成新的质量更大的原子核,故A正确.B、C项分别属于发现质子、中子的人工转变方程,D项属于重核裂变方程,故B、C、D错.答案:A-24-本章整合 真题放送 专题应用 知识建构 123456789101112137(2017江苏卷)(多选)原子核的比结合能曲线如图所示.根据该曲线,下列判断正确的有()A.24He 核的结合能约为 14 MeVB.24He 核比 36Li 核更稳定C.两个 12H
20、核结合成 24He 核时释放能量D.92235U 核中核子的平均结合能比 3689Kr 核中的大-25-本章整合 真题放送 专题应用 知识建构 12345678910111213解析:24He 的比结合能为 7 MeV,含有 4 个核子,故结合能为 28 MeV,A项错误.比结合能越大,核越稳定,故B项正确.两个氘核结合形成氦核为核聚变反应,会释放能量,C项正确.平均结合能即为比结合能,故 3689Kr 核中核子的平均结合能大,D 项错误.答案:BC -26-本章整合 真题放送 专题应用 知识建构 123456789101112138(2017北京卷)在磁感应强度为B的匀强磁场中,一个静止的放
21、射性原子核发生了一次 衰变,放射出 粒子(24He)在与磁场垂直的平 面内做圆周运动,其轨道半径为R.以m、q分别表示粒子的质量和电荷量.(1)放射性原子核用 X 表示,新核的元素符号用 Y 表示,写出该 衰 变的核反应方程.(2)粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流,求圆周运动的周期和环形电流大小.(3)设该衰变过程释放的核能都转化为粒子和新核的动能,新核的质量为M,求衰变过程的质量亏损m.-27-本章整合 真题放送 专题应用 知识建构 12345678910111213解析:(1)核反应方程为 X-2-4Y+24He.(2)设 粒子的速度大小为 v,由 qvB=m2,T=2,得 粒子在磁场
22、中运动的周期 T=2环形电流大小 I=22.(3)由 qvB=m2,得 v=设衰变后新核Y的速度大小为v,系统动量守恒Mv-mv=0 v=由 mc2=12Mv2+12mv2得 m=(+)()222说明:若利用 M=-44 m 解答,亦可.-28-本章整合 真题放送 专题应用 知识建构 12345678910111213答案:(1)X-2-4Y+24He(2)2 22(3)(+)()222-29-本章整合 真题放送 专题应用 知识建构 123456789101112139(2016全国卷)在下列描述核过程的方程中,属于衰变的是 ,属于衰变的是 ,属于裂变的是 ,属于聚变的是 .(填正确答案标号)
23、A.614C714N+-1 0eB.1532P1632S+-1 0eC.92238U90234Th+24HeD.714N+24He817O+11HE.92235U+01n54140Xe+3894Sr+201nF.13H+12H24He+01n解析:衰变放出粒子,C为衰变;衰变放出电子,A、B都属于衰变;裂变指一个较大的原子核裂变成两个大小差不多的原子核,E属于裂变;聚变是指两个较小原子核聚变成一个较大原子核的过程,F属于聚变.答案:C AB E F-30-本章整合 真题放送 专题应用 知识建构 1234567891011121310(2016全国卷)(多选)一静止的铝原子核 1327Al 俘获
24、一速度为1.0107 m/s 的质子 p 后,变为处于激发态的硅原子核 1428Si,下列说法 正确的是()A.核反应方程为 p+1327Al1428SiB.核反应过程中系统动量守恒 C.核反应过程中系统能量不守恒 D.核反应前后核子数相等,所以生成物的质量等于反应物的质量之和 E.硅原子核速度的数量级为105 m/s,方向与质子初速度的方向一致-31-本章整合 真题放送 专题应用 知识建构 12345678910111213解析:核反应方程满足质量数、电荷数守恒,选项A正确;核反应过程中遵循系统动量守恒和能量守恒,故选项B正确,C错误;核反应过程中有质量亏损,选项 D 错误;由 mpv=mS
25、iv得 v=pSiv=3.5105 m/s,选项E正确.答案:ABE-32-本章整合 真题放送 专题应用 知识建构 1234567891011121311(2016上海卷)放射性元素A经过2次衰变和1次衰变后生成一新元素B,则元素B在元素周期表中的位置较元素A的位置向前移动了()A.1位B.2位C.3位D.4位 解析:每经过一次衰变,元素电荷数减少2,每经过一次衰变,元素电荷数增加1,元素A经过2次衰变和1次衰变,则电荷数减少3,即向前移动了3位,故C正确.答案:C-33-本章整合 真题放送 专题应用 知识建构 1234567891011121312(2016江苏卷)贝克勒尔在120年前首先发
26、现了天然放射现象,如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用.下列属于放射性衰变的是()A.614C714N+-1 0eB.92235U+01n53139I+3995Y+201nC.12H+13H24He+01nD.24He+1327Al1530P+01n解析:在自发状态下放出粒子或电子的核反应为衰变,故A项正确;B项为铀核裂变反应;C项为轻核聚变反应,D项为原子核的人工转变.答案:A-34-本章整合 真题放送 专题应用 知识建构 1234567891011121313(2016上海卷)研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示.两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极a、b连接,放射源发出的
27、射线从其上方小孔向外射出.则()A.a为电源正极,到达A板的为射线 B.a为电源正极,到达A板的为射线 C.a为电源负极,到达A板的为射线 D.a为电源负极,到达A板的为射线-35-本章整合 真题放送 专题应用 知识建构 12345678910111213解析:粒子在平行板电容器间做类平抛运动,竖直方向上y=v0t,水平方向上x=2=12at2=12 t2,联立两个方程可得 y=v0 2,已知粒子的速度为 0.9c 左右,粒子的速度为 0.1c,粒子的质量是 粒子的11 836,电荷数为 粒子的12,所以 粒子和 粒子竖直方向上的位移之比为=0.90.1 11 836 211,所以偏转距离小的应该是 粒子,即 向左偏的射线,a极应该为电源正极.选项B正确.答案:B
