（新课标）2020高考物理一轮复习 12.3 原子核与核反应课件 新人教版

12．3原子核与核反应知识清单考点整合集中记忆一、原子核的组成原子核由质子和中子组成．核子：质子和中子统称为核子，符号为ZAX.核电荷数(Z)＝质子数＝核外电子数＝原子序数质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数同位素：具有相同质子数、不同中子数的原子互称同位素．二、放射性元素天然放射现象贝可勒尔发现一些元素自发地放出射线的现象，天然放射现象说明原子核内部具有复杂的结构．三种射线的特性种类α射线β射线γ射线组成高速氦核流高速电子流光子流符号24He－10eγ电荷量2e－e0速度0.1c0.99cc(光速)电离作用很强较弱很弱贯穿本领最弱(用纸能挡住)较强(能穿透几毫米铝板)最强(能穿透几厘米铅板)原子核的衰变(1)α衰变：ZAX→Z－2A－4Y＋24He(2)β衰变：ZAX→Z＋1AY＋－10e(3)γ衰变：α衰变或β衰变同时伴随γ射线辐射．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)衰变规律：N余＝N0(12)tTm余＝m(12)tT(t衰变时间，T半衰期)(3)影响因素：半衰期由原子核内部因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关．三、核力与核能核力：相邻核子间的吸引力，核力是短程强引力，每个核子只跟邻近的核子发生核力作用．结合能：原子核分解为核子时吸收的能量．原子核的核子数越多，结合能越高．比结合能：原子核的结合能与核子数之比，即平均结合能．比结合能越大，原子核越稳定．质能方程：(1)爱因斯坦质能方程E＝mc2.(2)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，释放的核能ΔE＝Δmc2.获取核能的途径：(1)重核裂变：重核分裂成中等质量的核的反应过程．a．链式反应：由重核裂变产生的中子使裂变反应能持续地进行的过程．b．反应条件：裂变物质的体积大于临界体积．c．典型的裂变方程：92235U＋01n―→3689Kr＋56144Ba＋301n.(2)轻核聚变：两个轻核结合成质量较大的核的反应过程．a．反应条件：使核发生聚变需要几百万度以上的高温，因此又叫热核反应．b．典型的聚变方程：12H＋13H―→24He＋01n.考点讲练考点突破针对训练考点一原子核衰变的特点1．三种衰变的本质原子核衰变是原子核内部质子与中子的变化，与原子核外的电子无关．(1)α衰变：原子核内的2个质子和2个中子结合成氦核放出，减少2个质子和2个中子．(2)β衰变：中子转化为1个质子放出1个电子，减少1个中子，增加1个质子．(1个质子也可以变成1个中子放出正电子)．(3)γ衰变：γ射线伴随α或β衰变产生，不改变原子核的质子数和中子数．2．三种射线的性质(1)按α－β－γ顺序：穿透能力由弱到强，电离能力由强到弱．(2)α射线用一张纸就能挡住，β射线能穿透几毫米厚的铝板，γ射线能穿透几厘米厚的铅板．(多选)有些建材中的放射性物质会释放出α、β、γ射线，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是()A．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，核内质量数减少2B．发生β衰变时，生成核与原来的原子核相比，核内中子数减少1C．β射线是原子的核外电子电离后形成的电子流D．β射线原子核内的中子变成质子时，放射出的电子【答案】BD【解析】α衰变是两个质子与两个中子作为一个整体从原子核中抛射出来，即211H＋201n→24He，发生α衰变时，核内质量数减少4，A项错误；β衰变是原子核内一个中子转化成一个质子和一个电子，即01n→11H＋01n＋－10e，发生β衰变时，核内中子数减少1，核子数不变，B项正确而C项错误；D项正确．(2018·洛阳模拟)如图所示为研究某未知元素放射性的实验装置，实验开始时在薄铝片和荧光屏之间有图示方向的匀强电场E，通过显微镜可以观察到，在荧光屏的某一位置上每分钟闪烁的亮点数．若撤去电场后继续观察，发现每分钟闪烁的亮点数没有变化；如果再将薄铝片移开，观察到每分钟闪烁的亮点数大大增加，由此可以判断，放射源发出的射线可能为()A．β射线和γ射线B．α射线和β射线C．β射线和X射线D．α射线和γ射线【答案】D【解析】三种射线中α射线和β射线带电，进入电场后会发生偏转，而γ射线不带电，不受电场力，电场对它没有影响，在电场中不偏转．由题意，将电场撤去，从显微镜内观察到荧光屏上每分钟闪烁亮点数没有变化，可知射线中含有γ射线．再将薄铝片移开，则从显微镜筒内观察到的每分钟闪烁亮点数大为增加，根据α射线的特性：穿透本领最弱，一张纸就能挡住，分析得知射线中含有α射线．故放射源所发出的射线可能为α射线和γ射线．故D项正确．(2016·上海)放射性元素A经过2次α衰变和1次β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【答案】C【解析】α粒子是24He，β粒子是－10e，因此发生一次α衰变电荷数减少2，发生一次β衰变电荷数增加1，据题意，电荷数变化为：－2×2＋1＝－3，所以新元素在元素周期表中的位置向前移动了3位．故C项正确．考点二半衰期的理解与计算1．半衰期的适用条件半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对少数原子核不适用．2．半衰期的决定因素半衰期由原子核内部因素决定的，跟原子所处物理状态(温度、压强)或化学状态(单质、化合物)无关．3．半衰期的计算公式应用m余＝m(12)tT计算未发生衰变的质量，不是已发生衰变的质量．(2018·海南)已知90234Th的半衰期为24天.4g90234Th经过72天还剩下()A．0B．0.5gC．1gD．1.5g【答案】B【解析】根据半衰期为24天，经过72天，发生3次衰变，依据m＝m0(12)3，代入数据解得：m＝4×(12)3＝0.5g，故A、C、D三项错误，B项正确．关于半衰期，以下说法正确的是()A．同种放射性元素在化合物中的半衰期比在单质中长B．升高温度可以使半衰期缩短C．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D．氡的半衰期为3.8天，若有4克氡原子核，经过7.6天就只剩下1克【答案】D【解析】放射性元素衰变的快慢跟原子所处的物理状态或化学状态无关，且半衰期是一种统计规律，即给定的四个氡核是否马上衰变会受到各种偶然因素的支配．