广东省惠阳区中山中学粤教版高中物理选修3-5导学案第四章原子核章末复习

选修35第四章《原子核》章末复习班级姓名学号【复习目标】知道原子核的组成知道三种射线具有的特性理解原子核的天然衰变、人工转变、裂变、聚变及相关核反应方程理解爱因斯坦质能方程并能进行相关计算【知识梳理】【能力提升】一、对核反应方程及类型的理解1．四类核反应方程的比较2.解题时注意事项(1)熟记一些粒子的符号α粒子(eq\o\al(4,2)He)、质子(eq\o\al(1,1)H)、中子(eq\o\al(1,0)n)、电子(0－1e)、氘核(eq\o\al(2,1)H)、氚核(eq\o\al(3,1)H)(2)注意在核反应方程中，质量数和电荷数是守恒的；在解有关力学综合问题时，还有动量守恒和能量守恒．【例1】在下列四个核反应中，X不表示中子的是________；属于原子核的人工转变的是________．A．eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋XB．eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋XC．eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋XD．23592U＋X→eq\o\al(90,38)Sr＋13654Xe＋10X二、半衰期及衰变次数的计算1．半衰期：原子核数目因衰变减少到原来的一半所经过的时间．计算公式：N＝N0(eq\f(1,2))n或m＝m0(eq\f(1,2))n，其中n＝eq\f(t,T1/2)，T1/2为半衰期．2．确定衰变次数的方法(1)eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A′,Z′)Y＋neq\o\al(4,2)He＋meq\o\al(0,－1)e根据质量数、电荷数守恒得A＝A′＋4nZ＝Z′＋2n－m二式联立求解得α衰变次数n和β衰变次数m.(2)根据α衰变和β衰变(β衰变质量数不变)直接求解．【例2】(单选)某放射性元素经过11.4天有eq\f(7,8)的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为()A．11.4天 B．7.6天C．5.7天 D．3.8天【例3】(单选)放射性元素eq\o\al(238,92)U衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成eq\o\al(210,83)Bi，而eq\o\al(210,83)Bi可以经一次衰变变成eq\o\al(210,a)X(X代表某种元素)，也可以经一次衰变变成eq\o\al(b,81)Tl，eq\o\al(210,a)X和eq\o\al(b,81)Tl最后都变成eq\o\al(206,82)Pb，衰变路径如图所示．则()A．a＝82，b＝211B．eq\o\al(210,83)Bi→eq\o\al(210,a)X是β衰变，eq\o\al(210,83)Bi→eq\o\al(b,81)Tl是α衰变C．eq\o\al(210,83)Bi→eq\o\al(210,a)X是α衰变，eq\o\al(210,83)Bi→eq\o\al(b,81)Tl是β衰变D．eq\o\al(b,81)Tl经过一次α衰变变成eq\o\al(206,82)Pb三、核能的计算方法1．利用质能方程来计算核能(1)根据核反应方程，计算核反应前与核反应后的质量亏损Δm.(2)根据爱因斯坦质能方程E＝mc2或ΔE＝Δmc2计算核能．方程ΔE＝Δmc2中若Δm的单位用“kg”、c的单位用“m/s”，则ΔE的单位为“J”；若Δm的单位用“u”，可直接用质量与能量的关系式1u相当于931.5MeV推算ΔE，此时ΔE的单位为“兆电子伏(MeV)”，即原子质量单位1u对应的能量为931.5MeV，这个结论可在计算中直接应用．2．利用平均结合能来计算核能原子核的结合能＝核子的平均结合能×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，就是该次核反应所释放(或吸收)的核能．【例4】试计算用α粒子轰击铍(eq\o\al(9,4)Be)核发现中子的核反应中所释放的能量．(已知铍核、碳核、α粒子和中子的质量分别为mBe＝9.01219u，mC＝12.000u，mα＝4.0026u，mn＝1.008665u．1u＝1.×10－27kg)【例5】(单选)已知氘核的平均结合能为1.1MeV，氦核的平均结合能为7.1MeV，则两个氘核结合成一个氦核时()A．释放出4.9MeV的能量B．释放出6.0MeV的能量C．释放出24.0MeV的能量D．吸收4.9MeV的能量四、原子核物理与动量、能量相结合的综合问题1．核反应过程中满足四个守恒：质量数守恒、电荷数守恒、动量守恒、能量守恒．2．核反应过程若在匀强磁场中发生，粒子在磁场中做匀速圆周运动，衰变后的新核和放出的粒子(α粒子、β粒子)形成外切圆或内切圆．【例6】两个动能均为1MeV的氘核发生正面碰撞，引起如下反应：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(1,1)H.(1)此核反应中放出的能量ΔE为______________．(2)若放出的能量全部变为新生核的动能，则新生的氚核具有的动能是__________．(已知meq\o\al(2,1)H＝2.0136u，meq\o\al(3,1)H＝3.0156u，meq\o\al(1,1)H＝1.0073u)【强化巩固】1．(单选)下列说法不正确的是 ()A．eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是聚变B．eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(140,54)Xe＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n是裂变C．eq\o\al(226,88)Ra→eq\o\al(222,86)Rn＋eq\o\al(4,2)He是α衰变D．eq\o\al(24,11)Na→eq\o\al(24,12)Mg＋eq\o\al(0,－1)e是裂变2．(单选)一块含铀的矿石质量为M，其中铀元素的质量为m.那么下列说法中正确的有()A．经过两个半衰期后这块矿石中基本不再含有铀了B．经过两个半衰期后原来所含的铀元素的原子核有m/4发生了衰变C．经过三个半衰期后，其中铀元素的质量还剩m/8D．经过一个半衰期后该矿石的质量剩下M/23．(双选)eq\o\al(238,92)U放射性衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成eq\o\al(210,83)Bi，而eq\o\al(210,83)Bi可以经一次①衰变变成eq\o\al(210,a)X(X代表某种元素)，也可以经一次 ②衰变变成eq\o\al(b,81)Tl，eq\o\al(210,a)X和eq\o\al(b,81)Tl最后都变成eq\o\al(206,82)Pb，衰变路径如图所示．则图中的() A．a＝84，b＝206B．①是β衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子时产生的C．②是β衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子时产生的D.eq\