高考物理考點一遍過專題放射性核反應核能

1、專題58 放射性、核反應、核能一、原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期、放射性同位素1原子核的組成：原子核是由質(zhì)子和中子組成的，原子核的電荷數(shù)等于核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)。2天然放射現(xiàn)象（1）天然放射現(xiàn)象元素自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象，首先由貝克勒爾發(fā)現(xiàn)。天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說明原子核具有復雜的結構。（2）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)叫放射性。具有放射性的元素叫放射性元素。（3）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。（4）放射性同位素的應用與防護放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素兩類，放射性同位素的化學性質(zhì)相同。應用：消除靜電、工業(yè)探傷、作示

2、蹤原子等。防護：防止放射性對人體組織的傷害。3原子核的衰變（1）衰變：原子核放出粒子或粒子，變成另一種原子核的變化稱為原子核的衰變。（2）分類衰變：衰變：（3）半衰期：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間。半衰期由原子核內(nèi)部的因素決定，跟原子所處的物理、化學狀態(tài)無關。二、核力、結合能、質(zhì)量虧損1核力（1）定義：原子核內(nèi)部，核子間所特有的相互作用力。（2）特點：核力是強相互作用的一種表現(xiàn)；核力是短程力，作用范圍在1.51015 m之內(nèi)；每個核子只跟它的相鄰核子間才有核力作用。2結合能核子結合為原子核時釋放的能量或原子核分解為核子時吸收的能量，叫做原子核的結合能，亦稱核能。3比結合能（1）定

3、義：原子核的結合能與核子數(shù)之比，稱做比結合能，也叫平均結合能。（2）特點：不同原子核的比結合能不同，原子核的比結合能越大，表示原子核中核子結合得越牢固，原子核越穩(wěn)定。4質(zhì)能方程、質(zhì)量虧損愛因斯坦質(zhì)能方程E=mc2，原子核的質(zhì)量必然比組成它的核子的質(zhì)量和要小m，這就是質(zhì)量虧損。由質(zhì)量虧損可求出釋放的核能E=mc2。三、裂變反應和聚變反應、裂變反應堆、核反應方程1重核裂變（1）定義：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)量數(shù)較小的原子核的過程。（2）典型的裂變反應方程：。（3）鏈式反應：由重核裂變產(chǎn)生的中子使裂變反應一代接一代繼續(xù)下去的過程。（4）臨界體積和臨界質(zhì)量：裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈

4、式反應的最小體積及其相應的質(zhì)量。（5）裂變的應用：原子彈、核反應堆。（6）反應堆構造：核燃料、減速劑、鎘棒、防護層。2輕核聚變（1）定義：兩輕核結合成質(zhì)量較大的核的反應過程。輕核聚變反應必須在高溫下進行，因此又叫熱核反應。（2）典型的聚變反應方程：四、原子核的衰變和原子核的人工轉變1衰變規(guī)律及實質(zhì)（1）兩種衰變的比較衰變類型衰變衰變衰變方程衰變實質(zhì)2個質(zhì)子和2個中子結合成一個整體射出中子轉化為質(zhì)子和電子衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒（2）射線：射線經(jīng)常是伴隨著衰變或衰變同時產(chǎn)生的。其實質(zhì)是放射性原子核在發(fā)生衰變或衰變的過程中，產(chǎn)生的新核由于具有過多的能量（核處于激發(fā)態(tài)）而輻射出光子。2原子核的

5、人工轉變用高能粒子轟擊靶核，產(chǎn)生另一種新核的反應過程。典型核反應：（1）盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應方程為：。（2）查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應方程為：。（3）居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素和正電子的核反應方程為：。3確定衰變次數(shù)的方法（1）設放射性元素經(jīng)過n次衰變和m次衰變后，變成穩(wěn)定的新元素，則表示該核反應的方程為根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可列方程A=A+4n，Z=Z+2nm（2）確定衰變次數(shù)，因為衰變對質(zhì)量數(shù)無影響，先由質(zhì)量數(shù)的改變確定衰變的次數(shù)，然后再根據(jù)衰變規(guī)律確定衰變的次數(shù)。4半衰期（1）公式：N余=N原()t/，m余=m原()t/式中N原、m原表示衰變前的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，N余、m余表示

6、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，t表示衰變時間，表示半衰期。（2）影響因素：放射性元素衰變的快慢是由原子核內(nèi)部因素決定的，跟原子所處的物理狀態(tài)（如溫度、壓強）或化學狀態(tài)（如單質(zhì)、化合物）無關。5書寫核反應方程時應注意（1）必須遵守電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒規(guī)律。（2）核反應方程中的箭頭()表示核反應進行的方向，不能把箭頭寫成等號。（3）核反應類型及核反應方程的書寫類型可控性核反應方程典例衰變衰變自發(fā)衰變自發(fā)人工轉變?nèi)斯た刂疲ūR瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子）（查德威克發(fā)現(xiàn)中子）約里奧居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素，同時發(fā)現(xiàn)正電子重核裂變比較容易進行人工控制輕核聚變很難控制五、質(zhì)量虧損及核能的計算1核能（1）

