（高中物理）高三物理原子核物理人教实验

1、高三物理原子核物理人教实验版【本讲教育信息】一. 教学内容：原子核物理二. 重点、难点：1. 重点：放射线种类、性质及核力与结合能2. 难点：半衰期的计算和质量亏损与核能的计算三. 具体内容：1. 三种射线：射线：氦核流速度约为光速的 1/10。贯穿本领最小，但有很强的电离作用，很容易使空气电离，使照相底片感光的作用也很强；射线：高速运动的电子流。速度为0.99c，接近光速，贯穿本领很强。很容易穿透黑纸，甚至能穿透几毫米厚的铝板，但它的电离作用比较弱。射线：为波长极短的电磁波，速度为光速c。性质非常象射线，只是它的贯穿本领比射线大很多，甚至能穿透几厘米厚的铅板，但它的电离作用却很小。2. 衰变

2、规律：衰变，电荷数2，质量数4，核反响为：衰变，电荷数+1，质量数不变，核反响为：3. 半衰期T：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。4. 核力的特点：1核力是四种相互作用中的强相互作用强力的一种表现。2核力是短程力。约在1015m量级时起作用，距离大于0.8×1015m时为引力, 距离为1.5×1015m时核力几乎消失，距离小于0.8×1015m时为斥力。3核力具有饱和性。核子只对相邻的少数核子产生较强的引力，而不是与核内所有核子发生作用。5. 结合能：当核子结合成原子核时要放出一定能量；原子核分解成核子时，要吸收同样的能量。这个能量叫做原子核的结合能。

3、比结合能：结合能与核子数之比，称做为比结合能。也叫平均结合能。比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。6. 质量亏损：质量亏损：原子分解为核子时，质量增加；核子结合成原子核时，质量减少。原子核的质量小于组成原子核的核子的质量之和，叫做质量亏损。【典型例题】例1 如图图示，x为未知放射源，将强磁场M移开，计数器所测得的计数率保持不变，然后将薄铝片L移开，那么计数率大幅度上升，x为 A. 纯放射源B. 纯放射源C. 及的混合放射源D. 及的混合放射源答案：D解析：将强磁场M移开，计数器所测得的计数率保持不变，说明射线不带电，应为射线。射线可以穿透几毫米的铝板，将薄铝片L移开，那么

4、计数率大幅度上升，说明不是射线，所以x 应为和的混合放射源。例2 在匀强磁场中，原来静止的某原子核，由于放出粒子而形成两个外切的圆形径迹，经测定两圆半径之比为44：1。假设基元电荷用e表示，那么该原子核所带电荷量为 A. 43eB. 45eC. 88eD. 90e答案：D解析：因为原来静止的某原子核在发生衰变时动量守恒及，知半径r与电荷量q成反比。设原来的核所带电荷量为q，那么，得，选项D正确。例3介子衰变方程为，其中介子和介子带负的基元电荷，介子不带电。一个介子沿垂直磁场方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧AP，衰变后产生的介子的轨迹为圆弧PB，两轨迹在P点相切，它们的半径与之比为2：1。介子的

5、轨迹未画出。由此可知的动量与的动量大小之比为 A. 1：1B. 1：2C. 1：3D. 1：6答案：C解析：，所以动量为，根据K介子发生衰变时动量守恒有。联立各式可解得，所以选项C正确。例4 在匀强磁场中，一个原来静止的原子核发生衰变，得到一个如下列图的径迹，图中箭头表示衰变后粒子的运转方向。不计放出光子的能量。那么下述说法中正确的选项是 A. 发生的是衰变，b为粒子的径迹B. 发生的是衰变，b为粒子的径迹C. 磁场方向垂直纸面向外D. 磁场方向垂直纸面向里答案：AD解析：根据上述两轨迹圆的相切情况可得：凡两轨迹圆内切，是衰变；外切者，那么是衰变。又因，衰变粒子或和新核动量大小相等，所以半径大

6、的轨迹圆是或的径迹，半径小的轨迹圆是新核的径迹。应选项A正确。由左手定那么可知，选项D也正确。例5 两个放射性元素样品A、B，当A有15/16的原子核发生衰变时，B恰好有63/64的原子核发生衰变，求A和B的半衰期之比TA ：TB为多少？解析：设这段时间为t ，由题知，A有1/16未发生衰变， B有1/64未发生衰变， 由衰变规律得 t/TA=4 t/TB=6 TA ：TB =3 : 2例6 一小瓶含有某种放射性同位素的溶液，它每分钟衰变6000次，将它注射到一个病人的血液中，经过15小时，从病人身上取出10cm3的血样，测得每分钟衰变2次。这种同位素半衰期为5小时。试根据上述数据，计算人体血

