1、第3节 原子核及核反应,-2-,知识梳理,考点自诊,一、原子核的组成 1.原子核由质子和中子组成,质子和中子统称为 核子 。质子带正电,中子不带电。 2.基本关系 (1)核电荷数=质子数(Z)=元素的原子序数= 核外电子数 。 (2)质量数(A)= 核子数 =质子数+中子数。 3.X元素的原子核的符号为 ,其中A表示 质量数 ,Z表示核电荷数。,-3-,知识梳理,考点自诊,二、天然放射现象 1.天然放射现象 元素 自发 地放出射线的现象,首先由 贝可勒尔 发现。天然放射现象的发现,说明原子核具有 复杂 的结构。 2.放射性同位素的应用与防护 (1)放射性同位素:有 天然 放射性同位素和 人工
2、放射性同位素两类,放射性同位素的化学性质相同。 (2)应用:消除静电、工业探伤、做 示踪原子 等。 (3)防护:防止放射性对人体组织的伤害。,-4-,知识梳理,考点自诊,三、原子核的衰变、半衰期 1.原子核的衰变 (1)原子核放出粒子或粒子,变成另一种 原子核 的变化称为原子核的衰变。 (2)分类,衰变:当放射性物质连续发生衰变时,原子核中有的发生衰变,有的发生衰变,同时伴随着辐射。 (3)两个典型的衰变方程,-5-,知识梳理,考点自诊,2.半衰期 (1)定义:放射性元素的原子核有 半数 发生衰变所需的时间。 (2)影响因素:放射性元素衰变的快慢是由核 内部 自身的因素决定的,跟原子所处的化学
3、状态和外部条件没有关系。,-6-,知识梳理,考点自诊,四、核力和核能 1.原子核内部, 核子间 所特有的相互作用力,叫核力。 2.核子在结合成原子核时出现质量亏损m,其对应的能量E= mc2 。 3.原子核分解成核子时要吸收一定的能量,相应的质量增加m,吸收的能量为E= mc2 。 4.结合能和比结合能 (1)结合能:核子结合为原子核时 释放 的能量或原子核分解为核子时 吸收 的能量,叫作原子核的结合能,亦称核能。 (2)比结合能:原子核的结合能与 核子数 之比,称做比结合能,也叫平均结合能。,-7-,知识梳理,考点自诊,1.物理学重视逻辑,崇尚理性,其理论总是建立在对事实观 察的基础上。下列
4、说法正确的是( ) A.天然放射现象说明原子核内部是有结构的 B.电子的发现使人们认识到原子具有核式结构 C.粒子散射实验的重要发现是电荷量是量子化的 D.密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的,答案,解析,-8-,知识梳理,考点自诊,2.下列核反应方程中,属于衰变的是( ),答案,解析,-9-,知识梳理,考点自诊,3.雷蒙德戴维斯因研究来自太阳的电子中微子(c)而获得诺贝尔物理学奖。他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615 t四氯乙烯(C2Cl4)溶液的巨桶。电子中微子可以将一个氯核转变为一,以上数据,可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为( ) A.0.82 MeV B.0
5、.31 MeV C.1.33 MeV D.0.51 MeV,答案,解析,-10-,命题点一,命题点二,命题点三,原子核的衰变 半衰期 1.衰变规律及实质 (1)衰变、衰变的比较,-11-,命题点一,命题点二,命题点三,(2)射线:射线经常是伴随着衰变或衰变同时产生的。其实质是放射性原子核在发生衰变或衰变的过程中,产生的新核由于具有过多的能量(原子核处于激发态)而辐射出光子。,-12-,命题点一,命题点二,命题点三,2.三种射线的成分和性质,3.半衰期的理解,衰变前的放射性元素的原子数和质量,N余、m余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,表示半衰期。,-13-,命题
6、点一,命题点二,命题点三,例1(多选)(2017广东梅州一模)关于天然放射现象,以下叙述正确的是( ) A.若使某放射性物质的温度升高,其半衰期将变短 B.衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的 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,答案,解析,-14-,命题点一,命题点二,命题点三,确定衰变次数的方法,注意为了确定衰变次数,一般是由质量数的改变先确定衰变的次数,这是因为衰变的次数的多少对质量数没有影响,然后再根据衰变规律确定衰变的次数。,-15-,命题点一,命题点二,命题点三,即学即练 1.(2017重庆期末)放射源放入铅制容器中,射线只能从容器的小孔射出,成为细
7、细的一束。在射线经过的空间施加磁场,发现射线分成三束,如图所示。关于这三种射线及其性质,下列说法正确的是( ) A.射线a的电离本领最弱 B.射线b是高速中子流,速度可达光速 C.射线c是原子的核外电子电离产生的 D.若将放射源置于高温高压环境中, 射线强度将不变化,答案,解析,-16-,命题点一,命题点二,命题点三,列说法正确的是( ) A.铅核比钍核少8个质子 B.铅核比钍核少16个中子 C.共经过4次衰变和6次衰变 D.共经过6次衰变和4次衰变,-17-,命题点一,命题点二,命题点三,(2)约里奥居里夫妇因发现人工放射性元素而获得了1935年的诺,答案,解析,-18-,命题点一,命题点二
