《備考指南 物理 》課件-第12章 第3講

原子與原子核第十二章第3講原子核核能【考綱解讀】1.掌握原子核的衰變、半衰期等知識.2.能寫出核反應方程，并能根據(jù)質(zhì)能方程求解核能問題．欄目導航01知識梳理回顧03核心素養(yǎng)改造02考點各個擊破04配套訓練知識梳理回顧11．原子核的組成(1)原子核由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為__________．質(zhì)子帶正電，中子不帶電．(2)基本關系①核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)(Z)＝元素的原子序數(shù)＝________________.②質(zhì)量數(shù)(A)＝_________＝質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù)．(3)X元素的原子核的符號為X，其中A表示__________，Z表示核電荷數(shù)．一天然放射現(xiàn)象核子核外電子數(shù)核子數(shù)質(zhì)量數(shù)2．天然放射現(xiàn)象(1)天然放射現(xiàn)象放射性元素__________地發(fā)出射線的現(xiàn)象．首先由__________發(fā)現(xiàn)．天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說明原子核具有_________的結構．(2)三種射線：放射性元素放射出的射線共有三種，分別是_____射線、_____射線、_____射線．(3)放射性同位素的應用與防護①放射性同位素：有_________放射性同位素和________放射性同位素兩類．放射性同位素的化學性質(zhì)相同．②應用：消除靜電、工業(yè)探傷、做____________等．③防護：防止放射性對人體組織的傷害．自發(fā)貝可勒爾復雜α

β

γ

天然人工示蹤原子原子核

半數(shù)

夯基題組1．(2019年虹口區(qū)模擬)關于α、β、γ三種射線，下列說法正確的是(

)A．γ射線是電磁波，它的穿透能力最弱B．γ射線一般伴隨著α或β射線產(chǎn)生，它的穿透能力最強C．α射線是原子核自發(fā)放射出的氦核流，它的穿透能力最強D．β射線是原子核外電子電離形成的電子流，它具有中等的穿透能力【答案】B【解析】γ射線是電磁波，它的穿透能力最強，電離本領最弱，選項A錯誤．γ射線一般伴隨著α或β射線產(chǎn)生，是頻率很高的電磁波，它的穿透能力最強，選項B正確．α射線是原子核自發(fā)放射出的氦核流，它的穿透能力最弱，電離能力最強，選項C錯誤．β射線是β衰變產(chǎn)生的，β衰變現(xiàn)象是原子核內(nèi)部的中子轉化為質(zhì)子同時失去一個電子，它具有中等的穿透能力，選項D錯誤．1．核力：原子核的半徑很小，其中的質(zhì)子之間的庫侖力很大，受到這么大的庫侖斥力卻能保持穩(wěn)定狀態(tài)，一定還有另外一種力把各核子緊緊地拉在一起，這種力叫做核力．核力具有以下特點：(1)核力是很強的力．(2)核力作用范圍小，只在2.0×10－15m的短距離內(nèi)起作用．(3)每個核子只跟它________的核子發(fā)生核力作用．二核力與核能相鄰

2．核能(1)結合能：核子結合成原子核時________一定的能量，原子核分解成核子時________一定能量，這種能量叫結合能．(2)質(zhì)量虧損：核子結合成原子核，所生成的原子核的質(zhì)量比生成它的核子的總質(zhì)量要小些，這種現(xiàn)象叫做___________．也可以認為，在核反應中，質(zhì)量虧損等于參加核反應的總質(zhì)量m和核反應后生成的核的總質(zhì)量m′之差：Δm＝m－m′.(3)愛因斯坦質(zhì)能方程：物體的能量和質(zhì)量之間存在著密切的聯(lián)系，它們的關系是__________，這就是愛因斯坦的質(zhì)能方程．質(zhì)能方程的另一個表達形式是ΔE＝Δmc2.放出吸收質(zhì)量虧損E＝mc2

