【得分宝典】高中物理 专题六 第4章 原子核.doc

得分宝典之高中物理专题六 第4章 原子核 概述高考对本部分内容的考查呈现以下特点： 考查范围相对稳定，主要集中在放射线性质、原子核衰变现象及衰变方程、质能方程和核反应方程等；考查题型为选择题，题目较容易且不避陈题；考纲对本章知识要求知道天然放射现象及其规律，知道天然放射现象的原因是原子核的衰变； 知道三种射线的本质和特点； 知道原子核的衰变规律，知道衰变本质，会写两种衰变方程。了解半衰期的概念； 知道原子核的人工转变,知道核能；了解爱因斯坦的质能方程，知道质量亏损；会根据质能方程和质量亏损的概念计算核反应中释放的核能； 知道原子核的人工转变，知道核能的概念。知道裂变和聚变。重点是了解天然放射现象和它的本质；知道三种射线的本质和特点；了解原子核的人工转变和质能方程，会用相关公式进行计算。难点是三种射线的比较；分析核反应过程和核能的计算。 复习时要充分重视本专题，加大复习力度，在理解的基础上熟记相关知识内容是正确解决问颗保证得分的有效方法。知识梳理原子核原子核的组成天然放射现象原子核的衰变核反应结合能原子能的应用定义半衰期核反应方程质量亏损、爱因斯坦质能方程重核裂变、轻核聚变 考纲解读考纲内容要求名师解读原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期放射性同位素核力、核反应方程结合能、质量亏损裂变反应和聚变反应、裂变反应堆放射性的防护iiiiii1 原子核为高考必考内容之一。一般都在选择题中出现。主要涉及核反应方程、核能的利用、半衰期等。其中核反应方程、质能方程是考查热点，一般单独命题，有时也与动力学、动量、电磁学等知识相结合，特别是与电场、磁场的综合问题尤其需要注意。2 在复习过程中关键是要识记一些常识性的知识和理解一些最基础的概念和规律，对于半衰期等概念要认真地领会，对于核反应的几个重点实验，质能方程等规律和实验要记住结果并学会应用。 基础巩固一、天然放射性现象1放射性现象：贝可勒耳发现_，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射线：速度约为光速110的氦核流，贯穿作用很弱，电离作用很强。 2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 性射线氦核4+20.1最强最弱，纸能挡住射线电子1/1840-10.99较强较强，穿几毫米铝板射线光子001最弱最强，穿几厘米铅版 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较： o3原子核的衰变规律（1）衰变的一般方程为_ 。每发生一次衰变，新元素与原元素相比较，核电荷数减小2，质量数减少4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）衰变的一般方程为_ 。每发生一次衰变，新元素与原元素相比较，核电荷数增加1，质量数不变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）， +衰变：（核内）（3）射线是伴随_或_同时产生的、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衰变或衰变时，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，定义：_。意义：反映了核衰变过程的统计快慢程度。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_。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。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：若有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=az。质子质量= 1007277u167251027kg；中子质量=1008665u1674810-27kg具有相同的质子数、不同的中子数的原子核互称为_。3放射性同位素的应用利用其射线：射线_强，用于使空气电离，将静电泄出，从而消除有害静电。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。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。