高考綜合復(fù)習(xí)——原子結(jié)構(gòu)原子核專題復(fù)習(xí).doc

高考綜合復(fù)習(xí)原子結(jié)構(gòu) 原子核專題復(fù)習(xí)總體感知 知識網(wǎng)絡(luò)第一部分 原子結(jié)構(gòu)知識要點梳理知識點一原子的核式結(jié)構(gòu)模型知識梳理一、電子的發(fā)現(xiàn)1陰極射線的發(fā)現(xiàn)19世紀(jì)，科學(xué)家研究稀薄氣體放電，發(fā)現(xiàn)陰極發(fā)出一種射線陰極射線。2電子的發(fā)現(xiàn)湯姆孫確定陰極射線是由帶負電的粒子組成，并測定出它的荷質(zhì)比，之后用油滴實驗測定了它的電量，確定它是組成各種物質(zhì)的基本成分，稱之為電子。3電子的發(fā)現(xiàn)說明原子也是有結(jié)構(gòu)的。二、原子的核式結(jié)構(gòu)模型粒子散射實驗（1）實驗裝置（2）實驗條件：金屬箔是由重金屬原子組成，很薄，厚度接近單原子的直徑。全部設(shè)備裝在真空環(huán)境中，因為粒子很容易使氣體電離，在空氣中只能前進幾厘米。顯微鏡可在底盤上旋轉(zhuǎn)，可在的范圍內(nèi)進行觀察。（3）實驗現(xiàn)象絕大多數(shù)粒子穿過金箔后仍沿原方向前進，少數(shù)粒子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，個別粒子偏轉(zhuǎn)超過了有的甚至近。（4）實驗結(jié)論原子有一個很小的核，它集中了原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量，電子繞核運轉(zhuǎn)。這就是盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)模型。根據(jù)粒子散射實驗的數(shù)據(jù)，可以估算原子核的大小為m。疑難導(dǎo)析1英國物理學(xué)家湯姆孫在研究陰極射線時發(fā)現(xiàn)了電子。實驗裝置如圖所示。從高壓電場的陰極發(fā)出的陰極射線，穿過后沿直線打在熒光屏上。（1）當(dāng)在平行極板上加一如圖所示的電場，發(fā)現(xiàn)陰極射線打在熒光屏上的位置向下偏，則可判定，陰極射線帶有負電荷。（2）為使陰極射線不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則請思考可在平行極板區(qū)域采取什么措施。在平行極板區(qū)域加一磁場，且磁場方向必須垂直紙面向外。當(dāng)滿足條件時，則陰極射線不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。則：。（3）如圖所示，根據(jù)帶電的陰極射線在電場中的運動情況可知，其速度偏轉(zhuǎn)角為： ，又因為，且 則，根據(jù)已知量，可求出陰極射線的比荷。2粒子散射現(xiàn)象的分析（1）由于電子質(zhì)量遠遠小于粒子的質(zhì)量（電子質(zhì)量約為粒子質(zhì)量的1/7 300），即使粒子碰到電子，其運動方向也不會發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)，就像一顆飛行的子彈碰到塵埃一樣，所以電子不可能使粒子發(fā)生大角度的散射。（2）使粒子發(fā)生大角度散射的只能是原子核帶正電的部分，按照湯姆孫的原子模型，正電荷在原子內(nèi)是均勻分布的，粒子穿過原子時，它受到兩側(cè)正電荷的斥力有相當(dāng)大一部分互相抵消，因而也不可能使粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，更不可能把粒子反向彈回，這與粒子散射實驗的結(jié)果相矛盾，從而否定了湯姆孫的原子模型。