7、核子在結合成原子核時出現(xiàn)質(zhì)量虧損m，其能量也要相應減少，即E=mc2。（2）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m，吸收的能量為E=mc2。2核能釋放的兩種途徑的理解（1）使較重的核分裂成中等大小的核。（2）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。六、應用質(zhì)能方程解題的流程圖（1）根據(jù)E=mc2計算，計算時m的單位是“kg”，c的單位是“m/s”，E的單位是“J”。（2）根據(jù)E=m931.5 MeV計算。因1原子質(zhì)量單位（u）相當于931.5 MeV的能量，所以計算時m的單位是“u”，E的單位是“MeV”。發(fā)生放射性衰變?yōu)?，半衰期約為5 700年。已知

8、植物存活其間，其體內(nèi)與的比例不變；生命活動結束后，的比例持續(xù)減少?，F(xiàn)通過測量得知，某古木樣品中的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一。下列說法正確的是A該古木的年代距今約為5 700年B、具有相同的中子數(shù)C衰變?yōu)榈倪^程中放出射線D增加樣品測量環(huán)境的壓強將加速的衰變【參考答案】AC【詳細解析】因古木樣品中的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一，則可知經(jīng)過的時間為一個半衰期，即該古木的年代距今約為5 700年，選項A正確；、具有相同的質(zhì)子數(shù)，由于質(zhì)量數(shù)不同，故中子數(shù)不同，選項B錯誤；根據(jù)核反應方程可知，衰變?yōu)榈倪^程中放出電子，即發(fā)出射線，選項C正確；外界環(huán)境不影響放射性元素的半衰期，選項D錯誤；故

9、選AC。1原子核具有天然放射性，它經(jīng)過若干次衰變和衰變后會變成新的原子核。下列原子核中，有三種是衰變過程中可以產(chǎn)生的，它們是A BC D【答案】ACD發(fā)生衰變的次數(shù)為82+2790=6，均是整數(shù)，符合要求，選項A正確。同理，逐一判斷可知，ACD符合要求。2關于天然放射性，下列說法正確的是A所有元素都可能發(fā)生衰變B放射性元素的半衰期與外界的溫度無關C放射性元素與別的元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性D、和三種射線中，射線的穿透能力最強【答案】BCD【解析】并不是所有的元素都能衰變，只有原子序號超過83的元素才都能發(fā)生衰變，選項A錯。放射性元素的半衰期由原子核內(nèi)部的結構決定，與外界溫度無關，選

10、項B對。放射性元素其放射性來自于原子核內(nèi)部的，與其他元素形成化合物并沒有改變其內(nèi)部原子核結構所以仍具有放射性，選項C對。、和三種射線中，射線能量最高，穿透能力最強，選項D對。放射性元素衰變?yōu)?，此衰變過程的核反應方程是_；用此衰變過程中發(fā)出的射線轟擊，可得到質(zhì)量數(shù)為22的氖（Ne）元素和另一種粒子，此核反應過程的方程是_?！緟⒖即鸢浮?【詳細解析】質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，配平守恒方程。關鍵在于氖的電荷數(shù)沒有告訴，需要化學知識。則答案為，。1以下說法正確的是A當氫原子從n=3的狀態(tài)躍遷到n=1的狀態(tài)時，要吸收光子B藍光照射到某金屬板表面時能夠產(chǎn)生光電效應，則換用強度較低的紫光照射也可發(fā)生C原子序數(shù)

11、大于83的原子核都具有放射性D核反應：中X為中子，a=3【答案】BCD 2一個靜止的氡核放出一個粒子后衰變?yōu)獒暫?，同時放出能量為E=0.09 MeV的光子。假設放出的核能完全轉變?yōu)獒暫伺c粒子的動能，不計光子的動量。已知M氡=222.086 63 u、m=4.002 6 u、M釙=218.076 6 u，1 u相當于931.5 MeV的能量。（1）寫出上述核反應方程；（2）求出發(fā)生上述核反應放出的能量；（3）確定釙核與粒子的動能?！敬鸢浮浚?）RnPo+He+ （2）6.92 MeV （3）0.12 MeV 6.54 MeV（3）設粒子、釙核的動能分別為Ek、Ek釙，動量分別為p、p釙，由能量守

