2025届新教材高考物理一轮复习第十五章近代物理第3节原子核及核反应学案新人教版

PAGEPAGE1第3节原子核及核反应必备学问预案自诊学问梳理一、原子核的组成1.原子核由质子和中子组成,质子和中子统称为。质子带正电,中子不带电。

2.基本关系(1)核电荷数=质子数(Z)=元素的原子序数=。

(2)质量数(A)==质子数+中子数。

3.X元素的原子核的符号为

ZAX,其中A表示,二、自然放射现象1.自然放射现象元素地放出射线的现象,首先由发觉。自然放射现象的发觉,说明原子核具有的结构。

2.放射性同位素的应用与防护(1)放射性同位素:有放射性同位素和放射性同位素两类,放射性同位素的化学性质相同。

(2)应用:消退静电、工业探伤、做等。

(3)防护:防止放射性对人体组织的损害。三、原子核的衰变、半衰期1.原子核的衰变(1)原子核放出α粒子或β粒子,变成另一种的改变称为原子核的衰变。

(2)分类α衰变:ZAXβ衰变:ZAXγ衰变:当放射性物质连续发生衰变时,原子核中有的发生α衰变,有的发生β衰变,同时伴随着γ辐射。2.半衰期(1)定义①:放射性元素的原子核有发生衰变所需的时间。

①注:半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间而不是样本质量削减一半的时间。(2)影响因素②:放射性元素衰变的快慢是由核自身的因素确定的,跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。

②注:半衰期是一个统计概念,是对大量的原子核衰变规律的总结,对于一个特定的原子核,无法确定何时发生衰变,但可以确定各个时刻发生衰变的概率,即某时衰变的可能性,因此,半衰期只适用于大量的原子核。四、核力和核能1.原子核内部,所特有的相互作用力,叫核力。

2.核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm,其对应的能量ΔE=。

3.原子核分解成核子时要汲取肯定的能量,相应的质量增加Δm,汲取的能量为ΔE=。

4.结合能和比结合能③(1)结合能:核子结合为原子核时的能量或原子核分解为核子时的能量,叫作原子核的结合能,亦称核能。

(2)比结合能:原子核的结合能与之比,称作比结合能,也叫平均结合能。

考点自诊1.推断下列说法的正误。(1)全部元素都可以发生衰变。()(2)重核裂变和轻核聚变都能释放核能。()(3)质能方程表明在肯定条件下,质量可以转化为能量。()2.90232Th经过一系列的α衰变和β衰变后变成

82208Pb,则

82A.16个中子,8个质子 B.8个中子,16个质子C.24个中子,8个质子 D.8个中子,24个质子3.(多选)已知中子的质量是mn=1.6749×10-27kg,质子的质量是mp=1.6726×10-27kg,氘核的质量是mD=3.3436×10-27kg,则氘核的比结合能为()A.3.51×10-13J B.1.10MeVC.1.76×10-13J D.2.19MeV关键实力学案突破考点一原子核的衰变及半衰期(自主探究)1.α衰变、β衰变的比较衰变类型α衰变β衰变衰变方程

Z

Z衰变实质2个质子和2个中子结合成一个整体射出1个中子转化为1个质子和1个电子211H+

0衰变规律电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒2.三种射线的比较种类α射线β射线γ射线组成高速氦核流高速电子流光子流(高频电磁波)带电荷量2e-e0质量4mp,mp=1.67×10-27kgm静止质量为零速度0.1c0.99cc在电场、磁场中偏转与α射线偏转方向相反不偏转贯穿本事最弱,用纸能拦住较强,能穿透几毫米的铝板最强,能穿透几厘米的铅板对空气的电离作用很强较弱很弱3.衰变次数的计算方法若

ZAX→Z'A则A=A'+4n,Z=Z'+2n-m解以上两式即可求出m和n。4.半衰期的理解(1)半衰期是大量原子核衰变时的统计规律,对个别或少量原子核,无半衰期可言。(2)依据半衰期的概念,可总结出公式N余=N原12

tr,m余=m原12

tt。式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量,N余、m对点演练1.在核反应堆中,92238U汲取一个中子后生成

94239Pu,94239Pu是重要的核燃料,其衰变方程式为

94239A.