夯基題組2．(2019年保定名校期中)下面關于結合能和平均結合能的說法正確的有(

)A．核子結合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量稱為結合能B．平均結合能越大的原子核越穩(wěn)定，因此它的結合能也一定越大C．重核與中等質(zhì)量原子核相比較，重核的結合能和平均結合能都大D．中等質(zhì)量原子核的結合能和平均結合能均比輕核的要大【答案】D【解析】將原子核拆散成核子，與核子結合成原子核，這兩個過程質(zhì)量的變化相等，將原子核拆散成核子所吸收的能量與核子結合成原子核所放出的能量叫結合能，選項A錯誤．比結合能越大，原子核越穩(wěn)定．原子核的結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，它的結合能越高．選項B錯誤．重核與中等質(zhì)量原子核相比，重核的結合能大，而平均結合能比較小，選項C錯誤．中等質(zhì)量原子核的結合能和平均結合能均比輕核的要大，選項D正確．三原子核的人工轉變、裂變和聚變3

鏈式反應大于等于質(zhì)量較大

熱核反應

【答案】D考點各個擊破2

三種射線的比較考點1三種放射線的性質(zhì)和特點例1

研究放射性元素射線性質(zhì)的實驗裝置如圖所示．兩塊平行放置的金屬板A、B分別與電源的兩極a、b連接，放射源發(fā)出的射線從其上方小孔向外射出．則(

)A．a(chǎn)為電源正極，到達A板的為α射線B．a(chǎn)為電源正極，到達A板的為β射線C．a(chǎn)為電源負極，到達A板的為α射線D．a(chǎn)為電源負極，到達A板的為β射線【答案】B練1

(多選)(2019年河南名校模擬)在貝可勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象后，人們對放射線的性質(zhì)進行了深入研究，發(fā)現(xiàn)在天然放射現(xiàn)象中共放出了三種射線．圖為這種射線貫穿物體情況的示意圖，①、②、③各代表一種射線．以下說法正確的是(

)A．三種射線均來源于原子核B．射線①的電離能力最弱C．射線②為高速的質(zhì)子流D．射線③可以用來檢查金屬內(nèi)部有無砂眼和裂紋【答案】AD【解析】α、β、γ三種射線均來源于原子核，其中γ射線是原子核從較高能級向較低能級躍遷時發(fā)出的，故A正確．射線①用手可以擋住，說明穿透能力最弱，是α射線．α射線電離能力最強，B錯誤．射線②是高速電子流．射線③是γ射線．γ射線是一種高能電磁波．γ射線穿透能力最強，可以來檢查金屬內(nèi)部有無砂眼和裂紋，故D正確．考點2對半衰期概念的理解【答案】BD【答案】C衰變是指天然放射性元素放出α、β、γ粒子而轉變成新核的過程，有哪種粒子放出，就稱為哪種衰變．常見的題型有：①求解衰變次數(shù)；②依據(jù)衰變放出的粒子在勻強磁場中的運動軌跡判斷有關物理量．考點3

α、β衰變規(guī)律例3

(2018年靜安區(qū)二模)一個C核經(jīng)一次β衰變后，生成的新原子核的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)分別是(

)A．6和8 B．5和9C．8和6 D．7和7【答案】D【解析】6C核經(jīng)一次

β衰變后，其中的一個中子轉化為一個質(zhì)子與一個電子，所以新核的質(zhì)量數(shù)不變?nèi)匀皇?4，但質(zhì)子數(shù)增加1個，成為7個．所以中子數(shù)n＝14－7＝7個．故A、B、C錯誤，D正確．

思路根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒與電荷數(shù)守恒，結合核子的概念即可正確判斷.練3