（3）實驗中，粒子絕大多數(shù)不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，少數(shù)發(fā)生較大的偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)，個別甚至被彈回，都說明原子中絕大部分是空的，帶正電的物質(zhì)只能集中在一個很小的體積內(nèi)（原子核）。3粒子散射的實質(zhì)粒子散射的實質(zhì)是帶正電荷的粒子向固定的正電粒子靠近，由于斥力的作用，使粒子偏轉(zhuǎn)，此過程中，開始電場力做負功，電勢能增加，后來電場力做正功，電勢能減小。：盧瑟福通過對粒子散射實驗結(jié)果的分析，提出（ ）A原子的核式結(jié)構(gòu)模型 B原子核內(nèi)有中子存在 C電子是原子的組成部分 D原子核是由質(zhì)子和中子組成的答案：A解析：英國物理學(xué)家盧瑟福的粒子散射實驗的結(jié)果是絕大多數(shù)粒子穿過金箔后基本上仍沿原方向前進，但有少數(shù)粒子發(fā)生較大的偏轉(zhuǎn)。粒子散射實驗只發(fā)現(xiàn)原子可以再分，但并不涉及原子核內(nèi)的結(jié)構(gòu)。查德威克在用粒子轟擊鈹核的實驗中發(fā)現(xiàn)了中子，盧瑟福用粒子轟擊氮核時發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子。知識點二玻爾的原子模型和氫原子的能級知識梳理一、玻爾的原子模型1原子只能處于一系列的不連續(xù)的能量狀態(tài)之中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然做加速運動，但并不向外輻射能量，這些狀態(tài)叫定態(tài)。2原子從一種定態(tài)（設(shè)能量為）躍遷到另一種定態(tài)（設(shè)能量為）時，它輻射（或吸收）一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定，即。3原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同的圓形軌道繞核運動相對應(yīng)，原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道的分布也是不連續(xù)的。特別提醒：玻爾模型的成功之處在于它引入了量子概念，局限之處在于它過多地保留了經(jīng)典理論，現(xiàn)代量子理論認為電子的軌道只能用電子云來描述。二、氫原子光譜1光譜（1）定義：用光柵或棱鏡可以把光按波長展開，獲得光的波長（頻率）成分和強度分布的記錄。（2）分類： 發(fā)射光譜：物體發(fā)光直接產(chǎn)生的光譜叫做發(fā)射光譜。發(fā)射光譜有連續(xù)光譜和明線光譜兩種。 連續(xù)光譜由熾熱的固體、液體或高壓氣體所發(fā)出的光形成； 明線光譜是稀薄氣體或蒸氣發(fā)出的光生成的。 原子的特征光譜為明線光譜，不同原子的明線光譜不同。吸收光譜：吸收光譜是溫度很高的光源發(fā)出來的白光，通過溫度較低的蒸氣或氣體后產(chǎn)生的。太陽光譜為吸收光譜。（3）特征譜線：線狀譜中的亮線，不同原子中是不一樣的，這些亮線稱為原子的特征譜線。（4）光譜分析：用原子的特征譜線，來鑒別和確定物質(zhì)的組成成分。 光譜分析的優(yōu)點：靈敏度高。樣本中一種元素的含量達到g時就可以檢測到。2氫原子光譜（1）氫光譜：如圖所示。 （2）氫原子光譜的實驗規(guī)律 巴耳末系是氫光譜在可見光區(qū)的譜線，其波長公式式中 R為里德伯常量，。特別提醒：盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型與經(jīng)典電磁理論的矛盾主要有兩點：按照經(jīng)典電磁理論，電子在繞核做加速運動的過程中，要向外輻射電磁波，因此能量要減少，電子軌道半徑也要變小，最終會落到原子核上，因而原子是不穩(wěn)定的；電子在轉(zhuǎn)動過程中，隨著轉(zhuǎn)動半徑的縮小，轉(zhuǎn)動頻率不斷增大，輻射電磁波的頻率不斷變化，因而大量原子發(fā)光的光譜應(yīng)該是連續(xù)光譜。