2023届高中物理一轮复习资料第十四章第四节原子核与放射性核能高中物理.docx

第四节 原子核与放射性 核能一、 考情分析考试大纲考纲解读1.原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期Ⅰ2.放射性同位素 Ⅰ3.核力、核反响方程 Ⅰ4.结合能、质量亏损 Ⅰ5.裂变反响和聚变反响、裂变反响堆 Ⅰ6.射线的危害与防护 Ⅰ1．半衰期、质能方程的应用、计算以及核反响方程的书写是高考的热点问题，这局部内容较为简单，在学习中要注意抓好根本知识.2．裂变、聚变及三种射线，这局部内容在高考命题中可能结合动量守恒、电场、磁场等知识来研究带电粒子在电场、磁场中的运动.二、考点知识梳理 〔一〕、天然放射性现象1．放射性现象：贝克勒耳发现_____________，使人们认识到________也有复杂结构，揭开了人类研究原子核结构的序幕．通过对天然放射现象的研究，人们发现原子序数大于________的所有天然存在的元素都有_________，原子序数小于83的天然存在的元素有些也具有放射性，它们放射出来的射线共有三种：______、__________、____________．2、三种射线的本质和特性 1．α射线：速度约为光速1／10的氦核流，贯穿作用很弱，电离作用很强． 2．β射线：速度约为光速十分之几的电子流，贯穿作用很强，电离作用较弱． 3．γ射线：波长极短的电磁波，贯穿作用最强，电离作用最弱．种 类本 质质 量〔u〕电 荷〔e〕速 度〔c〕电 离 性贯 穿 性α射线氦核4+20.1最强最弱，纸能挡住β射线电子1/1840-10.99较强较强，穿几mm铝板γ射线光子001最弱最强，穿几cm铅版β γ αO 三种射线在匀强磁场、匀强电场、正交电场和磁场中的偏转情况比拟：α　γ　　 β⑴　　　 　⑵　　　　　　　　　　　　　⑶3、原子核的衰变规律〔1〕α衰变的一般方程为_____________·每发生一次α衰变，新元素与原元素相比拟，核电荷数减小2，质量数减少4．α衰变的实质是某元素的原子核同时放出由两个质子和两个中子组成的粒子〔即氦核〕．〔核内〕〔2〕β衰变的一般方程为____________．每发生一次β衰变，新元素与原元素相比拟，核电荷数增加1，质量数不变．β衰变的实质是元素的原子核内的一个中子变成质子时放射出一个电子．〔核内〕， +β衰变：〔核内〕〔3〕γ射线是伴随_______或__________同时产生的、γ射线__________原子核的电荷数和质量数．其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变时，产生的某些新核由于具有过多的能量〔核处于激发态〕而辐射出光子．〔4〕半衰期放射性元素衰变的快慢用半衰期来表示，①定义：____________________________________________。

②意义：反映了核衰变过程的统计快慢程度③特征：只由________的因素所决定，而与原子所处的物理状态或化学状态_______④公式表示：，式中、分别表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，、分别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，T表示半衰期⑤理解：搞清了对半衰期的如下错误认识，也就正确地理解了半衰期的真正含义第一种错误认识是：N0〔大量〕个放射性元素的核，经过一个半衰期T，衰变了一半，再经过一个半衰期T，全部衰变完第二种错误认识是：假设有4个放射性元素的核，经过一个半衰期T，将衰变2个事实上，N0〔大量〕个某种放射性元素的核，经过时间t后剩下的这种核的个数为而对于少量的核〔如4个〕，是无法确定其衰变所需要的时间的这实质上就是“半衰期反映了核衰变过程的统计快慢程度〞的含义〔二〕、原子核的人工转变核能1．原子核的组成：______和_______组成原子核质子和中子统称为________，原子核的质量数等于其___________，原子核的电荷数等于其__________，原子核的中子数N等于其质量数A与电荷数Z之差，即N=A—Z质子质量= 1．007277u＝1．6725×10－27kg; 中子质量=1．008665u＝1．6748×10--27kg具有相同的质子数、不同的中子数的原子核互称为___________．2．原子核的人工转变：用高能粒子轰击靶核，产生另一种新核的反响过程，其核反响方程的一般形式为：______________________。

式中是靶核的符号，为入射粒子的符号，是新生核符号，是放射出的粒子的符号① 卢瑟福发现质子的核反响方程为：_____________________② 查德威克发现中子的核反响方程为：____________________③ 约里奥·居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反响方程为：______________________________________________________，其中，P是放射性同位素，e为正电子．3.放射性同位素的应用⑴利用其射线：α射线____________强，用于使空气电离，将静电泄出，从而消除有害静电γ射线_______________强，可用于金属探伤，也可用于治疗恶性肿瘤各种射线均可使DNA发生突变，可用于生物工程，基因工程⑵作为示踪原子用于研究农作物化肥需求情况，诊断甲状腺疾病的类型，研究生物大分子结构及其功能⑶进行考古研究利用放射性同位素____________，判定出土木质文物的产生年代一般都使用人工制造的放射性同位素〔种类齐全，半衰期短，可制成各种形状，强度容易控制〕〔三〕、核力与核能1．核力：原子核的半径很小，其中的质子之间的库仑力很大，受到这么大的库仑斥力却能是稳定状态，一定还有另外一种力把各核子紧紧地拉在一起．这种力叫做_______ ①核力是很强的力②核力作用范围小，只在___________________短距离内起作用③每个核子只跟_______________才有核力作用2．核能〔1〕结合能：核子结合成原子核时放出一定的能量，原子核分解成核子时吸收一定能量，这种能量叫结合能．〔2〕质量亏损：核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要______些，这种现象叫做质量亏损。

