高考物理考點(diǎn)一遍過(guò)專題放射性核反應(yīng)核能

1、專題58 放射性、核反應(yīng)、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(shuō)明原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。（2）放射性和放射性元素物質(zhì)發(fā)射某種看不見(jiàn)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(yīng)用與防護(hù)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(xué)性質(zhì)相同。應(yīng)用：消除靜電、工業(yè)探傷、作示

2、蹤原子等。防護(hù)：防止放射性對(duì)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(shí)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(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)。二、核力、結(jié)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(diǎn)：核力是強(qiáng)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(gè)核子只跟它的相鄰核子間才有核力作用。2結(jié)合能核子結(jié)合為原子核時(shí)釋放的能量或原子核分解為核子時(shí)吸收的能量，叫做原子核的結(jié)合能，亦稱核能。3比結(jié)合能（1）定

3、義：原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比，稱做比結(jié)合能，也叫平均結(jié)合能。（2）特點(diǎn)：不同原子核的比結(jié)合能不同，原子核的比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定。4質(zhì)能方程、質(zhì)量虧損愛(ài)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(yīng)和聚變反應(yīng)、裂變反應(yīng)堆、核反應(yīng)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(gè)質(zhì)量數(shù)較小的原子核的過(guò)程。（2）典型的裂變反應(yīng)方程：。（3）鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：由重核裂變產(chǎn)生的中子使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過(guò)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(yīng)的最小體積及其相應(yīng)的質(zhì)量。（5）裂變的應(yīng)用：原子彈、核反應(yīng)堆。（6）反應(yīng)堆構(gòu)造：核燃料、減速劑、鎘棒、防護(hù)層。2輕核聚變（1）定義：兩輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的反應(yīng)過(guò)程。輕核聚變反應(yīng)必須在高溫下進(jìn)行，因此又叫熱核反應(yīng)。（2）典型的聚變反應(yīng)方程：四、原子核的衰變和原子核的人工轉(zhuǎn)變1衰變規(guī)律及實(shí)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(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（2）射線：射線經(jīng)常是伴隨著衰變或衰變同時(shí)產(chǎn)生的。其實(shí)質(zhì)是放射性原子核在發(fā)生衰變或衰變的過(guò)程中，產(chǎn)生的新核由于具有過(guò)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(zhuǎn)變用高能粒子轟擊靶核，產(chǎn)生另一種新核的反應(yīng)過(guò)程。典型核反應(yīng)：（1）盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程為：。（2）查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)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(yīng)方程為：。3確定衰變次數(shù)的方法（1）設(shè)放射性元素經(jīng)過(guò)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A=A+4n，Z=Z+2nm（2）確定衰變次數(shù)，因?yàn)樗プ儗?duì)質(zhì)量數(shù)無(wú)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(shí)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(qiáng)）或化學(xué)狀態(tài)（如單質(zhì)、化合物）無(wú)關(guān)。5書寫核反應(yīng)方程時(shí)應(yīng)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(yīng)方程中的箭頭()表示核反應(yīng)進(jìn)行的方向，不能把箭頭寫成等號(hào)。（3）核反應(yīng)類型及核反應(yīng)方程的書寫類型可控性核反應(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(shí)發(fā)現(xiàn)正電子重核裂變比較容易進(jìn)行人工控制輕核聚變很難控制五、質(zhì)量虧損及核能的計(jì)算1核能（1）

7、核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損m，其能量也要相應(yīng)減少，即E=mc2。（2）原子核分解成核子時(shí)要吸收一定的能量，相應(yīng)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(jié)合成中等大小的核，核子的比結(jié)合能都會(huì)增加，都可以釋放能量。六、應(yīng)用質(zhì)能方程解題的流程圖（1）根據(jù)E=mc2計(jì)算，計(jì)算時(shí)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(jì)算。因1原子質(zhì)量單位（u）相當(dāng)于931.5 MeV的能量，所以計(jì)算時(shí)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(dòng)結(jié)束后，的比例持續(xù)減少?，F(xiàn)通過(guò)測(cè)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(shuō)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^(guò)程中放出射線D增加樣品測(cè)量環(huán)境的壓強(qiáng)將加速的衰變【參考答案】AC【詳細(xì)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(guò)的時(shí)間為一個(gè)半衰期，即該古木的年代距今約為5 700年，選項(xiàng)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(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)核反應(yīng)方程可知，衰變?yōu)榈倪^(guò)程中放出電子，即發(fā)出射線，選項(xiàng)C正確；外界環(huán)境不影響放射性元素的半衰期，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；故

