2025届高考物理大一轮复习课件 第十六章 第85课时 原子核

第十六章物理

大一轮复习近代物理第85课时原子核目标要求1.了解天然放射现象及三种射线的性质。2.了解原子核的衰变，掌握半衰期的概念，并会进行有关计算。3.了解四种核反应类型，能根据质量数、电荷数守恒写出核反应方程。4.认识原子核的结合能与比结合能，能进行有关核能的计算。内容索引考点一原子核的衰变及半衰期考点二核反应及核反应类型课时精练考点三质量亏损及核能的计算1.原子核的组成：原子核是由

和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的

。2.天然放射现象放射性元素

地发出射线的现象，首先由

发现。天然放射现象的发现，说明

具有复杂的结构。原子序数大于83的元素都能自发地发出射线，原子序数小于或等于83的元素，有的也能发出射线。原子核的衰变及半衰期考点一质子质子数自发贝克勒尔原子核3.三种射线的比较名称构成符号电荷量质量电离能力贯穿本领α射线

核

He＋2e4u最____最____β射线______e－eu较强较强γ射线光子γ00最____最____氦强弱电子弱强4.原子核的衰变(1)衰变：原子核自发地放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变。衰变类型α衰变β衰变衰变方程X→+X→+衰变实质2个质子和2个中子结合成一个整体射出中子转化为质子和电子2H＋2n→n→+匀强磁场中轨迹形状

衰变规律

守恒、质量数守恒(2)α衰变、β衰变电荷数(3)γ射线：γ射线经常是伴随着α衰变或β衰变同时产生的。

核内部自身的因素无关6.放射性同位素的应用与防护(1)放射性同位素：有

放射性同位素和

放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同。(2)应用：放射治疗、培优、保鲜、做

等。(3)防护：防止放射性对人体组织的伤害。天然人工示踪原子判断正误1.三种射线按穿透能力由强到弱的排列顺序是γ射线、β射线、α射线。(

)2.β衰变中的电子来源于原子核外电子。(

)3.发生β衰变时，新核的电荷数不变。(

)4.如果现在有100个某放射性元素的原子核，那么经过一个半衰期后还剩50个。(

)×√××

例1√

例2√

返回核反应及核反应类型考点二1.核反应的四种类型类型可控性核反应方程典例衰变α衰变自发→+______β衰变自发→+人工转变人工控制(基本粒子轰击原子核)+→

+(卢瑟福发现质子)+→+(查德威克发现中子)

类型可控性核反应方程典例人工转变人工控制(基本粒子轰击原子核)+→

+约里奥－居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子→+_____重核裂变容易控制(慢中子、链式反应)+→++______+→++______轻核聚变现阶段很难控制(需要极高温度——一般由核裂变提供)+→

+＋17.6MeV

2.核反应方程式的书写(1)熟记常见基本粒子的符号，是正确书写核反应方程的基础。如质子(____)、中子(____)、α粒子(____)、β粒子(____)、正电子(____)、氘核(____)、氚核(____)等。(2)掌握核反应方程遵循的规律：

守恒，

守恒。(3)由于核反应不可逆，所以书写核反应方程式时只能用“→”表示反应方向。

质量数电荷数

例3√设Y的电荷数和质量数分别为m和n，根据核反应方程中质量数和电荷数守恒可知，第一个核反应方程的电荷数和质量数满足A＋14＝n＋17，Z＋7＝m＋8，第二个核反应方程的电荷数和质量数满足n＋7＝2A，m＋3＝2Z，联立解得Z＝2，A＝4，故选D。

例4√

返回质量亏损及核能的计算考点三1.核力和核能(1)核力：原子核内部，

间所特有的相互作用力。核力是强相互作用，为短程力，作用范围只有约10－15m，与电性无关。(2)结合能：原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们

需要的能量，叫作原子核的结合能，也叫核能。(3)比结合能：原子核的结合能与

之比，叫作比结合能，也叫平均结合能。比结合能越大，原子核中核子结合得越

，原子核越

。核子分开核子数牢固稳定2.质量亏损凡是释放核能的核反应，反应后各原子核(新生核)及微观粒子的质量(即静止质量)之和

，两者的差值就叫

。3.质能方程(1)爱因斯坦得出物体的能量与它的质量的关系：

。(2)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其对应减少的能量ΔE＝

。原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm，吸收的能量为ΔE＝

。变小质量亏损E＝mc2Δmc2Δmc24.核能的计算(1)根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2计算核能。①ΔE＝Δmc2中，若Δm的单位为“kg”，c的单位为“m/s”，则ΔE的单位为“J”。②ΔE＝Δmc2中，若Δm的单位为“u”，则可直接利用ΔE＝Δm×931.5MeV/u计算，此时ΔE的单位为“MeV”，即1u＝1.6605×10－27kg，相当于931.5MeV，这个结论可在计算中直接应用。(2)利用比结合能计算核能原子核的结合能＝核子的比结合能×核子数。核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差，就是该核反应所释放(或吸收)的核能。判断正误1.核力就是库仑力。(

