《备考指南 物理 》课件-第12章 第3讲

原子与原子核第十二章第3讲原子核核能【考纲解读】1.掌握原子核的衰变、半衰期等知识.2.能写出核反应方程，并能根据质能方程求解核能问题．栏目导航01知识梳理回顾03核心素养改造02考点各个击破04配套训练知识梳理回顾11．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X，其中A表示__________，Z表示核电荷数．一天然放射现象核子核外电子数核子数质量数2．天然放射现象(1)天然放射现象放射性元素__________地发出射线的现象．首先由__________发现．天然放射现象的发现，说明原子核具有_________的结构．(2)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是_____射线、_____射线、_____射线．(3)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：消除静电、工业探伤、做____________等．③防护：防止放射性对人体组织的伤害．自发贝可勒尔复杂α

β

γ

天然人工示踪原子原子核

半数

夯基题组1．(2019年虹口区模拟)关于α、β、γ三种射线，下列说法正确的是(

)A．γ射线是电磁波，它的穿透能力最弱B．γ射线一般伴随着α或β射线产生，它的穿透能力最强C．α射线是原子核自发放射出的氦核流，它的穿透能力最强D．β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力【答案】B【解析】γ射线是电磁波，它的穿透能力最强，电离本领最弱，选项A错误．γ射线一般伴随着α或β射线产生，是频率很高的电磁波，它的穿透能力最强，选项B正确．α射线是原子核自发放射出的氦核流，它的穿透能力最弱，电离能力最强，选项C错误．β射线是β衰变产生的，β衰变现象是原子核内部的中子转化为质子同时失去一个电子，它具有中等的穿透能力，选项D错误．1．核力：原子核的半径很小，其中的质子之间的库仑力很大，受到这么大的库仑斥力却能保持稳定状态，一定还有另外一种力把各核子紧紧地拉在一起，这种力叫做核力．核力具有以下特点：(1)核力是很强的力．(2)核力作用范围小，只在2.0×10－15m的短距离内起作用．(3)每个核子只跟它________的核子发生核力作用．二核力与核能相邻

2．核能(1)结合能：核子结合成原子核时________一定的能量，原子核分解成核子时________一定能量，这种能量叫结合能．(2)质量亏损：核子结合成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些，这种现象叫做___________．也可以认为，在核反应中，质量亏损等于参加核反应的总质量m和核反应后生成的核的总质量m′之差：Δm＝m－m′.(3)爱因斯坦质能方程：物体的能量和质量之间存在着密切的联系，它们的关系是__________，这就是爱因斯坦的质能方程．质能方程的另一个表达形式是ΔE＝Δmc2.放出吸收质量亏损E＝mc2

夯基题组2．(2019年保定名校期中)下面关于结合能和平均结合能的说法正确的有(

)A．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能B．平均结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大C．重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和平均结合能都大D．中等质量原子核的结合能和平均结合能均比轻核的要大【答案】D【解析】将原子核拆散成核子，与核子结合成原子核，这两个过程质量的变化相等，将原子核拆散成核子所吸收的能量与核子结合成原子核所放出的能量叫结合能，选项A错误．比结合能越大，原子核越稳定．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．原子核越大，它的结合能越高．选项B错误．重核与中等质量原子核相比，重核的结合能大，而平均结合能比较小，选项C错误．中等质量原子核的结合能和平均结合能均比轻核的要大，选项D正确．三原子核的人工转变、裂变和聚变3

链式反应大于等于质量较大

热核反应

【答案】D考点各个击破2

三种射线的比较考点1三种放射线的性质和特点例1

研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示．两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极a、b连接，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出．则(

)A．a为电源正极，到达A板的为α射线B．a为电源正极，到达A板的为β射线C．a为电源负极，到达A板的为α射线D．a为电源负极，到达A板的为β射线【答案】B练1

(多选)(2019年河南名校模拟)在贝可勒尔发现天然放射现象后，人们对放射线的性质进行了深入研究，发现在天然放射现象中共放出了三种射线．图为这种射线贯穿物体情况的示意图，①、②、③各代表一种射线．以下说法正确的是(

