第十七章原子核

1、考纲展示考向指南知识点要求1.考查核反应类型、核反应方程的书写，常为选择题或计算题的某一问2.考查爱因斯坦质能方程和核能的计算，有选择，有时也涉及计算3.考查人类对近代物理学的研究历程、物理学发展史，常以选择题形式4.本章内容与光学、电磁波知识的综合考查，常以选择题形式5.对涉及生活、生产和高科技为背景的问题的考查.粒子散射实验，原子的核式结构原子核的组成，天然放射现象，射线、射线、射线，衰变，半衰期原子核的人工转变，核反应方程，放射性同位素及其应用放射性污染和保护核能，质量亏损，爱因斯坦的质能方程重核的裂变，链式反应，核反应堆1原子的核式结构模型原子的核式结构模型(1)1897年，年，发现了

2、电子发现了电子(2)19091911年，英国物理学家年，英国物理学家进行了进行了粒子散射粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型实验，提出了原子的核式结构模型汤姆生汤姆生卢瑟福卢瑟福 (3)粒子散射实验 实验装置如下图所示 实验现象：绝大多数粒子沿原方向前进，少数粒子发生较大偏转较大偏转 (4)核式结构模型：原子中心有一个很小的 ，原子的全部和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的在核外的空间运动正电荷正电荷核核电子电子 2原子核的组成 (1)原子核由 和 组成，质子和中子统称为 (2)原子核的核电荷数数，原子核的质量数 (3)同位素：具有相同的 和不同的的同一类原子质子质子中子中子核子核子质子

3、质子质子数中子数质子数中子数质子数质子数中子数中子数 11896年，法国物理学家发现天然放射现象 2三种射线 (1)射线：高速粒子流，粒子实际上就是 ，符号为. (2)射线：高速，符号为 . (3)射线：不带电、能量很高、波长很短的 贝克勒尔贝克勒尔氦原子核氦原子核He电子流电子流e电磁波电磁波 3衰变和半衰期 (1)定义：原子核自发地放出和 后，就变成新的原子核 (2)规律：原子核衰变时， 和都守恒 (3)半衰期：放射性元素的原子核有发生衰变所需的时间由原子核内部本身的因素决定，与原子所处的状态无关粒子粒子粒子粒子电荷数电荷数质量数质量数半数半数物理或化学物理或化学 (4)放射性同位素的应用

4、 放射性同位素放出的射线应用于工业、农业、医疗等 用作示踪原子 1核反应：原子核在其它 的轰击下产生新原子核的过程 2核能 (1)核能是 中放出的能量 (2)质量亏损：组成原子核的 与 之差 (3)爱因斯坦质能方程：E ，m是物质的质量，c是真空中的光速 (4)获得核能的两种途径：重核、轻核粒子粒子质量质量核子质量核子质量mc2裂变裂变聚变聚变原子核原子核 1.1如下图所示为卢瑟福和他的同事们做粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，下述对观察到现象的说法中正确的是() A放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多 B放在B位置时，相同时间内观察到

5、屏上的闪光次数只比A位置时稍少些 C放在C、D位置时，屏上观察不到闪光 D放在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少 【解析】粒子散射实验的结果是，绝大多数粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数粒子发生了较大的偏转因此，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，在相同时间内观察到屏上的闪光次数分别为绝大多数、少数、极少数故A、D正确 【答案】AD 12(2009年浙江卷)氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则3种力从大到小的排列顺序是() A核力、万有引力、库仑力 B万有引力、库仑力、核力 C库仑力、核力、万有引力 D

6、核力、库仑力、万有引力 【解析】在原子核大小范围内，有强相互作用存在即核力是最大的，由于质子的质量比较小，由万有引力定律和库仑定律可知，库仑力比万有引力大，所以选D. 【答案】D 21放射性同位素钍232经、衰变会生成氡，其衰变方程为 Th Rnxy，其中 () Ax1，y3 Bx2，y3 Cx3，y1 Dx3，y2 【解析】考查原子物理中衰变、衰变规律由衰变、衰变规律可得2322204x,90862xy.联立解得衰变次数x3，衰变次数y2. 【答案】D【答案】【答案】B 31印度第一艘自主研发的核潜艇于2009年7月26日正式下水，成为世界第六个拥有核潜艇的国家核动力潜艇是潜艇中的一种类型，

7、指以核反应堆为动力来源设计的潜艇在核反应中有一种是一个 U原子核在中子的轰击下发生的一种可能的裂变反应，其裂变方程为 U nX Sr10 n，则下列叙述正确的是 () AX原子核中含有54个质子 BX原子核中含有53个中子 C裂变时释放能量是因为亏损的质量变成了能量 D裂变时释放能量，出现质量亏损，质量数不守恒 【解析】由核反应方程的质量数守恒和电荷数守恒可知：X原子核中含有54个质子，78个中子，故A正确，B、D错，释放能量不是质量变成了能量，而是亏损的质量以能量的形式释放，C错 【答案】A【答案】【答案】AB 一、两种衰变对照表 射线是伴随着衰变或衰变同时发生的，放出射线不改变原子核的电荷

