高考物理第一輪復(fù)習(xí)教案18-原子核Word版

1、翰林匯翰林匯翰林匯翰林匯課 題： 原子核 類型：復(fù)習(xí)課目的要求：了解天然放射觀象、原子核的人工轉(zhuǎn)變和原子核的組成，會(huì)寫核反應(yīng)方程。了解放射性同位素及其應(yīng)用,了解質(zhì)量虧損，會(huì)利用質(zhì)能方程計(jì)算核反應(yīng)中釋放的能量;知道釋放核能的兩種途徑.重點(diǎn)難點(diǎn)： 教 具：過程及內(nèi)容：第1課散 原子核基礎(chǔ)知識(shí) 一、原子的核式結(jié)構(gòu)模型1、湯姆生的“棗糕”模型（1）1897年湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子，使人們認(rèn)識(shí)到原子有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，揭開了研究原子的序幕 (2)“棗糕”模型：原子是一個(gè)球體，正電荷均勻分布在整個(gè)球內(nèi)，電子像棗糕里的棗子一樣鑲嵌在原子里a aaaa粒子源熒光屏金箔真空a粒子束v2、盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型（1）粒子散射實(shí)驗(yàn)

2、的結(jié)果：粒子通過金箔時(shí)，絕大多數(shù)不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，仍沿原來的方向前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生較大的偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)角超過900，有的甚至被彈回，偏轉(zhuǎn)角幾乎達(dá)到1800（2）核式結(jié)構(gòu)模型：在原子的中心有一個(gè)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(fù)電的電子在核外空間里繞著核旋轉(zhuǎn)原子核所帶的單位正電荷數(shù)等于核外的電子數(shù)，所以整個(gè)原子是呈電中性的電子繞著核旋轉(zhuǎn)所需的向心力就是核對(duì)它的庫(kù)侖引力（3）從粒子散射實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)估算出原子核大小的數(shù)量級(jí)為1015一1014 m，原子大小的數(shù)量級(jí)為 1010 m?！纠?】在盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)中，有少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是（ ） A原子的正電荷

3、和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上 B正電荷在原子中是均勻分布的 C、原子中存在著帶負(fù)電的電子 D原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中解析：粒子散射實(shí)驗(yàn)中，有少數(shù)粒子發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)并且有極少數(shù)粒子的偏轉(zhuǎn)超過了900，有的甚至被反彈回去，偏轉(zhuǎn)角達(dá)到l800，這說明了這些粒子受到很大的庫(kù)侖力，施力體應(yīng)是體積甚小的帶電實(shí)體。根據(jù)碰撞知識(shí)，我們知道只有質(zhì)量非常小的輕球與質(zhì)量非常大的物體發(fā)生碰撞時(shí)，較小的球才被彈回去，這說明被反彈回去的粒子碰上了質(zhì)量比它大得多的物質(zhì)實(shí)體，即集中了全部質(zhì)量和正電荷的原子核答案：A【例2】關(guān)于粒子散射實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是 （ ） A絕大多數(shù)粒子經(jīng)過重金屬箔后，發(fā)生了角度

4、不太大的偏轉(zhuǎn) B粒子在接近原子核的過程中，動(dòng)能減少，電勢(shì)能減少 C、粒子離開原子核的過程中，動(dòng)能增大，電勢(shì)能增大 D對(duì)粒子散射實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以估算出原子核的大小解析：“由于原子核很小，粒子十分接近它的機(jī)會(huì)很少，所以絕大多數(shù)粒子基本上仍按直線方向前進(jìn)，只有極少數(shù)發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)”。故選項(xiàng)A錯(cuò)誤。 用極端法，設(shè)粒子在向重金屬核射去，如圖所示，所知粒子接近核時(shí)，克服電場(chǎng)力做功其動(dòng)能減小，勢(shì)能增加；當(dāng)粒子遠(yuǎn)離原子核時(shí)，電場(chǎng)力做功，其動(dòng)能增加，勢(shì)能減小，故選項(xiàng)B、C是錯(cuò)誤的。答案：D二、天然放射性現(xiàn)象1放射性現(xiàn)象：貝克勒耳發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象，使人們認(rèn)識(shí)到原子核也有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，揭開了人類研究原子核結(jié)構(gòu)

