【高三物理专题总结】2原子核

第 1 页 第第5讲讲 原子核原子核 一 基础知识一 基础知识 1 人类认识原子核的复杂结构并进行研究是从发现天然放射现象开始的 2 三种射线的比较与区分 可借助于匀强电场和匀强磁场来分离 3 原子核的衰变 原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化 核的衰变遵循的基本规律为 质量数守恒和电荷数守恒 衰变 衰变 衰变 一般情况下 衰变不会单独发生 而往往是伴随着衰变或是 衰变进行的 4 半衰期 1 定义 2 公式 t NN 2 1 原余 t mm 2 1 原余 3 半衰期由放射性元素的原子核内部本身的因素决定 不同元素有不同的半衰期 5 原子核的人工转变及其三大发现 原子核的人工转变使人们发现了质子 中子和放射性同位素 放射性同位素应用 1 利用它的射线2 做示踪原子 所有核反应的反应前后都遵守 质量数 守恒 电荷数 守恒 6 原子核的组成 7 核力与核能 1 核力 核力具备 短距作用 的特征 2 核能 把核拆散为核子时就要克服核力做功 核子结合成核时放出能量即所谓核能 3 质能关系 E mc2 4 质量亏损与核能的变化 5 核能释放的途径 裂变与聚变 第 2 页 二 典型题型二 典型题型 1 如图所示 铅盒内的天然放射性物质能竖直向上放出 三种射线粒子 它们都能打到正上 方的荧光屏上 若在放射源上方放一张薄铝箔 并在放射源和荧光屏间加水平方向的匀强电场 结果 荧光屏上只剩下两个亮点 M N 下列说法中正确的是 A 打在 M N 的依次是 和 B 打在 M N 的依次是 和 C 匀强电场的方向水平向左 D 匀强电场的方向水平向右 2 的过程中衰变成PbU 206 82 238 92 A 经历了 8 次 衰变和 6 次 衰变 B 铅核比铀核中子数少 22 个 C 铅核比铀核质子数少 32 个 D 衰变中有 6 个中子变成质子 3 两个氘核发生聚变反应产生一个中子和一个氦核 氦的同位素 已知氘核质量 2 0136 氦核质量 3 0150 中子质量 1 0087 写出聚变方程并求出释放的核能 已知1 935 1 三 针对训练三 针对训练 1 以下哪些现象和原子核的变化有关 A 粒子散射 B 天然放射性 C 光电效应 D 热核反应 2 下列叙述中 正确的是 A 放射性元素的半衰期是由原子核内部本身的因素决定的 B 射线是原子核外电子挣脱原子核的束缚而形成的电子流 C 重核的裂变和轻核的聚变都可以放出大量的能量 D 一种元素的同位素具有相同的化学性质和物理性质 3 铀裂变的产物之一氦 90 90 36Kr 是不稳定的 它经过一系列衰变最终成为稳定的锆 90 90 40Zr 这些衰变是 A 1 次 衰变 6 次 衰变 B 4 次 衰变 C 2 次 衰变 D 2 次 衰变 2 次 衰变 M N 第 3 页 4 下列说法中正确的是 A 质子与中子的质量不等 但质量数相等 B 两个质子间 不管距离如何 核力总是大于库仑力 C 同一种元素的原子核有相同的质量数 但中子数可以不同 D 除万有引力外 两个中子之间不存在其它相互作用力 5 下面列出的是一些核反应方程 XSiP 30 14 36 15 YBHBe 10 3 2 1 9 4 ZLiHeHe 3 3 4 2 4 2 A X 质子 Y 是中子 Z 是正电子 B X 是正电子 Y 是质子 Z 是中子 C X 是中子 Y 是正电子 Z 是质子 D X 是正电子 Y 是中子 Z 是质子 6 用 粒子轰击Be 9 4 时 得到C 12 6 同时放出一种粒子 关于这种粒子 下列说法中不正确不正确的是 A 它来自于原子核 B 它能穿透几厘米厚的铅板 C 它在磁场中不发生偏转 D 它是一种频率很高的光子 7 一个中子和一个质子相结合生成一个氘核 若它们的质量分别是 m1 m2 m3 则 A 由于反应前后质量数不变 所以 m1 m2 m3 B 由于反应时释放出了能量 所以 m1 m2 m3 C 由于反应在高温高压下进行从而吸收能量 所以 m1 m2 m3 D 反应时产生了频率为 m1 m2 m3 c2 h 的光子 式中 c 是光速 h 是普朗克常量 8 放射性同位素14 6C被考古学家称为 碳钟 它可以用来断定古生物体死亡至今的年代 此项研究 成果获得1960年诺贝尔化学奖 1 宇宙射线中高能量中子碰撞空气中的氮原子后 就会形成14 6C 写出它的核反应方程式 2 14 6C 很不稳定 容易发生 衰变 其半衰期 5730 年 写出它发生衰变的方程 3 14 6C 的生成和衰变通常是平衡的 即空气中 生物活体中 14 6C 的含量是不变的 当机体死 亡后 机体内的14 6C 