9、選AC。1原子核具有天然放射性，它經(jīng)過(guò)若干次衰變和衰變后會(huì)變成新的原子核。下列原子核中，有三種是衰變過(guò)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(xiàng)A正確。同理，逐一判斷可知，ACD符合要求。2關(guān)于天然放射性，下列說(shuō)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(wú)關(guān)C放射性元素與別的元素與別的元素形成化合物時(shí)仍具有放射性D、和三種射線中，射線的穿透能力最強(qiáng)【答案】BCD【解析】并不是所有的元素都能衰變，只有原子序號(hào)超過(guò)83的元素才都能發(fā)生衰變，選項(xiàng)A錯(cuò)。放射性元素的半衰期由原子核內(nèi)部的結(jié)構(gòu)決定，與外界溫度無(wú)關(guān)，選

10、項(xiàng)B對(duì)。放射性元素其放射性來(lái)自于原子核內(nèi)部的，與其他元素形成化合物并沒(méi)有改變其內(nèi)部原子核結(jié)構(gòu)所以仍具有放射性，選項(xiàng)C對(duì)。、和三種射線中，射線能量最高，穿透能力最強(qiáng)，選項(xiàng)D對(duì)。放射性元素衰變?yōu)?，此衰變過(guò)程的核反應(yīng)方程是_；用此衰變過(guò)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(yīng)過(guò)程的方程是_。【參考答案】 【詳細(xì)解析】質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，配平守恒方程。關(guān)鍵在于氖的電荷數(shù)沒(méi)有告訴，需要化學(xué)知識(shí)。則答案為，。1以下說(shuō)法正確的是A當(dāng)氫原子從n=3的狀態(tài)躍遷到n=1的狀態(tài)時(shí)，要吸收光子B藍(lán)光照射到某金屬板表面時(shí)能夠產(chǎn)生光電效應(yīng)，則換用強(qiáng)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(yīng)：中X為中子，a=3【答案】BCD 2一個(gè)靜止的氡核放出一個(gè)粒子后衰變?yōu)獒暫?，同時(shí)放出能量為E=0.09 MeV的光子。假設(shè)放出的核能完全轉(zhuǎn)變?yōu)獒暫伺c粒子的動(dòng)能，不計(jì)光子的動(dòng)量。已知M氡=222.086 63 u、m=4.002 6 u、M釙=218.076 6 u，1 u相當(dāng)于931.5 MeV的能量。（1）寫出上述核反應(yīng)方程；（2）求出發(fā)生上述核反應(yīng)放出的能量；（3）確定釙核與粒子的動(dòng)能。【答案】（1）RnPo+He+ （2）6.92 MeV （3）0.12 MeV 6.54 MeV（3）設(shè)粒子、釙核的動(dòng)能分別為Ek、Ek釙，動(dòng)量分別為p、p釙，由能量守

12、恒定律得：E=Ek+Ek釙+E不計(jì)光子的動(dòng)量，由動(dòng)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(yīng)為：，式中n代表中子，X代表核反應(yīng)產(chǎn)生的新核，同時(shí)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(yīng)過(guò)程中的質(zhì)量虧損為_kg（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）?！緟⒖即鸢浮? 【詳細(xì)解析】因?yàn)橹凶樱鶕?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(yīng)過(guò)程中的質(zhì)量虧損為。1關(guān)于原子核的結(jié)合能，下列說(shuō)法正確的是A原子核的結(jié)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(jié)合能之和一定大于原來(lái)重核的結(jié)合能C銫原子核（）的結(jié)合能小于鉛原子核（）的結(jié)合能D比結(jié)合能越大，原子核越不穩(wěn)定【答案】ABC2當(dāng)前，發(fā)電站溫室氣體排放問(wèn)題引起了越來(lái)越多的關(guān)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(guó)的核電技術(shù)已進(jìn)入世界的先進(jìn)行列，世界各地現(xiàn)在正在興建的核電反應(yīng)堆達(dá)到57座，我國(guó)以20座名列第一。核電站的最核心部分是核反應(yīng)堆，核反應(yīng)堆中的燃料產(chǎn)生裂變，在短時(shí)間內(nèi)釋放出大量的核能可供人類利用。核反應(yīng)堆中的鎘棒起_作用，核反

14、應(yīng)方程應(yīng)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(yīng)中釋放的能量為E=_J?！敬鸢浮课罩凶涌刂坪朔磻?yīng)速度 3.221011【解析】控制中子數(shù)可以控制反應(yīng)速度；m=mU+mnmBamKr3mn=0.357 81027 kg，E=mc2=3.221011 J。1關(guān)于放射性同位素，下列說(shuō)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(shí)產(chǎn)生的，不能用人工方法測(cè)得D以上說(shuō)

15、法都不對(duì)2下列哪些應(yīng)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(cè)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(cè)放射性的辦法確定放射性元素在農(nóng)作物內(nèi)轉(zhuǎn)移和分布情況，找出合理施肥的規(guī)律3關(guān)于放射性元素，下列說(shuō)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(shí)間B當(dāng)放射性元素的溫度升高時(shí)，其半衰期不變C放射性元素的原子核每放出一個(gè)粒子，就減少一個(gè)質(zhì)子，增加一個(gè)中子D、和三種射線中，射線的穿透能力和電離能力均最強(qiáng)4對(duì)放射性的應(yīng)用，下列說(shuō)法中正確的是A放射線能殺傷癌細(xì)胞或阻止癌細(xì)胞分裂，對(duì)人體的正常細(xì)胞不會(huì)有傷害作用B對(duì)