5、的序幕通過對(duì)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有放射性，原子序數(shù)小于83的天然存在的元素有些也具有放射性，它們放射出來的射線共有三種：2 / 19射線、射線、射線2、三種射線的本質(zhì)和特性 1射線：速度約為光速110的氦核流，貫穿作用很弱，電離作用很強(qiáng) 2射線：速度約為光速十分之幾的電子流，貫穿作用很強(qiáng)，電離作用較弱 3射線：波長(zhǎng)極短的電磁波，貫穿作用最強(qiáng)，電離作用最弱種 類本 質(zhì)質(zhì) 量（u）電 荷（e）速 度（c）電 離 性貫 穿 性射線氦核4+20.1最強(qiáng)最弱，紙能擋住射線電子1/1840-10.99較強(qiáng)較強(qiáng)，穿幾mm鋁板射線光子001最弱最強(qiáng)，穿幾cm鉛版

6、O 三種射線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)、勻強(qiáng)電場(chǎng)、正交電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)情況比較： 【例3】 如圖所示，鉛盒A中裝有天然放射性物質(zhì)，放射線從其右端小孔中水平向右射出，在小孔和熒光屏之間有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則下列說法中正確的有 A.打在圖中a、b、c三點(diǎn)的依次是射線、射線和射線B.射線和射線的軌跡是拋物線C.射線和射線的軌跡是圓弧 D.如果在鉛盒和熒光屏間再加一個(gè)豎直向下的場(chǎng)強(qiáng)適當(dāng)?shù)膭驈?qiáng)電場(chǎng)，可能使屏上的亮斑只剩下b解：由左手定則可知粒子向右射出后，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中粒子受的洛倫茲力向上，粒子受的洛倫茲力向下，軌跡都是圓弧。由于粒子速度約是光速的1/10，而粒子速度接近光速，所以在同樣的混合場(chǎng)中不可能都做直線

7、運(yùn)動(dòng)（如果一個(gè)打在b，則另一個(gè)必然打在b點(diǎn)下方。）本題選AC。3、原子核的衰變規(guī)律（1）衰變的一般方程為He·每發(fā)生一次衰變，新元素與原元素相比較，核電荷數(shù)減小2，質(zhì)量數(shù)減少4衰變的實(shí)質(zhì)是某元素的原子核同時(shí)放出由兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子組成的粒子（即氦核）（核內(nèi)）（2）衰變的一般方程為e每發(fā)生一次衰變，新元素與原元素相比較，核電荷數(shù)增加1，質(zhì)量數(shù)不變衰變的實(shí)質(zhì)是元素的原子核內(nèi)的一個(gè)中子變成質(zhì)子時(shí)放射出一個(gè)電子（核內(nèi)）， +衰變：（核內(nèi)）（3）射線是伴隨衰變或衰變同時(shí)產(chǎn)生的、射線不改變?cè)雍说碾娦袛?shù)和質(zhì)量數(shù)其實(shí)質(zhì)是放射性原子核在發(fā)生衰變或衰變時(shí)，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)

8、）而輻射出光子（4）半衰期A意義：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變需要的時(shí)間用希臘字母表示 公式：，B半衰期由放射性元素的原子核內(nèi)部本身的因素決定，跟原子所處的物理狀態(tài)（如任強(qiáng)、溫度等）或化學(xué)狀態(tài)（如單質(zhì)或化合物）無關(guān)【例4】Th（釷）經(jīng)過一系列和衰變，變成Pb（鉛），下列說法正確的是（ ） A鉛核比釷核少8個(gè)質(zhì)子 B鉛核比釷核少16個(gè)中子 C共經(jīng)過4次衰變和6次衰變 D共經(jīng)過6次衰變和4次衰變解析：由原子核符號(hào)的意義，很容易判定A、B是正確的 至于各種衰變的次數(shù)，由于衰變不會(huì)引起質(zhì)量數(shù)的減少，故可先根據(jù)質(zhì)量數(shù)的減少確定衰變的次數(shù)為：x=6次） 再結(jié)合核電荷數(shù)的變化情況和衰變規(guī)律來判定衰變的次

