選修3-5.3.2放射性元素的衰變核能

1、第2講 放射性元素的衰變 核能考點考點1 1 三種射線、兩種衰變?nèi)N射線、兩種衰變1.1.天然放射現(xiàn)象天然放射現(xiàn)象(1)(1)天然放射現(xiàn)象天然放射現(xiàn)象. .元素元素_地放出射線的現(xiàn)象，首先由貝可勒爾發(fā)現(xiàn)地放出射線的現(xiàn)象，首先由貝可勒爾發(fā)現(xiàn). .天然放天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說明射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說明_具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu). .(2)(2)放射性和放射性元素放射性和放射性元素. .物質(zhì)發(fā)射某種看不見的射線的性質(zhì)叫物質(zhì)發(fā)射某種看不見的射線的性質(zhì)叫_._.具有放射性的元具有放射性的元素叫素叫_元素元素. . 自發(fā)自發(fā)原子核原子核放射性放射性放射性放射性(3)(3)三種射線：放射性元素放射出的射線共有

2、三種，分別是三種射線：放射性元素放射出的射線共有三種，分別是_、_、_._.(4)(4)放射性同位素的應(yīng)用與防護放射性同位素的應(yīng)用與防護. .放射性同位素：有放射性同位素：有_放射性同位素和放射性同位素和_放射放射性同位素兩類，放射性同位素的化學(xué)性質(zhì)相同性同位素兩類，放射性同位素的化學(xué)性質(zhì)相同. .應(yīng)用：消除靜電、工業(yè)探傷、作應(yīng)用：消除靜電、工業(yè)探傷、作_等等. .防護：防止放射性對人體組織的傷害防護：防止放射性對人體組織的傷害. .2.2.原子核的衰變原子核的衰變(1)(1)原子核放出原子核放出粒子或粒子或粒子，變成另一種粒子，變成另一種_的變化稱的變化稱為為_的衰變的衰變. .射線射線射線

3、射線射線射線天然天然人工人工示蹤原子示蹤原子原子核原子核原子核原子核(2)(2)分類分類. . (3)(3)半衰期：放射性元素的原子核有半衰期：放射性元素的原子核有_發(fā)生衰變所需發(fā)生衰變所需的時間的時間. .半衰期由原子核內(nèi)部的因素決定，跟原子所處的半衰期由原子核內(nèi)部的因素決定，跟原子所處的_無關(guān)無關(guān). .半數(shù)半數(shù)物理、化學(xué)狀態(tài)物理、化學(xué)狀態(tài)4 42 2HeHe0 0-1-1e e物理、化學(xué)狀態(tài)物理、化學(xué)狀態(tài) 射線名稱 比較項目 射線 射線 射線 組 成 高速氦核流 高速電子流 光子流(高頻電磁波) 帶 電 量 2e -e 0 質(zhì) 量 4mp 靜止質(zhì)量為零 符 號 pm 1 83642He 0

4、1e 射線名稱 比較項目 射線 射線 射線 速度 可達0.1c 可達0.99c c 垂直進入電場或磁場的偏轉(zhuǎn)情況 偏轉(zhuǎn) 偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn) 貫穿本領(lǐng) 最弱 較強 最強 對空氣的電離作用 很強 較弱 很弱 2.2.衰變、衰變、衰變的比較衰變的比較3.3.對半衰期的兩點說明對半衰期的兩點說明(1)(1)根據(jù)半衰期的概念根據(jù)半衰期的概念, ,可總結(jié)出公式可總結(jié)出公式. .N N余余=N=N原原( )( )t/t/，m m余余=m=m原原( )( )t/t/. .式中式中N N原原、m m原原表示衰變前的放射表示衰變前的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，N N余余、m m余余表示衰變后尚未發(fā)生衰

5、變的放表示衰變后尚未發(fā)生衰變的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，t t表示衰變時間，表示衰變時間，表示半衰期表示半衰期. .(2)(2)影響因素影響因素: :放射性元素衰變的快慢是由原子核內(nèi)部因素決定放射性元素衰變的快慢是由原子核內(nèi)部因素決定的的, ,跟原子所處的物理狀態(tài)跟原子所處的物理狀態(tài)( (如溫度、壓強如溫度、壓強) )或化學(xué)狀態(tài)或化學(xué)狀態(tài)( (如單質(zhì)、如單質(zhì)、化合物化合物) )無關(guān)無關(guān). .1212考點考點2 2 核反應(yīng)的四種類型核反應(yīng)的四種類型核反應(yīng)的四種類型比較核反應(yīng)的四種類型比較類型 可控性 核反應(yīng)方程典例 衰變 衰變 自發(fā) 23892U23490Th+_衰變 自

