高中物理人教版5第十九章原子核單元測試 第十九章本章優(yōu)化總結

本章優(yōu)化總結eq\a\vs4\al(\x(\a\al(原,子,核))\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(天然放射現(xiàn)象：三種射線\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(α射線：氦核流，穿透能力最弱，電離本領最強,β射線：高速電子流，產生實質的核反應方程為eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(0,－1)e,γ射線：伴隨α衰變和β衰變而產生)),原子核的組成\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(質子（eq\o\al(1,1)H）,中子（eq\o\al(1,0)n）)),原子核的衰變\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(意義：原子核自發(fā)地放出某種粒子而轉變?yōu)樾潞?衰變法則\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(α衰變：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)He,β衰變：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(\a\vs4\al(A),Z＋1)Y＋eq\o\al(\a\vs4\al(0),－1)e)),規(guī)律：衰變過程遵守電荷數(shù)守恒、質量數(shù)守恒、動量守恒；釋放的能量以放,出粒子和反沖核的動能及γ光子能量（伴隨γ衰變時）的形式表現(xiàn)出來,半衰期：大量原子核有半數(shù)發(fā)生衰變需要的時間，它由核本身決定，一般,與物理、化學性質無關)),探測射線的方法：威耳遜云室、氣泡室、蓋革—米勒計數(shù)器,人工轉變\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(質子的發(fā)現(xiàn)：eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H,中子的發(fā)現(xiàn)：eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n,正電子的發(fā)現(xiàn)：eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)neq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,＋1)e)),核反應與核能\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(核力：短程力，只與相鄰核子發(fā)生作用,比結合能（平均結合能）：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,愛因斯坦質能方程：E＝mc2或ΔE＝Δmc2,重核的裂變：eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n,輕核的聚變：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n)),粒子與宇宙\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(粒子的分類是：強子、輕子、媒介子,四種相互作用是：萬有引力、電磁力、強相互作用、弱相互作用,宇宙大爆炸理論)))))專題一原子核的三種衰變和三種放射性射線1．原子核的三種衰變(1)①α衰變是原子核放出兩個質子和兩個中子的結合體．②β衰變是原子核內的一個中子變成一個質子時發(fā)生的．③β＋衰變是原子核內的質子轉變成一個中子時產生的．γ射線是在發(fā)生α衰變、β衰變和β＋衰變時，產生的新核由較高能量狀態(tài)向較低能量狀態(tài)躍遷時發(fā)生的．(2)不論發(fā)生哪種衰變，衰變前后的電荷數(shù)和質量數(shù)是守恒的．2．三種放射性射線三種射線是指α射線、β射線和γ射線，三種射線的實質和特性如下表所示．粒子特性α射線eq\o\al(4,2)He(正電)穿透本領小(空氣中射程只有幾厘米)，電離本領強，速度為eq\f(c,10)β射線eq\o\al(0,－1)e(負電)穿透本領大(能穿透幾毫米厚的鋁板)，電離作用較弱，速度為eq\f(9c,10)γ射線高能光子(中性)穿透本領很大(能穿透幾厘米厚的鉛板)，電離作用很小3.半衰期：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變需要的時間．計算公式：N＝N0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(n)或m＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(n)，其中n＝eq\f(t,τ)，τ為半衰期．在核電站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______(填入正確選項前的字母).131I和137Cs原子核中的中子數(shù)分別是______和______．A．X1→eq\o\al(137,56)Ba＋eq\o\al(1,0)n B．X2→eq\o\al(131,54)Xe＋eq\o\al(0,－1)eC．X3→eq\o\al(137,56)Ba＋eq\o\al(0,－1)e D．X4→eq\o\al(131,54)Xe＋eq\o\al(1,1)p[解析]根據(jù)衰變過程中電荷數(shù)守恒和質量數(shù)守恒可知，X2為eq\o\al(131,53)I，X3為eq\o\al(137,55)Cs，中子數(shù)等于質量數(shù)減去核電荷數(shù)，分別為131－53＝78和137－55＝82.[答案]BC7882確定衰變次數(shù)的方法(1)eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A′,Z′)Y＋neq\o\al(4,2)He＋meq\o\al(0,－1)e根據(jù)質量數(shù)、電荷數(shù)守恒得A＝A′＋4nZ＝Z′＋2n－m二式聯(lián)立求解得α衰變次數(shù)n和β衰變次數(shù)m.(2)根據(jù)α衰變和β衰變實質(β衰變質量數(shù)不變)直接求解．1.(多選)(2023·河北正定檢測)關于原子核的有關知識，下列說法正確的是()A．天然放射性射線中的β射線實際就是電子流，它來自原子的核內B．放射性原子經過α、β衰變致使新的原子核處于較高能級，因此不穩(wěn)定從而產生γ射線C．氡222經過衰變?yōu)獒?18的半衰期為天，一個氡222原子核四天后一定衰變?yōu)獒?18D．比結合能越大，原子越容易發(fā)生衰變解析：選AB.