9、數(shù)y應(yīng)滿足： 2X y90 82= 8 所以y2x84（次） 即D也是正確的 答案：ABD【例5】鈾（）經(jīng)過、衰變形成穩(wěn)定的鉛（），問在這一變化過程中，共有多少中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子（ ） A6 ； B14； C22 ； D32 解析：衰變?yōu)?，需?jīng)過 8 次衰變和 6次衰變，每經(jīng)過一次衰變就會(huì)有一個(gè)中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子，同時(shí)放出一個(gè)電子，所以共有6個(gè)中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子 答案：A【例6】如圖所示，兩個(gè)相切的圓表示一個(gè)靜止原子核發(fā)生某種核變化后，產(chǎn)生的兩種運(yùn)動(dòng)粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡，可能的是（ ） A.原子核發(fā)生了衰變；B原子核發(fā)生了衰變 C原子核放出了一個(gè)正電子；D原子核放出了一個(gè)中子； 解析兩個(gè)相切的圓表示

10、在相切點(diǎn)處是靜止的原子核發(fā)生了衰變，由于無外力作用，動(dòng)量守恒，說明原子核發(fā)生衰變后，新核與放出的粒子速度方向相反，若是它們帶相同性質(zhì)的電荷，則它們所受的洛侖茲力方向相反，則軌道應(yīng)是外切圓，若它們所帶電荷的性質(zhì)不同，則它們的軌道應(yīng)是內(nèi)切圓圖示的軌跡說明是放出了正電荷，所以可能是衰變或放出了一個(gè)正電子，故A、C兩選項(xiàng)正確 【點(diǎn)評(píng)】本題僅僅只是判斷衰變的種類，而沒有判斷軌跡是屬于哪種粒子的處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)的原子核發(fā)生的衰變，它們的動(dòng)量大小相等，而新核的電量一般遠(yuǎn)大于粒子（、）的電量，又在同一磁場(chǎng)中，由洛侖茲力提供向心力時(shí)，其圓運(yùn)動(dòng)的半徑RmvqB，此式的分子是相等的，分母中電量大的半徑小，電量小的半徑

11、大，所以，一般情況下，半徑小的是新核的軌跡，半徑大的是粒子（、或正電子）的軌跡三.原子核的人工轉(zhuǎn)變核能1原子核的組成：質(zhì)子和中子組成原子核。質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子，原子核的質(zhì)量數(shù)等于其核子數(shù)，原子核的電荷數(shù)等于其質(zhì)子數(shù)，原子核的中子數(shù)N等于其質(zhì)量數(shù)A與電荷數(shù)Z之差，即N=AZ。質(zhì)子質(zhì)量= 1007277u16725×1027kg; 中子質(zhì)量=1008665u16748×10-27kg具有相同的質(zhì)子數(shù)、不同的中子數(shù)的原子核互稱為同位素【例7】現(xiàn)在，科學(xué)家們正在設(shè)法探尋“反物質(zhì)”所謂的“反物質(zhì)”是由“反粒子”構(gòu)成的，“反粒子”與其對(duì)應(yīng)的正粒子具有相同的質(zhì)量和相同的電量，但電荷的符

12、號(hào)相反，據(jù)此，若反的粒子，它的質(zhì)量數(shù)為 ，電荷數(shù)為 【解析】粒子是氦核，它是由二個(gè)質(zhì)子和二個(gè)中子組成，故質(zhì)量數(shù)為4，電荷數(shù)為2而它的“反粒子”的質(zhì)量數(shù)也是“4”，但電荷數(shù)為“2”【例8】 目前普遍認(rèn)為，質(zhì)子和中子都是由被稱為u夸克和d夸克的兩類夸克組成。u夸克帶電量為e，d夸克帶電量e，e為基元電荷。下列論斷可能正確的是 A質(zhì)子由1個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成，中子由1個(gè)u夸克和2個(gè)d夸克組成B質(zhì)子由2個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成，中子由1個(gè)u夸克和2個(gè)d夸克組成C質(zhì)子由1個(gè)u夸克和2個(gè)d夸克組成，中子由2個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成D質(zhì)子由2個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成，中子由1個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成分析

