选修3-5《原子核与放射性核能》考点知识解读

1、原子核与放射性核能考点知识解读考点 1. 衰变有关问题 剖析：（1） a衰变的一般方程为ZAx-A2Y + 4He每发生一次a衰变，新元素与 原元素相比较，核电荷数减小 2,质量数减少4. a衰变的实质是某元素的原子 核同时放出由两个质子和两个中子组成的粒子（即氦核）（ 核内 21H 2 1n 4He）102（2） B衰变的一般方程为ZAX-zAy+ 0e,每发生一次B衰变，新元素与 原元素相比较，核电荷数增加1,质量数不变.B衰变的实质是元素的原子核内 的一个中子变成质子时放射出一个电子.（核内01n11H；e）, + B衰变：3030011 015P 14Si ie （核内 1H0n1e）

2、（3） 丫射线是伴随a衰变或B衰变同时产生的、丫射线不改变原子核的电 行数和质量数.其实质是放射性原子核在发生a衰变或B衰变时，产生的某些新核由于具有过多的能量（核处于激发态）而辐射出光子 例题1 钍核23920Th 经过6 次 衰变和 4 次 衰变后变成铅核，则（）A.铅核的符号为282 Pb ,它比2390Th少8个中子B.铅核的符号为2745Pb,它比239Th少16个中子C.铅核的符号为282 Pb,它比黑什少16个中子D.铅核的符号为228 Pb ,它比239oTh少12个中子解析：根据质量数守恒有232=6X 4+M布M =208;根据核电荷数守恒90=Z +6 X 2-4, Z

3、=82;中子数相差（232-90）-（208-82）=16答案： C【变式训练1】铀（23；8U ）经过a、B衰变形成稳定的铅（206 Pb）,问在这一变化过程中，共有多少中子转变为质子（）A 6 ； B 14；C 22 ； D 32解析：238U衰变为206 Pb ,需经过8次a衰变和6次B衰变，每经过一次B衰变 就会有一个中子转变为质子，同时放出一个电子，所以共有6个中子转化为质子. 答案：A考点2.核反应方程有问题剖析：1 .无论何种反应方程必须遵守电荷数守恒，质量数守恒规律，有些核反应 方程还要考虑到能量守恒规律（如裂变和聚变方程常含有能量项）2 .核反应方程中的箭头表示反应进行的方向

4、，不能把箭头写成等号3 .写核反应方程必须有实验依据，决不能毫无根据地编造。4 .注意原子核表示为AX （A为质量数,z为核电荷数），要熟悉常见的基 本粒子的表达式，如中子；n,质子1H , Mi H ,笊2H ,瓶3H ,电子1e,正电 子0e,氮核4He等。5 .写核反应方程的一般程序是：先将已知原子核和已知粒子的符号填入核反应方程一般形式的适当位置。根据电荷数守恒和质量数守恒规律计算出未知核或未知粒子的电荷数与 质量数。根据未知核或未知粒子的电荷数断定它们是哪种元素或哪种粒子，并在核反应方程一般形式的适当位置写上它们的符号。例题2完成下列核反应方程，并指出其中哪个是发现质子的核反应方程，

5、哪 个是发现中子的核反应方程。1 14N 01n 14C _；N + 24He 一 =0 +胞+01n 一+：He：Be + 4He 一+01n 56Fe + 2H - 257co +解析：根据质量数守恒和电荷数守恒，可以判定： 11H，11H是发现质子的核反应方程，;；Li,1：C是发现中子的核反应方程；0n【变式训练2】(09 山东物理 38) (1)历史上第一次利用加速器实现的核反应， 是用加速后动能为0.5MeV的质子；H轰击静止的X,生成两个动能均为8.9MeV 的 2 He. (1MeV=1.6X-13J)上述核反应方程为质量亏损为 kg解析：(1 )1h 7x；He 24He 或