6、發(fā) 23490Th23491Pa+_人工轉(zhuǎn)變 人工控制 147N+42He178O+_(盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子) 42He+94Be126C+_(查德威克發(fā)現(xiàn)中子) 4 42 2He He 0 0-1-1e e 1 11 1H H1 10 0n n類型 可控性 核反應(yīng)方程典例 人工轉(zhuǎn)變 人工控制 2713Al+42He3015P+_(約里奧居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素及正電子) 3015P3014Si+_重核裂變 比較容易進行人工控制 23592U+10n14456Ba+8936Kr+_ 23592U+10n13654Xe+9038Sr+_輕核聚變 除氫彈外無法控制 21H+31H42He+_1 10 0

7、n n0 01 1e e 3 31 10 0n n 10101 10 0n n 1 10 0n n關(guān)于核反應(yīng)的三點說明關(guān)于核反應(yīng)的三點說明(1)(1)核反應(yīng)過程一般都是不可逆的，所以核反應(yīng)方程只能用單向核反應(yīng)過程一般都是不可逆的，所以核反應(yīng)方程只能用單向箭頭表示反應(yīng)方向，不能用等號連接箭頭表示反應(yīng)方向，不能用等號連接. .(2)(2)核反應(yīng)的生成物一定要以實驗為基礎(chǔ)，不能憑空只依據(jù)兩個核反應(yīng)的生成物一定要以實驗為基礎(chǔ)，不能憑空只依據(jù)兩個守恒規(guī)律杜撰出生成物來寫核反應(yīng)方程守恒規(guī)律杜撰出生成物來寫核反應(yīng)方程. .(3)(3)核反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒；遵循電荷數(shù)守恒核反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不

8、是質(zhì)量守恒；遵循電荷數(shù)守恒. .考點考點3 3 核能核能1.1.核力：核子間的作用力核力：核子間的作用力. .核力是短程力，作用范圍在核力是短程力，作用范圍在_m_m之內(nèi)，只在相鄰的核子間發(fā)生作用之內(nèi)，只在相鄰的核子間發(fā)生作用. .2.2.核能：核子結(jié)合為原子核時核能：核子結(jié)合為原子核時_的能量或原子核分解為核的能量或原子核分解為核子時子時_的能量，叫做原子核的結(jié)合能，亦稱核能的能量，叫做原子核的結(jié)合能，亦稱核能. .3.3.質(zhì)能方程、質(zhì)量虧損質(zhì)能方程、質(zhì)量虧損愛因斯坦質(zhì)能方程愛因斯坦質(zhì)能方程E=_E=_，原子核的質(zhì)量必然比組成它的核，原子核的質(zhì)量必然比組成它的核子的質(zhì)量和要小子的質(zhì)量和要小m

9、m, ,這就是質(zhì)量虧損這就是質(zhì)量虧損. .由質(zhì)量虧損可求出釋放的由質(zhì)量虧損可求出釋放的核能核能E=_.E=_.1.51.51010-15-15釋放釋放吸收吸收mcmc2 2mcmc2 21.1.對核力的三點說明對核力的三點說明(1)(1)核力是強相互作用的一種表現(xiàn)；核力是強相互作用的一種表現(xiàn)；(2)(2)核力是短程力，作用范圍在核力是短程力，作用范圍在1.51.51010-15 -15 m m之內(nèi)；之內(nèi)；(3)(3)每個核子只跟它的相鄰核子間才有核力作用每個核子只跟它的相鄰核子間才有核力作用. .2.2.結(jié)合能與比結(jié)合能結(jié)合能與比結(jié)合能(1)(1)結(jié)合能：把構(gòu)成原子核的結(jié)合在一起的核子分開所需

10、的能量結(jié)合能：把構(gòu)成原子核的結(jié)合在一起的核子分開所需的能量. .(2)(2)比結(jié)合能：比結(jié)合能：定義：原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比，稱做比定義：原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比，稱做比結(jié)合能，也叫平均結(jié)合能結(jié)合能，也叫平均結(jié)合能. .特點：不同原子核的比結(jié)合能不同，特點：不同原子核的比結(jié)合能不同，原子核的比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原原子核的比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定子核越穩(wěn)定. .3.3.獲得核能的兩種途徑獲得核能的兩種途徑(1)(1)重核裂變：重核裂變：定義定義: :質(zhì)量數(shù)較大的原子核受到高能粒子的轟質(zhì)量數(shù)較大的原子核受到高能粒子的轟擊而分裂成幾個質(zhì)量