13、與解 原子帶電量為，中子的帶電量為，選項(xiàng)B正確。2原子核的人工轉(zhuǎn)變：用高能粒子轟擊靶核，產(chǎn)生另一種新核的反應(yīng)過程，其核反應(yīng)方程的一般形式為：。式中是靶核的符號(hào)，為入射粒子的符號(hào)，是新生核符號(hào)，是放射出的粒子的符號(hào)。 盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程為： 查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程為：。 約里奧·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：，其中，P是放射性同位素，e為正電子3.放射性同位素的應(yīng)用利用其射線：射線電離性強(qiáng)，用于使空氣電離，將靜電泄出，從而消除有害靜電。射線貫穿性強(qiáng)，可用于金屬探傷，也可用于治療惡性腫瘤。各種射線均可使DNA發(fā)生突變，可用于生物工程，基因工程。作為示蹤原子

14、。用于研究農(nóng)作物化肥需求情況，診斷甲狀腺疾病的類型，研究生物大分子結(jié)構(gòu)及其功能。進(jìn)行考古研究。利用放射性同位素碳14，判定出土木質(zhì)文物的產(chǎn)生年代。一般都使用人工制造的放射性同位素（種類齊全，半衰期短，可制成各種形狀，強(qiáng)度容易控制）。【例9】 關(guān)于放射性同位素應(yīng)用的下列說法中正確的有 A.放射線改變了布料的性質(zhì)使其不再因摩擦而生電，因此達(dá)到消除有害靜電的目的B.利用射線的貫穿性可以為金屬探傷，也能進(jìn)行人體的透視C.用放射線照射作物種子能使其DNA發(fā)生變異，其結(jié)果一定是成為更優(yōu)秀的品種D.用射線治療腫瘤時(shí)一定要嚴(yán)格控制劑量，以免對(duì)人體正常組織造成太大的危害解：利用放射線消除有害靜電是利用放射線的電

15、離性，使空氣分子電離成為導(dǎo)體，將靜電泄出。射線對(duì)人體細(xì)胞傷害太大，不能用來進(jìn)行人體透視。作物種子發(fā)生的DNA突變不一定都是有益的，還要經(jīng)過篩選才能培育出優(yōu)秀品種。用射線治療腫瘤對(duì)人體肯定有副作用，因此要科學(xué)地嚴(yán)格控制劑量。本題選D。四.核力與核能1核力：原子核的半徑很小，其中的質(zhì)子之間的庫(kù)侖力很大，受到這么大的庫(kù)侖斥力卻能是穩(wěn)定狀態(tài)，一定還有另外一種力把各核子緊緊地拉在一起這種力叫做核力核力是很強(qiáng)的力核力作用范圍小，只在20×1015 m短距離內(nèi)起作用每個(gè)核子只跟它相鄰的核子間才有核力作用2核能（1）結(jié)合能：核子結(jié)合成原子核時(shí)放出一定的能量，原子核分解成核子時(shí)吸收一定能量，這種能量叫

16、結(jié)合能（2）質(zhì)量虧損：核子結(jié)合生成原子核，所生成的原子核的質(zhì)量比生成它的核子的總質(zhì)量要小些，這種現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損。 也可以認(rèn)為在核反應(yīng)中，參加核反應(yīng)的總質(zhì)量m和核反應(yīng)后生成的核總質(zhì)量m/之差： m=m一m/（3）愛因斯坦質(zhì)能方程：愛因斯坦的相對(duì)論指出：物體的能量和質(zhì)量之間存在著密切的聯(lián)系，它們的關(guān)系是：E = mc2，這就是愛因斯坦的質(zhì)能方程。質(zhì)能方程的另一個(gè)表達(dá)形式是：E=mc2。（4）核能計(jì)算：應(yīng)用公式E=mc 2時(shí)應(yīng)選用國(guó)際單位，即EM的單位為焦耳，m的單位為千克，C的單位為米秒1u相當(dāng)于9315MeV，其中u為原子質(zhì)量單位：1u=1660566×1027kg ，lMev= l

17、06 ev，leV16×1019J應(yīng)用公式E=9315m時(shí)，E的單位為兆電子伏（MeV），m的單位為原子質(zhì)量單位例10下面是一核反應(yīng)方程，用表示光速，則（ ） A. X是質(zhì)子，核反應(yīng)放出的能量等于質(zhì)子質(zhì)量乘C2B. X是中子，核反應(yīng)放出的能量等于質(zhì)子質(zhì)量乘C2C. X是質(zhì)子，核反應(yīng)放出的能量等于氘核與氚核的質(zhì)量和減去氦核與質(zhì)子的質(zhì)量和，再乘C2D. X是中子，核反應(yīng)放出的能量等于氘核與氚核的質(zhì)量和減去氦核與中子的質(zhì)量和，再乘C2解：根據(jù)在核反應(yīng)中，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都守恒，可知核反應(yīng)方程中的X為中子，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程E=mc2知，核反應(yīng)放出的能量等于氘核與氚核的質(zhì)量和減去氦核與中子的

