2017-2018學年同步備課套餐之物理教科版選修3-5講義：第3章 原子核 章末總結

1、學必求其心得，業(yè)必貴于專精章末總結原子核一、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它衰變衰變uthhe1896年貝可勒爾衰變thpae裂變unsrxe10n1938年原子彈原理聚變hhhen17.6 mev氫彈原理人工轉變正電子alhepnpsie1934年約里奧居里夫婦發(fā)現質子nheoh1919年盧瑟福發(fā)現中子behecn1932年查德威克2.解題時注意事項（1）熟記一些粒子的符號粒子(he)、質子(h)、中子（n)、電子(e）、氘核（h）、氚核（h)（2）注意在核反應方程中，質量數和電荷數是守恒的；在解有關力學綜合問題時,還有動量守恒和能量守恒例1（多選）能源是

2、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中，表述正確的是（）a.healpn是原子核的人工轉變b.hhhe是核聚變反應c.fhohe是衰變d.unsrxe10n是裂變反應答案abd解析我們要對人工轉變、聚變、裂變、衰變的定義作深入認識，根據各種定義可知：a是原子核的人工轉變的反應方程式；b是聚變的核反應方程式；c并不是衰變，而是人工轉變，衰變是自發(fā)進行的,不受外界因素的影響；d是裂變的核反應方程式故a、b、d正確針對訓練1在下列四個核反應方程式中，x表示中子的是_，屬于原子核的人工轉變的是_a.nheoxb.alhepxc.hhhexd。uxsrxe10x答案bc

3、dab解析在核反應中，不管是什么類型的核反應，都遵守電荷數守恒和質量數守恒，據此，可以判斷未知粒子屬于什么粒子，對a，未知粒子的質量數：14417x，x1，其電荷數：728y，y1，即未知粒子是質子（h）;對b，未知粒子的質量數：27430x，x1，其電荷數：13215y，y0，所以x是中子(n）；對c,未知粒子的質量數為：234x，x1,電荷數為：112y，y0，x也是中子（n）；對d，未知粒子質量數為235x9013610x,x1，電荷數為:92y385410y，y0，x也是中子（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二、半衰期及衰變次數的計算1半衰期：大

4、量放射性元素的原子核有半數發(fā)生衰變所需要的時間計算公式：n余n原()n或m余m原（)n，其中n,t1/2為半衰期2確定衰變次數的方法(1）xynheme根據質量數、電荷數守恒得aa4nzz2nm兩式聯(lián)立求解得衰變次數n和衰變次數m.（2）根據衰變和衰變（衰變質量數不變)直接求解例2（多選)關于原子核的有關知識，下列說法正確的是(）a天然放射性射線中射線實際就是電子流,它來自原子核內b放射性原子經過、衰變致使新的原子核處于較高能級，因此不穩(wěn)定從而產生射線c氡222經過衰變變成釙218的半衰期為3。8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)生衰變答案ab解析因為半

5、衰期是統(tǒng)計規(guī)律,對單個原子核沒有意義，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，原子核越穩(wěn)定，越不容易發(fā)生衰變,所以d項錯針對訓練2放射性元素u衰變有多種可能途徑，其中一種途徑是先變成bi,而bi可以經一次衰變變成x(x代表某種元素），也可以經一次衰變變成tl，x和tl最后都變成pb，衰變路徑如圖1所示則（）圖1aa82，b211b。bix是衰變,bitl是衰變c。bix是衰變，bitl是衰變d.tl經過一次衰變變成pb答案b解析由bix，質量數不變,說明發(fā)生的是衰變,同時知a84.由bitl，核電荷數減2，說明發(fā)生的是衰變,同時知b206，由tlpb發(fā)生了一次衰變，故選b。三、核

6、能的計算1利用質能方程來計算核能（1)根據核反應方程，計算核反應前與核反應后的質量虧損m.(2)根據愛因斯坦質能方程emc2或emc2計算核能方程emc2中若m的單位用“kg”，c的單位用“m/s”，則e的單位為“j”;若m的單位用“u”，可直接用質量與能量的關系式推算e,此時e的單位為“兆電子伏(mev）,即1 u1。661027 kg，相當于931。5 mev，即原子質量單位1 u對應的能量為931.5 mev,這個結論可在計算中直接應用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，就是該次核反應