)A．三种射线均来源于原子核B．射线①的电离能力最弱C．射线②为高速的质子流D．射线③可以用来检查金属内部有无砂眼和裂纹【答案】AD【解析】α、β、γ三种射线均来源于原子核，其中γ射线是原子核从较高能级向较低能级跃迁时发出的，故A正确．射线①用手可以挡住，说明穿透能力最弱，是α射线．α射线电离能力最强，B错误．射线②是高速电子流．射线③是γ射线．γ射线是一种高能电磁波．γ射线穿透能力最强，可以来检查金属内部有无砂眼和裂纹，故D正确．考点2对半衰期概念的理解【答案】BD【答案】C衰变是指天然放射性元素放出α、β、γ粒子而转变成新核的过程，有哪种粒子放出，就称为哪种衰变．常见的题型有：①求解衰变次数；②依据衰变放出的粒子在匀强磁场中的运动轨迹判断有关物理量．考点3

α、β衰变规律例3

(2018年静安区二模)一个C核经一次β衰变后，生成的新原子核的质子数和中子数分别是(

)A．6和8 B．5和9C．8和6 D．7和7【答案】D【解析】6C核经一次

β衰变后，其中的一个中子转化为一个质子与一个电子，所以新核的质量数不变仍然是14，但质子数增加1个，成为7个．所以中子数n＝14－7＝7个．故A、B、C错误，D正确．

思路根据质量数守恒与电荷数守恒，结合核子的概念即可正确判断.练3

(2019年西城区模拟)放射性元素发生β衰变放出一个电子，这个电子(

)A．原来是原子的外层电子B．原来是原子的内层电子C．是在原子核内的质子转化为中子时产生的D．是在原子核内的中子转化为质子时产生的【答案】D【解析】在β衰变中，核内的一个中子转变为质子，同时释放一个电子和一个反中微子，故A、B、C错误，D正确．【答案】B

思路根据电荷数守恒、质量数守恒确定α衰变和β衰变的次数．通过反应前后的质量大小结合爱因斯坦质能方程比较结合能的大小．比结合能越大，原子核越稳定．半衰期的大小由原子核内部因素决定，与温度、压强无关．练4

(2018届天津名校模拟)在匀强磁场中，有一个静止的原子核发生衰变，放出一个粒子而转变为一个新原子核．放射出的粒子与新原子核的速度方向都与磁感线方向垂直，形成的径迹是两个相外切的圆，如图所示．下列说法正确的是(

)A．放射出的粒子可能是α粒子，也可能是β粒子B．放射出的粒子和新原子核都做顺时针方向的圆周运动C．图中小圆是放射出的粒子的径迹，大圆是新原子核的径迹D．放射出的粒子的动能小于新原子核的动能【答案】B考点4核反应方程2．核反应方程的书写(1)核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接．(2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程．(3)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒．【答案】BC【答案】A【解析】根据电荷数守恒、质量数守恒，知X的电荷数为0，质量数为1.可知X为中子．解决本题的关键是知道核反应过程中电荷数、质量数守恒，以及知道核子数等于质量数，同时注意γ射线是伴随着α衰变或β衰变产生的．考点5质量亏损和核能计算2．根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．特别提醒利用质能方程计算核能时，不能用质量数代替质量进行计算．【答案】(1)3大于(2)4.3×10－12J

思路核裂变时由核反应方程可判断产生中子的个数，还可计算出质量的亏损情况，由质能方程可求解结合能的大小.【解析】根据质量数和电荷数守恒可知X是n(中子)．核反应中的质量亏损为Δm＝2.0141u＋3.0161u－4.0026u－1.0087u＝0.0189u所以该反应释放出的能量为ΔE＝Δm·c2≈17.6MeV.1．质能方程的理解(1)一定的能量和一定的质量相联系，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单的正比关系，物体的能量增大，质量也增大；物体的能量减少，质量也减少．(2)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其能量也要相应减少，即ΔE＝Δmc2.(3)原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm，吸收的能量为ΔE＝Δmc2.2．核能释放的两种途径的理解：中等大小的原子核的比结合能最大，这些核最稳定．使较重的核分裂成中等大小的核或使较小的核结合成中等大小的核，核子的比结合能都会增加，都可以释放能量．核心素养改造3问题专攻：对核反应的认识1．条件用α粒子、质子、中子，甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变．2．实质用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞，而是将原子核打开，粒子打入原子核内部使核发生了转变．3．规律反应前、后电荷数守恒、质量数守恒．5．人工转变核反应与衰变的比较(1)不同点：原子核的人工转变是一种核反应，是其他粒子与原子核相碰撞的结果，需要一定的装置和条件