第十九章18节原子核的组成;

1、年 级高二学 科物理版 本 人教新课标版课程标题第十九章1-8节 原子核的组成；放射性元素的衰变；探测射线的方法；放射性的应用与防护；核力与结合能；重核的裂变；核聚变；粒子和宇宙编稿老师张子厚一校林卉二校李秀卿审核薛海燕一、学习目标： 1、知道天然放射现象中三种射线的本质和区分方法，原子核的组成。 2、理解半衰期的概念并能利用半衰期解决相关问题。 3、理解爱因斯坦的质能方程，掌握核能的计算方法。二、重点、难点：重点：原子核的组成，爱因斯坦的质能方程的理解与运用，核能的计算问题难点：半衰期的理解及相关的计算。三、考点分析：内容和要求考点细目出题方式原子核的组成天然放射现象选择或填空题三种射线的性

2、质与特征原子核的组成同位素放射性元素的衰变原子核的衰变选择或填空题核反应方程的配平两种衰变的次数的确定半衰期及其应用三种射线在电场和磁场中偏转的特点探测射线的方法探测射线的方法选择或填空题威尔逊云室、气泡室的构造盖革-米勒计数器的组成和计数原理放射性的应用与防护核反应选择题放射性同位素及其应用放射性的污染和防护核力与结合能核力的性质及四种相互作用选择题、计算题结合能、质量亏损、质能方程的理解核能的计算方法和步骤重核裂变与轻核聚变核子的平均质量选择题链式反应及其条件、聚变反应及其条件原子弹与氢弹知识点1：原子核的组成及三种射线的产生机理： 例1：如图所示，一天然放射性物质射出三种射线，经过一个匀

3、强电场和匀强磁场共存的区域（方向如图所示），调整电场强度和磁感应强度的大小，使得在上只有两个点受到射线照射。下面的哪种判断是正确的（ ）。A. 射到点的一定是射线B. 射到点的一定是射线C. 射到点的一定是射线或射线D. 射到点的一定是射线答案：C变式：如图所示，铅盒中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直纸面向里的匀强磁场，则下列说法中正确的是（ ）。A. 打在图中、三点的依次是射线、射线和射线B. 射线和射线的轨迹是抛物线C. 射线和射线的轨迹是圆弧D. 如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下答案：AC知识点2：衰变次数及

4、半衰期公式的的计算： 例2：铀裂变的产物之一氪是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆，这些衰变是（ ）。A. 1次衰变，6次衰变B. 4次衰变C. 2次衰变D. 2次衰变，2次衰变答案：B变式1 原子核经放射性衰变变为原子，继而经放射性衰变变为原子核，再经放射性衰变变为原子核。放射性衰变、和依次为A. 衰变、衰变和衰变 B. 衰变、衰变和衰变 C. 衰变、衰变和衰变 D. 衰变、衰变和衰变答案：A变式2某放射性元素经过11.4天有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天答案：D知识点3：爱因斯坦的质能方程的理解： 例3：某

5、核反应方程为H+HHe+X。已知H的质量为2.0136u。H的质量为3.0180u，He的质量为4.0026u，X的质量为1.0087u。则下列说法中正确的是（ ）。A. X是质子，该反应释放能量B. X是中子，该反应释放能量C. X是质子，该反应吸收能量D. X是中子，该反应吸收能量答案：B变式：为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”。对于爱因斯坦提出的质能方程，下列说法中不正确的是（ ）。A. 表明物体具有的能量与其质量成正比B. 根据可以计算核反应中释放的核能C. 一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损D. 中的是发生核反应

6、中释放的核能答案：D知识点4：核能计算问题： 例4：用速度几乎是零的慢中子轰击静止的硼核，产生锂核和粒子。已知中子质量u，硼核质量u，锂核质量u，粒子质量u。（1）写出该反应的核反应方程；（2）求出该反应放出的能量；（3）若核反应中放出的能量全部变成生物能的动能，则锂核和粒子的动能各是多少（1u相当于931.5 MeV）？【解析】根据质量数和电荷数守恒写出核反应方程，由质量亏损及爱因斯坦质能方程求出核能，再由动量守恒和能量守恒求出锂核和粒子的动能。（1）核反应方程为B+nLi+He。（2）核反应过程中的质量亏损为，释放出的能量为MeVMeV。（3）根据动量守恒定律有，由动能定义式有，联立有，根