)2.核反应中，出现质量亏损，一定有核能产生。(

)3.原子核的结合能越大，原子核越稳定。(

)4.原子核越大，它的结合能越大，比结合能可能越小。(

)×√×√

例5√

为了调节中子数目以控制反应速度，核反应堆中需要在铀棒之间插进一些镉棒，当反应过于剧烈时，将镉棒插入深一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些，故D错误。(2023·全国乙卷·16)2022年10月，全球众多天文设施观测到迄今最亮伽马射线暴，其中我国的“慧眼”卫星、“极目”空间望远镜等装置在该事件观测中作出重要贡献。由观测结果推断，该伽马射线暴在1分钟内释放的能量量级为1048J。假设释放的能量来自于物质质量的减少，则每秒钟平均减少的质量量级为(光速为3×108m/s)A.1019kg B.1024

kgC.1029kg D.1034

kg例6√

例7

(2)求氧17的比结合能；

(3)已知mα＝4.002603u，mN＝14.003074u，mO＝16.999133u，mH＝1.007825u，1u相当于931.5MeV的能量，该反应需吸收的能量ΔE＝1.19MeV。若核反应中放出的核能全部转化为动能，要使这一反应可能实现，求入射的α粒子的最小动能。答案0.0032515MeV该反应过程质量增加Δm＝mH＋mO－mα－mN＝0.001

281

u结合能增加ΔE'＝Δmc2＝0.001

281×931.5

MeV＝1.193

251

5

MeV根据能量守恒，入射的α粒子的最小动能Ek＝ΔE'－ΔE＝0.003

251

5

MeV。返回课时精练对一对答案123456789101112题号12345678答案ABCADCDB题号9101112答案BC(1)0

1

(4m1－m2－2m3)c2

(2)4.4×109kgBD

1234567891011基础落实练答案√12根据质量数守恒和电荷数守恒可知X的电荷数为0，质量数为1，则X是中子。故选A。1234567891011答案

√12

1234567891011答案

√12根据反应前后质量数和电荷数守恒可得6×2＝2×4＋x＋y6＝2×2＋y解得x＝2，y＝2，故选C。1234567891011答案

√121234567891011答案

121234567891011答案

√121234567891011答案α衰变的本质是原子核中两个质子和两个中子紧密结合成一个整体，从原子核中放出氦原子核，故A错误；铅核的中子数为208－82＝126钍核中子数为232－90＝142，可知铅核比钍核少16个中子，故B错误；设共经过x次α衰变和y次β衰变，根据质量数和电荷数守恒可得232＝208＋4x90＝82＋2x－y解得x＝6，y＝4，可知共经过6次α衰变和4次β衰变，故C错误，D正确。121234567891011答案6.位于合肥的核聚变大科学装置“夸父”预计于2025年底全面建成，它将用来验证我国“人造太阳”实验的关键技术。下列关于核聚变反应的说法正确的是A.核聚变反应过程中没有质量亏损B.核聚变反应后原子核的总质量增加C.核聚变反应后，核子的比结合能增加D.核聚变反应后，核子的比结合能减小√121234567891011答案核聚变反应过程中存在质量亏损，核聚变反应后原子核的总质量减少，故A、B错误；核聚变反应后，反应后的原子核比反应前的原子核更稳定，核子的比结合能增加，故C正确，D错误。127.人造心脏的放射性同位素动力源用的燃料是钚238，钚238衰变快慢有一定的规律。如图所示，横坐标表示时间，纵坐标表示任意时刻钚238的质量m与t＝0时的质量m0的比值。则经过43.2年剩余钚238的质量与初始值的比值约为A.0.250 B.0.875

C.0.500

D.0.7071234567891011答案√12能力综合练1234567891011答案12

1234567891011答案

√121234567891011答案12原子核的比结合能越大，原子核就越稳定，A错误；一次“氦闪”放出的核能为12×7.69

MeV－3×4×7.08

MeV＝7.32

MeV，B正确；反应过程中释放能量，核子有质量亏损，故氦4的核子平均质量大于