11、數(shù)較小的原子核的過程擊而分裂成幾個質(zhì)量數(shù)較小的原子核的過程. .特點特點:a.:a.裂變過程中能夠放出巨大的能量裂變過程中能夠放出巨大的能量;b.;b.裂變的同時能夠裂變的同時能夠放出放出2 23(3(或更多或更多) )個中子個中子;c.;c.裂變的產(chǎn)物不是惟一的裂變的產(chǎn)物不是惟一的. .對于鈾核對于鈾核裂變有二分裂、三分裂和四分裂形式裂變有二分裂、三分裂和四分裂形式, ,但三分裂和四分裂概率比但三分裂和四分裂概率比較小較小. .典型的分裂方程典型的分裂方程: : (2)(2)輕核聚變輕核聚變. .定義：某些輕核結(jié)合成質(zhì)量數(shù)較大的原子核的反應(yīng)過程定義：某些輕核結(jié)合成質(zhì)量數(shù)較大的原子核的反應(yīng)過程

12、. .特點特點:a.:a.聚變過程放出大量的能量聚變過程放出大量的能量, ,平均每個核子放出的能量平均每個核子放出的能量, ,比裂變反應(yīng)中每個核子放出的能量大比裂變反應(yīng)中每個核子放出的能量大3 3至至4 4倍倍. .b.b.聚變反應(yīng)比裂變反應(yīng)更劇烈聚變反應(yīng)比裂變反應(yīng)更劇烈.c.c.對環(huán)境污染較少對環(huán)境污染較少. .d.d.自然界中聚變反應(yīng)原料豐富自然界中聚變反應(yīng)原料豐富. .典型的聚變方程典型的聚變方程: : 衰變與其射線衰變與其射線【例證【例證1 1】(2011(2011重慶高考重慶高考) )核電站核泄漏的污染物中含有碘核電站核泄漏的污染物中含有碘131131和銫和銫137.137.碘碘13

13、1131的半衰期約為的半衰期約為8 8天，會釋放天，會釋放射線；銫射線；銫137137是是銫銫133133的同位素，半衰期約為的同位素，半衰期約為3030年，發(fā)生衰變時會輻射年，發(fā)生衰變時會輻射射線射線. .下列說法正確的是下列說法正確的是( )( )A.A.碘碘131131釋放的釋放的射線由氦核組成射線由氦核組成B.B.銫銫137137衰變時輻射出的衰變時輻射出的光子能量小于可見光光子能量光子能量小于可見光光子能量C.C.與銫與銫137137相比，碘相比，碘131131衰變更慢衰變更慢D.D.銫銫133133和銫和銫137137含有相同的質(zhì)子數(shù)含有相同的質(zhì)子數(shù)【解題指南【解題指南】解答本題時

14、要把握以下三點：解答本題時要把握以下三點：(1)(1)半衰期的長短代半衰期的長短代表了衰變的快慢表了衰變的快慢.(2).(2)光子能量大小由頻率高低決定光子能量大小由頻率高低決定.(3).(3)同位素同位素的核電荷數(shù)相同的核電荷數(shù)相同. .【自主解答【自主解答】選選D.D.射線是高速運動的電子流，不是氦原子核，射線是高速運動的電子流，不是氦原子核，A A錯誤；錯誤；射線的頻率大于可見光的頻率，根據(jù)射線的頻率大于可見光的頻率，根據(jù)E=hE=h可知，可知，射線光子能量大于可見光光子能量，射線光子能量大于可見光光子能量，B B錯誤；半衰期越短，衰變錯誤；半衰期越短，衰變越快，越快，C C錯誤；銫錯誤

15、；銫133133和銫和銫137137都是銫元素，是質(zhì)子數(shù)相同而中子都是銫元素，是質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同位素，所以數(shù)不同的同位素，所以D D正確正確. .【總結(jié)提升【總結(jié)提升】解答本題關(guān)鍵在于搞清三種射線的性質(zhì)，以及半解答本題關(guān)鍵在于搞清三種射線的性質(zhì)，以及半衰期及同位素的概念衰期及同位素的概念. .對易錯選項及錯誤原因具體分析如下：對易錯選項及錯誤原因具體分析如下：易錯角度 錯誤原因 易錯選A 分不清、射線的性質(zhì)，實際上射線為高速氦核流，射線為高速電子流，射線為光子流 易錯選B 誤認為射線的頻率小于可見光的頻率，而實際上射線的頻率大于可見光的頻率 核反應(yīng)類型與核反應(yīng)方程核反應(yīng)類型與核反應(yīng)方

16、程【例證【例證2 2】(2011(2011北京高考北京高考) )表示放射性元素碘表示放射性元素碘 衰變衰變的方程是的方程是( ) ( ) 【解題指南【解題指南】解答本題時要把握以下兩點解答本題時要把握以下兩點：(1)(1)在原子核衰變過程中，質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒在原子核衰變過程中，質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒. .(2) (2) 衰變是原子核放出高速電子流衰變是原子核放出高速電子流. . 【自主解答【自主解答】選選B. B. 碘碘( )( )的原子核內(nèi)一個中子放出一個電的原子核內(nèi)一個中子放出一個電子，變成一個質(zhì)子，質(zhì)量數(shù)沒有發(fā)生變化，核電荷數(shù)增加子，變成一個質(zhì)子，質(zhì)量數(shù)沒有發(fā)生變化，核電荷數(shù)增加1