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 。核力是很强的力。核力作用范围小，只在_短距离内起作用。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，在核反应中，参加核反应的总质量m和核反应后生成的核总质量m/之差： m=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：_。四、重核的裂变与轻核的聚变1重核的裂变所谓重核即为质量数很大的原子核。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应过程叫重核的裂变。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23个中子，如果这些中子再引起其他铀235核裂变，就可使裂变反应不断地进行下去，这种反应叫链式反应铀235核能够发生接式反应的铀块的最小体积叫做它的临界体积。核反应堆的构造：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（把反应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轻核的聚变所谓轻核是指质量数很小的原子核，如氢核、氘核等。某些轻核结合成质量数较大的原子核的反应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应。自我校对：一、1.天然放射现象；原子核；83；放射性；射线；射线；射线；3.（1）he；（2）e；（3）衰变；衰变；不改变；（4）放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间；核本身；无关；二、1.质子；中子；核子；核子数；质子数；同位素；2.； ；3.（1）电离性；贯穿性；（3）碳14；三、1.核力；1.51015 m；它相邻的核子间；2.（2）小；（3）e = mc2；e=mc2；四、1.； 2. hhhen 实验探究123拓展实验 我们的生活环境中哪些地方的放射性辐射强度大？盖格计数器，是一种用于探测电离辐射的粒子探测器，通常用来探测粒子和粒子，也有些型号盖革计数器可以探测射线及x射线。从实验室中借取盖格计数器，在老师的指导下完成下列实验。1测量实验室中放射源辐射射线的强度2在太阳底下测量宇宙射线的辐射强度3测量教室中矿物质辐射强度4测量新建筑物里矿物质辐射强度比较不同环境的放射性辐射强度的大小。练一练：1你认为我们生活中的放射性辐射主要来自哪里？2矿物辐射与电脑、手机的辐射相同吗？参考答案： 重点突破一、直击考点考点一 天然放射性衰变常见类型题：关于原子核衰变特点的选择题及关于写衰变方程、求衰变次数的填空、计算题。天然放射性元素能够自发放出射线、射线、射线，射线是高速运动的氦核，穿透能力最弱，电离能力最强；射线是高速运动的电子，穿透能力较强，电离能力较弱；射线是频率很高的电磁波，穿透能力最强，电离能力最小。衰变规律是质量数减少4，电荷数减少2；衰变规律是：电荷数增加1，质量数不变。【例1】重元素的放射性衰变共有四个系列，分别是 u238 系列（从开始到稳定的为止）、 th232 系列、 u235 系列及 np237 系列（从开始到稳定的为止），其中，前三个系列都已在自然界找到，而第四个系列在自然界一直没有被发现，只是在人工制造出np237 后才发现的，下面的说法正确的是 （ ）anp237 系列中所有放射性元素的质量数都等于 4n1（n 等于正整数）b从到，共发生 7 次衰变和 4 次 衰变c可能np237 系列中的所有放射性元素的半衰期相对于地球年龄都比较短 d天然的np237 系列中的放射性元素在地球上从来就没有出现过考点二 半衰期 常考类型题：考查半衰期特点的选择题及求解半衰期的计算题。半衰期是反映原子核衰变快慢的物理量，放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫做这种元素的半衰期。放射性元素衰变的快慢与元素所处的物理化学状态无关。考查半衰期的试题有反映衰变规律的图象、衰变的计算等。【例2】（1）关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的是（）a是原子核质量减少一半所需的时间b是原子核有半数发生衰变所需的时间c把放射性元素放在密封的容器中，可以减慢放射性元素的半衰期d可以用来测定地质年代、生物年代等（2）设镭226的半衰期为1.6103年，质量为100 g的镭226经过4.8103年后，有多少克镭发生衰变？