2025屆新教材高考物理一輪復(fù)習(xí)第十五章近代物理第3節(jié)原子核及核反應(yīng)學(xué)案新人教版

PAGEPAGE1第3節(jié)原子核及核反應(yīng)必備學(xué)問(wèn)預(yù)案自診學(xué)問(wèn)梳理一、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(chēng)為。質(zhì)子帶正電,中子不帶電。

2.基本關(guān)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(hào)為

ZAX,其中A表示,二、自然放射現(xiàn)象1.自然放射現(xiàn)象元素地放出射線(xiàn)的現(xiàn)象,首先由發(fā)覺(jué)。自然放射現(xiàn)象的發(fā)覺(jué),說(shuō)明原子核具有的結(jié)構(gòu)。

2.放射性同位素的應(yīng)用與防護(hù)(1)放射性同位素:有放射性同位素和放射性同位素兩類(lèi),放射性同位素的化學(xué)性質(zhì)相同。

(2)應(yīng)用:消退靜電、工業(yè)探傷、做等。

(3)防護(hù):防止放射性對(duì)人體組織的損害。三、原子核的衰變、半衰期1.原子核的衰變(1)原子核放出α粒子或β粒子,變成另一種的改變稱(chēng)為原子核的衰變。

(2)分類(lèi)α衰變:ZAXβ衰變:ZAXγ衰變:當(dāng)放射性物質(zhì)連續(xù)發(fā)生衰變時(shí),原子核中有的發(fā)生α衰變,有的發(fā)生β衰變,同時(shí)伴隨著γ輻射。2.半衰期(1)定義①:放射性元素的原子核有發(fā)生衰變所需的時(shí)間。

①注:半衰期是指放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間而不是樣本質(zhì)量削減一半的時(shí)間。(2)影響因素②:放射性元素衰變的快慢是由核自身的因素確定的,跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒(méi)有關(guān)系。

②注:半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)概念,是對(duì)大量的原子核衰變規(guī)律的總結(jié),對(duì)于一個(gè)特定的原子核,無(wú)法確定何時(shí)發(fā)生衰變,但可以確定各個(gè)時(shí)刻發(fā)生衰變的概率,即某時(shí)衰變的可能性,因此,半衰期只適用于大量的原子核。四、核力和核能1.原子核內(nèi)部,所特有的相互作用力,叫核力。

2.核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm,其對(duì)應(yīng)的能量ΔE=。

3.原子核分解成核子時(shí)要汲取肯定的能量,相應(yīng)的質(zhì)量增加Δm,汲取的能量為ΔE=。

4.結(jié)合能和比結(jié)合能③(1)結(jié)合能:核子結(jié)合為原子核時(shí)的能量或原子核分解為核子時(shí)的能量,叫作原子核的結(jié)合能,亦稱(chēng)核能。

(2)比結(jié)合能:原子核的結(jié)合能與之比,稱(chēng)作比結(jié)合能,也叫平均結(jié)合能。

考點(diǎn)自診1.推斷下列說(shuō)法的正誤。(1)全部元素都可以發(fā)生衰變。()(2)重核裂變和輕核聚變都能釋放核能。()(3)質(zhì)能方程表明在肯定條件下,質(zhì)量可以轉(zhuǎn)化為能量。()2.90232Th經(jīng)過(guò)一系列的α衰變和β衰變后變成

82208Pb,則

82A.16個(gè)中子,8個(gè)質(zhì)子 B.8個(gè)中子,16個(gè)質(zhì)子C.24個(gè)中子,8個(gè)質(zhì)子 D.8個(gè)中子,24個(gè)質(zhì)子3.(多選)已知中子的質(zhì)量是mn=1.6749×10-27kg,質(zhì)子的質(zhì)量是mp=1.6726×10-27kg,氘核的質(zhì)量是mD=3.3436×10-27kg,則氘核的比結(jié)合能為()A.3.51×10-13J B.1.10MeVC.1.76×10-13J D.2.19MeV關(guān)鍵實(shí)力學(xué)案突破考點(diǎn)一原子核的衰變及半衰期(自主探究)1.α衰變、β衰變的比較衰變類(lèi)型α衰變?chǔ)滤プ兯プ兎匠?/p>

Z

Z衰變實(shí)質(zhì)2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)整體射出1個(gè)中子轉(zhuǎn)化為1個(gè)質(zhì)子和1個(gè)電子211H+

0衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒、動(dòng)量守恒2.三種射線(xiàn)的比較種類(lèi)α射線(xiàn)β射線(xiàn)γ射線(xiàn)組成高速氦核流高速電子流光子流(高頻電磁波)帶電荷量2e-e0質(zhì)量4mp,mp=1.67×10-27kgm靜止質(zhì)量為零速度0.1c0.99cc在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)與α射線(xiàn)偏轉(zhuǎn)方向相反不偏轉(zhuǎn)貫穿本事最弱,用紙能攔住較強(qiáng),能穿透幾毫米的鋁板最強(qiáng),能穿透幾厘米的鉛板對(duì)空氣的電離作用很強(qiáng)較弱很弱3.衰變次數(shù)的計(jì)算方法若

ZAX→Z'A則A=A'+4n,Z=Z'+2n-m解以上兩式即可求出m和n。4.半衰期的理解(1)半衰期是大量原子核衰變時(shí)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律,對(duì)個(gè)別或少量原子核,無(wú)半衰期可言。(2)依據(jù)半衰期的概念,可總結(jié)出公式N余=N原12

tr,m余=m原12

tt。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對(duì)點(diǎn)演練1.在核反應(yīng)堆中,92238U汲取一個(gè)中子后生成

94239Pu,94239Pu是重要的核燃料,其衰變方程式為

94239A.

94239Pu衰變過(guò)程是一個(gè)B.94C.94239Pu衰變過(guò)程中的γ光子是由D.92235U汲取一個(gè)中子后生成

942.(2024江蘇高考)已知A和B兩種放射性元素的半衰期分別為T(mén)和2T,則相同質(zhì)量的A和B經(jīng)過(guò)2T后,剩有的A和B質(zhì)量之比為()A.1∶4 B.1∶2 C.2∶1 D.4∶13.(多選)(2024廣西桂林模擬)某醫(yī)院利用放射線(xiàn)治療腫瘤,被利用的放射源必需具備以下兩個(gè)條件:(1)放出的射線(xiàn)有較強(qiáng)的穿透實(shí)力,能輻射到體內(nèi)腫瘤所在處;(2)能在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)供應(yīng)比較穩(wěn)定的輻射強(qiáng)度?，F(xiàn)有四種放射性同位素的放射線(xiàn)及半衰期如表所示。關(guān)于在表中所列的四種同位素,下列說(shuō)法正確的是()同位素鈷60鍶90锝99氡222放射線(xiàn)γβγα半衰期5年28年6小時(shí)3.8天A.最相宜作為放療運(yùn)用的放射源應(yīng)是鈷60B.最相宜作為放療運(yùn)用的放射源應(yīng)是鍶90C.放射線(xiàn)的電離實(shí)力最強(qiáng)的放射源是锝99D.放射線(xiàn)的電離實(shí)力最強(qiáng)的放射源是氡222考點(diǎn)二核反應(yīng)方程與核能的計(jì)算(自主探究)1.核反應(yīng)的四種類(lèi)型類(lèi)型可控性核反應(yīng)方程典例衰變?chǔ)了プ冏园l(fā)

92238Uβ衰變自發(fā)

90234Th→91人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯は拗?/p>

714N+2

24He+49Be

1327Al+2(約里奧·居里夫婦發(fā)覺(jué)放射性同位素,同時(shí)發(fā)覺(jué)正電子)

1530P重核裂變比較簡(jiǎn)潔進(jìn)行人工限制

92235U+01

92235U+01n輕核聚變很難限制

12H2.核反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)(1)熟記常見(jiàn)粒子的符號(hào)是正確書(shū)寫(xiě)核反應(yīng)方程的基礎(chǔ)。如質(zhì)子(11H)、中子(01n)、α粒子(24He)、β粒子(-(2)駕馭核反應(yīng)方程遵循的規(guī)律是正確書(shū)寫(xiě)核反應(yīng)方程或推斷某個(gè)核反應(yīng)方程是否正確的依據(jù)。由于核反應(yīng)不行逆,因此書(shū)寫(xiě)核反應(yīng)方程式時(shí)只能用“→”表示反應(yīng)方向。(3)核反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量數(shù)守恒,電荷數(shù)守恒。3.核能的計(jì)算方法(1)依據(jù)ΔE=Δmc2計(jì)算,計(jì)算時(shí)Δm的單位是“kg”,c的單位是“m/s”,ΔE的單位是“J”。(2)依據(jù)ΔE=Δm×931.5MeV計(jì)算。因1原子質(zhì)量單位(1u)相當(dāng)于931.5MeV,所以計(jì)算時(shí)Δm的單位是“u”,ΔE的單位是“MeV”。(3)依據(jù)核子比結(jié)合能來(lái)計(jì)算核能原子核的結(jié)合能=核子比結(jié)合能×核子數(shù)。4.對(duì)質(zhì)能方程的理解(1)肯定的能量和肯定的質(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(jiǎn)潔的正比關(guān)系,物體的能量增大,質(zhì)量也增大;物體的能量削減,質(zhì)量也削減。(2)核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm,其能量也要相應(yīng)削減,即ΔE=Δmc2。(3)原子核分解成核子時(shí)要汲取肯定的能量,相應(yīng)的質(zhì)量增加Δm,汲取的能量為ΔE=Δmc2。對(duì)點(diǎn)演練4.(多選)(2024全國(guó)卷Ⅰ)下列核反應(yīng)方程中,X1、X2、X3、X4代表α粒子的有()A.12B.12C.92235U+D.01n+5.(多選)(2024全國(guó)卷Ⅲ)1934年,約里奧·居里夫婦用α粒子轟擊鋁箔,首次產(chǎn)生了人工放射性同位素X,反應(yīng)方程為