12、恒定律得：E=Ek+Ek釙+E不計光子的動量，由動量守恒定律得：0=p+p釙又，故Ek:Ek釙=218:4聯(lián)立解得Ek釙=0.12 MeV，Ek=6.54 MeV用中子轟擊鋰核（），發(fā)生的核反應為：，式中n代表中子，X代表核反應產(chǎn)生的新核，同時釋放出4.8 MeV的核能（l eV=1.6l0 J）。則新核中的中子數(shù)為_，核反應過程中的質(zhì)量虧損為_kg（計算結果保留兩位有效數(shù)字）?！緟⒖即鸢浮? 【詳細解析】因為中子，根據(jù)質(zhì)量數(shù)及電荷數(shù)守恒可知，新核X中的中子數(shù)為2；根據(jù)質(zhì)能方程可知，核反應過程中的質(zhì)量虧損為。1關于原子核的結合能，下列說法正確的是A原子核的結合能等于使其完全分解成自由核子所需的

13、最小能量B一重原子核衰變成粒子和另一原子核，衰變產(chǎn)物的結合能之和一定大于原來重核的結合能C銫原子核（）的結合能小于鉛原子核（）的結合能D比結合能越大，原子核越不穩(wěn)定【答案】ABC2當前，發(fā)電站溫室氣體排放問題引起了越來越多的關注，相比煤炭等傳統(tǒng)能源，核電能夠大幅降低二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和粉塵等物質(zhì)的排放，已成為世界快速發(fā)展的電力工業(yè)。經(jīng)廣大科技工作者的不懈努力，我國的核電技術已進入世界的先進行列，世界各地現(xiàn)在正在興建的核電反應堆達到57座，我國以20座名列第一。核電站的最核心部分是核反應堆，核反應堆中的燃料產(chǎn)生裂變，在短時間內(nèi)釋放出大量的核能可供人類利用。核反應堆中的鎘棒起_作用，核反

14、應方程應為。若其質(zhì)量分別為mU=390.313 91027 kg，mn=1.674 91027 kg，mBa=234.001 61027 kg，mKr=152.604 71027 kg，核反應中釋放的能量為E=_J?！敬鸢浮课罩凶涌刂坪朔磻俣?3.221011【解析】控制中子數(shù)可以控制反應速度；m=mU+mnmBamKr3mn=0.357 81027 kg，E=mc2=3.221011 J。1關于放射性同位素，下列說法正確的是A放射性同位素與放射性元素一樣，都具有一定的半衰期，衰變規(guī)律一樣B放射性同位素衰變可以生成另一種新元素C放射性同位素只能是天然衰變時產(chǎn)生的，不能用人工方法測得D以上說

15、法都不對2下列哪些應用是把放射性同位素作為示蹤原子的A射線探傷儀B利用含有放射性碘131的油，檢測地下輸油管的漏油情況C利用鈷60治療腫瘤等疾病D把含有放射性元素的肥料施給農(nóng)作物，用檢測放射性的辦法確定放射性元素在農(nóng)作物內(nèi)轉移和分布情況，找出合理施肥的規(guī)律3關于放射性元素，下列說法中正確的是A半衰期是指放射性元素樣品質(zhì)量減少一半所需的時間B當放射性元素的溫度升高時，其半衰期不變C放射性元素的原子核每放出一個粒子，就減少一個質(zhì)子，增加一個中子D、和三種射線中，射線的穿透能力和電離能力均最強4對放射性的應用，下列說法中正確的是A放射線能殺傷癌細胞或阻止癌細胞分裂，對人體的正常細胞不會有傷害作用B對

16、放射性的廢料，要裝入特制的容器并埋入深地層進行處理C射線探傷儀中的放射源必須存放在特制的容器里，而不能隨意放置D對可能產(chǎn)生放射性污染的場所或物品進行檢測是很有必要的5關于放射性同位素的應用，下列說法中正確的是A作為示蹤原子是利用了放射性同位素貫穿能力很強的性質(zhì)B作為示蹤原子是利用了放射性同位素放出的射線可被儀器探測到的特點C射線探傷利用了射線貫穿能力很強的性質(zhì)D射線探傷利用了射線電離能力很強的性質(zhì)6下列應用中把放射性同位素作為示蹤原子的是A利用鉆60治療腫瘤等疾病B射線探傷C利用含有放射性碘131的油，檢測地下輸油管的漏油情況D把含有放射性同位素的肥料施給農(nóng)作物用以檢測其吸收養(yǎng)分的情況7關于放