若衰变后的镭、变为铅206，则此时镭、铅质量之比为多少？【解析】（1）半衰期是大量放射性元素的原子核有一半发生衰变所用的时间，并不是质量减少一半，实际有一半发生衰变时质量减少很小，a项错误；放射性元素的半衰期与物理、化学状态无关，因此a、c项错误。 （2）经过三个半衰期，剩余镭的质量为m余m原（）100 g12.5 g已衰变的镭的质量为（10012.5） g87.5 g设生成铅的质量为m，则22620687.5m得m79.8 g所以镭、铅质量之比为12.579.8【答案】（1）bd（2）87.5 g；12.579.8【点评】 （1）半衰期是原子核有半数发生衰变，变成新核，并不是原子核的数量、质量减少一半.（2）要理解半衰期公式中各物理量的含义。考点三 核反应方程常考类型题：有关核反应方程书写的选择题、填空题。 高中物理中核反应主要有：衰变、人工转变、轻核的聚变、重核的裂变。【例3】据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界上第一套全超导核聚变实验装置（又称“人造太阳”）已完成了首次工程调试。下列关于“人造太阳”的说法正确的是（ ）a“人造太阳”的核反应方程是b“人造太阳”的核反应方程是c“人造太阳”释放的能量大小的计算式是d“人造太阳”核能大小的计算公式是考点四 质量亏损、核能 常考类型题：关于质量亏损及核能计算的选择、填空、计算题。质量亏损m等于核反应前原子核的总质量与核反应后原子核的总质量之差。【例4】已知氮核质量mn14.007 53 u，氧核质量m017.004 54 u，氦核质量mhe4.003 87 u，质子质量mh1.008 15 u，试判断核反应：hheoh是吸能反应，还是放能反应？能量变化多少？【解析】先计算出质量亏损m，然后由1 u相当于931.5 mev能量代入计算即可。反应前总质量mnmhe18.011 40 u反应后总质量momh18.012 69 u因为反应中质量增加，所以此反应为吸能反应，所吸收能量为emc2（18.012 6918.011 40）931.5 mev1.2 mev【答案】吸能反应 吸收热量为1.2 mev【点评】（1）根据爱因斯坦质能方程，用核子结合成原子核时质量亏损m的数值乘以真空中光速的平方，即emc2.（2）根据1原子质量单位（u）相当于931.5 mev，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 mev，即em931.5 mev 。二、走出误区 误区一 误认为射线是原子核外释放出的高速电子射线射线是由原子核变化过程中，一个中子变成一个质子时释放出的一个电子，而不是原子核外的电子。【例1】根据有关放射性方面的知识可知，下列说法正确的是（）a随着气温的升高，氡的半衰期会变短b许多元素能自发地放出射线，使人们开始认识到原子是有复杂结构的c放射性元素发生衰变时所释放的电子来源于核外电子d氢核、中子和氘核的质量分别为m1、m2、m3，当氢核与中子结合为氘核时，放出的能量为（m1m2m3）c2误区二 误认为经过半衰期的时间，放射性元素一定有一半发生衰变放射性元素的半衰期是大量粒子的统计规律，对少数粒子的衰变不适用。【例2】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，4克氡原子核，经过7.6天就只剩下1克。错解：cd 原因：每经过3.8天就有半数的氡核发生衰变，经过两个半衰期即7.6天后，只剩下四分之一的氡，故选 c、d。放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间是一种统计规律，半衰期对某一个或某几个原子核来说，是无意义的。“上述”解法忽视了这一事实，故错选了c。正解：d原因：考虑到放射性元素衰变的快慢是跟原子所处的物理状态或化学状态无关，又考虑到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，正确答案只有d。误区三 误认为核反应过程质量肯定亏损核反应过程中质量不一定亏损，原子核分解为核子时就需要吸收能量，质量增加。【例3】中子n、质子p、氘核d的质量分别为mn、mp、md.