7、据能量守恒有MeV，解得锂核和粒子的动能分别为MeV，MeV。变式：如图所示，有界匀强磁场的磁感应强度为T，磁场方向垂直于纸面向里，是磁场的左边界，在磁场中点处放一个放射源，内装Ra（镭），Ra放出某种射线后衰变为Rn（氡）。若距磁场的左边界的距离m，放在左侧的粒子接收器接收到垂直于边界方向射出的质量较小的粒子，此时接收器位于距经过的直线1.0m处。（1）写出镭衰变的方程；（2）一个静止的镭核Ra衰变过程中释放出多少能量（设衰变过程中不产生光子）？（最后答案保留两位有效数字）【解释】（1）RaRn+He。（2）镭衰变时放出的粒子和氡核在磁场中做匀速圆周运动，粒子垂直于边界射出被接收器接收，粒子

8、在磁场中的轨迹为圆周，圆半径m，粒子的动量，粒子的动能JJ。衰变过程中动量守恒，设氡核质量为，速度大小为，有，氡核的动能为，衰变过程中放出的能量为JJ。本部分内容是历年高考考查的重点内容，每年均有所涉及，考查的热点体现在对原子核的组成、衰变的理解与计算、核能的计算这些核心知识点的考查，试题均侧重于对基础知识的考查，同时也可以把本部分内容与电场、磁场、复合场问题进行综合，试题形式多采用选择题或填空题的形式。对于天然放射现象的三种射线的性质，可用类比和比较的方法加深对三种粒子特性的识记；对于衰变，可以从衰变的本质出发，认识并理解衰变的规律。衰变方程与衰变次数的计算可以根据质量数守恒和电荷数守恒的规

9、律来书写和计算；质量亏损是理解质能方程的关键，不能把物体的质量所对应的能量与质量的变化所释放出的核能混为一谈。另外要注意核反应方程的书写，特别是一些基本粒子的书写，要准确规范。一、预习新知期末复习二、预习点拨探究任务一：动量守恒定律、波粒二象性问题：【反思】（1）动量守恒定律的应用条件是什么？（2）动量守恒、波粒二象性两章中有哪些重要的核心知识点？探究任务二：原子结构、原子核问题：【反思】（1）玻尔跃迁假设的内容是什么？ （2）原子核的衰变规律是什么？（3）原子结构、原子核两章有哪些重要的核心知识点？（答题时间：50分钟） 1. 在核反应方程He+NO+（X）的括弧中，X所代表的粒子是（ ）A

10、. HB. HC. eD. n 2. 硼10俘获1个粒子，生成氮13，放出粒子，而氮13是不稳定的，它放出粒子变成碳13，那么粒子和粒子分别是（ ）A. 中子和正电子B. 中子和电子C. 质子和正电子D. 质子和中子 3. 某原子核内有个核子，其中包含有中子个，当该核俘获1个中子后，放出1个粒子和1个粒子，它自身转化成1个新核，可知这个新核（ ）A. 有个中子B. 有个中子C. 核子数是D. 原子序数是 4. 铀经过、衰变后形成稳定的铅，在衰变过程中，中子转变为质子的个数为（ ）A. 6个B. 14个C. 22个D. 32个 5. 光子的能量是，动量的大小为。如果一个静止的放射性元素的原子核在

11、发生衰变时只发出一个光子。则衰变后的原子核（ ）A. 仍然静止B. 沿着与光子运动方向相同的方向运动C. 沿着与光子运动方向相反的方向运动D. 可以向任何方向运动 6. 根据布拉凯特的充氮云室实验可知（ ）A. 质子是直接从氮核中打出来的B. 粒子打进氮核后形成一个复核，这个复核放出一个质子C. 云室照片中短而粗的是质子的径迹D. 云室中，短而粗的是粒子的径迹 7. 元素钍Th的半衰期是24天，那么在经过了下列天数之后的情况是（ ）A. 1g钍234经过48天将全部衰变B. 1g钍234经过48天，有0.25g发生了衰变C. 1g钍234经过48天，有0.75g发生了衰变D. 在化合物中，钍2