8、数和质量数 二、三种射线的本质和特征种类射线射线射线贯穿本领最弱，用纸能挡住较强，穿透几毫米的铝板最强，穿透几厘米的铅板对空气的电离作用很强较弱很弱在空气中的径迹粗、短、直细、较长、曲折最长通过胶片感光感光感光 1.下列说法正确的是() A射线与射线都是电磁波 B射线为原子的核外电子电离后形成的电子流 C用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期 D原子核经过衰变生成新核，则新核的质量总等于原核的质量 【答案】C 2一天然放射性物质射出三种射线，经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域(方向如右图所示)，调整电场强度E和磁感应强度B的大小，使得在MN上只有两个点受到射线照射下面

9、的哪种判断是正确的 (C) A射到b点的一定是射线 B射到b点的一定是射线 C射到b点的一定是射线或射线 D射到b点的一定是射线 【答案】C 核反应方程一般都不是可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接 下列说法正确的是() A是裂变，是衰变，是聚变 B是聚变，是裂变，是衰变 C是衰变，是裂变，是聚变 D是衰变，是聚变，是裂变 【解析】原子核的变化通常包括衰变、人工转变、裂变和聚变，衰变是指原子核放出粒子和粒子后，变成新的原子核的变化，像本题中的核反应；原子核的人工转变是指在其他粒子的轰击下变成新的原子核的变化；裂变是重核分裂成质量较小的核，像核反应；聚变是轻核结合成质

10、量较大的核，像核反应；综上所述，C项正确 【答案】C A1次衰变，6次衰变 B4次衰变 C2次衰变 D2次衰变，2次衰变【答案】【答案】B 11：如下图所示甲是、三种射线穿透能力的示意图，图乙是工业上利用射线的穿透性来探测金属内部的伤痕的示意图，请问图乙中的检查是利用() A射线B射线 C射线 D三种射线都可以 【解析】由题图甲可知射线的穿透力最强，可用来检查金属内部的伤痕答案为C. 【答案】C 太阳的能量来自下面的反应：四个质子(氢核)聚变成一个粒子，同时发射两个正电子和两个没有静止质量的中微子已知粒子的质量为m，质子的质量为mp，电子的质量为me，用NA表示阿伏加德罗常数，用c表示光速，则

11、太阳上2 kg的氢核聚变成粒子时所放出的能量为 () A125(4mpm2me)NAc2 B250(4mpm2me)NAc2 C500(4mpm2me)NAc2 D1 000(4mpm2me)NAc2 【解析】四个质子聚变成粒子的核反应方程为 ,2 kg的氢核含有的氢核的摩尔数为2 000 mol，共有氢核的个数为2 000 NA，每4个氢核进行一次聚变反应，共亏损的质量为(4mpm2me)，因此2 000 NA氢核聚变共亏损的质量为500 NA(4mpm2me)，根据爱因斯坦的质能方程可求得释放的能量为500 NA(4mpm2me)c2，C项正确 【答案】C 核能的计算方法 (1)若m以kg

12、为单位，则Emc2，E的单位焦耳 (2)若m以原子的质量u为单位，则Em931.5 MeV (3)根据能量守恒定律来计算核能 21：(2009年广东卷)科学家发现在月球上含有丰富的 (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 . 关于 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 聚变反应发电【答案】【答案】B 用速度几乎是零的慢中子轰击静止的硼核(105B)，产生锂核(73Li)和粒子已知中子质量mn1.008 98 u，硼核质量mB10.016 77 u，锂核质量mLi7.01

13、8 22 u，粒子质量m4.003 88 u. (1)写出该反应的核反应方程； (2)求出反应放出的能量E； (3)若核反应中放出的能量全部变成生成物的动能，则锂和粒子的动能各是多少？(1 u相当于931 MeV) 根据能量守恒有EkLiEkE3.40 MeV 解得生成物的动能分别为： EkLi1.24 MeV，Ek2.16 MeV. 核反应和力学中的弹性碰撞模型相似，遵守动量守恒和能量守恒定律，因此我们可以结合动量守恒和能量守恒定律来计算核能 可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是_(填写选项前的字母) A0和0B0和1 C1和0 D1和1 (2)上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电

14、子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子()，即01 e01 e2 已知正电子和电子的质量都为9.11031 kg，反应中产生的每个光子的能量约为_J.正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子，原因是_ (3)试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小 【解析】(1)根据方程的质量数与电荷数守恒，判断出质量数与电荷数均为零(2)利用质能方程可得出每个光子的能量，正电子与电子相遇遵循动量守恒不可能只转化为一个光子 1美国有线电视新闻网2007年8月31日报道，一架运送4位美国议员的美军用飞机在离开伊拉克首都巴格达前往约旦首都安曼时遭到火箭弹攻击机组人员发射了照明弹作为防御措施，照

15、明弹成功地引开了火箭弹，飞机最终安全抵达目的地火箭弹上装有热制导系统，它能够自动跟踪高温物体照明弹的温度比飞机的发动机、尾气温度高得多，因此，火箭弹在照明弹的引导下，朝着照明弹飞去，如下图所示，照明弹能够引导火箭弹的主要原因是() A照明弹发出了强烈的红外线 B照明弹发出了强烈的紫外线 C照明弹发出了强烈的X射线 D照明弹发出了强烈的射线 【解析】照明弹是高温物体，应该是发出了强烈的红外线 【答案】A【答案】【答案】B 【解析】由核反应过程中必须遵守的质量数守恒和核电荷数守恒知X是42He.放出热量分别为Q1和Q2的两个核反应中质量亏损分别为0.002 1 u和0.005 3 u，故Q2Q1. 【答