6、 1h ；Li24He 24He ,EC2293.1 10 29Kg考点3.质量亏损和核能的计算剖析：(1)根据爱因斯坦的质能亏损，用核子结合成原子核时的质量亏损(加)的千克数乘以真空中光速的平方(c=3X108m/s),即：AE=Amc2(2)根据1原子质量单位(u)相当于931.5(MeV)能量，用核子结合成原子核时 质量亏损的原子质量单位乘以 931.5MeV,即： 正=Am931.5MeV注意：式Am的单位是千克(kg), AE的单位是焦耳(J);式中Am的单位是指原子质量单位(u)(1u=1.660566M0-27 kg),正的单位是兆电子伏(MeV) o(3)由核能的转化量来计算核

7、能。在无光子辐射的情况下，核反应中释放的核能转化为生成新核和新粒子的动 能，因而在此情况下可应用力学原理 动量守恒和能量守恒来计算核能。例题3太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氮核的热核反应，这个 核反应释放出的大量能量就是太阳的能源.(mn 1.0078u, m 4.0026u, mP 0.00055u 1u 931.5MeV )pez(1)写出这个核反应方程.(2)这一核反应释放出多少焦耳能量？解析：(1) 41H 4 He 201e(2)核反应中释放能量必然伴随着质量亏损：m 4mp (m 2m )4 1.0078u (4.0026 2 0.00055)u 0.0275u由爱因斯

8、坦质能方程可知_2_12E mc 0.0275 931.5MeV25.61MeV 4.10 10 J【变式训练3】一个氢原子的质量为1.6736X 10-27kg, 一个锂原子的质量为11.6505X 10-27kg, 一个氮原子的质量为6.6467X 10-27kgo 一个锂核受到一个质子 轰击变为2个a粒子，写出核反应方程，并计算该反应释放的核能是多少？ 1mg锂原子发生这样的反应共释放多少核能？解析：1H+3 Li -22He反应前一个氢原子和一个锂原子共有 8个核外电子，反应后两个氢原子也是共有8个核外电子，因此只要将一个氢原子和一个锂 原子的总质量减去两个氮原子的质量，得到的恰好是反

9、应前后核的质量亏损，电子质量自然消掉。由质能方程 AE=Amc2得释放核能AE=2.76X10-12J1mg锂原子含锂原子个数为10-6+ 11.6505X 10-27,每个锂原子对应的释放 能量是2.76X 10-12J,所以共释放2.37X 108J核能。考点4.半衰期的应用剖析：1 .意义：放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间.用希腊字母p 表不1 -1 W公式：N余N原(2), m余m原(-)2 .半衰期由放射性元素的原子核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理 状态(如任强、温度等)或化学状态(如单质或化合物)无关.例题4 (2008 天津)一个氢核286 Rn衰变成针核288

10、Po并放出一个粒子，其半衰期为3.8天.1 g氢经过7. 6天衰变掉氢的质量，以及噌Rn衰变成288 Po的过程放出的粒子是()A. 0.25g, a粒子C. 0. 25g, B粒子B. 0.75g, a粒子D. 0.75g, B粒子解析：根据质量数守恒，核电荷数守恒，核反应方程为222 Rn 284Po 2He,所以放出的粒子是 粒子.根据半衰期公式M剩手，经过两个半衰期后剩余的氢的 质量为0.25g,所以衰变掉氢的质量为0.75g.答案：B【变式训练4】（2008 上海物理 2B）放射性元素的原子核在 衰变或 衰变生成新原子核时，往往会同时伴随着辐射。已知A、B两种放射性元素的半衰期分别为

11、和T2, t = Ti?T2时间后测得这两种放射性元素的质量相等,那么它们原来的质量之比 mA：mB = 解析：放射性元素的原子核在a衰变或B衰变生成新原子核时，往往以丫光子的 形式释放能量，即伴随丫辐射；根据半衰期的定义，经过t = T2时间后剩下的放射性元素的质量相同，则m2=mT1,故mA：mB=2T2:2T1答案：Y 2T22T1以下无正文仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。tojib典 jDa 力由只 e 说, KOTOpbie Hcnojib syioTCfl Aja odyne hha , HccjieAOBaH KOMMepnecKHx uejiax.For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r