12、34的半衰期比24天要短些，1g钍234要完全衰变用不了48天。 8. 如图所示，为未知的天然放射源，为一张黑纸，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，为荧光屏，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。如果再将黑纸移开，则从显微镜筒内观察到的每分钟闪烁的亮点数大大增加，由此可判定放射源发出的射线为（ ）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 9. 放射性同位素在工业、农业、医疗卫生和科学研究的许多方面得到广泛应用的原因是（ ）A. 它衰变释放的核能少，容易控制B. 它衰变缓

13、慢，应用效果好C. 它的射线有电离作用和贯穿本领，以及对生物组织有物理、化学效应D. 它可作为示踪原子 10. 要使轻核发生聚变，必须使它们接近到_m的范围内，氢弹一般要用_引爆。 11. 完成下列核反应方程，并说明其反应类型：（1）U+nXe+Sr+_，属_反应；（2）RnPo+_，属_反应；（3）H+H_+n，属_反应。 12. 用粒子轰击氩40时，产生一个中子和一个新的核，这个新的核是_，核反应方程是_。用粒子轰击硼10，产生一个中子和一个具有放射性的核，这新的核是_，这个核能放出正电子，它衰变后变成新核为_，核反应方程是_。 13. 裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核为燃料的

14、反应堆中，当俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为：U + n Xe + Sr + 3n235.0439 1.0087 138.9178 93.91154反应方程下方的数字是中子及有关原子的静止质量（以原子质量单位u为单位）。已知1u的质量对应的能量为MeV，此裂变反应释放的能量是_MeV。 14. 设有钚的同位素离子Pu静止在匀强磁场中，该离子沿与磁场垂直的方向放出粒子以后，变成铀的一个同位素离子，同时放出能量为MeV的光子。（1）试写出这一过程的核衰变方程。（2）光子的波长为多少？（3）若不计光子的能量，则铀核与粒子在该磁场中的回转半径之比为多少？（4）若不计光子的

15、动量，则铀核与粒子的动能为多少？（钚核质量u，铀核质量u，粒子的质量为u，1u=931.5MeV） 1. A 解析：根据核反应方程式的两个守恒定律，质量数守恒及核电荷数守恒定律，即可推断出X为质子H。只要掌握上述两条基本规律就能顺利作答。 2. A 3. BC 解析：通过分析知核子的个数个，中子的个数为个，答案为B、C。 4. A 解析：U衰变成Pb，质量数减少238206=32。说明有8次衰变，核电荷数应减少16。实际减少10，说明有6次衰变，每次衰变有一个中子转变为质子，故答案应为A。 5. C 解析：本题考查放射性元素发生衰变时除满足质量数、电荷数守恒外还需满足动量守恒，因此一个静止的放

16、射性元素的原子核发出一个光子后，衰变后的原子核必沿着与光子运动方向相反的方向运动。 6. B 解析：粒子轰击氮核满足动量守恒，若直接打出质子，则质子运动方向与粒子运动方向应一致，但实验中不是这样，径迹分叉，即质子与粒子运动方向不一致，所以应是先形成一个复核，再由复核中放出一个质子，所以A选项错误，B选项正确。在云室中，径迹粗细反映粒子的电离本领的强弱，径迹长短反映粒子的贯穿本领的强弱，所以粗而短的是新核的径迹，细而长的是质子的径迹，所以C、D两项都错误。 7. C 解析：放射性元素衰变时可用下式计算剩下元素的质量，是半衰期的个数，利用上式计算可知C正确。 8. C 解析：射线呈中性，穿透本领强；射线的贯穿本领较强，很容易穿透黑纸，只有粒子的贯穿本领很小，一张薄纸也可以把它挡住，放射性元素不能发出X射线，因此，放射源放出的