2019_2020学年高中物理第3章原子核与放射性本章优化总结教学案鲁科版.docx

本章优化总结 核反应与核反应方程在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程称为核反应常见的核反应有以下四类：衰变、人工转变、裂变和聚变衰变是原子核自发转变为另一种核并辐射或粒子，不受外界因素的影响；人工转变常用粒子(也可用中子等)轰击原子核，该核捕获粒子(或中子等)后产生新核，并放出一个或几个粒子；裂变与聚变将在以后的章节学习核反应类型及重要的核反应方程核反应方程式与其相关的重要内容衰变(、)UThHe衰变实质2H2nHeThPae衰变实质nHe人工转变NHeOH质子的发现(1919年)卢瑟福BeHeCn中子的发现(1932年)查德威克AlHePn人工放射性同位素的发现约里奥居里夫妇PSie正电子的发现(1934年)约里奥居里夫妇核反应遵循的两个重要规律：质量数守恒和核电荷数守恒核变化方程用“”表示核反应的方向，不能用等号；要熟记常用粒子的符号，如：HeHneeHHU确定衰变次数的方法XYnHeme.根据质量数、核电荷数守恒得：AA4n，ZZ2nm，两式联立求解得衰变次数n，衰变次数m.2006年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器，通过Ca(钙48)轰击Cf(锎249)发生核反应，成功合成了第118号元素，这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素实验表明，该元素的原子核先放出3个相同的粒子x，再连续经过3次衰变后，变成质量数为282的第112号元素的原子核，则上述过程中的粒子x是()A中子B质子C电子D粒子思路点拨 根据核反应前后质量数守恒和核电荷数守恒求解解析第118号元素衰变成第112号元素，核电荷数减少6个，而根据衰变规律可知，经过3次衰变核电荷数减少6个，故先放出的3个相同的粒子不带电故正确答案为A.答案A原子核的衰变及半衰期原子核的衰变：指原子核放出粒子或粒子后变成新的原子核，但这并不表明原子核内有粒子和电子衰变的分类：根据原子核衰变放出粒子的种类，将衰变分为衰变和衰变两种衰变都伴随射线放出；不论哪种衰变，衰变前后的核电荷数和质量数都守恒这也是书写衰变方程及核反应方程的原则半衰期：不同元素的半衰期是不一样的，其差别可以很大例如，有的半衰期可以达到几千年甚至上万年，也有的半衰期不到1秒在一个半衰期T1/2内，将有一半的原子核发生衰变，经过时间t后，则剩余没有衰变的原子核的个数NN0，或没有衰变的原子核的质量mM，公式适用于大量的原子核，该规律是宏观统计规律，对个别原子核无意义若元素A的半衰期为4天，元素B的半衰期为5天，则相同质量的A和B，经过20天后，剩下的质量之比为()A3031B3130C12D21思路点拨 应用半衰期的公式mm0求解解析根据衰变规律20天对于元素A是5个半衰期，对于元素B是4个半衰期，因为原来A和B的质量相同，设原来的质量都为m0，由mm0得剩下的A和B的质量之比为12.C正确答案C衰变与轨迹放射性元素发生衰变或衰变时，若原来的原子核是静止的，则粒子(或粒子)与反冲核的运动方向相反，且动量守恒当它们在垂直于磁场的平面内运动时，其轨道是内切或外切的两个圆衰变和衰变的规律以及它们在磁场中运动的轨迹特点如下表：衰变XYHe匀强磁场中的轨迹衰变XYe匀强磁场中的轨迹 处理方法(1)依据左手定则判断轨迹的弯曲方向由于运动电荷做匀速圆周运动，可根据qvBm确定半径大小，或者由几何知识求得半径R的大小，再确定其他物理量的关系(2)注意动量守恒和能量守恒知识在该部分的应用由于半径公式R中含有动量表达式，故可由衰变过程中的动量守恒表达式确定粒子间的半径关系注意动量与动能关系的应用，即Ek.原来静止的铀238和钍234同时在同一匀强磁场中，由于衰变而开始做匀速圆周运动铀238发生了一次衰变，钍234发生了一次衰变(1)试画出铀238发生一次衰变时所产生的新核及粒子在磁场中的运动轨迹的示意图(2)试画出钍234发生一次衰变时所产生的新核及粒子在磁场中的运动轨迹的示意图思路点拨 求解本题应把握以下三点：(1)衰变过程系统动量守恒(2)根据左手定则判断粒子受洛伦兹力方向(3)由R确定轨迹半径解析(1)铀238发生衰变时，由于放出粒子而产生了新核，设粒子的质量为m1，速度为v1，带电量为q1；新核的质量为m2，速度为v2，带电量为q2.根据动量守恒定律，它们的总动量为零，即：m1v1m2v20因为它们都带正电，衰变时的速度正好相反，所以，受到的洛伦兹力方向也相反，因而决定了它们做圆周运动的轨迹圆是外切的它们做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，所以R.又因为m1v1m2v2，所以，由于q12，q292290，因而.如图所示，其中轨道a为粒子的径迹，轨道半径为R1，轨道b为新核的径迹，其轨道半径为R2.(2)同理，钍234发生一次衰变时放出的粒子与产生的新核的动量大小相等，方向相反，即总动量为零可是，粒子带负电，新核带正电，它们衰变时的速度方向相反，但受的洛伦兹力方向相同，所以，它们的两个轨迹圆是内切的，且粒子的轨道半径大于新核的轨道半径，它们的轨迹示意图如图所示，其中，c为粒子的径迹，d为新核的径迹答案见解析钍核Th发生衰变生成镭核Ra并放出一个粒子设该粒子的质量为m、电荷量为q，它进入电势差为U的带窄缝的平行平板电极S1和S2之间的电场时，其速度为v0，经电场加速后，沿Ox方向进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的有界匀强磁场，Ox垂直平板电极S2，当粒子从P点离开磁场时，其速度方向与Ox方向的夹角60，如图所示，整个装置处于真空中(1)写出钍核衰变方程；(2)求粒子在磁场中沿圆弧运动的轨道半径R；(3)求粒子在磁场中运动所用时