2024-2025学年新教材高中物理阶段复习课5原子核学案新人教版选择性必修3

PAGE7-原子核核心整合·思维导图必备考点·素养评价素养一物理观念考点原子核1.自然放射性的发觉:(1)说明白原子核是可分的、是有结构的。(2)原子核的组成:①质子;②中子。2.原子核:物理观念情境核反应方程意义或性质放射现象三种射线XYHeXYeα射线,速度为光速的,其电离实力强,穿透实力较差。β射线,速度为光速的99%,穿透实力较强,电离实力较弱。γ射线是能量很高的电磁波,电离作用更小,穿透实力更强。核反应核能核能核力:短程力,只与邻近核子发生作用结合能:由分散的核子结合成原子核的过程中所释放的能量比结合能(平均结合能):比结合能越大,表示原子核中核子结合得越坚固,原子核越稳定爱因斯坦质能方程:E=mc2或ΔE=Δmc2人工转变NHeOHBeHeCn(1)质子和中子的发觉(2)原子核的组成核裂变UnBaKr+n核聚变HHHen(1)轻核聚变产能效率高。(2)地球上聚变燃料的储量丰富。(3)轻核聚变更为平安、清洁。3.原子核的关键词的转化:【素养评价】1.(多选)用中子轰击U原子核,发生一种可能的裂变反应,其裂变方程为Un→XSr+n,则以下说法中正确的是()A.X原子核中含有84个中子B.反应生成物的总结合能比U原子核的结合能小C.X原子核中核子的平均质量比U原子核中核子的平均质量小D.X原子核中核子的比结合能比U原子核中核子的比结合能大【解析】选C、D。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92-38=54个质子,235+1-94-2-54=86个中子,故A错误;裂变反应中,质量亏损,释放核能,说明生成的原子核更加稳定,即往比结合能大的方向反应,所以反应生成物的总结合能比U原子核的结合能大,故B错误;裂变反应中,质量亏损,释放核能,说明生成的原子核更加稳定,即X原子核中核子的平均质量比U原子核中核子的平均质量小,故C正确U裂变的过程中释放能量,则U的比结合能小于X原子核的比结合能,即X原子核中核子的比结合能比U原子核中核子的比结合能大,故D正确。2.2024年1月3日,“玉兔二号”月球车与“嫦娥四号”着陆器分别,实现月球背面着陆。“玉兔二号”搭载了一块核电池,利用Pu衰变为U释放能量,可在月夜期间供应肯定的电能。已知Pu的质量为mPuU的质量为mU,真空中的光速为c,下列说法正确的是 ()A.Pu发生β衰变后产生的新核为UBPu衰变为U,中子数削减2C.温度上升时Pu的衰变会加快DPu衰变为U释放的能量为(mPu-mU)c2【解析】选B。依据质量数守恒与电荷数守恒可知衰变方程为PuUHe,此为α衰变,其质量数削减4,核电荷数削减2,故中子数削减2,故A错误,B正确;半衰期是由放射性元素本身确定的,与环境温度无关,故C错误;此核反应过程中的质量亏损为Δm=mPu-mU-mα,核反应的过程中释放的能量:ΔE=(mPu-mU-mα)c2,故D错误。素养二科学思维考点核能的计算方法1.三个角度的比较:角度情境物理过程物理规律放射α衰变:XYHeβ衰变:XYe核反应HH→He+γUnSr+Xe+1n质量数和电荷数守恒核能质量亏损质能方程E=mc2或ΔE=Δmc22.计算核能的常用方法:(1)依据爱因斯坦质能方程ΔE=Δmc2计算核能。(2)依据1u相当于931.5MeV能量来计算。(3)在无光子辐射的状况下,核反应中释放的核能全部转化为生成的新核和新粒子的动能。3.核能中的关键词转化:【素养评价】1.一静止的U核衰变为Th核时,放出一个α粒子,已知衰变过程中质量亏损为Δm,α粒子的质量为m1Th的质量为m2,光在真空中的速度为c。若释放的核能全部转化为系统的动能。(1)写出衰变方程。(2)求Th核的动能。【解析】(1)依据质量数守恒与电荷数守恒可得衰变方程为:UThHe。(2)衰变的过程中动量守恒,以α粒子运动的方向为正方向,依据动量守恒定律得:0=m1vα-m2vTh,由能量守恒:E=Δmc2=m1+m2,可得新核的动能:ETh=·E=。答案:(1UThHe(2)2.现有的核电站比较广泛采纳的核反应之一是UnNdZr+n+e+。(1)核反应方程中的是中微子,它不带电,质量数为零。试确定生成物锆(Zr)的电荷数Z与质量数A。(2)已知铀核的质量为235.0439u,中子质量为1.0087u,钕(Nd)核的质量为142.9098u,锆核的质量为89.9047u;又知1u相当于931.5MeV,试计算1kg铀235大约能产生的能量是多少。【解析】(1)锆的电荷数Z=92-60+8=40,质量数A=236-143-3=90,核反应方程中应用符号Zr表示。(2)1kg铀235的铀核数为n=×6.02×1023个。不考虑核反应中生成的电子质量,1个铀核反应发生的质量亏损为Δm=235.0439u-142.9098u-89.9047u-2×1.0087u=0.212u,1kg铀235完全裂变产生的能量约为E=nΔmc2=×6.02×1023×0.212×931.5×106×1.6×10-19J≈8.09×1013J。答案:(1)4090(2)8.09×1013J【补偿训练】为确定爱因斯坦的质能方程ΔE=Δmc2的正确性,设计了如下试验:用动能为E1=0.60MeV的质子轰击静止的锂核Li,生成两个α粒子,测得两个α粒子的动能之和为E2=17.9MeV,已知质子、α粒子、锂核的质量分别取mp=1.0073u、mα=4.0026u、mLi=7.0160u。(1)写出核反应方程。(2)通过计算说明ΔE=Δmc2正确。(1u=1.6606×10-27kg)【解析】(1)核反应方程为LiHHe(2)核反应的质量亏损:Δm=mLi+mp-2mα=7.0160u+1.0073u-2×4.0026u=0.0181u由质能方程可得与质量亏损相当的能量:Δ