因為半衰期是統(tǒng)計規(guī)律，對單個核子沒有意義，所以C項錯．比結合能描述原子核的穩(wěn)定性，比結合能越大，原子越穩(wěn)定，越不易發(fā)生衰變，所以D項錯．專題二對核反應方程及類型的理解1．四類核反應方程的比較名稱核反應方程時間其他衰變α衰變eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He1896年貝可勒爾β衰變eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e裂變eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(90,38)Sr＋eq\o\al(136,54)Xe＋10eq\o\al(1,0)n＋141MeV1938年原子彈原理聚變eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n＋MeV氫彈原理人工轉變正電子eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)neq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,＋1)e1934年約里奧－居里夫婦發(fā)現(xiàn)質子eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H1919年盧瑟福發(fā)現(xiàn)中子eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n1932年查德威克2.解題時注意事項(1)熟記一些粒子的符號：α粒子(eq\o\al(4,2)He)、質子(eq\o\al(1,1)H或p)、中子(eq\o\al(1,0)n)、電子(eq\o\al(0,－1)e)、氘核(eq\o\al(2,1)H)、氚核(eq\o\al(3,1)H)(2)注意在核反應方程中，質量數(shù)和電荷數(shù)是守恒的；在解有關力學綜合問題時，還有動量守恒和能量守恒．(多選)能源是社會發(fā)展的基礎，發(fā)展核能是解決能源問題的途徑之一，下列釋放核能的反應方程，表述正確的有()\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是核聚變反應\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是β衰變\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n是核裂變反應\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(140,54)Xe＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n是α衰變[解析]A、B所列反應是核聚變，不是β衰變，β衰變要放出電子，故A對B錯；C、D兩種反應都是核裂變，故C對D錯．[答案]AC2.在下列四個核反應中，X表示中子的是________，屬于原子核的人工轉變的是________．\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋X\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋X\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋X\o\al(235,92)U＋X→eq\o\al(90,38)Sr＋eq\o\al(136,54)Xe＋10X解析：在核反應中，不管是什么類型的核反應，都遵守電荷數(shù)守恒和質量數(shù)守恒，據(jù)此，可以判斷未知粒子屬于什么粒子，對A，未知粒子的質量數(shù)為：14＋4＝17＋x，x＝1，其電荷數(shù)為：7＋2＝8＋y，y＝1，即未知粒子是質子(eq\o\al(1,1)H)；對B，未知粒子的質量數(shù)：27＋4＝30＋x，x＝1，其電荷數(shù)為：13＋2＝15＋y，y＝0，所以是中子(eq\o\al(1,0)n)；對C，未知粒子的質量數(shù)為：2＋3＝4＋x，x＝1，電荷數(shù)為：1＋1＝2＋y，y＝0，也是中子(eq\o\al(1,0)n)；對D，未知粒子質量數(shù)為235＋x＝90＋136＋10x，x＝1，電荷數(shù)為：92＋y＝38＋54＋10y，y＝0，也是中子(eq\o\al(1,0)n)，故方程中X是中子的核反應為B、C、D.其中A、B為原子核的人工轉變．答案：BCDAB專題三核能的計算1．利用質能方程來計算核能(1)首先根據(jù)核反應方程，計算核反應前后的質量虧損Δm.(2)再根據(jù)愛因斯坦質能方程E＝mc2或ΔE＝Δmc2計算核能．方程ΔE＝Δmc2中若Δm的單位用“kg”、c的單位用“m/s”，則ΔE的單位為“J”；若Δm的單位用“u”，可直接用質量與能量的關系式1u相當于MeV推算ΔE，此時ΔE的單位為“兆電子伏(MeV)”，即原子質量單位1u對應的能量為MeV.2．利用平均結合能來計算核能原子核的結合能＝核子的平均結合能×核子數(shù)．核反應中反應前系統(tǒng)內所有原子核的總結合能與反應后生成的所有新核的總結合能之差，就是該核反應所釋放(或吸收)的核能．3．利用能量守恒定律計算核反應中如無光子輻射，核反應釋放的核能全部轉化為新核的動能和新粒子的動能．這種情況下的核能可由下列關系計算：反應前總動能＋反應過程中釋放的核能＝反應后總動能．已知氘核質量為6u，中子質量為7u，eq\o\al(3,2)He核的質量為0u．兩個速率相等的氘核對心碰撞聚變成eq\o\al(3,2)He并放出一個中子，釋放的核能也全部轉化為機械能．(質量虧損為1u時，釋放的能量為MeV.除了計算質量虧損外，eq\o\al(3,2)He的質量可以認為是中子的3倍)(1)寫出該核反應的反應方程式；(2)該核反應釋放的核能是多少？(3)若測得反應后生成中子的動能是MeV，則反應前每個氘核的動能是多少MeV?[解析](1)核反應方程為2eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)n.(2)質量虧損為Δm＝6u×2－0u－7u＝5u.則釋放的核能為ΔE＝Δmc2＝5×MeV＝MeV.(3)設中子和eq\o\al(3,2)He核的質量分別為m1、m2，速度分別為v1、v2，反應前每個氘核的動能為E0，反應后中子和eq\o\al(3,2)He核的動能分別為E1、E2.根據(jù)動量守恒得：m1v1－m2v2＝0所以eq\f(v1,v2)＝eq\f(m2,m1)＝eq\f(3,1)根據(jù)E＝eq\f(1,2)mv2得eq\f(E2,E1)＝eq\f(\f(1,2)m2veq\o\al(2,2),\f(1,2)m1veq\o\al(2,1))＝eq\f(3,1)×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)))eq\s\up12(2)＝eq\f(1,3)即E2＝eq\f(E1,3)＝eq\f(1,3)×