(2019年西城區(qū)模擬)放射性元素發(fā)生β衰變放出一個電子，這個電子(

)A．原來是原子的外層電子B．原來是原子的內(nèi)層電子C．是在原子核內(nèi)的質(zhì)子轉化為中子時產(chǎn)生的D．是在原子核內(nèi)的中子轉化為質(zhì)子時產(chǎn)生的【答案】D【解析】在β衰變中，核內(nèi)的一個中子轉變?yōu)橘|(zhì)子，同時釋放一個電子和一個反中微子，故A、B、C錯誤，D正確．【答案】B

思路根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒確定α衰變和β衰變的次數(shù)．通過反應前后的質(zhì)量大小結合愛因斯坦質(zhì)能方程比較結合能的大小．比結合能越大，原子核越穩(wěn)定．半衰期的大小由原子核內(nèi)部因素決定，與溫度、壓強無關．練4

(2018屆天津名校模擬)在勻強磁場中，有一個靜止的原子核發(fā)生衰變，放出一個粒子而轉變?yōu)橐粋€新原子核．放射出的粒子與新原子核的速度方向都與磁感線方向垂直，形成的徑跡是兩個相外切的圓，如圖所示．下列說法正確的是(

)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順時針方向的圓周運動C．圖中小圓是放射出的粒子的徑跡，大圓是新原子核的徑跡D．放射出的粒子的動能小于新原子核的動能【答案】B考點4核反應方程2．核反應方程的書寫(1)核反應過程一般都是不可逆的，所以核反應方程只能用單向箭頭表示反應方向，不能用等號連接．(2)核反應的生成物一定要以實驗為基礎，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方程．(3)核反應遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒；遵循電荷數(shù)守恒．【答案】BC【答案】A【解析】根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒，知X的電荷數(shù)為0，質(zhì)量數(shù)為1.可知X為中子．解決本題的關鍵是知道核反應過程中電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)守恒，以及知道核子數(shù)等于質(zhì)量數(shù)，同時注意γ射線是伴隨著α衰變或β衰變產(chǎn)生的．考點5質(zhì)量虧損和核能計算2．根據(jù)核子比結合能來計算核能：原子核的結合能＝核子比結合能×核子數(shù)．特別提醒利用質(zhì)能方程計算核能時，不能用質(zhì)量數(shù)代替質(zhì)量進行計算．【答案】(1)3大于(2)4.3×10－12J

思路核裂變時由核反應方程可判斷產(chǎn)生中子的個數(shù)，還可計算出質(zhì)量的虧損情況，由質(zhì)能方程可求解結合能的大小.【解析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知X是n(中子)．核反應中的質(zhì)量虧損為Δm＝2.0141u＋3.0161u－4.0026u－1.0087u＝0.0189u所以該反應釋放出的能量為ΔE＝Δm·c2≈17.6MeV.1．質(zhì)能方程的理解(1)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，即E＝mc2.方程的含義：物體具有的能量與它的質(zhì)量之間存在簡單的正比關系，物體的能量增大，質(zhì)量也增大；物體的能量減少，質(zhì)量也減少．(2)核子在結合成原子核時出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm，其能量也要相應減少，即ΔE＝Δmc2.(3)原子核分解成核子時要吸收一定的能量，相應的質(zhì)量增加Δm，吸收的能量為ΔE＝Δmc2.2．核能釋放的兩種途徑的理解：中等大小的原子核的比結合能最大，這些核最穩(wěn)定．使較重的核分裂成中等大小的核或使較小的核結合成中等大小的核，核子的比結合能都會增加，都可以釋放能量．核心素養(yǎng)改造3問題專攻：對核反應的認識1．條件用α粒子、質(zhì)子、中子，甚至用γ光子轟擊原子核使原子核發(fā)生轉變．2．實質(zhì)用粒子轟擊原子核并不是粒子與核碰撞，而是將原子核打開，粒子打入原子核內(nèi)部使核發(fā)生了轉變．3．規(guī)律反應前、后電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒．5．人工轉變核反應與衰變的比較(1)不同點：原子核的人工轉變是一種核反應，是其他粒子與原子核相碰撞的結果，需要一定的裝置和條件