也可以认为．在核反响中，参加核反响的总质量m和核反响后生成的核总质量m/之差： Δm=m一m/〔3〕爱因斯坦质能方程：爱因斯坦的相对论指出：物体的能量和质量之间存在着密切的联系，它们的关系是：______________，这就是爱因斯坦的质能方程质能方程的另一个表达形式是：_________________〔4〕核能计算：①应用公式ΔE=Δmc 2时应选用国际单位，即ΔEM的单位为焦耳，Δm的单位为千克，C的单位为米／秒．②1u相当于931．5MeV，其中u为原子质量单位：1u=1．660566×10－27kg ，lMev= l06 ev，leV＝1．6×10－19J③应用公式ΔE=931．5Δm时，ΔE的单位为兆电子伏〔MeV〕，Δm的单位为原子质量单位．〔四〕、重核的裂变与轻核的聚变1．重核的裂变①所谓重核即为质量数很大的原子核．②重核俘获一个中子后分裂为两个或几个中等质量数的原子核的反响过程叫重核的裂变在裂变的同时，还会放出几个中子和大量能量． 裂变方程式例举：___________________________ 铀235裂变时，同时放出2—3个中子，如果这些中子再引起其他铀235核裂变，就可使裂变反响不断地进行下去，这种反响叫链式反响．铀235核能够发生接式反响的铀块的最小体积叫做它的临界体积．③核反响堆的构造：A．核燃料——用铀棒〔含3%-4%的浓缩铀〕。

B．减速剂——用石墨、重水或普通水〔只吸收慢中子〕C．控制棒——用镉做成〔镉吸收中子的能力很强〕D．冷却剂——用水或液态钠〔把反响堆内的热量传递出去〕E．水泥防护层用来屏蔽裂变产物放出的各种射线2．轻核的聚变①所谓轻核是指质量数很小的原子核，如氢核、氘核等．②某些轻核结合成质量数较大的原子核的反响过程叫做轻核的聚变，同时放出大量的能量． 轻核聚变方程例举 __________________________ 经核聚变只能发生在超高温〔需要几百万度高温〕条件下，故轻核聚变也叫做热核反响．五、粒子物理学到19世纪末，人们认识到物质由分子组成，分子由原子组成，原子由原子核和电子组成，原子核由质子和中子组成20世纪30年代以来，人们认识了正电子、μ子、K介子、π介子等粒子后来又发现了各种粒子的反粒子〔质量相同而电荷及其它一些物理量相反〕现在已经发现的粒子达400多种，形成了粒子物理学按照粒子物理理论，可以将粒子分成三大类：媒介子、轻子和强子，其中强子是由更根本的粒子——夸克组成从目前的观点看，媒介子、轻子和夸克是没有内部结构的“点状〞粒子用粒子物理学可以较好地解释宇宙的演化三、考点知识解读考点1. 衰变有关问题剖析：〔1〕α衰变的一般方程为→＋He每发生一次α衰变，新元素与原元素相比拟，核电荷数减小2，质量数减少4．α衰变的实质是某元素的原子核同时放出由两个质子和两个中子组成的粒子〔即氦核〕．〔核内〕〔2〕β衰变的一般方程为→＋e．每发生一次β衰变，新元素与原元素相比拟，核电荷数增加1，质量数不变．β衰变的实质是元素的原子核内的一个中子变成质子时放射出一个电子．〔核内〕， +β衰变：〔核内〕〔3〕γ射线是伴随α衰变或β衰变同时产生的、γ射线不改变原子核的电行数和质量数．其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变时，产生的某些新核由于具有过多的能量〔核处于激发态〕而辐射出光子．[例题1] 钍核经过6次衰变和4次衰变后变成铅核，那么〔 〕A.铅核的符号为，它比少8个中子B.铅核的符号为，它比少16个中子C.铅核的符号为，它比少16个中子D.铅核的符号为，它比少12个中子解析：根据质量数守恒有232=6×4+,得=208; 根据核电荷数守恒90=+6×2-4, =82；中子数相差(232-90)-(208-82)=16 答案： C【变式训练1】铀〔〕经过α、β衰变形成稳定的铅〔〕，问在这一变化过程中，共有多少中子转变为质子〔 〕 A．6 ； B．14； C．22 ； D．32解析：衰变为，需经过 8 次α衰变和 6次β衰变，每经过一次β衰变就会有一个中子转变为质子，同时放出一个电子，所以共有6个中子转化为质子． 答案：A考点2.核反响方程有问题剖析：1．无论何种反响方程必须遵守电荷数守恒，质量数守恒规律，有些核反响方程还要考虑到能量守恒规律〔如裂变和聚变方程常含有能量项〕2．核反响方程中的箭头表示反响进行的方向，不能把箭头写成等号3．写核反响方程必须有实验依据，决不能毫无根据地编造。

4．注意原子核表示为〔A为质量数，z为核电荷数〕，要熟悉常见的根本粒子的表达式，如中子，质子，氕，氘，氚，电子，正电子，氦核等5.写核反响方程的一般程序是：①先将原子核和粒子的符号填入核反响方程一般形式的适当位置②根据电荷数守恒和。