高中物理-第十九章-原子核章末复习总结19课件-5

第十九章原子核章末复习总结专题1半衰期的理解和相关计算[整合概述]放射性元素的原子核有半数发生衰变所用的时间叫做半衰期。半衰期是对大量原子核衰变的统计结果，对少数原子核没有意义。注意：经过两个半衰期的时间，并非所有的原子核都衰变掉，而是第一个半衰期后剩余的原子核的一半再发生衰变，以此类推，所以经过很长时间后，仍然有原子核发生衰变，只不过相同时间内衰变的原子个数减少了。两种衰变的特点：衰变过程遵循质量数守恒，电荷数守恒。另α衰变引起原子核电荷数减少2个，中子数减少2个，核子数减少4个；β衰变引起原子核电荷数增加1个，中子数减少1个，核子数不变。对半衰期为T的某放射性元素，经时间t后，剩余放射性元素的质量m＝M(12)tT，剩余放射性元素的原子核个数n＝N(12)tT，式中N、M是初始时放射性元素的原子个数和原子质量。[典例指津1]23592U经过m次α衰变和n次β衰变，变成20782Pb，则()A．m＝7，n＝3B．m＝7，n＝4C．m＝14，n＝9D．m＝14，n＝18[解析]衰变过程满足质量数守恒和电荷数守恒。写出核反应方程：23592U―→20782Pb＋m42He＋n0－1e根据质量数守恒和电荷数守恒列出方程235＝207＋4m92＝82＋2m－n解得m＝7，n＝4，故选项B正确，选项A、C、D错误。[答案]B[总结提升]确定衰变次数的方法设放射性元素AZX经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素A′Z′Y，则表示该核反应的方程为AZX→A′Z′Y＋n42He＋m0－1e。根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m。以上两式联立解得n＝A－A′4，m＝A－A′2＋Z′－Z。[变式训练1]铀(23892U)经过α、β衰变后形成稳定的铅(20682Pb)，在衰变过程中，中子转变为质子的个数()A．6个B．14个C．22个D．32个解析：23892U衰变成20682Pb质量数减少238－206＝32，说明有8次α衰变，核电荷数应减少16。实际减少10，说明有6次β衰变，每次β衰变有一个中子转变为质子，故答案应为A。答案：A专题2核反应方程及其反应类型[整合概述]核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应过程只能用单项箭头连接，而不能用等号。核反应生成物一定以客观事实为基础，不能仅依据质量数守恒和电荷数守恒任意写核反应方程。核反应遵循的是质量数守恒而不是质量守恒，所以反应过程中会出现质量亏损或质量增加。几个重要的核反应方程：[典例指津2]下列核反应中属于衰变的是()，属于人工核反应的是()，生成原来元素的同位素的是()放出β粒子的是()A.12353I＋10n―→12453IB.23892U―→23490Th＋42HeC.21482Pb―→21483Bi＋0－1eD.94Be＋42He―→126C＋10n[解析]首先从核反应方程左端去判断哪种核反应是衰变，哪种核反应是人工转变，当核反应方程左端只有一种元素的原子核时，只能是衰变，故B、C为衰变，A、D为人工转变；而同位素产生，是根据原子序数相同而质量数不同来判断，所以A会生成该元素的同位素；判断β衰变，只需要看清方程右端产生的电子即可，应选C。[答案]BCADAC[总结提升]几种核反应方程式特点(1)衰变是元素自发进行的，因而方程式左侧只有一种元素。(2)裂变是质量较大原子核被其它粒子轰击后分裂为质量中等原子核过程。(3)聚变是质量较轻原子核结合成质量较大原子核过程。[变式训练2]下列核反应方程及其表述都正确的是()A.32He＋21H―→42He＋11H是聚变反应B.23592U＋10n―→14156Ba＋9236Kr＋310n是裂变反应C.21H＋31H―→42He＋10n是聚变反应D.2411Na―→2412Mg＋0－1e是裂变反应解析：选项D为衰变方程，D错。答案：ABC专题3质量亏损及核能的计算[整合概述]爱因斯坦的质能方程指出，一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正比，即E＝mc2。该方程的含义是：物体具有的能量与它的质量之间存在简单的正比关系，物体的能量越大，质量也越大；物体的能量越小，质量也越小。重核的裂变和轻核的聚变，存在质量亏损，根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，质量亏损必然引起能量的变化，两种核反应都会向外释放能量。[典例指津3]三个α粒子结合成一个碳126C，已知碳原子的质量为12.0000u，氦原子的质量为4.0026u(1u＝1.66×10－27kg)(1)写出核反应的方程；(2)这个核反应放出的能量是多少焦？(3)这个能量合多少MeV?[解析](1)342He―→126C＋ΔE(2)Δm＝3×4.0026u－12.0000u＝0.0078uΔm＝0.0078×1.66×10－27kg＝12.948×10－30kgΔE＝Δmc2≈1.165×10－12J(3)ΔE＝1.165×10－12/(1.6×10－19)eV≈7.28×106eV＝7.28MeV[答案](1)342He―→126C＋ΔE(2)1.165×10－12J(3)7.28MeV[总结提升]计算核能的方法(1)质能方程ΔE＝Δmc2是计算释放核能多少的主要方法，其关键是质量亏损Δm的确定。如Δm单位为kg，则ΔE＝Δmc2如Δm单位为u，则ΔE＝Δm×931.5MeV(2)如果在核反应中无光子辐射，核反应释放的核能全部转化为新核的动能和新粒子的动能。在这种情况下计算核能的主要依据是：①核反应过程中只有内力作用，故动量守恒。②反应前后总能量守恒。常见的反应类型：反应前总动能＋反应过程中释放的核能＝反应后总动能。[变式训练3]一静止的氡核(22286Rn)发生α衰变，放出一个速度为v0、质量为m的α粒子和一个质量为M的反冲核钋(Po)，若氡核发生衰变时，释放的能量全部转化为α粒子和钋核的动能。(1)写出衰变方程；(2)求出反冲核的速度；(3)求出这一衰变过程中亏损的质量。解析：(1)由已知得22286Rn―→21884Po＋42He(2)设反冲核的速度为v，由动量守恒可知在：mv0＝Mv即v＝mv0M(3)由质能方程可知E＝Δmc2＝12mv20＋12Mv2Δmc2＝12mv20＋12M(mv0M)2，解得：Δm＝M＋mmv202Mc2答案：(1)22286Rn―→21884Po＋42He(2)mv0M(3)M＋mmv202Mc2