17、 1，所，所以生成以生成5454號元素號元素 放出一個電子放出一個電子.B.B選項正確選項正確. .【總結(jié)提升【總結(jié)提升】核反應(yīng)方程的書寫方法核反應(yīng)方程的書寫方法(2)(2)掌握核反應(yīng)方程遵守的規(guī)律，是正確書寫核反應(yīng)方程或判斷掌握核反應(yīng)方程遵守的規(guī)律，是正確書寫核反應(yīng)方程或判斷某個核反應(yīng)方程是否正確的依據(jù)，所以要理解并應(yīng)用好質(zhì)量數(shù)某個核反應(yīng)方程是否正確的依據(jù)，所以要理解并應(yīng)用好質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒的規(guī)律守恒和電荷數(shù)守恒的規(guī)律. .(3)(3)熟悉核反應(yīng)的四種基本類型，可以幫助我們理清思路，很快熟悉核反應(yīng)的四種基本類型，可以幫助我們理清思路，很快寫出正確的核反應(yīng)方程寫出正確的核反應(yīng)方程. .與

18、核能相關(guān)的綜合問題與核能相關(guān)的綜合問題【例證【例證3 3】(11(11分分) )钚的放射性同位素钚的放射性同位素2392399494PuPu靜止時衰變?yōu)殁櫤思れo止時衰變?yōu)殁櫤思ぐl(fā)態(tài)發(fā)態(tài)2352359292U U* *、粒子粒子, ,而鈾核激發(fā)態(tài)而鈾核激發(fā)態(tài)2352359292U U* *立即衰變?yōu)殁櫤肆⒓此プ優(yōu)殁櫤?352359292U,U,并放出能量為并放出能量為0.097 MeV0.097 MeV的的光子光子. .已知已知: :2392399494P Pu u、2352359292U U和和粒子粒子的質(zhì)量分別為的質(zhì)量分別為mPmPu u=239.052 1 u=239.052 1 u、m

19、mU U=235.043 9 u=235.043 9 u和和m m= =4.002 6 u,1 u=931.5 MeV/c4.002 6 u,1 u=931.5 MeV/c2 2. .(1)(1)寫出衰變方程寫出衰變方程; ;(2)(2)已知衰變放出的光子的動量可忽略已知衰變放出的光子的動量可忽略, ,求求粒子的動能粒子的動能. . 【解題指南【解題指南】解答本題時可按以下思路分析解答本題時可按以下思路分析: :【規(guī)范解答【規(guī)范解答】(1)(1)衰變方程為衰變方程為2392399494Pu Pu 2352359292U U* *+ + (1(1分分) )2352359292U U* * 235

20、 2359292U+ U+ (1(1分分) )或合起來有或合起來有2392399494Pu Pu 2352359292U+ U+ (2)(2)上述衰變過程的質(zhì)量虧損為上述衰變過程的質(zhì)量虧損為m=mm=mPuPu-m-mU U-m-m (1(1分分) )放出的能量為放出的能量為E=mE=mc c2 2 (1(1分分) )EE是鈾核是鈾核2352359292U U的動能的動能E EU U、粒子的動能粒子的動能E E和和光子的能量光子的能量E E之和，之和，E=EE=EU U+E+E+E+E (1(1分分) )可得可得E EU U+E+E=(m=(mPuPu-m-mU U-m-m)c)c2 2-E-

21、E (1(1分分) )設(shè)衰變后的鈾核和設(shè)衰變后的鈾核和粒子的速度分別為粒子的速度分別為v vU U和和v v, ,則由動量守恒有則由動量守恒有m mU Uv vU U=m=mv v (1(1分分) )又由動能的定義知又由動能的定義知E EU U= m= mU Uv vU U2 2,E,E= m= mv v2 2 (1(1分分) )由由式得式得 (1(1分分) )由由式得式得E E= = (m(mPuPu-m-mU U-m-m)c)c2 2-E-E代入題給數(shù)據(jù)得代入題給數(shù)據(jù)得E E=5.034 MeV=5.034 MeV (2 (2分分) )1212UUEm=EmUUmm +m【總結(jié)提升【總結(jié)提

