（浙江选考）高三物理一轮复习 第13章 波粒二象性 原子结构 原子核 第3节 原子核教师用书.doc

第3节原子核考点一| 原子核的组成放射性元素的衰变1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)三种射线名称构成符号电离能力贯穿本领射线氦核he最强最弱射线电子e较强较强射线光子最弱最强(3)放射性同位素的应用与防护放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同应用：消除静电、工业探伤、做示踪原子等防护：防止放射性对人体组织的伤害2原子核的组成(1)原子核由质子(h)和中子(n)组成，质子和中子统称为核子质子带正电，中子不带电(2)基本关系核电荷数质子数(z)元素的原子序数核外电子数质量数(a)核子数质子数中子数(3)x元素的原子核的符号为x ，其中a表示质量数，z表示核电荷数(4)同位素：具有相同质子数而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置，它们互称为同位素3原子核的衰变、半衰期(1)原子核的衰变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分类衰变：xyhe衰变：xye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，同时伴随着辐射两个典型的衰变方程衰变：uthhe衰变：thpae.(2)半衰期定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系(3)公式：n余n原m余m原t表示衰变时间表示半衰期1衰变、衰变的比较衰变类型衰变衰变衰变方程xyhexaz1y01e衰变实质2个质子和2个中子结合成一个整体射出1个中子转化为1个质子和1个电子2h2nhenh01e匀强磁场中轨迹形状衰变规律电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒2.衰变次数的确定方法方法一：确定衰变次数的方法是依据两个守恒规律，设放射性元素x经过n次衰变和m次衰变后，变成稳定的新元素y，则表示该核反应的方程为xynhem01e，根据质量数守恒和电荷数守恒可列方程aa4nzz2nm由以上两式联立解得n，mzz由此可见确定衰变次数可归结为求解一个二元一次方程组方法二：因为衰变对质量数无影响，可先由质量数的改变确定衰变的次数，然后根据衰变规律确定衰变的次数3对半衰期的理解(1)半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对个别或少数原子核，无半衰期可言(2)根据半衰期的概率，可总结出公式n余n原，m余m原.式中n原、m原表示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(3)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关1(多选)有关原子核的知识，下列说法正确的是()a原子核可发生衰变表明原子核中有电子b放射性元素的原子核经过2个半衰期将全部衰变c在核反应中，动量守恒d在核反应中，质量数和电荷数都守恒cd原子核发生衰变的实质是核内中子转化为质子时产生的，并在转化过程中释放光子，原子核中没有电子，选项a错误；放射性元素的原子核经过2个半衰期有发生衰变，选项b错误；在核反应中，系统动量守恒，质量数和电荷数都守恒，选项c、d正确2天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图1331所示，由此可推知() 【导学号：81370433】图1331a来自于原子核外的电子b的电离作用最强，是一种电磁波c的电离作用较强，是一种电磁波d的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子d三种射线均来自于原子核内，a错误；从图中可看出，一张纸能挡住射线，则射线一定是射线，其贯穿本领最差，电离能力最强，但不是电磁波，而是高速粒子流，b错误；铝板能挡住，而不能挡住，说明一定是射线，其电离能力最弱，贯穿本领最强，是一种电磁波，属于原子核内以能量形式释放出来的以光速运行的高能光子，d正确3(多选)(2016丽水选考模拟)天然放射性元素th(钍)经过一系列衰变和衰变之后，变成pb(铅)下列诊断中正确的是()a衰变过程共有6次衰变和4次衰变b铅核比钍核少8个质子c衰变所放出的电子来自原子核外d钍核比铅核多24个中子ab由于衰变不会引起质量数的减少，故可先根据质量数的减少确定衰变的次数，x6，再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定衰变的次数，2xy90828，y2x84，钍232核中的中子数为23290142，铅208核中的中子数为20882126，所以钍核比铅核多16个中子，铅核比钍核少8个质子，由于物质的衰变与元素的化学状态无关，所以衰变所放出的电子来自原子核内，nhe，所以a、b正确4(2016浙江4月选考)下列说法中正确的是()a波源的频率越高，波速越大b温度升高，放射性元素的半衰期不变c氢原子吸收光子从低能级跃迁到高能级d光发生全反射时，临界角随入射角增大而变大答案：bc考点二| 探测射线的方法、放射性的应用与防护、粒子与宇宙1探测射线的方法(1)射线中的粒子会使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和的蒸气会产生雾滴，过热液体会产生气泡(2)射线中的粒子会使照相乳胶感光(3)射线中的粒子会使荧光物质产生荧光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放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同(2)放射性同位素的应用一是应用它的射线二是作示踪原子(3)辐射与安全人类一直生活在有放射性的环境之中，过量的射线对人体组织有破坏作用要防止放射性物质对水源、空气、用具等的污染3粒子及分类(1)反粒子实验中发现，对应着许多粒子都存在质量、寿命、自旋等物理性质与过去已经发现的粒子相同，而电荷等其他性质相反的粒子，这些粒子叫做反粒子例如，电子的反粒子就是正电子(2)粒子的分类按照粒子与各种相互作用的不同关系，可将粒子分为三大类：强子：参与强相互作用的粒子，质子是最早发现的强子轻子：不参与强相互作用的粒子，最早发现的轻子是电子媒介子：是传递各种相互作用的粒子(3)夸克模型的提出1964年提出的夸克模型，认为强子是由更基本的夸克组成的对探测仪器的理