16、放射性的廢料，要裝入特制的容器并埋入深地層進(jìn)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(duì)可能產(chǎn)生放射性污染的場(chǎng)所或物品進(jìn)行檢測(cè)是很有必要的5關(guān)于放射性同位素的應(yīng)用，下列說(shuō)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(qiáng)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(cè)到的特點(diǎn)C射線探傷利用了射線貫穿能力很強(qiáng)的性質(zhì)D射線探傷利用了射線電離能力很強(qiáng)的性質(zhì)6下列應(yīng)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(cè)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(cè)其吸收養(yǎng)分的情況7關(guān)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(lái)的B半衰期的大小不隨化學(xué)狀態(tài)、溫度等變化而變。C某核放出一個(gè)粒子或粒子后，都變成一種新元素的原子核。D若原來(lái)有某種放射性元素的原子核10個(gè)，則經(jīng)一個(gè)半衰期后，一定有5個(gè)原子核發(fā)生了衰變8如果某放射性元素經(jīng)過(guò)X次衰變和Y次衰變，變成一種新原子核，則這個(gè)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(guān)于放射性元素衰變的描述，哪些是錯(cuò)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(shí)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(qiáng)無(wú)

18、關(guān)D衰變不改變?cè)卦谥芷诒砩系奈恢?0A、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(cè)得兩種放射性元素的質(zhì)量相等，那么它們?cè)瓉?lái)的質(zhì)量之比為A3:1 B48:63C1:16 D16:111下列關(guān)于可以減緩放射性元素衰變的說(shuō)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(jié)合成化合物D上述各種方法無(wú)法減緩放射性元素的衰變12設(shè)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(shí)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(guò)時(shí)間2T，A與B的原子核數(shù)目相同B經(jīng)過(guò)時(shí)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(guò)時(shí)間3T，A的原子核數(shù)目大于B的原子核數(shù)目D經(jīng)過(guò)時(shí)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(xué)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(yīng)選用的同位素應(yīng)是AS BQCP DR14關(guān)于半衰期，以下說(shuō)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(zhǎng)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(gè)氡原子核，經(jīng)過(guò)7.6天就只剩下一個(gè)D氡的半衰期為3.8天，4克氡原子核，經(jīng)過(guò)7.6天就只剩下1克15下列核反應(yīng)或核衰變方程中，符號(hào)“X”表示中子的是AB+XCD162006年3月23日

20、央視報(bào)道，中科院離子物理所經(jīng)過(guò)八年的艱苦奮斗努力，終于率先建成了世界上第一個(gè)全超導(dǎo)的托克馬克試驗(yàn)裝置并調(diào)試成功；這種裝置被稱為“人造太陽(yáng)”（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(yáng)一樣為人類提供無(wú)限清潔的能源。在下列核反應(yīng)方程中有可能是該裝置內(nèi)部所進(jìn)行的核反應(yīng)的是ABCD17一放射源放射出某種或多種射線，當(dāng)用一張薄紙放在放射源的前面時(shí)，強(qiáng)度減為原來(lái)的，而當(dāng)用1 cm厚的鋁片放在放射源前時(shí)，射線的強(qiáng)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(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)原來(lái)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(yùn)動(dòng)方向。不計(jì)放出光子的能量，則下述說(shuō)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(chǎng)方向垂直紙面向外D磁場(chǎng)方向垂直紙面向內(nèi)19三個(gè)原子核X、Y、Z，X核放出一個(gè)正電子后變?yōu)閅核，Y核與質(zhì)子發(fā)生核反應(yīng)后生成Z核并放出一個(gè)個(gè)氦（42He），則下面說(shuō)法正確的是AX核比Z核多一個(gè)原子BX核比Z核少一個(gè)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(guān)于核反應(yīng)，下列說(shuō)法中正確的是A在核反應(yīng)中，反應(yīng)前后總質(zhì)量不變B在核反應(yīng)中，反應(yīng)前后電荷數(shù)不變C在核反應(yīng)中，質(zhì)量會(huì)有改變，但質(zhì)量數(shù)不變D因?yàn)楹朔磻?yīng)總是放能的，所以反應(yīng)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(guān)于核反應(yīng)：+，下列說(shuō)法正確的是A這是個(gè)核聚變的過(guò)程B這是個(gè)核裂變的過(guò)程C該過(guò)程中放出的能量為(m3+m4m1m2)c2D該過(guò)程中放出的能量為(m1+m2m3m4)c222某科學(xué)家提出年輕熱星體中核聚變的一種理論，其中的兩個(gè)核反應(yīng)方程為H+