然而事實上，原子是穩(wěn)定的，原子光譜也不是連續(xù)光譜而是線狀光譜。三、氫原子的能級和能級圖1氫原子的能級和能級圖原子各定態(tài)的能量值叫做原子的能級，能級圖如圖所示。對于氫原子，其能級公式為，軌道半徑公式為，其中n稱為量子數(shù)，只能取正整數(shù)。13.6eV，。特別提醒：相鄰橫線間的距離，表示相鄰的能級差，量子數(shù)越大，相鄰的能級差越小。2氫原子的躍遷及電離（1）氫原子受激發(fā)由低能級向高能級躍遷 當(dāng)光子作用使原子發(fā)生躍遷時，只有光子能量滿足的躍遷條件時，原子才能吸收光子的全部能量而發(fā)生躍遷。 當(dāng)用電子等實物粒子作用在原子上，只要入射粒子的動能大于或等于原子某兩“定態(tài)”能量之差，即可使原子受激發(fā)而向較高能級躍遷。 如果光子或?qū)嵨锪Ｗ优c原子作用而使原子電離（繞核電子脫離原子的束縛而成為“自由電子”，即的狀態(tài)）時，不受躍遷條件限制，只不過入射光子能量越大，原子電離后產(chǎn)生的自由電子的動能越大。（2）氫原子自發(fā)輻射由高能級向低能級躍遷 當(dāng)一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時，可能輻射出的光譜線條數(shù)為 當(dāng)單個氫原子處于某個能級向低能級躍遷時，最多可能產(chǎn)生(n一1)個頻率的光子。四激光1自發(fā)發(fā)射：處于能量較高狀態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，會自發(fā)地躍遷到較低能量狀態(tài)，同時放出光子。2受激吸收：一個入射光子的能量恰好等于原子基態(tài)與某個激發(fā)態(tài)的能量差，原子吸收這個光子而躍遷到這個激發(fā)態(tài)。3受激發(fā)射：一個入射光子的能量正好等于原子的某一對能級的能量差，則處于激發(fā)態(tài)的原子就可能受到這個光子的激發(fā)而躍遷到能量較低的狀態(tài)，同時發(fā)射個與入射光子完全相同的光子。4激光的產(chǎn)生：受激發(fā)射的過程不斷進行，形成光子的“雪崩”，這樣的輸出光即激光。5. 激光器 構(gòu)造：激活介質(zhì)、抽運裝置、光學(xué)共振腔。 激光器工作原理圖：如圖。種類：固體、液體、氣體、染料、半導(dǎo)體激光器等紅寶石激光器 激介質(zhì)：紅寶石氦、氖激光器 激介質(zhì)：氖；輔助物質(zhì)：氦疑難導(dǎo)析1某定態(tài)時氫原子中的能量關(guān)系設(shè)r為某定態(tài)時氫原子核外電子的軌道半徑，電子繞核運動的向心力由庫侖力提供，有： 由電子動能： 電子在軌道r上的電勢能： 該定態(tài)能級能量為：將式比較可得：（1）某定態(tài)時，核外電子的動能總是等于該定態(tài)總能量的絕對值，原子系統(tǒng)的電勢能總是等于該定態(tài)總能量值的兩倍。（2）電子動能隨軌道半徑r的減小而增大，隨r增大而減小（與v也直接相關(guān)）；系統(tǒng)電勢能隨軌道半徑r的增大而增大，隨r的減小而減?。辉拥目偰芰恳搽S軌道半徑r的增大而增大，隨r的減小而減小。（3）某定態(tài)能量，表明氫原子核外電子處于束縛態(tài)，欲使氫原子電離，外界必須對系統(tǒng)至少補充的能量，原子的能級越低，需要的電離能就越大。例如：當(dāng)氫原子處于n=1能級時，13. 6eV，立即得出該態(tài)下電子動能13.6eV，電勢能27.2eV，最小電離能13.6eV，當(dāng)氫原子處于n=5激發(fā)態(tài)時，0. 544eV，即刻可知此定態(tài)下電子動能0.544eV，電勢能1.088eV，最小電離能0.544eV，這的確快捷、準(zhǔn)確。