原子核章节复习

成才之路·物理路漫漫其修远兮吾将上下而求索人教版·选修3-5第十九章原子核成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5原子核第十九章第十九章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5章末小结第十九章第十九章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5规律方法2触及高考3考题探析4临场练兵5知识结构1第十九章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5知识结构第十九章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5第十九章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5第十九章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5规律方法第十九章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5一、核反应及其规律1．核反应原子核的变化叫做核反应。2．规律在各种核反应中，存在着一些“守恒量”，这些“守恒量”为我们提供了解决核反应中电荷、质量、能量、动量变化问题的方法和依据。概括为：(1)五个守恒①质量数守恒；②质子数(电荷数)守恒；③质量守恒(“亏损质量”与释放的“核能”相当)；第十九章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5④能量守恒；⑤动量守恒。(2)两个方程①质能方程：E＝mc2，m指物体的质量；②核能：ΔE＝Δmc2。(3)一个半衰期(T)①剩余核数：N＝N0(12)tT；②剩余质量：m＝m0(12)tT。第十九章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-53．原子核衰变规律衰变类型α衰变β衰变衰变方程AZX―→A－4Z－2Y＋42HeAZX―→AZ＋1Y＋0－1e2个质子和2个中子结合成一个整体射出中子转化为质子和电子衰变实质211H＋210n―→42He10n―→11H＋0－1e衰变规律电荷数守恒、质量数守恒第十九章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5类型可控性核反应方程典例α衰变自发23892U→23490Th＋42He衰变β衰变自发23490Th→23491Pa＋0－1e147N＋42He→178O＋11H(卢瑟福发现质子)42He＋94Be→126C＋10n(查德威克发现中子)3713Al＋42He→3015P＋10n人工转变人工控制3015P→3014Si＋01e(约里奥·居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子)4.核反应的四种类型第十九章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5类型可控性核反应方程典例23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n重核裂变比较容易进行人工控制23592U＋10n→13654Xe＋9038Sr＋1010n轻核聚变除氢弹外无法控制21H＋31H→42He＋10n第十九章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5(1)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有()A.23892U→23490Th＋42He是α衰变B.147N＋42He→178O＋11H是β衰变C.21H＋31H→42He＋10n是轻核聚变D.8234Se→8236Kr＋20－1e是重核裂变第十九章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5(2)现有四个核反应：A.21H＋31H―→42He＋10nB.23592U＋10n―→X＋8936Kr＋310nC.2411Na―→2412Mg＋0－1eD.42He＋94Be―→126C＋10n①__________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。②求B中X的质量数和中子数。第十九章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5解析：(1)衰变是原子核自发地放出α或β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α或β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。综上所述中，A、C正确。第十九章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5(2)①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，是研究原子弹的核反应方程。A是聚变反应，是研究氢弹的核反应方程。②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144－56＝88。答案：(1)AC(2)①D，B，A②144,88第十九章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5二、核反应方程及核能计算1．核反应方程的书写方法(1)熟记常见基本粒子的符号是正确书写核反应方程的基础。如质子(11H)、中子(10n)、α粒子(42He)、β粒子(0－1e)、正电子(01e)、氘核(21H)、氚核(31H)等。第十九章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5(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，所以要理解并应用好质量数守恒和电荷数守恒的规律。(3)熟悉核反应的四种基本类型，可以帮助我们理清思路，很快写出正确的核反应方程。第十九章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-52．核能计算的几种方法(1)根据ΔE＝Δmc2计算，Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”。(2)根据ΔE＝Δm×931.5MeV计算，因1原子质量单位(u)相当于931.5MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE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。