7、所釋放(或吸收）的核能例3已知氘核的平均結合能為1。1 mev，氦核的平均結合能為7.1 mev，則兩個氘核結合成一個氦核時(）a釋放出4。9 mev的能量b釋放出6。0 mev的能量c釋放出24.0 mev的能量d吸收4。9 mev的能量答案c解析依據題意可寫出兩個氘核結合成一個氦核的核反應方程為hhhe，因氘核的平均結合能為1.1 mev，氦核的平均結合能為7.1 mev，故結合前氘核的能量為e121.1 mev2。2 mev,結合后氦核的能量e247。1 mev28。4 mev，可知吸收的能量為e2e1e224.0 mev,式中負號表示釋放核能,故選c。例4用中子轟擊鋰核(li)發(fā)生核反

8、應，生成氚核(h)和粒子，并放出4。8 mev的能量已知1 u相當于931.5 mev的能量（1)寫出核反應方程；（2）求出質量虧損；（3)若中子和鋰核是以等大反向的動量相碰,且核反應釋放的能量全部轉化為新生核的動能，則氚核和粒子的動能比是多少？（4)在問題（3）的條件下，粒子的動能是多大？答案(1)linhhe4.8 mev（2)0.005 2 u（3）43(4)2。06 mev解析（1）核反應方程為linhhe4。8 mev。（2)依據emc2得,m u0.005 2 u。（3)根據題意有m1v1m2v2式中m1、v1、m2、v2分別為氚核和粒子的質量和速度,由上式及動能ek，可得它們的動

9、能之比為ek1ek2m2m143。(4)粒子的動能ek2（ek1ek2）4.8 mev2。06 mev。1氪90（kr）是不穩(wěn)定的，它經過一系列衰變最終成為穩(wěn)定的鋯90（zr)，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解析解法一推理計算法根據衰變規(guī)律，衰變不影響核的質量數，發(fā)生一次衰變，核電荷數增加1；發(fā)生一次衰變，質量數減少4，核電荷數減少2，kr衰變?yōu)閦r,質量數不變，故未發(fā)生衰變；核電荷數增加4，一定是發(fā)生了4次衰變解法二列方程求解設kr衰變?yōu)閦r,經過了x次衰變,y次衰變，則有krzrxheye由質量數守恒得90904x由電荷數守恒得36402x

10、y解得x0，y4，即只經過了4次衰變,選項b正確2恒星向外輻射的能量來自于其內部發(fā)生的各種熱核反應，當溫度達到108 k時，可以發(fā)生“氦燃燒”（1)完成“氦燃燒”的核反應方程：he_be.（2)be是一種不穩(wěn)定的粒子，其半衰期為2。61016 s一定質量的be，經7.81016 s后所剩下的be占開始時的_答案（1）he（2）(或12.5%)解析（2）由題意可知經過了3個半衰期，故剩余的be的質量m余m原(）3m原3在下列描述核反應過程的方程中，屬于衰變的是_，屬于衰變的是_，屬于裂變的是_，屬于聚變的是_（填正確答案標號）a。cneb.psec。uthhed.nheohe。unxesr2nf

11、.hhhen答案cabef4兩個動能均為1 mev的氘核發(fā)生正面碰撞，引起如下反應：hhhh。(已知h的質量m02。013 6 u，h的質量m13。015 6 u，h的質量m21。007 3 u，1 u相當于931。5 mev的能量）（1）此核反應中放出的能量e為_(2）若放出的能量全部變?yōu)樾律说膭幽?，則新生的氚核具有的動能是_答案(1）4.005 mev(2)1。001 mev解析(1）此核反應中的質量虧損和放出的能量分別為：m（22.013 63。015 61。007 3） u0.004 3 u，emc20.004 3931.5 mev4.005 mev。（2)因碰前兩氘核動能相同，相向正碰，故碰前的總動量為零因核反應中的動量守恒,故碰后氚