22、升】計算核能的四種方法計算核能的四種方法(1)(1)根據(jù)根據(jù)E=mcE=mc2 2計算，計算時計算，計算時mm的單位是的單位是“kg”,ckg”,c的單位是的單位是“m/sm/s”，EE的單位是的單位是“J”.J”.(2)(2)根據(jù)根據(jù)E=mE=m931.5 MeV931.5 MeV計算計算. .因因1 1原子質(zhì)量單位原子質(zhì)量單位(u)(u)相當于相當于931.5 MeV931.5 MeV的能量，所以計算時的能量，所以計算時mm的單位是的單位是“u”u”，EE的單位的單位是是“MeVMeV”.”.(3)(3)根據(jù)平均結(jié)合能來計算核能根據(jù)平均結(jié)合能來計算核能原子核的結(jié)合能平均結(jié)合能原子核的結(jié)合能

23、平均結(jié)合能核子數(shù)核子數(shù). .(4)(4)有時可結(jié)合動量守恒和能量守恒進行分析計算，此時應(yīng)注意有時可結(jié)合動量守恒和能量守恒進行分析計算，此時應(yīng)注意動量、動能關(guān)系式動量、動能關(guān)系式p p2 2=2mE=2mEk k的應(yīng)用的應(yīng)用. .1.(20111.(2011浙江高考浙江高考) )關(guān)于天然放射現(xiàn)象，下列說法正確的是關(guān)于天然放射現(xiàn)象，下列說法正確的是 ( )( )A.A.射線是由氦原子核衰變產(chǎn)生射線是由氦原子核衰變產(chǎn)生B.B.射線是由原子核外電子電離產(chǎn)生射線是由原子核外電子電離產(chǎn)生C.C.射線是由原子核外的內(nèi)層電子躍遷產(chǎn)生射線是由原子核外的內(nèi)層電子躍遷產(chǎn)生D.D.通過化學(xué)反應(yīng)不能改變物質(zhì)的放射性通過

24、化學(xué)反應(yīng)不能改變物質(zhì)的放射性【解題指南【解題指南】解答本題時應(yīng)注意理解：解答本題時應(yīng)注意理解：(1)(1)天然放射現(xiàn)象中三種射線的產(chǎn)生機理天然放射現(xiàn)象中三種射線的產(chǎn)生機理. .(2)(2)影響天然放射現(xiàn)象的因素影響天然放射現(xiàn)象的因素. .【解析【解析】選選D.D.射線是在射線是在衰變中產(chǎn)生的，本質(zhì)是氦核，衰變中產(chǎn)生的，本質(zhì)是氦核，A A錯誤；錯誤；射線是在射線是在衰變中產(chǎn)生的，本質(zhì)是高速電子束，衰變中產(chǎn)生的，本質(zhì)是高速電子束，B B錯誤；錯誤； 射線是發(fā)生射線是發(fā)生衰變和衰變和衰變時原子核發(fā)生能級躍遷而產(chǎn)生的電衰變時原子核發(fā)生能級躍遷而產(chǎn)生的電磁波，磁波，C C錯誤；物質(zhì)的放射性由原子核內(nèi)部自

25、身的因素決定，與錯誤；物質(zhì)的放射性由原子核內(nèi)部自身的因素決定，與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān)原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān),D,D正確正確. . 2.(20112.(2011上海高考上海高考) )天然放射性元素放出的三種射線的穿透能天然放射性元素放出的三種射線的穿透能力實驗結(jié)果如圖所示，由此可推知力實驗結(jié)果如圖所示，由此可推知( )( )A.A.來自于原子核外的電子來自于原子核外的電子B.B.的電離作用最強，是一種電磁波的電離作用最強，是一種電磁波C.C.的電離作用較強，是一種電磁波的電離作用較強，是一種電磁波D.D.的電離作用最弱，屬于原子核內(nèi)釋放的光子的電離作用最弱，屬于原子核內(nèi)釋放

26、的光子【解析【解析】選選D.D.從穿透能力上看，從穿透能力上看，能穿透鋁板進入鉛板，能穿透鋁板進入鉛板，必必然是然是射線，射線，射線是原子核內(nèi)發(fā)出的高頻光子，屬于電磁波，射線是原子核內(nèi)發(fā)出的高頻光子，屬于電磁波，電離作用弱，故電離作用弱，故D D正確，正確，C C錯誤；錯誤；能穿透紙板進入鋁板，能穿透紙板進入鋁板，必必然是然是射線，是原子核內(nèi)發(fā)射出的電子流，射線，是原子核內(nèi)發(fā)射出的電子流，A A錯誤；紙板能夠擋錯誤；紙板能夠擋住住，則，則是是射線，它的電離作用最強，但它是氦原子核，射線，它的電離作用最強，但它是氦原子核，不是電磁波，不是電磁波，B B錯誤錯誤. .3.(3.(多選多選)(201