8、,命题点三,核反应方程及核反应类型 1.核反应的四种类型,-19-,命题点一,命题点二,命题点三,-20-,命题点一,命题点二,命题点三,2.核反应方程式的书写,(2)掌握核反应方程遵守的规律,是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据,由于核反应不可逆,所以书写核反应方程式时只能用“”表示反应方向。 (3)核反应过程中质量数守恒,电荷数守恒。,-21-,命题点一,命题点二,命题点三,例2(2017江苏徐州期末)(1)关于核衰变和核反应的类型,下列表述正确的有 。, 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。 B项中X的质量数为 ,中子数
9、为 。,答案,解析,-22-,命题点一,命题点二,命题点三,1.核反应的四种类型:衰变、人工转变、裂变和聚变。 2.核反应过程一般是不可逆的,所以核反应方程只能用单向箭头连接并表示反应方向,不能用等号连接。 3.核反应的生成物一定要以实验为基础,不能只依据两个守恒规律凭空杜撰。 4.核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒,核反应前后的总质量一般会发生变化。,-23-,命题点一,命题点二,命题点三,即学即练 3.(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
10、认证,答案,解析,-24-,命题点一,命题点二,命题点三,4.(2016江苏卷)贝可勒尔在120年前首先发现了天然放射现象,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( ),答案,解析,-25-,命题点一,命题点二,命题点三,5.(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),答案,解析,-26-,命题点一,命题点二,命题点三,核力与核能 1.应用质能方程解题的流程图 书写核反应方程计算质量亏损m利用E=mc2计算释放的核能 (1)根据E=mc2计算时,m的单位是“kg”,c的单位是“ m/
11、s”,E的单位是“J”。 (2)根据E=m931.5 MeV计算时m的单位是“u”,E的单位是“MeV”。 2.根据比结合能来计算核能:原子核的结合能=比结合能核子数。,-27-,命题点一,命题点二,命题点三,同时放出能量为E=0.09 MeV的光子。假设放出的核能完全转变为钋核与粒子的动能,不计光子的动量。已知m氡=222.086 63 u、m=4.002 6 u、m钋=218.076 6 u,1 u相当于931.5 MeV的能量。 (1)写出上述核反应方程; (2)求出发生上述核反应放出的能量; (3)确定钋核与粒子的动能。,(2)6.92 MeV (3)0.12 MeV 6.71 MeV
12、,-28-,命题点一,命题点二,命题点三,(2)质量亏损m=222.086 63 u-4.002 6 u-218.076 6 u=0.007 43 u E=mc2=0.007 43931.5 MeV =6.92 MeV。 (3)设粒子、钋核的动能分别为Ek、Ek钋,动量分别为p、p钋,由能量守恒定律得E=Ek+Ek钋+E 不计光子的动量,由动量守恒定律得: 0=p+p钋,联立解得Ek钋=0.12 MeV,Ek=6.71 MeV。,-29-,命题点一,命题点二,命题点三,思维点拨(1)质量亏损放出的能量等于新核动能、粒子动能与光子能量之和。 (2)不计光子的动量,新核与粒子总动量等于衰变前氡核的
13、动量。,-30-,命题点一,命题点二,命题点三,即学即练 6.(2017全国卷)大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应,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 MeV B.3.3 MeV C.2.7 MeV D.0.93 MeV,答案,解析,-31-,命题点一,命题点二,命题点三,7.(多选)(2017广东肇庆三模)已知氘核的平均结合能是1.09 MeV,氚核的平均结合能是2.78 MeV,氦核的平均结合能是7.03 MeV。在某次核反应中,1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核和一个中子,并放出17.6 MeV的能量,下列说法正确的是
14、( ) A.这是一个裂变反应,C.目前核电站都采用上述核反应发电 D.该核反应会有质量亏损,答案,解析,-32-,命题点一,命题点二,命题点三,8.1930年英国物理学家考克饶夫和瓦尔顿建造了世界上第一台粒子加速器,他们获得了高速运动的质子,用来轰击静止的锂7 原子核,形成一个不稳定的复合核后又分解成两个相同的原子核。 (1)写出核反应方程式; (2)已知质子的质量为m,初速度为v0,反应后产生的一个原子核速度大小为 v0,方向与质子运动方向相反,求反应后产生的另一个原子核的速度以及反应过程中释放的核能(设反应过程释放的核能全部转变为原子核的动能)。,-33-,命题点一,命题点二,命题点三,解析:(1)根据题意和核反应规律,则有,
