2012届高三物理一轮复习 原子核（1）导学案

用心 爱心 专心 1 20122012 届高三物理一轮复习导学案届高三物理一轮复习导学案 十八 原子和原子核 十八 原子和原子核 2 2 原子核原子核 目标 1 了解天然放射现象 知道三种射线的本质和特性 掌握核衰变的特点和规律 2 知道原子核人工转变的原理 了解质子 中子和放射性同位素的发现过程 3 知道原子核的组成和核力的概念 理解核能的概念 知道获得核能的两种途径 导入 一 天然放射现象一 天然放射现象 1 1 发现过程 发现过程 1896 年贝克勤耳发现天然放射现象 从此 揭开了人类研究原于核结构的序 幕 居里夫妇对铀和铀的各种矿石的研究发现了钋和镭 之后 人们通过对天然放射现象的 进一步研究 发现了原子序数大于 83 的所有天然存在的元素 都有放射性 原子序数小于 83 的天然存在的元素 有的也有放射性 放射出来的射线共有三种 射线 射线和 射线 2 2 三种射线的本质和特性 三种射线的本质和特性 二 原子核的衰变二 原子核的衰变 1 1 衰变 衰变 原子核自发地放出某种粒子而转变为新核的变化 2 2 衰变规律 衰变规律 衰变 M ZX 4 2 M Z Y 4 2He 衰变 M ZX M Z 1 Y 0 1 e 3 3 衰变和衰变和 衰变的实质衰变的实质 4 4 射线 射线 总是伴随 衰变或 衰变产生的 不能单独放出 射线 射线不改变原 子核的电荷数和质量数 实质是元素在发生 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 向低能级跃迁而辐射出光子 5 5 半衰期 半衰期 放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间 它是大量原子核衰变的统计结果 不 是一个原子发生衰变所需经历的时间 决定因素 决定因素 由原子核内部的因素决定 与原子所处的物理状态 如压强 温度等 或化学状 态 如单质或化合物 无关 四 原子核的人工转变 四 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应过程 其核反应方程的一般形式为 1 1 质子 中子的发现 质子 中子的发现 14 7N 4 2He 17 8O 1 1H 9 4Be 4 2He 12 6C 1 0n 2 2 放射性同位素和正电子的发现 放射性同位素和正电子的发现 1934 年约里奥 居里夫妇用 a 粒子轰击铝核产生一种新 的放射性元素 此后人们认识到放射性同位素可用人工核反应制取 用心 爱心 专心 2 27 13Al 4 2He 30 15P 1 0n 30 15P 30 14Si 0 1e 3 3 探测射线的方法 探测射线的方法 1 威耳逊云室 2 气泡室 3 盖革计数器等 见课本 P73 74 4 4 放射性同位素的应用 放射性同位素的应用 1 利用它的射线 2 做示踪原子 见课本 P76 78 五 核反应五 核反应 某种元素的原子核变为另一种元素的原子核的过程叫做核反应 常见的核反应分为衰变 人工转变 裂变和聚变等几种类型 六 核力和核能六 核力和核能 1 1 核力 核力是核子之间的引力 核力与核子是否带电无关 是一种强相互作用 也是一种近程 力 当两个核子间距 r 2 10 15m 时才发生作用 只有相邻的核子间才有核力作用 2 2 核能 核能 克服核力做功 使原子核分解为单个核子时吸收的能量 或若干个单个核子在核 力作用下结合成原子核时放出的能量 叫原子核的结合能 简称核能 例如 1 1H 1 0n 2 1H E E 2 22 MeV 2 2 核能的计算 核能的计算 根据爱因斯坦的质能方程 E mc2或 E m c2 3 3 获得核能的两种途径 获得核能的两种途径 1 重核的裂变 重核分裂成两个 或两个以上 中等质量核时要释放能量 这种核反应 叫裂变 铀核裂变的反应为 235 92U 1 0n 139 54Xe 95 38Sr 2 1 0n 217MeV 在一定条件下 如铀块大于临界体积时 裂变反应是链式反应 会放出大量能量 原子 弹爆炸是激烈的裂变反应 秦山核电站和大亚湾核电站也是利用裂变反应 2 轻核的聚变 轻核结合成质量较大的核的变化 例如氘核和氚核聚合成氦核 2 1H 3 1H 4 