7、液的总体积。解析：设放射性同位素原有质量为m0，15小时后剩余质量为m，人体血液的总体积为Vcm3，由每分钟衰变次数与其质量成正比可得。再由半衰期公式得，其中，联立以上几式可解得V=3750cm3。例7 23290Th钍经过一系列和衰变，成为20882Pb铅，那么 铅核比钍核少了8个质子铅核比钍核少了16个中子共经过4次衰变和6次衰变共经过6次衰变和4次衰变A. B. C. D.答案：D解析：钍核与铅核的质子数之差为9082 =8，中子数之差为2329020882=16。由于衰变过程中质量数和核电荷数守恒，故可通过列方程求解衰变和衰变的次数。设23290h变成20882Pb经过X次衰变、次衰变

8、。由质量数守恒得：208+4X=232；由电荷数守恒得：82+2XZ=90，解出X=6，Z=4，那么选项D是正确。例8 氘核和氚核聚变时的反响方程为。氚的平均结合能是2.78Mev，氘的平均结合能是1.09Mev，氦的平均结合能是7.03Mev，试计算核反响时释放的能量？解析：反响前：反响后：例9 一原子反响堆中，用石墨作减速剂使快中子减速碳的质量是中子质量的12倍假设把中子与碳核的每一次碰撞都看作是弹性正碰动量守恒、机械能守恒，且每次碰撞前的碳核都是静止的1假设碰撞前中子动能为，中子能量经过一次碰撞后损失多少？2至少经过多少次碰撞，中子的动能才能小于？答案：；7次解析：1设中子质量为m，初速

9、度为，碰撞后速度为碳核质量为，与中子碰撞后减速为根据弹性正碰、动量守恒、动能守恒，那么解出，代入那么中子经一次碰撞后的动能损失2中子经一次碰撞，速度减小为，碰后动能二次碰撞，速度减小为，碰后动能n次碰撞，速度减小为，碰后动能由题意知要使即：中子与静止的碳核连续碰撞7次后动能将减小到【模拟试题】1. 以下可以说明原子核具有复杂结构的实验事实是 A. 粒子散射实验 B. 天然放射现象的发现C. 阴极射线的发现 D. 伦琴射线的发现2.以下表达中，符合物理学史事实的有 A. 托马斯·杨通过对光的干预的研究，证实了光具有波动性B. 爱因斯坦为了解释光电效应的规律，提出了光子说C. 卢瑟福通过

10、对粒子散射的研究，提出了原子的核式结构学说D. 贝克勒尔通过对天然放射性的研究，发现了原子核是由质子和中子组成的3. 衰变中所放出的电子来自 A. 组成原子核的电子 B. 原子核外的轨道中的电子C. 原子核内中子转化为质子 D. 原子核内质子转化为中子4.假设元素A的半衰期为4天，元素B的半衰期为5天，那么相同质量的A和B，经过20天后，剩下的质量之比mA:mB为 A. 30:31 B. 31:30 C. 1:2 D. 2:15.放射性同位素的样品经过6小时后还剩下没有衰变，它的半衰期是 A. 2小时 B. 1.5小时 C. 1.17小时 D. 6. 为测定某水库的存水量，将一瓶放射性同位素溶

11、液倒入水库中，这瓶溶液每分钟衰变8×107次，这种同位素半衰期为2天，10天以后从水库中取出1m3的水，并测得每分钟衰变10次，求水库的存水量为多少m3？7. 氡222经过衰变变为218的钋，半衰期是3.8天，那么一定质量的纯氡222经15.2天后，其氡、钋的质量之比是多少？8.以下核反响方程，X代表质子的方程是 A. B. C. D. 9.以下说法正确的选项是 A.衰变为要经过1次衰变和1次衰变B.衰变为要经过1次衰变和1次衰变C.衰变为要经过6次衰变和4次衰变D.衰变为要经过4次衰变和6次衰变10.以下说法正确的选项是 A. 当氢原子从n=2的状态跃迁到n=6的状态时，发出光子B. 放射性元素的半衰期是指大量该元素的原子核中有半数发生衰变需要的时间C. 同一元素的两种同位素具有相同的质子数D. 中子与质子结合成氘核时吸收能量11. 完成以下核反响方程，并指出分别属于何种反响。1+，反响；2，反响；3+ ，反响； 4，反响。12. 如下列图，在匀强磁场中一个静止于M点的镭核发生衰变，所放出粒子的速度方向如图中实线所示。镭核的质量为226.0254u，粒子的质量为4.0026u，所生成的反冲核的质量为222。0175U，核反响中所释放的能量全部转化为动能。1在图