27、1)(2011常州模擬常州模擬) )據(jù)據(jù)20112011年年3 3月月1414日法新社報道，日本核日法新社報道，日本核泄漏事故正在加?。「u第一核電站泄漏事故正在加??！福島第一核電站3 3號機組不排除像號機組不排除像1 1號機組一號機組一樣發(fā)生爆炸樣發(fā)生爆炸. .而而2 2號反應(yīng)堆可能正發(fā)生泄漏，兩個反應(yīng)堆可能已經(jīng)號反應(yīng)堆可能正發(fā)生泄漏，兩個反應(yīng)堆可能已經(jīng)出現(xiàn)出現(xiàn)“熔毀熔毀”現(xiàn)象現(xiàn)象. .福島第一核電站福島第一核電站3 3號機組所用核燃料為鈾號機組所用核燃料為鈾2382389292U U和钚和钚2392399494PuPu，下列關(guān)于該核泄漏事件的分析正確的是，下列關(guān)于該核泄漏事件的分析正確的是

28、( )( )A.A.鈾鈾238238俘獲中子后形成鈾俘獲中子后形成鈾239239，再經(jīng)一次，再經(jīng)一次衰變，可成為原子反衰變，可成為原子反應(yīng)堆中的燃料钚應(yīng)堆中的燃料钚239239，由于二者都是反應(yīng)堆的核燃料，所以這樣的，由于二者都是反應(yīng)堆的核燃料，所以這樣的反應(yīng)堆稱之為增值反應(yīng)堆反應(yīng)堆稱之為增值反應(yīng)堆B.B.钚的半衰期為钚的半衰期為24 10024 100年，則大約年，則大約7.27.2萬年以后泄漏的物質(zhì)中钚原萬年以后泄漏的物質(zhì)中钚原子的總數(shù)將降低為原來的子的總數(shù)將降低為原來的 18C.C.2392399494PuPu衰變，放出的衰變，放出的射線比射線比射線的貫穿本領(lǐng)弱，所需射線的貫穿本領(lǐng)弱，所

29、需的屏蔽材料較薄的屏蔽材料較薄D.D.原子反應(yīng)堆中原子反應(yīng)堆中PuPu裂變的方程可以寫為裂變的方程可以寫為2392399494Pu+Pu+1 10 0n n 87873838Sr+Sr+1371375656Ba+15Ba+151 10 0n n【解析【解析】選選B B、C.C.由由2382389292U U和和2392399494PuPu質(zhì)子數(shù)差距可知鈾質(zhì)子數(shù)差距可知鈾238238俘獲中俘獲中子后形成鈾子后形成鈾239239，需要經(jīng)兩次，需要經(jīng)兩次衰變，可成為原子反應(yīng)堆中的燃衰變，可成為原子反應(yīng)堆中的燃料钚料钚239,A239,A錯；錯；7.27.2萬年以后泄漏的物質(zhì)中钚原子的總數(shù)為原來萬年以

30、后泄漏的物質(zhì)中钚原子的總數(shù)為原來的的 B B對；對；射線比射線比射線的貫穿本領(lǐng)弱，所需的屏蔽材射線的貫穿本領(lǐng)弱，所需的屏蔽材料較薄，料較薄，C C對；原子反應(yīng)堆中對；原子反應(yīng)堆中PuPu的反應(yīng)方程為：的反應(yīng)方程為：2392399494Pu+Pu+1 10 0nn87873838Sr+Sr+1371375656Ba+16Ba+161 10 0n n，D D錯，故選錯，故選B B、C.C.311( )28，4.4.原子核原子核A AZ ZX X與氘核與氘核2 21 1H H反應(yīng)生成一個反應(yīng)生成一個粒子和一個質(zhì)子粒子和一個質(zhì)子. .由此可由此可知知( )( )A.A=2,Z=1 B.A=2,Z=2A

31、.A=2,Z=1 B.A=2,Z=2C.A=3,Z=3 D.A=3,Z=2C.A=3,Z=3 D.A=3,Z=2【解析【解析】選選D.D.寫出核反應(yīng)方程：寫出核反應(yīng)方程：A AZ ZX+X+2 21 1HH4 42 2He+He+1 11 1H H，由質(zhì)量數(shù)守，由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，列方程：恒和電荷數(shù)守恒，列方程：A+2=4+1,Z+1=2+1,A+2=4+1,Z+1=2+1,解得解得:A=3,Z=2,:A=3,Z=2,故選項故選項D D正確正確. .5.(1)(5.(1)(多選多選) )關(guān)于核衰變和核反應(yīng)的類型，下列表述正確的關(guān)于核衰變和核反應(yīng)的類型，下列表述正確的有有( )( )A.A