94239Pu衰变过程是一个B.94C.94239Pu衰变过程中的γ光子是由D.92235U汲取一个中子后生成

942.(2024江苏高考)已知A和B两种放射性元素的半衰期分别为T和2T,则相同质量的A和B经过2T后,剩有的A和B质量之比为()A.1∶4 B.1∶2 C.2∶1 D.4∶13.(多选)(2024广西桂林模拟)某医院利用放射线治疗肿瘤,被利用的放射源必需具备以下两个条件:(1)放出的射线有较强的穿透实力,能辐射到体内肿瘤所在处;(2)能在较长的时间内供应比较稳定的辐射强度。现有四种放射性同位素的放射线及半衰期如表所示。关于在表中所列的四种同位素,下列说法正确的是()同位素钴60锶90锝99氡222放射线γβγα半衰期5年28年6小时3.8天A.最相宜作为放疗运用的放射源应是钴60B.最相宜作为放疗运用的放射源应是锶90C.放射线的电离实力最强的放射源是锝99D.放射线的电离实力最强的放射源是氡222考点二核反应方程与核能的计算(自主探究)1.核反应的四种类型类型可控性核反应方程典例衰变α衰变自发

92238Uβ衰变自发

90234Th→91人工转变人工限制

714N+2

24He+49Be

1327Al+2(约里奥·居里夫妇发觉放射性同位素,同时发觉正电子)

1530P重核裂变比较简洁进行人工限制

92235U+01

92235U+01n轻核聚变很难限制

12H2.核反应方程式的书写(1)熟记常见粒子的符号是正确书写核反应方程的基础。如质子(11H)、中子(01n)、α粒子(24He)、β粒子(-(2)驾驭核反应方程遵循的规律是正确书写核反应方程或推断某个核反应方程是否正确的依据。由于核反应不行逆,因此书写核反应方程式时只能用“→”表示反应方向。(3)核反应过程中质量数守恒,电荷数守恒。3.核能的计算方法(1)依据ΔE=Δmc2计算,计算时Δm的单位是“kg”,c的单位是“m/s”,ΔE的单位是“J”。(2)依据ΔE=Δm×931.5MeV计算。因1原子质量单位(1u)相当于931.5MeV,所以计算时Δm的单位是“u”,ΔE的单位是“MeV”。(3)依据核子比结合能来计算核能原子核的结合能=核子比结合能×核子数。4.对质能方程的理解(1)肯定的能量和肯定的质量相联系,物体的总能量和它的质量成正比,即E=mc2。方程的含义:物体具有的能量与它的质量之间存在简洁的正比关系,物体的能量增大,质量也增大;物体的能量削减,质量也削减。(2)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm,其能量也要相应削减,即ΔE=Δmc2。(3)原子核分解成核子时要汲取肯定的能量,相应的质量增加Δm,汲取的能量为ΔE=Δmc2。对点演练4.(多选)(2024全国卷Ⅰ)下列核反应方程中,X1、X2、X3、X4代表α粒子的有()A.12B.12C.92235U+D.01n+5.(多选)(2024全国卷Ⅲ)1934年,约里奥·居里夫妇用α粒子轰击铝箔,首次产生了人工放射性同位素X,反应方程为

24He+1327Al→X+01n。X会衰变成原子核Y,衰变方程为XA.X的质量数与Y的质量数相等B.X的电荷数比Y的电荷数少1C.X的电荷数比

13D.X的质量数与

136.(多选)(2024浙江卷)太阳辐射的总功率约为4×1026W,其辐射的能量来自于聚变反应。在聚变反应中,一个质量为1876.1MeV/c2(c为真空中的光速)的氘核(12H)和一个质量为2809.5MeV/c2的氚核(13H)结合为一个质量为3728.4MeV/c2的氦核(2A.X粒子是质子B.X粒子的质量为939.6MeV/c2C.太阳每秒因为辐射损失的质量约为4.4×109kgD.太阳每秒因为辐射损失的质量约为17.6MeV/c2第3节原子核及核反应必备学问·预案自诊学问梳理一、原子核的组成1.核子2.(1)核外电子数(2)核子数3.质量数二、自然放射现象1.自发贝可勒尔困难2.(1)自然人工(2)示踪原子三、原子核的衰变、半衰期1.(1)原子核(2)24He2.(1)半数(2)内部四、核力和核能1.核子间2.Δmc23.Δmc24.(1)释放汲取(2)核子数考点自诊1.(1)×(2)√(3)×2.A3.BC关键实力·学案突破对点演练1.C由

94239Pu衰变过程放出α粒子,则其为α衰变过程,故A错误;94239Pu衰变过程质量发生亏损,由爱因斯坦质能方程可知,衰变过程放出能量,故B错误;94239Pu衰变过程中产生的

922.B剩有的A的质量mA=m012

tτ=m剩有的B的质量mB=m012

tτ=m故mA3.AD钴60放出的γ射线穿透实力强,半衰期长,选项A正确,B错误;α射线电离实力最强,γ射线的电离实力最弱,氡222放出的是α射线,选项C错误,D正确,故选AD。4.BD本题可依据核反应方程质量数和电荷数守恒分析。依据核反应前后质量数和电荷数守恒分析可知,A项中的X1为

23He,B项中的X2为

24He,C项中的X3为

05.AC本题以人工放射性同位素为背景,意在考查核反应方程。依据核反应中质量数和电荷数守恒的规律可知,X的质量数为4+27-1=30,电荷数为2+13-0=15,Y的质量数为30,电荷数为15-1=14,则X的质量数和Y的质量数相等,X的电荷数比Y的电荷数多