现用光子能量为e的射线照射静止氘核使之分解，反应的方程为若分解后中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是（ ） a（md-mp-mn）c2-e b（md+mn-mp）c2-e c （md-mp-mn）c2+e d（md+mn-mp）c2-e错解： a 原因：错误认为这个反应过程质量亏损。实际上氘核分解成质子和中子后质量将增大，而不是亏损。正解：c 原因：氘核分解成中子，质子时，质量增加m=mp+mn-md.故有2ek=e-(mp+mn-md）c2得中子动能ek=（md-mp-mn）c2+e故本题答案为c选项。 巩固复习1（2011苏州模拟）如图甲是、三种射线穿透能力的示意图，图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部的伤痕的示意图，请问图乙中的检查是利用了哪种射线（）a射线b射线c射线 d三种射线都可以1c 提示：由图甲可知射线和射线都不能穿透钢板，射线的穿透力最强，可用来检查金属内部的伤痕，答案为c。2（2011河北衡中模拟）科学家发现在月球上含有丰富的he（氦3）。它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为hehe2hhe。关于he聚变下列表述正确的是（ ）a聚变反应不会释放能量b聚变反应产生了新的原子核c聚变反应没有质量亏损d目前核电站都采用he聚变反应发电2b 提示：轻核聚变能生成质量较大（中等）的新核，故b项正确。3(2012年南开附中模拟)下列说法正确的是()a.nhche是衰变方程b.hhhe是核聚变反应方程c.uthhe是核裂变反应方程d.healpn是原子核的人工转变方程4下面是一核反应方程式：12h13h24hex，用c表示光速，则（）ax是质子，核反应放出的能量等于质子质量乘c2bx是中子，核反应放出的能量等于中子质量乘c2cx是质子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与质子的质量和，再乘c2dx是中子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与中子的质量和，再乘c24d 提示：由电荷守恒及质量数守恒，和爱因斯坦质能方程可以求解。5据媒体报道，叛逃英国的俄罗斯前特工利特维年科在伦敦离奇身亡，英国警方调查认为毒杀利特维年科的是超级毒药放射性元素钋（84210po），若该元素发生衰变，其半衰期是138天，衰变方程为84210pox24he，则下列说法中正确的是（）ax原子核含有124个中子bx原子核含有206个核子c射线是由处于激发态的钋核从较高能级向较低能级跃迁时发出的d100 g的84210po经276天，已衰变的质量为75 g5abd 提示：x原子核中的核子数为2104206个，b正确；中子数为206（842）124个，a项正确；射线是由于核反应前后因质量亏损释放的能量以光子的形式放出，c项错误；经过两个半衰期，剩余的钋的质量为原来的四分之一，则已衰变的质量为原来的四分之三，d项正确。6关于天然放射现象，下列说法正确的是（）a放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就是半衰期b放射性物质放出的射线中，粒子动能很大，因此贯穿物质的本领很强c当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发生衰变d放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出射线6d 提示：半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所用的时间，故a项错误；、三种射线中，粒子速度最小，其贯穿本领最小，故b项错误；衰变的原因是原子核内部的中子转化为质子时产生了电子，故c项错误；衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，释放能量，辐射出射线，故d项正确。 提高训练7（2011上海虹口期末）如图所示是查德威克实验示意图，在这个实验中发现了一种不可见的贯穿能力很强的粒子，这种粒子是（）a正电子 b中子c光子 d电子7b 提示：查德威克发现中子的核反应方程式：24he49be612c01n，是用钋（po）放出的粒子轰击铍（be），选项b正确。8太阳的能量来源是轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，核聚变反应可以看做是4个氢核结合成1个氦核同时放出2个正电子。