2玻爾理論對氫光譜的解釋玻爾理論很好地解釋了氫光譜（1）由玻爾的頻率條件可得出巴耳末公式代表的是電子從量子數(shù)的能級向量子數(shù)為2的能級躍遷時發(fā)出的光譜線。玻爾理論很好地解釋并預(yù)言了氫原子的其他譜線系。（2）通常情況原子處于基態(tài)，是最穩(wěn)定的，原子吸收光子或受到電子的撞擊，躍遷到激發(fā)態(tài)，不穩(wěn)定，自發(fā)地向能量較低的能級躍遷，放出光子。（3）原子躍遷放出的光子，能級是分立的，所以光子的能量也是分立的，所以發(fā)射光譜只有一些分立的亮線。不同原子結(jié)構(gòu)不同，能級各不相同，輻射（或吸收）的光子頻率也不相同因此不同元素的原子具有不同的特征譜線。3夫蘭克一赫茲實驗（1）原理圖 （2）激發(fā)原子可以通過吸收電磁輻射、加熱或使粒子碰撞等方式。夫蘭克一赫茲實驗證實了能量是量子化的。：處于基態(tài)的一群氫原子受某種單色光的照射時，只發(fā)射波長為 、的三種單色光，且 ，則照射光的波長為（）AB C D答案：D解析：處于基態(tài)的氫原子吸收單色光發(fā)出三種波長的光，一定是由基態(tài)躍遷到n3的激發(fā)態(tài)，吸收的光的波長是，由可得，D正確。典型例題透析題型一粒子散射實驗和原子核式結(jié)構(gòu)（1）原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子的中心有一個很小的核，叫做原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負電的電子在核外的空間運動。（2）核式結(jié)構(gòu)模型的實驗基礎(chǔ)是粒子散射實驗。從粒子散射的實驗數(shù)據(jù)，估計原子核半徑的數(shù)量級為mm，而原子半徑的數(shù)量級是m。（3）在粒子散射中，注意構(gòu)建物理模型。散射中，動量守恒，能量守恒。 粒子轟擊金箔并不是直接接觸原子核，所以只能是估算原子核的大小。題型二能級躍遷與光譜線（1）原子躍遷條件只適用于光子和原子作用而使原子在各定態(tài)之間躍遷的情況。對于光子和原子作用而使原子電離時，只要入射光的能量13.6 eV，原子就能吸收。對于實物粒子與原子作用使原子激發(fā)時，粒子能量大于或等于能級差即可。（2）原子躍遷發(fā)出的光譜線條數(shù)，是一群氫原子，而不是一個，因為某一個氫原子有固定的躍遷路徑。2、如圖所示為氫原子最低的四個能級，當(dāng)氫原子在這些能級間躍遷時：（1）有可能放出_種能量的光子。（2）在哪兩個能級間躍遷時，所放出光子波長最長？波長是多少？思路點撥：本題考查了能級及躍遷公式，輻射出的光譜線條數(shù)。要正確理解公式中各量的物理量含義。解析：（1）由，得6種。（2）氫原子由第四能級向第三能級躍遷時，能級差最小，輻射的光子波長最長。 由，得 所以?？偨Y(jié)升華：（1）如果是一個氫原子，向低能級躍遷時最多發(fā)出的光子數(shù)為；（2）理解氫原子能級圖，量子數(shù)越大，能級差越小，發(fā)出光子波長越長。舉一反三【變式】氫原子處于基態(tài)時，原子的能級為13.6 eV，普朗克常量，氫原子在n=4的激發(fā)態(tài)時，問：（1）要使氫原子電離，入射光子的最小能量是多少？（2）能放出的光子的最大能量是多少？解析：（1） 使氫原子電離需要的最小能量（2）從n4能級躍遷到n1能級時，輻射的光子能量最大為。題型三躍遷時電子動能、原子勢能與原子能量的變化規(guī)定無窮遠處原子的能量為零，則原子各能級的能量為負值。而，。，隨軌道半徑的增大，能量增大。另外由經(jīng)典理論知，其動能，即，隨n的增大，電子的動能減小。其電勢能，隨n的增大，原子的電勢能增大。3、氫原子輻射出一個光子后，則（ ）A電子繞核旋轉(zhuǎn)的半徑增大 B電子的動能增大C氫原子的電勢能增大 D原子的能級值增大思路點撥：明確氫原子放出光子是由高能級向低能級躍遷的，軌道半徑變小，電子繞原子核做圓周運動其向心力由庫侖力來提供，問題便可解決。