2He 1 0n 17 6MeV 导研 例 1 1 如图所示 a 为未知的天然放射源 b 为一张黑纸 C 为水平放置的平行金属 板 板间有竖直方向较强的匀强电场 d 为荧光屏 e 为固定不动的显微镜筒 整个装置放 在真空中 实验时 如果将电场 E 撤去 从显微镜内观察到荧光屏上每分钟闪烁的亮点数没 有变化 如果再将黑纸 b 移开 则从显微镜筒内观察到的每分 钟闪烁的亮点数大为增加 由此可判定放射源 a 发出的射线为 A 射线和 射线 B 射线和 射线 C 射线和 射线 D 射线和 X 射线 2 如图 在有小孔的铅盘中 放有能连续放出 三种射线的放射性元素 放出 的三种射线都打在孔对面屏 M 上的 A 点 要使三种射线分开 分别打在 屏上的 A B C 三点 其中 B 到 A 的距离大于 C 到 A 的距离 可采取的 措施是在屏与孔之间加上 A 重直纸面向里的匀强磁场 B 垂直纸面向外的匀强磁场 C 水平向右的匀强电场 D 水平向左的匀强电场 用心 爱心 专心 3 例 2 镅 241 95 Am 是一种放射性元素 在其分裂过程中 会释放出一种新的粒子 变成镎 237 93 NP 由于放出的这种粒子很容易被空气阻隔 因此不会对人体构成任何的危害 火警的 报警系统就是利用这种粒子作为报警的重要工具 这种粒子是 A 粒子 B 质子 C 中子 D 正电子 例 3 轨道电子俘获 也是放射性同位素衰变的一种形式 它是指原子核 称为母核 俘 获一个核外电子 其内部一个质子变为中子 从而变成一个新核 称为子核 并且放出一 个中微子的过程 中微子的质量极小 不带电 很难被探测到 人们最早是通过子核的反冲 而间接证明中微子的存在的 关于一个静止的母核发生 轨道电子俘获 衰变为子核并放 出中微子 下面的说法中正确的是 A 子核的动量与中微子的动量相同 B 母核的电荷数小于子核的电荷数 C 母核的质量数等于子核的质量数 D 子核的动能大于中微子的动能 例 4 对下列四个方程理解正确的是 24 24 1112 NaMgX 235 114192 9205636 3UnBaKrX 321 211 HeHXH 19 221 9101 FXNeH A 方程 是衰变方程 其中 X 是 粒子 B 方程 是裂变方程 其中 X 是质子 且释放出核能 C 方程 是聚变方程 其中 X 是 粒子 且要吸收能量 D 方程 是人工核转变方程 其中 X 是 粒子 例 5 科学家发现在月球上含有丰富的 3 2He 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 3314 2212 2HeHeHHe 关于 3 2He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 3 2He聚变反应发电 例 6 在原子物理的研究中经常用到核子平均结合能的概念 核子平均结合能是指质子 中 子结合成某原子核时每个核子放出核能的平均值 下图为核子平均结合能与原子序数 Z 的关 系图像 下列说法中正确的是 A 某原子核的核子平均结合能大 则其核子的平均质 量小 B 某原子核的核子平均结合能大 则其核子的平均质 量大 C 若D E能结合成F 结合过程一定放出能量 D 若A能分裂成B C 分裂过程一定吸收能量 导练 1 有关放射性元素半衰期的下列说法中正确的是 A 放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间 B 放射性元素的原子核全部发生衰变所用的时间的一半 C 两个原子核有一个原子核发生衰变所用的时间 用心 爱心 专心 4 D 做示踪原子的物质尽可能选用半衰期长一些的放射性元素 2 08 重庆卷 放射性同位素钍 232 经 衰变会生成氧 其衰变方程为 232220 9086 ThRnxy 其中 A x 1 y 3 B x 2 y 3 C x 3 y 1 D x 3 y 2 3 下面说法中正确的是 A Th 232 90 钍 经过一系列的 和 衰变 成为Pb 208 82 铅核比钍核少 12 个中子 衰变的实质是核内的一个中子转化为一个质子和一个电子 射线是波长很短的电磁波 它的贯穿能力很大 利用 射线的电离作用 可检查金属内部有无砂眼或裂纹 4 吉林省长白县吉林省长白县 20102