含量将会不断减少 若测得一具古生物遗骸中 14 6C 含量只有活体中的 12 5 则 这具遗骸死亡至今应有 年 第 4 页 9 静止在匀强磁场中的一个10 5B 核俘获了一个速度为向 v 7 3 10 4m s 的中子而发生核反应 生成 粒子与一个新核 测得 粒子的速度为 2 104 m s 方向与反应前中子运动的方向相同 且与磁感线 方向垂直 求 1 写出核反应方程 2 画出核反应生成的两个粒子的运动轨迹及旋转方向的示意图 磁感线方向垂直于纸面向外 3 求 粒子与新核轨道半径之比 4 求 粒子与新核旋转周期之比 10 现在 科学家正在设法探寻 反物质 所谓 反物质 是由 反粒子 构成的 反粒子 与 其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电量 但电荷的符号相反 试回答 1 若有反 粒子 它的质量数为 电荷数为 2 一对正 负电子相遇发生湮灭 转化为一对频率相同的光子 已知电子质量为 0 9 10 30kg 那 么这两个光子的频率约为 Hz 保留 2 位有效数字 第 5 页 四 课堂检测四 课堂检测 1 下面关于原子核的裂变和聚变的说法中正确的是 A 铀 235 裂变后的生成物是多种多样的 但都要发生质量亏损 B 能否发出链式反应 与铀块的体积大小有关 C 要使轻原子核发生聚变 必须使它们间的距离至少接近到 10 10 D 太阳发出的光和热 来自原子核的聚变反应 2 近年来科学家在超重元素的探测方面取得了重大进展 科学家们在观察某两个重离子结合成超重 元素的反应时 发现所生成的超重元素的核 A ZX 经过 6 次 衰变后成为 253 100Fm 由此可以判定该超重 元素的原子序数和质量数依次是 A 124 259 B 124 265 C 112 265 D 112 277 3 近几年 我国北京 上海 山东 洛阳 广州等地引进了十多台 刀 治疗患者 5000 余例 效果 极好 成为治疗脑肿瘤的最佳仪器 令人惊奇的是 用 刀治疗时不用麻醉 病人清醒 时间短 半 小时内完成手术 无需住院 因而 刀被誉为 神刀 问 刀治疗脑肿瘤主要是利用 射线具有很强的贯穿本领 射线具有很强的电离作用 射线具有很高的能量 射线能很容易绕过阻碍物达到目的地 A B C D 4 光子的能量为 hv 动量的大小为 c hv 如果一个静止的放射性元素的原子核在发生衰变时只发出一 个 光子 则衰变后的原子核 A 仍然静止 B 沿着与光子运动方向相同的方向运动 C 沿着与光子运动方向相反的方向运动 D 可能向任何方向运动 5 目前普遍认为 质子和中子都是由被称为 u 夸克和 d 夸克的两类夸克组成 u 夸克带电量为 3 2 e d 夸克带电量 3 1 e e 为基元电荷 下列论断可能正确的是 A 质子由 1 个 u 夸克和 1 个 d 夸克组成 中子由 1 个 u 夸克和 2 个 d 夸克组成 B 质子由 2 个 u 夸克和 1 个 d 夸克组成 中子由 1 个 u 夸克和 2 个 d 夸克组成 C 质子由 1 个 u 夸克和 2 个 d 夸克组成 中子由 2 个 u 夸克和 1 个 d 夸克组成 D 质子由 2 个 u 夸克和 1 个 d 夸克组成 中子由 1 个 u 夸克和 1 个 d 夸克组成 6 图中 P 为放在匀强电场中的天然放射源 其放出的射线在电场的作用下分成 a b c 三束 以下 判断正确的是 A a 为 射线 b 为 射线 B a 为 射线 b 为 射线 C b 为 射线 C 为 射线 D b 为 射线 C 为 射线 第 6 页 7 在垂直于纸面的匀强磁场中 有一原来静止的原子核 该核衰变后 放出的带电粒子和反冲核的 运动轨迹分别如图中a b所示 由图可以判定 A 该核发生的是 衰变 B 该核发生的是 衰变 C 磁场方向一定垂直纸面向里 D 磁场方向向里还是向外无法判定 8 在下列核反应方程 17 8 14 7 4 2 XONHe 的括弧中 X 所代表的粒子 A H 1 1 B H 2 1 C e 0 1 D n 0 1 9 同学们根据中学物理知识讨论 随着岁月的流逝 地球绕太阳公转的周期 日地间的平均距离 地 球表面温度变化的趋势 的问题中 有下列结论 请你判断哪些结论正确 A 太阳内部进行着剧烈的热核反应 辐射大量光子 根据 E mc2可知太阳质量 M 在不断减少 B 根据 F GMm r 和 F mv r 知日地距离 r 不断增大 地球环绕速度将减少 且周期 T 2 r v 将增大 C 根据 F GMm r 和 F mv2 r 知日地距离 r 将不断减小 地球环绕速度将增大 且周期 T 2 r v 将减小 D 由于太阳质量 M 不断减小 辐射