32、.2382389292UU2342349090Th+Th+4 42 2He He 是是衰變衰變B.B.14147 7N+N+4 42 2HeHe17178 8O+O+1 11 1H H 是是衰變衰變C.C.2 21 1H+H+3 31 1HH4 42 2He+He+1 10 0n n 是輕核聚變是輕核聚變D.D.82823434SeSe82823636Kr+2Kr+20 0-1-1e e 是重核裂變是重核裂變(2)(2)現(xiàn)有四個核反應(yīng)：現(xiàn)有四個核反應(yīng)：A.A.2 21 1H+H+3 31 1HH4 42 2He+He+1 10 0n nB.B.2352359292U+U+1 10 0nX+nX

33、+89893636Kr+3Kr+31 10 0n nC.C.24241111NaNa24241212Mg+Mg+0 0-1-1e eD.D.4 42 2He+He+9 94 4BeBe12126 6C+C+1 10 0n n_是發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程，是發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程，_是研究原子彈的是研究原子彈的基本核反應(yīng)方程，基本核反應(yīng)方程，_是研究氫彈的基本核反應(yīng)方程是研究氫彈的基本核反應(yīng)方程. .求求B B中中X X的質(zhì)量數(shù)和中子數(shù)的質(zhì)量數(shù)和中子數(shù). .【解題指南【解題指南】弄清衰變、人工轉(zhuǎn)變、裂變、聚變的區(qū)別并熟記弄清衰變、人工轉(zhuǎn)變、裂變、聚變的區(qū)別并熟記典型的核反應(yīng)方程，在此基礎(chǔ)上求解此題典型

34、的核反應(yīng)方程，在此基礎(chǔ)上求解此題. .【解析【解析】(1)(1)選選A A、C.C.衰變是原子核自發(fā)地放出衰變是原子核自發(fā)地放出或或粒子的核粒子的核反應(yīng)，衰變方程的特點是箭頭的左邊只有一個原子核，箭頭的反應(yīng)，衰變方程的特點是箭頭的左邊只有一個原子核，箭頭的右邊出現(xiàn)右邊出現(xiàn)或或粒子；聚變反應(yīng)的特點是箭頭的左邊是兩個輕粒子；聚變反應(yīng)的特點是箭頭的左邊是兩個輕核，箭頭的右邊是較大質(zhì)量的原子核；裂變方程的特點是箭頭核，箭頭的右邊是較大質(zhì)量的原子核；裂變方程的特點是箭頭的左邊是重核與中子反應(yīng)，箭頭右邊是中等質(zhì)量的原子核的左邊是重核與中子反應(yīng)，箭頭右邊是中等質(zhì)量的原子核. .綜上綜上所述，所述，A A、C

35、 C正確正確. .(2)(2)人工轉(zhuǎn)變方程的特點是箭頭的左邊是氦核與常見元素的原人工轉(zhuǎn)變方程的特點是箭頭的左邊是氦核與常見元素的原子核子核. .箭頭的右邊也是常見元素的原子核箭頭的右邊也是常見元素的原子核.D.D是查德威克發(fā)現(xiàn)中子是查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程，的核反應(yīng)方程，B B是裂變反應(yīng)，是研究原子彈的核反應(yīng)方程是裂變反應(yīng)，是研究原子彈的核反應(yīng)方程.A.A是是聚變反應(yīng)，是研究氫彈的核反應(yīng)方程聚變反應(yīng)，是研究氫彈的核反應(yīng)方程. .由電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可以判定，由電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可以判定，X X質(zhì)量數(shù)為質(zhì)量數(shù)為144144，電荷，電荷數(shù)為數(shù)為5656，所以中子數(shù)為，所以中子數(shù)為144

36、-56144-5688.88.答案：答案：(1)A(1)A、C (2)C (2)D B A D B A 見解析見解析6.(1)(6.(1)(多選多選) )2322329090Th(Th(釷釷) )經(jīng)過一系列經(jīng)過一系列衰變和衰變和衰變衰變, ,變成變成2082088282Pb(Pb(鉛鉛).).以下說法正確的是以下說法正確的是( )( )A.A.鉛核比釷核少鉛核比釷核少8 8個質(zhì)子個質(zhì)子B.B.鉛核比釷核少鉛核比釷核少1616個中子個中子C.C.共經(jīng)過共經(jīng)過4 4次次衰變和衰變和6 6次次衰變衰變D.D.共經(jīng)過共經(jīng)過6 6次次衰變和衰變和4 4次次衰變衰變(2)(2)約里奧約里奧居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射