解析：由玻爾理論可知，氫原子輻射光子后，應(yīng)從離核較遠的軌道躍遷到離核較近的軌道，在此躍遷過程中，電場力對電子做了正功，因而電勢能應(yīng)減小。另由經(jīng)典電磁理論知，電子繞核做勻速圓周運動的向心力即為氫核對電子的庫侖力，所以?？梢姡娮舆\動半徑越小，其動能越大。再結(jié)合能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，氫原子放出光子，輻射出一定的能量，所以原子的總能量減小。綜上討論，可知該題只有答案B正確。答案：B總結(jié)升華：在原子中，由于原子核與核外電子庫侖引力的作用而具有電勢能，電勢能屬于相互作用的系統(tǒng)原子。舉一反三【變式】氫原子的能級是氫原子處于各個定態(tài)時的能量值，它包括氫原子系統(tǒng)的電勢能和電子在軌道上運動的動能。當(dāng)氫原子的電子由外層軌道躍遷到內(nèi)層軌道時（ ）A氫原子的能量減小，電子的動能增大 B氫原子的能量增加，電子的動能增大C氫原子的能量減小，電子的動能減小 D氫原子的能量增加，電子的動能減小答案：A解析：氫原子的電子由外層軌道躍遷到內(nèi)層軌道時，氫原子放出光子能量，氫原子能量減小，核外電子所受庫侖力做正功，其動能增加，故選A。第二部分 原子核知識要點梳理知識點一天然放射現(xiàn)象知識梳理1原子核的組成原子核由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子與中子統(tǒng)稱核子。2天然放射現(xiàn)象物質(zhì)放射出射線、射線、射線的性質(zhì)叫放射性；具有放射性的元素，叫放射性元素。三種射線的性質(zhì)，如下表： 射線射線射線實質(zhì)氦核流電子流電磁波速度約為光速的十分之一約為光速的十分之幾光速電離作用很強較弱很弱穿透能力很弱很強最強衰變方程伴隨和射線產(chǎn)生疑難導(dǎo)析1貝克勒耳發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象，揭開了人類研究原子核結(jié)構(gòu)的序幕。通過對天然放射現(xiàn)象的研究，人們發(fā)現(xiàn)原子序數(shù)大于83的所有天然存在的元素都具有放射性。原子序數(shù)小于83的所有天然存在的元素也有一些具有放射性。2研究放射線的方法（1）在磁場中偏轉(zhuǎn)（如圖所示） 根據(jù)可得，則在磁場中射線比射線偏轉(zhuǎn)的更明顯。在電場中偏轉(zhuǎn)（如圖所示） 設(shè)與沿初速度方向前進相同的距離L，兩者在電場方向上偏轉(zhuǎn)的距離之比：，可見在電場中射線比射線有較明顯的偏轉(zhuǎn)。：如圖甲是三種射線穿透能力的示意圖，圖乙是工業(yè)上利用射線的穿透性來檢查金屬內(nèi)部的傷痕的示意圖，請問圖乙中的檢查是利用了哪種射線？（ ）A射線 B射線 C射線 D三種射線都可以答案：C解析：由圖甲可知射線的穿透力最強，可用來檢查金屬內(nèi)部的傷痕。答案為C。知識點二原子核的衰變知識梳理1原子核的衰變、半衰期原子核由于放射出射線、射線、射線而轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓凶鲈雍说乃プ?。放射性元素的原子核有半?shù)發(fā)生衰變需要的時間叫半衰期。半衰期是反映衰變快慢的物理量，其長短由核內(nèi)因素決定，與原子所處的物理狀態(tài)或化學(xué)狀態(tài)無關(guān)。衰變規(guī)律可用公式或表示。式中的、表示元素在t=0時的原子核數(shù)、質(zhì)量，為半衰期，N、m表示這種元素的原子核在經(jīng)過時間t后尚未衰變的原子核數(shù)與質(zhì)量。半衰期是一個對放射性元素的大量原子核而言的統(tǒng)計概念，對個別原子核來說沒有什么意義，因此上述兩式也只適用于大量原子核。2放射性同位素具有放射性的同位素叫做放射性同位素。放射性同位素有天然和人造兩種。