试写出核反应方程，并由表中数据计算出该聚变反应过程中释放的能量(取1 u1026 kg)。粒子名称质子p粒子电子e中子n质量/u1.00734.00150.000551.00879一速度为v的高速粒子（24he）与同方向运动的氖核（1020ne）发生弹性正碰，碰后粒子恰好静止。求碰撞前后氖核的速度（不计相对论修正）。9vv解析：设粒子与氖核的质量分别为m与mne，氖核在碰撞前后的速度分别为vne与vne由动量守恒与机械能守恒定律，有mvmnevnemnevne mv2mnevne2mnevne2 解得vnev vnev 已知 将式代入式得：vnev，vnev章节收尾 物理学应用1核潜艇是核动力潜艇的简称，核潜艇的动力装置是核反应堆。世界上第一艘核潜艇是美国的“鹦鹉螺”号，1957年1月17日开始试航，它宣告了核动力潜艇的诞生。目前全世界公开宣称拥有核潜艇的国家有6个，分别为：美国、俄罗斯、中国、英国、法国、印度。其中美国和俄罗斯拥有核潜艇最多。 核潜艇的出现和核战略导弹的运用，使潜艇发展进入一个新阶段。装有核战略导弹的核潜艇是一支水下威慑的潜艇。为了捍卫我国的领海主权，随着我国综合国力的不断增强，我国已拥有自己的核动力潜艇，其核反应堆中主要的核反应方程式是unbakr（）n（1）在括号内填出n前的系数；（2）用m1、m2、m3分别表示u、ba、kr核的质量，m表示中子的质量，则上述核反应过程中一个铀235核发生裂变产生的核能e是多少？（3）假设核反应堆的功率p6.0105 kw，若一个铀235核裂变产生的能量为2.81011 j，则该航空母舰在海上航行一个月需要消耗多少kg铀235？（铀235的摩尔质量m0.235 kg/mol，一个月约为t2.6106 s，阿伏加德罗常数na6.01023 mol1，计算结果保留两位有效数字） 2轻核聚变是把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应称聚变反应又称为热核反应。比如氢弹的爆炸，就是两个特殊的氢原子（氘和氚）结合成一个氦原子，同时放出一个中子和大量的能量。氘（原子量为2，中子数为1）和氚（原子量为3，中子数为2） ，其反应表达式为：氘+氚=氦+中子，同样质量的氢（氘和氚）聚变放出的能量约为u-235的裂变（如原子弹爆炸）放出的能量的4倍。这样的反应属于核反应，因为是在极高的温度下发生的，又叫做热核反应。 不过，上述氢弹爆炸的能量是在极短时间内一下子放出来的。这些能量不能受我们控制地进行利用，只能造成极大的破坏。如果能够控制核聚变反应，使能量逐步释放出来。那么，就可以利用核聚变能来发电，这就是受控核聚变反应。人们现在正在努力研究如何实现受控核聚变反应。 2006年，我国自行设计并研制的“人造太阳”托卡马克实验装置运行获得重大进展，这标志着我国已经迈入可控热核反应领域先进国家行列该反应所进行的聚变过程是hhhen，反应原料氘（h）富存于海水中，而氚（h）是放射性元素，自然界中不存在，但可以通过中子轰击锂核（li）的人工核转变得到。则：（1）请把下列用中子轰击锂核（li）产生一个氚核（h）和一个新核的人工核转变方程填写完整；li_h 。（2）在（1）中，每生产1 g的氚同时有多少个li核实现了核转变？（阿伏加德罗常数na取6.01023mol1）（3）一个氘核和一个氚核发生核聚变时，平均每个核子释放的能量为5.61013 j，求该核聚变过程中的质量亏损。 核心考点 真题回放1（2010广东）关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有（ ）a 是衰变 b 是衰变 c 是轻核聚变 d 是重核裂变 1ac 提示：b选项错误，这是卢瑟福发现质子的核反应；d选项错误，这是衰变。ac选项正确。2（2010天津）下列关于原子和原子核的说法正确的是（ ）a衰变现象说明电子是原子核的组成部分b玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化c放射性元素的半衰期随温度的升高而变短d比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固2b 提示：衰变的实质是将原子核中的一个中子变成一个质子和一个电子，原子核是由中子和质子组成，内部没有电子，a项错误；玻尔理论的基本假设说明电子在不同轨道上运动时，能量是不同的，即原子的能量是量子化的，b项正确；放射性元素的半衰期是由核内部自身的因素决定的，与原子所处的化学状态和外部条件无关，不受温度的影响，c项错误；比结合能越大，表示原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定，d项错误。