17、射性元素原子核的衰變，下列敘述中哪些是正確的A射線是伴隨射線或射線而發(fā)射出來的B半衰期的大小不隨化學狀態(tài)、溫度等變化而變。C某核放出一個粒子或粒子后，都變成一種新元素的原子核。D若原來有某種放射性元素的原子核10個，則經(jīng)一個半衰期后，一定有5個原子核發(fā)生了衰變8如果某放射性元素經(jīng)過X次衰變和Y次衰變，變成一種新原子核，則這個新原子核的質(zhì)子數(shù)比放射性元素原子核的質(zhì)子數(shù)減少A2x+y Bx+yCxy D2xy9下列關于放射性元素衰變的描述，哪些是錯誤的A原子核放出電子后，它的質(zhì)量數(shù)不變而電荷數(shù)卻減少1B核衰變時放出的射線都是由帶電粒子所組成的C半衰期表示放射性元素衰變的快慢，它和外界的溫度、壓強無

18、關D衰變不改變元素在周期表上的位置10A、B兩種放射性元素，它們的半衰期分別為tA=10天，tB=30天，經(jīng)60天后，測得兩種放射性元素的質(zhì)量相等，那么它們原來的質(zhì)量之比為A3:1 B48:63C1:16 D16:111下列關于可以減緩放射性元素衰變的說法中，正確的是A把該元素放置在低溫處B把該元素密封在很厚的鉛盒子里C把該元素同其他的穩(wěn)定元素結合成化合物D上述各種方法無法減緩放射性元素的衰變12設某放射性物質(zhì)A的半衰期為T，另一種放射性物質(zhì)B的半衰期為2T，在初始時刻，A的原子核數(shù)目為B的原子核數(shù)目的4倍，則A經(jīng)過時間2T，A與B的原子核數(shù)目相同B經(jīng)過時間2T，A的原子核數(shù)目大于B的原子核數(shù)

19、目C經(jīng)過時間3T，A的原子核數(shù)目大于B的原子核數(shù)目D經(jīng)過時間4T，A與B的原子核數(shù)目相同13放射性同位素可做示蹤原子，在醫(yī)學上可以確定腫瘤位置等用途，今有四種不同的放射性同位素R、P、Q、S，它們的半衰期分別為半年、38天、15天和2天，則我們應選用的同位素應是AS BQCP DR14關于半衰期，以下說法正確的是A同種放射性元素在化合物中的半衰期比單質(zhì)中長B升高溫度可以使半衰期縮短C氡的半衰期為3.8天，若有四個氡原子核，經(jīng)過7.6天就只剩下一個D氡的半衰期為3.8天，4克氡原子核，經(jīng)過7.6天就只剩下1克15下列核反應或核衰變方程中，符號“X”表示中子的是AB+XCD162006年3月23日

20、央視報道，中科院離子物理所經(jīng)過八年的艱苦奮斗努力，終于率先建成了世界上第一個全超導的托克馬克試驗裝置并調(diào)試成功；這種裝置被稱為“人造太陽”（如圖所示），它能夠承受上億攝氏度高溫且能夠控制等離子態(tài)的核子發(fā)生聚變并穩(wěn)定持續(xù)的輸出能量，就像太陽一樣為人類提供無限清潔的能源。在下列核反應方程中有可能是該裝置內(nèi)部所進行的核反應的是ABCD17一放射源放射出某種或多種射線，當用一張薄紙放在放射源的前面時，強度減為原來的，而當用1 cm厚的鋁片放在放射源前時，射線的強度減小到幾乎為零。由此可知，該放射源所射出的A僅是射線B僅是射線C是射線和射線D是射線和射線18在勻強磁場中，一個原來靜止的原子核發(fā)生衰變，得

21、到兩條如圖中所示的徑跡，圖中箭頭表示衰變后粒子的運動方向。不計放出光子的能量，則下述說法中正確的是A發(fā)生的是衰變，b為粒子的徑跡B發(fā)生的是衰變，b為粒子的徑跡C磁場方向垂直紙面向外D磁場方向垂直紙面向內(nèi)19三個原子核X、Y、Z，X核放出一個正電子后變?yōu)閅核，Y核與質(zhì)子發(fā)生核反應后生成Z核并放出一個個氦（42He），則下面說法正確的是AX核比Z核多一個原子BX核比Z核少一個中子CX核的質(zhì)量數(shù)比Z核質(zhì)量數(shù)大3DX核與Z核的總電荷是Y核電荷的2倍20關于核反應，下列說法中正確的是A在核反應中，反應前后總質(zhì)量不變B在核反應中，反應前后電荷數(shù)不變C在核反應中，質(zhì)量會有改變，但質(zhì)量數(shù)不變D因為核反應總是放能的，所以反應中一定有質(zhì)量虧損21已知：、的質(zhì)量分別為m1、m2、m3、m4，則關于核反應：+，下列說法正確的是A這是個核聚變的過程B這是個核裂變的過程C該過程中放出的能量為(m3+m4m1m2)c2D該過程中放出的能量為(m1+m2m3m4)c222某科學家提出年輕熱星體中核聚變的一種理論，其中的兩個核反應方程為H+