放射性同位素的應(yīng)用（1）利用它放射出的射線利用射線來檢查金屬內(nèi)部有沒有砂眼和裂紋；利用射線的電離作用消除靜電積累，防止靜電產(chǎn)生的危害；利用射線對生物組織的物理、化學(xué)效應(yīng)，使種子發(fā)生變異，培育優(yōu)良品種；利用放射線的能量，轟擊原子核實現(xiàn)原子核的人工轉(zhuǎn)變；在醫(yī)療上，常用以控制病變組織的擴大。（2）作為示蹤原子把放射性同位素的原子攙到其他物質(zhì)中去，讓它們一起運動、遷移，再用放射性探測儀器進行追蹤，就可知道放射性原子通過什么路徑，運動到哪里了，是怎樣分布的等。我們把做這種用途的放射性同位素叫做示蹤原子。疑難導(dǎo)析1原子核衰變規(guī)律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(jié)合成一個整體射出中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子和電子衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒特別提醒：（1）射線是伴隨著衰變和衰變同時產(chǎn)生的，放出射線不改變原子核的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)，其實質(zhì)是放射性原子核在發(fā)生衰變或衰變時，產(chǎn)生的某些新核，由于具有過多的能量（核處于激發(fā)態(tài)）而輻射出光子。（2）當(dāng)放射性物質(zhì)發(fā)生連續(xù)衰變時，原子核中有的發(fā)生衰變，有的發(fā)生衰變，同時伴隨輻射，這時就同時具有三種射線。（3）核反應(yīng)中一般會發(fā)生質(zhì)量變化，但仍然遵循質(zhì)量數(shù)守恒。2物理學(xué)史上的幾個核反應(yīng)方程（1）發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程（第一次實現(xiàn)原子核的人工轉(zhuǎn)變）：（盧瑟福）（2）發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程：（查德威克）（3）發(fā)現(xiàn)放射性同位素的核反應(yīng)方程：（同時發(fā)現(xiàn)了正電子）（約里奧居里夫婦）3核反應(yīng)方程的書寫常見的核反應(yīng)分為衰變、人工轉(zhuǎn)變、裂變、聚變等幾種類型。無論寫哪種類型的核反應(yīng)方程，都應(yīng)注意以下幾點：（1）必須遵守電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒規(guī)律。有些核反應(yīng)方程還要考慮到能量守恒規(guī)律（例如裂變和聚變方程常含能量項）（2）核反應(yīng)過程一般都不是可逆的，所以核反應(yīng)方程只能用單向箭頭（）表示反應(yīng)方向，不能用等號連接。4如何確定、的衰變次數(shù)設(shè)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(yīng)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： 由以上兩式聯(lián)立解得：。由此可見，確定衰變次數(shù)可歸結(jié)為解一個二元一次方程組。：鈾裂變的產(chǎn)物之一氪90（)是不穩(wěn)定的，它經(jīng)過一系列衰變最終成為穩(wěn)定的鋯90（)，這些衰變是 （ ）A1次衰變，6次衰變 B4次衰變 C2次衰變 D2次衰變，2次衰變答案：B解析：原子核每經(jīng)過一次衰變，質(zhì)量數(shù)減4，核電荷數(shù)減2，每經(jīng)一次衰變，電荷數(shù)加1， 質(zhì)量數(shù)不變，設(shè)經(jīng)過x次衰變y次衰變，可列方程組解得 可知經(jīng)過4次衰變。 