3（2011北京）表示放射性元素碘131衰变的方程是（ ）a. b. c. d. 3b 提示：碘（）的原子核内一个中子放出一个电子，变成一个质子，质量数没有发生变化，核电荷数增加1，所以生成54号元素，放出一个电子，b选项正确。4（2011浙江）关于天然放射现象，下列说法正确的是a射线是由氦原子核衰变产生b射线是由原子核外电子电离产生c射线是由原子核外的内层电子跃迁产生d通过化学反应不能改变物质的放射性4d 提示：射线是在衰变中产生的，本质是氦核，a项错误； 射线是在衰变中产生的，本质是高速电子束，b项错误； 射线是衰变和衰变时原子核发生能级跃迁而产生的电磁波，c项错误；物质的放射性由原子核内部自身的因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件无关，d项正确。5（2010福建）测年法是利用衰变规律对古生物进行年代测定的方法。若以横坐标t表示时间，纵坐标m表示任意时刻的质量，为t0时的质量。下面四幅图中能正确反映衰变规律的是 。（填选项前的字母）5c 提示：由公式并结合数学知识，可知c答案正确。6（2011山东）碘131核不稳定，会发生衰变，其半衰变期为8天。（1）碘131核的衰变方程： （衰变后的元素用x表示）。（2）经过_天 75%的碘131核发生了衰变。6（1） （2）16提示：（1）（2）由放射性元素经历一个半衰期衰变总数的一半可知，共经历了两个半衰期即16天。7（2011海南）2011年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站的核泄漏事故。在泄漏的污染物中含有131i和137cs两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射。在下列四个式子中，有两个能分别反映131i和137cs衰变过程，它们分别是_和_（填入正确选项前的字母）。131i和137cs原子核中的中子数分别是_和 。ax1 bx2cx3 dx47b c 78 82提示：根据衰变过程电荷数守恒、质量数守恒，可知是ba，是i，是cs，是cs，所以能分别反映i、cs的衰变过程的是分别是b、c。i原子核中的中子数是，cs原子核中的中子数是。 8（2011江苏）有些核反应过程是吸收能量的。例如，在中，核反应吸收的能量，在该核反应方程中，x表示什么粒子？x粒子以动能ek轰击静止的，若ek=，则该核反应能否发生？请简要说明理由。9（2010全国卷1）原子核经放射性衰变变为原子核，继而经放射性衰变变为原子核，再经放射性衰变变为原子核。放射性衰变、和依次为（ ）a衰变、衰变和衰变 b衰变、衰变和衰变c衰变、衰变和衰变 d衰变、衰变和衰变9a 提示：，质量数少4，电荷数少2，说明为衰变。，质子数加1，说明为衰变，中子转化成质子。，质子数加1，说明为衰变，中子转化成质子。10（2010全国卷）原子核zax与氘核12h反应生成一个粒子和一个质子。由此可知（）aa2，z1 ba2，z2ca3，z3 da3，z210d 提示：核反应方程为zax12h24he11h，根据质量数、电荷数守恒有a241，z121.解得a3，z2，本题只有选项d正确。11（2010浙江）（1）在核反应01nx13h24hee过程中，x是未知核由核反应知识可以确定x核为_.若01n、x核、13h和24he的静止质量分别为m1、mx、m3和m4，则e的值为_ 。（2）核能、风能等新能源是近来能源发展的重点方向之一。与煤、石油等传统能源相比较，核能具有哪些优点和缺点？（3）有一座城市，经常受到大风和风沙的侵扰。为了合理使用新能源，计划建造风能发电站或太阳能发电站。请用物理学知识，指出建造哪种类型的发电站更合适，并请说明理由。综合提高一、考题预测1（2012北京朝阳）下列核反应方程中属于衰变的是（ ）a bc d1b 提示：原子核的衰变是原子核自发进行的，不需要其他粒子的轰击，所以选项ac错误；衰变是原子核自发地释放出电子即而变成新核的变化，故选项b正确，d错误。2（2012云南昆明）下面列出的是一些核反应方程（ ） ax是质子，y是中子，z是正电子 bx是正电子，y是质子，z是中子 cx是中子，y是正电子，z是质子 dx是正电子，y是中子，z是质子2d 提示：核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，据此可知，x是，y是，z是。本题答案为d。 