第十九章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5(4)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。常见的反应类型的能量计算：反应前总动能＋反应过程中释放的核能＝反应后总动能。第十九章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5如图所示，有界的匀强磁场磁感应强度为B＝0.05T，磁场方向垂直于纸面向里，MN是磁场的左边界。在磁场中A处放一个放射源，内装22688Ra，22688Ra放出某种射线后衰变成22286Rn。第十九章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5(1)写出上述衰变方程。(2)若A处距磁场边界MN的距离OA＝1.0m时，放在MN左侧边缘的粒子接收器收到垂直于边界MN方向射出的质量较小的粒子，此时接收器距过OA的直线1.0m。求一个静止22688Ra核衰变过程中释放的核能有多少？(取1u＝1.6×10－27kg，e＝1.6×10－19C，结果保留三位有效数字)第十九章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5解析：(1)22688Ra→22286Rn＋42He(2)衰变过程中释放的α粒子在磁场中做匀速圆周运动，半径R＝1.0m，由2evB＝mv2R得α粒子的速度v＝2eBRm衰变过程中系统动量守恒，22286Rn、42He质量分别为222u、4u，则222u×v′＝4u×v第十九章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5得22286Rn的速度v′＝2111v释放的核能E＝12×222u×v′2＋12×4u×v2＝113e2B2R2222u代入数据解得E＝2.04×10－14J答案：(1)22688Ra→22286Rn＋42He(2)2.04×10－14J第十九章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5触及高考第十九章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5从近几年的高考试题来看，本章内容是高考的热点，所考查知识有原子核的放射现象、衰变、核反应、核能等，考查形式有选择、填空、计算，以选择题为主，常以最新的科技发展为背景出题。应引起师生的高度重视。第十九章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5考题探析第十九章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5(2015·江苏物理，12C)(1)核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，23592U是核电站常用的核燃料。23592U受一个中子轰击后裂变成14456Ba和8936Kr两部分，并产生________个中子。要使链式反应发生，裂变物质的体积要________(选填“大于”或“小于”)它的临界体积。(2)取质子的质量mp＝1.6726×10－27kg，中子的质量mn＝1.6749×10－27kg，α粒子的质量mα＝6.6467×10－27kg，光速c＝3.0×108m/s。请计算α粒子的结合能。(计算结果保留两位有效数字)第十九章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5解析：(1)根据核反应规律知，该核反应方程为：23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n，即反应放出了3个中子；要发生链式反应，裂变物质必须大于它的临界体积。(2)组成α粒子的核子与α粒子的质量差Δm＝(2mp＋2mn)－mα结合能ΔE＝Δmc2代入数据得ΔE＝4.3×10－12J答案：(1)3大于(2)4.3×10－12J第十九章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5临场练兵第十九章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-51．(2015·重庆理综，1)如图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里．以下判断可能正确的是()A．a、b为β粒子的径迹B．a、b为γ粒子的径迹C．c、d为α粒子的径迹D．c、d为β粒子的径迹答案：D第十九章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5解析：γ射线是不带电的光子，在磁场中不偏转，选项B错误。α粒子为氦核带正电，由左手定则知向上偏转，选项A、C错误；β粒子是带负电的电子，应向下偏转，选项D正确。第十九章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5答案：B2．(2015·北京理综，14)下列核反应方程中，属于α衰变的是()A.147N＋42He―→178O＋11HB．23892U―→23490Th＋42HeC.21H＋31H―→42He＋10nD．23490Th―→23491Pa＋0－1e解析：α衰变指原子核放射α粒子(42He)的核衰变过程。A项是人工核反应，C项是核聚变反应，D项是β衰变，B项是α衰变。综上所述，本题正确答案为B。第十九章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-53．(2015·广东理综，18)科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：X＋Y―→42He＋31H＋4.9MeV和21H＋31H―→42He＋X＋17.6MeV。下列表述正确的有()A．X是中子B．Y的质子数是3，中子数是6C．两个核反应都没有质量亏损D．氘和氚的核反应是核聚变反应第十九章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5答案：AD解析：A、B项，根据核反应方程两边满足电荷数守恒、质量数守恒，可求得X的电荷数为0，质量数为1，则X为中子；Y的电荷数为3，质量数为6，中子数为3，故A项正确，B项错误。C项，两个核反应都释放了能量，都有质量亏损，故C项错误。D项，氘和氚的核反应符合核聚变反应的定义，故D项正确。第十九章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-54．(2015·山东理综，39)14C发生放射性衰变成