因此，正确为D项．(2015·山东)(多选)14C发生放射性衰变为14N，半衰期约为5700年．已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减少．现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一．下列说法正确的是()A．该古木的年代距今约为5700年B．12C、13C、14C具有相同的中子数C．14C衰变为14N的过程中放出β射线D．增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变【答案】AC【解析】因古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，则可知经过的时间为一个半衰期，即该古木的年代距今约为5700年，A项正确；12C、13C、14C具有相同的质子数，由于质量数不同，故中子数不同，B项错误；根据核反应方程可知，14C衰变为14N的过程中放出电子，即发出β射线，C项正确；外界环境不影响放射性元素的半衰期，D项错误；故选A、C两项．考点三核反应的四种类型与两个守恒1．核反应的四种类型类型特点核反应方程α衰变产生α(24He)92238U―→90234Th＋24He衰变β衰变产生β(－10e)90234Th―→91234Pa＋－10e人工转变用α粒子或中子01n轰击原子核24He＋714N→817O＋11H(卢瑟福发现质子)24He＋49Be→612C＋01n(查德威克发现中子)1327Al＋24He―→1530P＋01n1530P―→1430Si＋10e(约里奥·居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子)重核裂变用中子轰击92235U产生几个中子92235U＋01n―→56144Ba＋3689Kr＋301n轻核聚变两个轻核结合成质量较大的核12H＋13H―→24He＋01n2.核反应方程式的书写(1)熟记常见粒子的符号：质子(11H)、中子(01n)、α粒子(24He)、β粒子(－10e)、正电子(10e)、氘核(12H)、氚核(13H)等．(2)用“―→”表示反应方向，不能用等号．3．核反应中的两个守恒核反应中遵守质量数守恒和电荷数守恒，根据两个守恒列方程组求解核子数．(2016·课标全国Ⅱ)在下列描述核反应过程的方程中，属于α衰变的是________，属于β衰变的是________，属于裂变的是________，属于聚变的是________．(填正确答案标号)A.614C→714N＋－10eB．1532P→1632S＋－10eC.92238U→90234Th＋24HeD.714N＋24He→817O＋11HE.92235U＋01n→54140Xe＋3894Sr＋201nF．13H＋12H→24He＋01n【答案】CABEF【解析】α衰变是原子核自发地放射出α粒子的核衰变过程，选C；β衰变是原子核自发地放射出β粒子的核衰变过程，选A、B；重核裂变选E；轻核聚变选F.(2018·课标全国Ⅲ)1934年，约里奥－居里夫妇用α粒子轰击铝核1327Al，产生了第一个人工放射性核素X：α＋1327Al→n＋X.X的原子序数和质量数分别为()A．15和28B．15和30C．16和30D．17和31【答案】B【解析】设X的质量数为m，电荷数为n，根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒可知：4＋27＝1＋m；2＋13＝0＋n解得：m＝30；n＝15；故其原子序数为15，质量数为30；故B项正确，A、C、D三项错误．原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源．当氘等离子体被加热到适当高温时，氘核参与的几种聚变反应可能发生，放出能量．这几种反应的总效果可以表示为612H→k24He＋d11H＋201n＋43.15MeV.由平衡条件可知()A．k＝1，d＝4B．k＝2，d＝2C．k＝1，d＝6D．k＝2，d＝3【答案】B【解析】在核反应的过程由质量数守恒可得6×2＝4k＋d＋2×1①根据核电荷数守恒可得6×1＝2k＋d②联立①②两式解得k＝2，d＝2.考点四对结合能与比结合能的理解1．对结合能的理解(1)结合能是原子核分解为核子时吸收的最小能量，也是核子结合为原子核释放的核能．(2)原子核的核子数越多，结合能越高．2．比结合能的理解(1)比结合能即平均结合能，是原子核的结合能与核子数之比．(2)比结合能越大，原子核越稳定．(3)中等质量原子核的比结合能最大，平均每个核子的质量最小．(4)当重核分裂成中等核，或轻核结合成中等核时，核子的比结合能都增加，发生质量亏损并释放出核能．下列关于结合能和比结合能的说法中正确的是()A．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能B．比结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大C．重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和比结合能都大D．中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大【答案】D【解析】核子结合成原子核时放出能量，原子核拆解成核子时吸收能量，A项错误；比结合能越大的原子核越稳定，但比结合能越大的原子核，其结合能不一定大，例如中等质量原子核的比结合能比重核大，但由于核子数比重核少，其结合能比重核小，B、C两项错误；中等质量原子核的比结合能比轻核的大，它的原子核内核子数又比轻核多，因此它的结合能也比轻核大，D项正确．(2017·江苏)(多选)原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中正确的有()A．24He核的结合能约为14MeVB．24He核比24Li核更稳定C．两个12H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【答案】BC【解析】A项，由图可知，氦核的比结合能大约为7MeV，氦核的核子数为4，则氦核的结合能大约为28MeV，故A项错误．B项，比结合能越大，原子核越稳定，由图可知，氦核的比结合能大，则24He核比36Li核更稳定，故B项正确．C项，两个12H核结合成24He核时有质量亏损，释放能量，故C项正确．D