3（2012广西柳铁一中）以下四个核反应方程式中，x代表粒子的是（ ）a b c d3b 提示：根据质量数守恒和电荷数守恒可知，四个选项中的x分别代表：、和。本题答案为b。4（2012陕西宝鸡）已知氦原子的质量为u，电子的质量为u，质子的质量为u，中子的质量为u，u为原子的质量单位，且由爱因斯坦质能方程e=mc2可知：1 u对应于931.5 mev的能量，若取光速c=3108m/s，则两个质子和两个中子聚变成一个氦核，释放的能量为（ ）ab cd4b 提示：核反应方程为，质量亏损，所以释放的能量为，选项b正确。5（2012山西忻州一中）核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137。碘131的半衰期约为8天，会释放射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射射线。下列说法正确的是（ ）da碘131释放的射线由氦核组成b铯137衰变时辐射出的光子能量小于可见光光子能量c与铯137相比，碘131衰变更慢d铯133和铯137含有相同的质子数 6（2012甘肃兰州五十五中）放射性同位素钍232经衰变会生成氡,其衰变方程为，其中（ ）ax=1，y=3 bx=2，y=3 cx=3，y=1 dx=3，y=2 6d 提示：核反应方程中的分别为和，根据电荷数守恒和质量数守恒有90=86+2x-y，232=220+4x，联立解得：x=3，y=2。本题答案为d。7（2012河北联考）关于近代物理初步的相关知识，下列说法中正确的是（ ）a粒子散射实验揭示了原子核有复杂结构b光电效应和康普顿效应均揭示了光具有粒子性c重核的裂变会发生质量亏损，但质量数仍守恒d氢原子相邻低能级间的跃迁比相邻高能级间跃迁所辐射的光子波长短e升高或者降低放射性物质的温度均可改变其半衰期7bcd 提示：粒子散射实验只发现原子可以再分，并不涉及原子核内结构，选项a错误；光的干涉、衍射现象和多普勒效应都说明光具有波动性，而光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性，选项b正确；重核的裂变和轻核的聚变都会发生质量亏损，但质量数仍守恒，选项c正确；氢原子相邻低能级间的跃迁比相邻高能级间跃迁所辐射的光子能量较大，频率也较大，波长较短，选项d正确；放射性物质的半衰期由核内结构决定，与物质的物理性质（如温度）或化学性质无关，选项e错误。8（2012河北唐山）在下列4个核反应方程中，x表示粒子的是（ ）a bc d8bd 提示：根据质量数守恒和电荷数守恒可知，四个选项中的x分别代表：、。本题答案为b、d。9（2012山东潍坊）热核反应所用的燃料氘（21h）在地球上储量非常丰富。（1）写出两个氘核降变成一个氦核的核反应方程 。（2）若氘核的质量为m1，氦核的质量为m2，真空中光速为c，则两个氘核聚变成一个氦核释放的能量为 。 9（1）见提示 （2）（2m1-m2）c2提示：（1）（2）两个氘核聚变成一个氦核的过程中，质量亏损为m=2m1-m2，所以，释放的能量为e=mc2=（2m1-m2）c2。10（2012江苏淮安）（1）一个铀核（）放出一个粒子后衰变成钍核（），其衰变方程为 ；（2）已知静止的铀核、钍核和粒子的质量分别为m1、m2和m3，真空中的光速为c，上述衰变过程中释放出的核能为 。11（2012天津大港一中）海水中含有丰富的氘，完全可充当未来的主要能源。两个氘核的核反应为：+n，其中氘核的质量为2.013u，氦核的质量为3.0150u，中子的质量为1.0087u.（1u=931.5mev）。求：（1）核反应中释放的核能；（2）在两个氘核以相等的动能0.35mev进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，求反应中产生的中子和氦核的动能。11（1）2.14mev （2）0.71mev ； 2.13mev解析：（1）核反应中的质量亏损为m=2mh-mhe-mn，由e=mc2可知释放的核能：e=（2mh-mhe-mn）c2=2.14mev。（2）把两个氘核作为一个系统，碰撞过程系统的动量守恒，由于碰撞前两氘核的动能相等，其动量等大反向，因此反应前后系统的总动量为零，即mhevhe+ mnvn=0；反应前后系统的总能量守恒，即 ，又因为mhemn=31，所以vhevn=13，由以上各式代入已知数据得：ekhe=0.71mev，ekn=2.13mev。