解(1)威尔逊云室(2)气泡室粒子通过过热液体时，在它的周围产生气泡而形成粒子的径迹(3)盖革米勒计数器优点：gm计数器非常灵敏，使用方便缺点：只能用来计数，不能区分射线的种类1在工业生产中，某些金属材料内部出现的裂痕是无法直接观察到的，如果不能够发现它们，可能会给生产带来极大的危害自从发现放射线以后，就可以利用放射线进行探测，这是利用了()a射线的电离作用b射线的带电性质c射线的贯穿本质d放射性元素的示踪本领c放射性同位素的应用是沿着利用它的射线和作为示踪原子两个方向开展的，放射性同位素放出、射线，射线的贯穿本领最强，可以用来金属探伤，a、b、d错误，c正确2(多选)(2017嵊州选考模拟)下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的()a利用钴60治疗肿瘤等疾病b射线探伤c利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况d把含有放射性同位素的肥料施给农作物用以检测农作物吸收养分的规律答案：cd3关于粒子，下列说法正确的是() 【导学号：81370434】a电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子b强子都是带电的粒子c夸克模型是探究三大类粒子结构的理论d夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单位答案：d4将威耳逊云室置于磁场中，一个静止在磁场中的放射性同位素原子核p放出一个正电子后变成原子核si，如图所示能近似反映正电子和si核轨迹的是()b把放出的正电子和衰变生成物si核看成一个系统，衰变过程中系统的动量守恒，放出的正电子的运动方向跟si核运动方向一定相反由于它们都带正电荷，在洛伦兹力作用下的运动轨迹是两个外切圆，c、d可排除因为洛伦兹力提供向心力，即qvbm.所以做匀速圆周运动的半径r.衰变时，放出的正电子与反冲核si的动量大小相等，因此在同一个磁场中做圆周运动的半径与它们的电荷量成反比，即.可见正电子运动的圆半径较大考点三| 核力与结合能核裂变、核聚变1核力(1)定义：原子核内部，核子间所特有的相互作用力(2)特点：核力是强相互作用的一种表现；核力是短程力，作用范围在1.51015 m之内；每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用2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，叫做原子核的结合能，亦称核能3质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程emc2，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小m，这就是质量亏损由质量亏损可求出释放的核能emc2.4重核裂变(1)定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程(2)典型的裂变反应方程：unkrba3n.(3)链式反应：由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程(4)临界体积和临界质量：裂变物质能够发生链式反应的最小体积及其相应的质量(5)裂变的应用：原子弹、核反应堆(6)反应堆构造：核燃料、减速剂、镉棒、防护层5轻核聚变(1)定义：两轻核结合成质量较大的核的反应过程轻核聚变反应必须在高温下进行，因此又叫热核反应(2)典型的聚变反应方程：hhhen17.6 mev1质能方程的三个易错点(1)质量亏损并不是质量消失，只是静止质量变成了运动的质量；(2)质量亏损也不是核子个数的减少，核反应中核子个数是不变的；(3)质量和能量这两个量并不可以相互转化，只是这两个量在数值上有联系2核能的计算方法(1)根据爱因斯坦质能方程列式计算：即emc2(m的单位：kg)(2)根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏能量，则em931.5 mev(m的单位：u,1 u1.660 61027 kg)(3)核反应遵守动量守恒定律和能量守恒定律，因此我们可以结合动量守恒定律和能量守恒定律来计算核能3核反应的四种类型类型可控性核反应方程典例衰变衰变自发uthhe衰变自发thpae人工转变人工控制nheoh(卢瑟福发现质子)hebecn(查德威克发现中子)alhepn约里奥居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子psie重核裂变比较容易进行人工控制unbakr3nunxesr10n轻核聚变很难控制hhhen4.书写核反应方程时应注意(1)必须遵守电荷数守恒、质量数守恒规律(2)核反应方程中的箭头()表示核反应进行的方向，不能把箭头写成等号1(多选)关于原子核的结合能，下列说法正确的是()a原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量b一重原子核衰变成粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能c铯原子核(cs)的结合能小于铅原子核(pb)的结合能d自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能答案：abc2质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3.当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的光速)() 【导学号：81370435】a(m1m2m3)cb(m1m2m3)cc(m1m2m3)c2d(m1m2m3)c2c由质能方程emc2，其中mm1m2m3可得e(m1m2m3)c2，选项c正确3(多选)能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一下列释放核能的反应方程，表述正确的是()a.hhhen是核聚变反应b.hhhen是衰变c.unbakr3n是核裂变反应d.unxesr2n是衰变ac衰变时释放出电子(e)，衰变时释放出氦原子核(he)，可知选项b、d错误；选项a中一个氚核和一个氘核结合成一个氦核并释放出一个中子，是典型的核聚变反应；选项c中一个u235原子核吸收一个中子，生成一个ba原子核和一个kr原子核并释放出三个中子，是核裂变反应，选项a、c正确4(201610月浙江选考)用中子(n)轰击铀核(u)产生裂变反应，会产生钡核(ba)和氪核(kr)并释放出中子(