24He+1327Al→X+01n。X會(huì)衰變成原子核Y,衰變方程為XA.X的質(zhì)量數(shù)與Y的質(zhì)量數(shù)相等B.X的電荷數(shù)比Y的電荷數(shù)少1C.X的電荷數(shù)比

13D.X的質(zhì)量數(shù)與

136.(多選)(2024浙江卷)太陽(yáng)輻射的總功率約為4×1026W,其輻射的能量來(lái)自于聚變反應(yīng)。在聚變反應(yīng)中,一個(gè)質(zhì)量為1876.1MeV/c2(c為真空中的光速)的氘核(12H)和一個(gè)質(zhì)量為2809.5MeV/c2的氚核(13H)結(jié)合為一個(gè)質(zhì)量為3728.4MeV/c2的氦核(2A.X粒子是質(zhì)子B.X粒子的質(zhì)量為939.6MeV/c2C.太陽(yáng)每秒因?yàn)檩椛鋼p失的質(zhì)量約為4.4×109kgD.太陽(yáng)每秒因?yàn)檩椛鋼p失的質(zhì)量約為17.6MeV/c2第3節(jié)原子核及核反應(yīng)必備學(xué)問(wèn)·預(yù)案自診學(xué)問(wèn)梳理一、原子核的組成1.核子2.(1)核外電子數(shù)(2)核子數(shù)3.質(zhì)量數(shù)二、自然放射現(xiàn)象1.自發(fā)貝可勒爾困難2.(1)自然人工(2)示蹤原子三、原子核的衰變、半衰期1.(1)原子核(2)24He2.(1)半數(shù)(2)內(nèi)部四、核力和核能1.核子間2.Δmc23.Δmc24.(1)釋放汲取(2)核子數(shù)考點(diǎn)自診1.(1)×(2)√(3)×2.A3.BC關(guān)鍵實(shí)力·學(xué)案突破對(duì)點(diǎn)演練1.C由

94239Pu衰變過(guò)程放出α粒子,則其為α衰變過(guò)程,故A錯(cuò)誤;94239Pu衰變過(guò)程質(zhì)量發(fā)生虧損,由愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程可知,衰變過(guò)程放出能量,故B錯(cuò)誤;94239Pu衰變過(guò)程中產(chǎn)生的

922.B剩有的A的質(zhì)量mA=m012

tτ=m剩有的B的質(zhì)量mB=m012

tτ=m故mA3.AD鈷60放出的γ射線(xiàn)穿透實(shí)力強(qiáng),半衰期長(zhǎng),選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;α射線(xiàn)電離實(shí)力最強(qiáng),γ射線(xiàn)的電離實(shí)力最弱,氡222放出的是α射線(xiàn),選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確,故選AD。4.BD本題可依據(jù)核反應(yīng)方程質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒分析。依據(jù)核反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒分析可知,A項(xiàng)中的X1為

23He,B項(xiàng)中的X2為

24He,C項(xiàng)中的X3為

05.AC本題以人工放射性同位素為背景,意在考查核反應(yīng)方程。依據(jù)核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒的規(guī)律可知,X的質(zhì)量數(shù)為4+27-1=30,電荷數(shù)為2+13-0=15,Y的質(zhì)量數(shù)為30,電荷數(shù)為15-1=14,則X的質(zhì)量數(shù)和Y的質(zhì)量數(shù)相等,X的電荷數(shù)比Y的電荷數(shù)多