二、强化训练卷（100分） 一、选择题（每小题4分，共40分）1（改编）关于原子核衰变中放出的、三种射线，以下列说法正确的是（ ）a它们都发自原子核内部 b它们都是高频电磁波c放出它们都会使原子的性质发生变化 d它们都能直接使空气电离1a 提示：这三种射线都是原子变化释放出来的，都来自原子核内部，射线、射线是实物粒子，射线是高频电磁波，放出射线原子的性质不会发生变化，射线原子不具有使空气直接电离的能力。2关于放射性同位素应用的下列说法中正确的有（ ） a放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到消除有害静电的目的b利用射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视c用放射线照射作物种子能使其dna发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种d用射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的危害3原子核自发的放出电子的现象称为衰变最初科学家曾认为衰变中只放出电子，后来发现，这个过程中除了放出电子外，还放出一种叫“反中微子”的粒子，反中微子不带电，与其他物质的相互作用极弱下列关于衰变的说法中正确的是（ ）a原子核发生衰变后产生的新核的核子数与原核的核子数相等，但带电量增加b原子核能够发生衰变说明原子核是由质子、中子、电子组成的c静止的原子核发生衰变后，在“反中微子”动量忽略不计时，电子的动量与新核 的动量一定大小相等，方向相反d静止的原子核发生衰变时，原子核释放的能量全部以光子的形式释放3ac 提示：原子核发生衰变时，质量数不变，电荷数增加1，电子是原子核中的中子变成质子而产生，核反应方程为，静止的原子核发生衰变，系统的动量守恒，系统的总动量为零，在“反中微子”动量忽略不计时，电子的动量与新核的动量一定大小相等，方向相反，静止的原子核发生衰变时，原子核释放的能量一部分以光子的形式释放，一部分转化为电子和新核及反中微子的动能，d项错误。4现有核反应方程为alhepx，新生成的p具有放射性，继续发生衰变，核反应方程为：psiy.平行金属板m、n间有匀强电场，且mn，x、y两种微粒竖直向上离开放射源后正确的运动轨迹是（）4b 提示：由核反应方程知x是中子（n），y是正电子（e），mn间场强方向水平向右，x不受力做直线运动，y受向右的电场力向右偏转，b项正确。5正电子发射型计算机断层显像（pet）的基本原理是：将放射性同位素o注入人体，o在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇湮灭转化为一对光子，被探测器采集后，经计算机处理生成清晰图像则根据pet原理判断下列表述正确的是 （） ao在人体内衰变方程是oneb正、负电子湮灭方程是ee2c在pet中，o主要用途是作为示踪原子d在pet中，o主要用途是参与人体的新陈代谢5abc 提示：由题意知a、b正确，显像的原理是采集光子，即注入人体内的o衰变放出正电子和人体内的负电子湮灭转化为光子，因此o主要用途是作为示踪原子，故c项正确，d项错误。7（2011北京海淀）裂变反应是目前核能利用中常见的反应以原子核u为燃料的反应堆中，当u俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为：unxesr3x23504321.0087138.917893.9154反应方程下方的数字是中子及有关原子核的静止质量（以原子质量单位 u 为单位，取1 u 的质量对应的能量为9.3102 mev，此裂变反应中（）a释放出的能量是30102 mev，x是中子b释放出的能量是30 mev，x是质子c释放出的能量是1.8102 mev，x是中子d释放出的能量是1.8102 mev，x是质子7c 提示：据核反应过程中质量数和电荷数守恒可判断x是中子。m（235.04321.0087138.917893.915431.0087） u0.1926 u，可见该反应释放能量，释放的能量e0.19269.3102 mev1.8102 mev ，故c项正确。8（2011天津一中模拟）如图所示，是利用放射线自动控制铝板厚度的装置假如放射源能放射出、三种射线，而根据设计，该生产线压制的是3 mm厚的铝板，那么这三种射线中的哪种射线对控制厚度起主要作用？当探测接收器单位时间内接收到的放射性粒子的个数超过标准值时，将会通过自动装置将m、n两个轧锟间的距离调大还是调小（）a射线；大 b射线；大c射线；小 d射线；大8b 提示：射线不能穿