故選項B正確。知識點三一核反應(yīng) 核能知識梳理一、核力1含義原子核里的核子間存在互相作用的核力，核力把核子緊緊地束縛在核內(nèi)，形成穩(wěn)定的原子核。2核力的特征（1）核力是強相互作用力（強力）（2）核力是短程力，作用范圍在0.81. 5m之間。 r0.8m時表現(xiàn)為吸引力,且隨r增大而減小，超過1.5m，核力急劇下降幾乎消失。 r0.8m時表現(xiàn)為斥力，因此核子不會融合。（3）每個核子只跟相鄰的核子發(fā)生核力作用，這種性質(zhì)稱為核力的飽和性。二、核反應(yīng)原子核在其他粒子的轟擊下生成新原子核的過程，稱為核反應(yīng)。與衰變過程一樣，在核反應(yīng)過程中，質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)守恒。三、核能1核反應(yīng)過程中釋放或吸收的能量叫核能。如：，中子和質(zhì)子結(jié)合成一個氘核時會釋放出2.2MeV能量，這個能量以光子的形式輻射出去。，一個氘核分拆成中子和質(zhì)子時需要吸收的能量等于或大于2.2MeV的光子。2質(zhì)量虧損組成原子核的核子的質(zhì)量與原子核的質(zhì)量之差叫做核的質(zhì)量虧損。出現(xiàn)質(zhì)量虧損的核反應(yīng)才能釋放能量。3愛因斯坦質(zhì)能方程，E表示物體的能量，m表示物體的質(zhì)量，c表示光速。根據(jù)質(zhì)量虧損可以計算核反應(yīng)中釋放的核能為：。四、獲得方式：重核裂變和輕核聚變1重核的裂變（1）一個重核分裂成兩個或兩個以上的中等質(zhì)量的核的反應(yīng)，叫做重核的裂變。鈾235在裂變過程中，會產(chǎn)生23個中子，這些中子再引起其他鈾核的裂變，這可以使反應(yīng)持續(xù)不斷地進行下去，這種反應(yīng)叫鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。（2）核反應(yīng)堆核電站的核心2輕核的聚變（1）輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核叫做聚變。輕核的核子平均質(zhì)量比中等質(zhì)量的核的核子的平均質(zhì)量要大得多，所以輕核聚合為中等核時要釋放大量的核能。（2）要使輕核達到發(fā)生聚變的距離（m)，就必須使其具有很大的動能來克服核間的庫侖斥力，其方法就是把它們加熱到很高的溫度（幾百萬攝氏度以上），因此聚變反應(yīng)又叫熱核反應(yīng)。（3）熱核反應(yīng)在宇宙中是很普遍的，在太陽內(nèi)部及許多恒星內(nèi)部都進行著激烈的熱核反應(yīng)。目前除了氫彈以外，人類還不能控制聚變反應(yīng)，但世界上許多國家都在積極研究可控?zé)岷朔磻?yīng)。疑難導(dǎo)析1核反應(yīng)的四種類型類型可控性核反應(yīng)方程典例衰變衰變自發(fā)衰變自發(fā)人工轉(zhuǎn)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除氫彈外無法控制2核子的平均質(zhì)量精確的實驗表明，原子核的質(zhì)量雖然會隨著數(shù)量的增加而增加，但兩者并不成比例。當(dāng)重核分裂成中等質(zhì)量的原子核時，會發(fā)生質(zhì)量虧損；當(dāng)輕核聚合成中等質(zhì)量的原子核時，也會發(fā)生質(zhì)量虧損，由質(zhì)能方程可知，此時核反應(yīng)會放出能量。3正確區(qū)分原子核能和原子能級原子核能是原子核內(nèi)核力做正功時釋放出來的能量。而原子能級是指原子處于各種定態(tài)時的能量（電勢能和電子的動能之和），原子躍遷時，庫侖力做正功，釋放出能量。兩種釋放出來的能量計算為：核能：原子躍遷：。