37、性元素居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性元素30301515P P衰變成衰變成30301414SiSi的同時的同時放出另一種粒子放出另一種粒子, ,這種粒子是這種粒子是_._.【解析【解析】(1)(1)選選A A、B B、D.D.設(shè)設(shè)衰變次數(shù)為衰變次數(shù)為x,x,衰變次數(shù)為衰變次數(shù)為y,y,由質(zhì)由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得232=208+4x232=208+4x，90=82+2x-y,90=82+2x-y,解得解得x=6,y=4,Cx=6,y=4,C錯錯D D對對. .鉛核、釷核的質(zhì)子數(shù)分別為鉛核、釷核的質(zhì)子數(shù)分別為8282、90,90,故故A A對對. .鉛核、釷核的中子數(shù)分別為鉛核、釷核

38、的中子數(shù)分別為126126、142,142,故故B B對對. .(2)(2)寫出衰變方程為寫出衰變方程為30301515P P 30301414Si+Si+0 01 1e,e,故這種粒子為故這種粒子為0 01 1e(e(正電正電子子).).答案：答案：(1)A(1)A、B B、D (2)D (2)正電子正電子【總結(jié)提升【總結(jié)提升】衰變次數(shù)的兩種確定方法衰變次數(shù)的兩種確定方法方法一：確定衰變次數(shù)的方法是依據(jù)兩個守恒規(guī)律，設(shè)放射性方法一：確定衰變次數(shù)的方法是依據(jù)兩個守恒規(guī)律，設(shè)放射性元素元素A AZ ZX X經(jīng)過經(jīng)過n n次次衰變和衰變和m m次次衰變后，變成穩(wěn)定的新元素衰變后，變成穩(wěn)定的新元素A

39、AZZY Y，則表示該核反應(yīng)的方程為：則表示該核反應(yīng)的方程為：A AZ ZXXAAZZY+nY+n4 42 2He+mHe+m0 0-1-1e e根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可列方程根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可列方程A=A+4n Z=Z+2n-mA=A+4n Z=Z+2n-m由以上兩式聯(lián)立解得由以上兩式聯(lián)立解得由此可見確定衰變次數(shù)可歸結(jié)為求解一個二元一次方程組由此可見確定衰變次數(shù)可歸結(jié)為求解一個二元一次方程組. .方法二：因為方法二：因為衰變對質(zhì)量數(shù)無影響，可先由質(zhì)量數(shù)的改變確衰變對質(zhì)量數(shù)無影響，可先由質(zhì)量數(shù)的改變確定定衰變的次數(shù)，然后再根據(jù)衰變規(guī)律確定衰變的次數(shù)，然后再根據(jù)衰變規(guī)律確定衰變的次

40、數(shù)衰變的次數(shù). .AAAAn,mZZ42 7.(20127.(2012南通模擬南通模擬) )一個钚的同位素一個钚的同位素2392399494PuPu的原子核靜止在勻的原子核靜止在勻強磁場中強磁場中. .某時刻該原子核垂直于磁場方向放射出一個某時刻該原子核垂直于磁場方向放射出一個粒子，粒子，變成鈾的同位素，同時輻射出能量為變成鈾的同位素，同時輻射出能量為E=0.09 MeVE=0.09 MeV的光子的光子. .已知钚已知钚原子核的質(zhì)量原子核的質(zhì)量M M0 0=238.999 655 u=238.999 655 u，粒子的質(zhì)量粒子的質(zhì)量m=4.001 509 um=4.001 509 u，反沖核的

41、質(zhì)量反沖核的質(zhì)量M=234.993 470 u.M=234.993 470 u.取取1 uc1 uc2 2=931 MeV=931 MeV. .(1)(1)寫出衰變的核反應(yīng)方程寫出衰變的核反應(yīng)方程. .(2)(2)粒子和反沖核的動能各是多少？粒子和反沖核的動能各是多少？(3)(3)畫出畫出粒子和反沖核在垂直于紙面向里的勻強磁場中運動軌粒子和反沖核在垂直于紙面向里的勻強磁場中運動軌跡的示意圖跡的示意圖. . 【解析【解析】(1)(1)由題意根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得核反應(yīng)方程為由題意根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得核反應(yīng)方程為2392399494PuPu2352359292U+U+4 42 2He+E

42、.He+E.(2)(2)設(shè)衰變后設(shè)衰變后粒子的速度為粒子的速度為v v，反沖核的速度為，反沖核的速度為v,v,根據(jù)動量根據(jù)動量守恒和能量守恒，有守恒和能量守恒，有mvmv=Mv,(M=Mv,(M0 0-M-m)-M-m)c c2 2-E=E-E=Ekk+E+EkUkU4.26 MeV4.26 MeV由由 可整理得可整理得2kpE2m，kkUEMEmkkUM235E4.26 MeV4.26 MeV4.19 MeVMm2354m4E4.26 MeV4.26 MeV0.07 MeV.Mm2354所以(3)(3)如圖所示如圖所示. .答案：答案：(1)(1)2392399494PuPu2352359292U+U+4 42 2