原子核知识点

第十九章原子核一、原子核的组成1、贝可勒尔天然放射现象的发现使人们意识到原子核具有复杂结构2、三种射线性质的比较对应粒子射出速度电离能力穿透能力对应粒子的产生α射线最强最弱α衰变中：β射线较弱较弱β衰变中：γ射线光子C最弱最强核反应中新核从高能态向低能态跃迁时释放能量，即发出γ射线。3、衰变方程：α衰变：β衰变：4、质子和中子的发现：（卢瑟福发现，并预言了中子的存在）（查德威克证实了中子的存在）5、原子核的人工转变：不仅用α粒子，用质子、中子甚至光子轰击一些原子核，都可以实现原子核的人工转变。通过这种方式可以研究原子核的结构、发现和制造新元素。半衰期1、定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间叫半衰期。半衰期是大量原子发生衰变的统计规律。2、半衰期是由原子核内部自身因素决定的。它与原子所处的化学状态（单质、化合物）和外部条件（如：温度、压强等）。3、半衰期反映放射性元素稳定性。半衰期越长，放射性污染就越大；所以科学实验用到射线，通常选用半衰期较短的“放射性同位素”发出的射线，而不用天然放射性物质的射线。4、公式（N余表示未发生衰变的该元素原子数，Ｎ原表示发生衰变前该元素的原子数）（M余表示未发生衰变的该元素物质质量，M原表示发生衰变前该元素的物质质量）例题某放射性元素经过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天三、放射性同位素的应用与防护：1、利用射线：γ射线——“无损探伤”、“钢板厚度自动控制”、“癌症放疗”、“培育优良品种”等；α射线——利用其很强的电离能力来使空气电离，从而消除静电。2、利用“放射性标记”作为“示踪原子”——如检查地下漏油管道的漏油情况。3、防护：远离放射源、减少照射时间、屏闭放射源、及时检测放射性标记：四、核力与结合能1、核力：强相互作用（在原子核的尺度内核力比库仑力大得多）短程力（作用范围在1.5×10-15m内，大于0.8×10-15m时表现为引力，小于0.8×10-15m时表现为斥力，超过1.5×10-15m核急剧减小，几乎为零；）饱和性（每个核子只与相邻的核子之间才有核力发生）在稳定的重原子核内：中子数比质子数要多，这样才能维持原子核的稳定原子核的结合能：核子结合成原子核放出的能量与原子核分解为核所需吸收的能量叫原子核的结合能。比结合能：a、“原子核的结合能与核子数之比”叫“平均结合能”或“比结合能”。b、原子核越大，其结合能就越大；但比结合能不一定大；比结合能越大原子核越稳定c、中等质量的原子核比结合能最大，所以中等质量的原子核最稳定d、凡是向着“比结合能大”的方向进行的核反应或有质量亏损的核反应都是放能发应e、科学家们就是根据向着【“比结合能大”的方向进行的核反应都要释放能量】这一理论来利用核能的4、核能计算a、爱因斯坦质能方程：物体的能量与质量之间的简单正比关系说明：①不能说“质量和能量可以相互转化”，只能说“能量大的物体质量也大”“质量减小时物体的能量也随之减少”②光子没有静质量，频率为γ的运动光子具有的能量为E=hγ=mC2；所以运动光子的质量为③质能方程中E为物体具有的一切能量之和（包括机械能、内能、电磁能、结合能等）=4\*GB3④在核反应中，质量和能量都守恒。在核反应前后只是能量的存在形式不同，总能量不变；在核反应前后只是物质由静质量变成了动质量，总质量不变。b、在核反应过程中，释放的能量可用来计算，为亏损质量，即反应前后静质量差的绝对值(掌握两种计算方法)①若质量亏损为2Kg，则释放的能量=②若质量亏损为2u，则释放的能量1863(MeV)c、重核的裂变：例：d、链式反应：由重核产生的2～3个中子，使裂变反应连续不断地进行下去的过程，叫“链式反应”。e、使链式反应能进行下去的条件：铀块的体积大于临界体积（铀块临界体积对应的质量称为临界质量）。【例】求氦核的比结合能（已知中子质量为1.6749×10-27Kg、质子的质量为1.6726×10-27Kg、氦核的质量为6.6458×10-27Kg）五、核反应堆简介：1、U235只能俘获“慢中子”而不易俘获裂变产生的“快中子”，故要用减速剂（石墨、重水、普通水又叫轻水）使快中子变成慢中子，从而使裂变反应能进行下去；2、控制反应速度；用易吸收中子的“镉棒”——“控制棒”插入或拔出反应堆控制。3、核废料的处理：目前世界上的核电站都是由核裂变反应释放的能量来发电，核废料具有很强的辐射，故要装入特制的容器深埋地下。轻核的聚变：核反应方程：例：反应条件：要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到10-15m以内，核力才能起作用，聚变反应才能进行；这就要求聚变材料要达到107K以上的高温，因此聚变反应又叫“热核反应”；这样的高温可以由裂变反应释放的能量实现，也可以用激光从四面八方照射聚变材料来实现。太阳辐射的能量，来自于太阳内部剧烈的热核反应释放的能量，因此太阳的质量将不断减少。核聚变与核裂变对比同质量燃料储量废料处理易控制性重核裂变释放能量少小数量多辐射强（不容易）已可控轻核聚变释放能量多大数量少无辐射（容易）难题6、轻核聚变可控的难题：目前世界上没有一种容器能承受107K以上的高温；目前聚变反应主要用于军事上，即氢弹。例题1、下列说法中正确的是A．在放能反应中，反应物的总结合能大于生成物的总结合能B．在光电效应实验中，入射光越强，光电流越大；入射光频率越高，遏止电压越大C．在医学上的“放疗”技术是利用α射线电离能力强的特性D．卢瑟福通过α粒子散射实验建立了“核式结构”模型，其中大角度散射现象说明了原子内部绝大部分质量应该集中在一个很小的区域内用速度为V0的α粒子打击原来静止的产生并放出一个新粒子，放出的新粒子速度大小为2V0，方向与α粒子初速度方向相反。①写出该核反应的方程；②求出的速度大小和方向。3、下列说法中正确的是原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，铯原子核()的结合能小于铅原子核()的结合能B．德布罗意提出：实物粒子也具有波动性，而且粒子的能量ε和动量p跟它对所应的波的频率γ和波长λ之间，遵从关系和C．已知氢原子的基态能量为E，激发态能量，其中n=2,3…。用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速。能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为D．已知4、1928年，德国物理学家玻特用α粒子（