4怎樣理解質(zhì)能方程（1）質(zhì)能方程說明，一定的質(zhì)量總是跟一定的能量相聯(lián)系的。具體地說，一定質(zhì)量的物體所具有的總能量是一定的，等于光速的平方與其質(zhì)量之積。這里所說的是總能量，不是單指物體的動能、核能或其他哪一種能量，而是物體所具有的各種能量的總和。（2）根據(jù)質(zhì)能方程，物體的總能量與其質(zhì)量成正比。物體的質(zhì)量增加，則總能量隨之增加；質(zhì)量減少，總能量也隨之減少，這時質(zhì)能方程也可寫作。（3）運用質(zhì)能方程時應(yīng)注意單位。一般情況下，公式中各量都應(yīng)取國際制單位。但在微觀領(lǐng)域，用國際制單位往往比較麻煩，習(xí)慣上常用“原子質(zhì)量單位”和“電子伏特”作為質(zhì)量和能量的單位。一原子質(zhì)量單位的質(zhì)量為1u，1u = 1.6606kg，由質(zhì)能方程知，1u的質(zhì)量所聯(lián)系的能量為：= 1.6606J = 1.494J = 931.5MeV。典型例題透析題型一衰變及衰變規(guī)律衰變規(guī)律可用公式或表示。式中的、表示元素在t=0時的原子核數(shù)、質(zhì)量，為半衰期，N、m表示這種元素的原子核在經(jīng)過時間t后尚未衰變的原子核數(shù)與質(zhì)量。說明：（1）半衰期由放射性元素的原子核內(nèi)部本身的因素決定的，跟原子所處的物理狀態(tài)（如壓強、溫度等）或化學(xué)狀態(tài)（如單質(zhì)或化合物）無關(guān)。（2）半衰期只對大量原子核衰變才有意義，因為放射性元素的衰變規(guī)律是統(tǒng)計規(guī)律，對少數(shù)原子核衰變不再起作用。（3）確定衰變次數(shù)的方法：根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒進行確定?？偨Y(jié)升華：（1）半衰期是原子核有半數(shù)發(fā)生衰變，變成新核，并不是原子核的數(shù)量、質(zhì)量減少一半。（2）要理解半衰期公式中各物理量的含義，在公式中，n、是指剩余的原子核的量，而不是衰變的量。舉一反三題型二關(guān)于核反應(yīng)方程的理解與分析1核反應(yīng)方程應(yīng)注意以下幾點：（1）必須遵守電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒規(guī)律，有的還要考慮能量守恒規(guī)律（如裂變和聚變方程常含能量項）。（2）核反應(yīng)方程中的箭頭（）表示反應(yīng)進行的方向，不能把箭頭寫成等號。（3）寫核反應(yīng)方程必須要有實驗依據(jù)，決不能毫無根據(jù)地編造。2核反應(yīng)類型有：衰變、人工轉(zhuǎn)變、裂變、輕核聚變。思路點撥：根據(jù)核反應(yīng)方程遵循的基本規(guī)律，正確書寫方程，還要注意衰變、人工轉(zhuǎn)變、裂變、聚變的區(qū)別。解析：（1）E是查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程，A是氫彈，B是原子彈的核反應(yīng)方程。（2）由電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可以判定X質(zhì)量數(shù)為140，電荷數(shù)為54，所以中子數(shù)為：14054=86。（3）衰變是原子核自發(fā)地放出粒子或粒子的反應(yīng)，C是衰變，D是衰變，E是人工控制的原子核的變化，屬人工轉(zhuǎn)變，裂變是重核吸收中子后分裂成幾個中等質(zhì)量的核的反應(yīng)，B是裂變，聚變是幾個輕核結(jié)合成較大質(zhì)量的核的反應(yīng)，A是聚變。舉一反三【變式】現(xiàn)有三個核反應(yīng)： 下列說法正確的是（ ）A是裂變，是衰變，是聚變 B是聚變，是裂變，是衰變C衰變，裂變，聚變 D是衰變，是聚變，是裂變答