衰變及其規(guī)律

專題歸納整合章末綜合檢測本章優(yōu)化總結(jié)知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建專題歸納整合衰變及其規(guī)律1．放射性元素的衰變(1)原子序數(shù)大于83的原子核都是不穩(wěn)定的，它們能夠自發(fā)地放射出某種粒子而衰變成新的原子核．(2)衰變遵守以下規(guī)律：a.質(zhì)量數(shù)守恒；b.電荷數(shù)守恒；c.能量守恒；d.動量守恒．(4)三種射線的實(shí)質(zhì)和特征．種類α射線β射線γ射線組成高速氦核流高速電子流光子流(高頻電磁波)穿透本領(lǐng)最弱用紙能擋住較強(qiáng)穿透幾毫米厚的鋁板最強(qiáng)穿透幾厘米厚的鉛板對空氣的電離作用很強(qiáng)較弱很弱3.半衰期(1)定義：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間，叫這種元素的半衰期．(2)半衰期的有關(guān)計算由以上兩式聯(lián)立解得n＝(A－A′)/4，m＝(A－A′)/2－Z＋Z′.由此可見確定衰變次數(shù)可歸結(jié)為求一個二元一次方程組的解．有了這個方程組，確定衰變次數(shù)就十分方便．實(shí)際確定方法：根據(jù)β衰變不改變質(zhì)量數(shù)，首先由質(zhì)量數(shù)改變確定α衰變次數(shù)，然后根據(jù)核電荷數(shù)守恒確定β衰變次數(shù)．例1(2011年高考海南卷)2011年3月11日，日本發(fā)生九級大地震，造成福島核電站嚴(yán)重的核泄漏事故．在泄漏的污染物中含有131I和137Cs兩種放射性核素，它們通過一系列衰變產(chǎn)生對人體有危害的輻射．在下列四個式子中，有兩個能分別反映131I和137Cs的衰變過程，它們分別是________和________(填入正確選項(xiàng)前的字母).131I和137Cs原子核中的中子數(shù)分別是________和________．A．X1―→13756Ba＋10n

B．X2―→13154Xe＋0－1eC．X3―→13756Ba＋0－1eD．X4―→13154Xe＋11p【精講精析】根據(jù)核反應(yīng)方程的質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒知，131I的衰變?yōu)檫x項(xiàng)B,137Cs的衰變?yōu)檫x項(xiàng)C,131I的中子數(shù)為131－53＝78，137Cs的中子數(shù)為137－55＝82.【答案】

B

C

78

82質(zhì)量虧損和核能1．質(zhì)量虧損組成原子核的核子的質(zhì)量與原子核的質(zhì)量之差叫質(zhì)量虧損．注意：質(zhì)量數(shù)與質(zhì)量是兩個不同的概念．2．質(zhì)能方程E＝mc2即一定的能量和一定的質(zhì)量相聯(lián)系，物體的總能量和它的質(zhì)量成正比．核子在結(jié)合成原子核時出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm，其能量也要相應(yīng)的減少，即ΔE＝Δmc2.原子核分解成核子時要吸收一定的能量，相應(yīng)的質(zhì)量增加Δm，吸收的能量ΔE＝Δmc2.3．獲得核能的途徑(1)重核裂變：重核俘獲一個中子后分裂成為兩個(或多個)中等質(zhì)量核的反應(yīng)過程．重核裂變的同時放出幾個中子，并釋放出大量核能．為了使鈾235裂變時發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，鈾塊的體積應(yīng)大于它的臨界體積．(2)輕核聚變：某些輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的反應(yīng)過程，同時釋放出大量的核能，要想使氘核和氚核合成氦核，必須達(dá)到幾百萬度以上的高溫，因此聚變反應(yīng)又叫熱核反應(yīng)．4．核能的有關(guān)計算(1)根據(jù)質(zhì)量虧損計算根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，用核子結(jié)合成原子核時質(zhì)量虧損(Δm)的千克數(shù)乘以真空中光速(3×108m/s)的平方，即ΔE＝Δmc2.①(2)根據(jù)1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5MeV能量，用核子結(jié)合成原子核時質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位數(shù)乘以931.5MeV，即ΔE＝Δm×931.5MeV.②注意：式①中Δm的單位為kg，式②中Δm的單位是u，ΔE的單位是阿MeV.例2

兩個動能均為0.35MeV的氘核對心正碰，聚變后生成氦核同時放出一個中子．已知氘核的質(zhì)量為3.3426×10－27kg，氦核的質(zhì)量為5.0049×10－27kg，中子的質(zhì)量為1.6745×10－27kg.設(shè)聚變中放出的能量都轉(zhuǎn)變成了氦核和中子的動能，求氦核的動能．【精講精析】兩個氘核發(fā)生聚變的質(zhì)量虧損與放出的能量分別為Δm＝2mH－mHe－mn＝(2×3.3426×10－27－5.0049×10－27－1.6745×10－27)kg＝5.8×10－30kg，ΔE＝Δmc2＝5.8×10－30×(3×108)2J＝5.22×10－13J＝3.26MeV.兩個氘核對心正碰發(fā)生聚變的過程中動量守恒，由此有mHvH－mHvH＝mHevHe－mnvn.兩個氘核發(fā)生聚變的過程，由能量守恒有【答案】

0.99MeV【方法總結(jié)】兩個氘核正碰其動量大小相等、方向相反，總動量為零．由聚變過程動量守恒可知，聚變后氦核與中子的動量同樣大小相等、方向相反，則有pHe＝pn.再由動能與動量大