18、質(zhì)量和，再乘以C2，答案為D。五.重核的裂變與輕核的聚變1重核的裂變所謂重核即為質(zhì)量數(shù)很大的原子核重核俘獲一個(gè)中子后分裂為兩個(gè)或幾個(gè)中等質(zhì)量數(shù)的原子核的反應(yīng)過程叫重核的裂變。在裂變的同時(shí)，還會(huì)放出幾個(gè)中子和大量能量 裂變方程式例舉： 鈾235裂變時(shí)，同時(shí)放出23個(gè)中子，如果這些中子再引起其他鈾235核裂變，就可使裂變反應(yīng)不斷地進(jìn)行下去，這種反應(yīng)叫鏈?zhǔn)椒磻?yīng)鈾235核能夠發(fā)生接式反應(yīng)的鈾塊的最小體積叫做它的臨界體積核反應(yīng)堆的構(gòu)造：A.核燃料用鈾棒（含3%-4%的濃縮鈾）。B減速劑用石墨、重水或普通水（只吸收慢中子）。C控制棒用鎘做成（鎘吸收中子的能力很強(qiáng)）。D冷卻劑用水或液態(tài)鈉（把反應(yīng)堆內(nèi)的熱量傳

19、遞出去）2輕核的聚變所謂輕核是指質(zhì)量數(shù)很小的原子核，如氫核、氘核等某些輕核結(jié)合成質(zhì)量數(shù)較大的原子核的反應(yīng)過程叫做輕核的聚變，同時(shí)放出大量的能量 輕核聚變方程例舉 HHHen 經(jīng)核聚變只能發(fā)生在超高溫（需要幾百萬(wàn)度高溫）條件下，故輕核聚變也叫做熱核反應(yīng)【例12】一個(gè)中子以19 ×107 m/s的速度射中一個(gè)靜止的氮核,并發(fā)生核反應(yīng)，生成甲、乙兩種新核，它們的運(yùn)動(dòng)方向與中子原來的運(yùn)動(dòng)方向相同，測(cè)得甲核質(zhì)量是中子質(zhì)量的11倍，速度是1×106m/s，乙核垂直進(jìn)入B=2 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R=002 m，已知中子質(zhì)量m=16×1027kg，e=16

20、15;1019C，求乙核是何種原子核？并寫出核反應(yīng)方程?！窘馕觥吭O(shè)乙核質(zhì)量為m乙，甲核質(zhì)量為m甲=11m，氮核質(zhì)量為14m。則由核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒知，乙核質(zhì)量數(shù)為： 141114，即m乙=4m 由動(dòng)量守恒定律： mv0 m甲v甲 m乙v乙， 解得v乙=2×l06m/s 設(shè)乙核的電量為q，則由：R=mv/qB，得：q=m乙v/BR=32×1019（C）=2e 【例12】眾所周知，地球圍繞著太陽(yáng)做橢圓運(yùn)動(dòng)，陽(yáng)光普照大地，萬(wàn)物生長(zhǎng)。根據(jù)你學(xué)過的知以，試論述隨著歲月的流逝，地球公轉(zhuǎn)的周期，日地的平均距離及地球的表面溫度變化的趨勢(shì)。（不考慮流星及外星球與地球發(fā)生碰撞的可能性）。

21、【解析】太陽(yáng)內(nèi)部進(jìn)行著激烈的熱核反應(yīng)，輻射大量光子，根據(jù)質(zhì)能方程E=m·C2，可知太陽(yáng)的質(zhì)量M在不斷減小。由萬(wàn)有引力定律FGMm/r2知，太陽(yáng)對(duì)地球的萬(wàn)有引力也在不斷減小。根據(jù)牛頓第二定律Fmv2/r知，日、地距離r將不斷增大。由v=知，地球環(huán)繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的速度將減小（或地球克服引力做功，動(dòng)能減?。?，所以地球運(yùn)行周期T2r/v將增大。由于太陽(yáng)質(zhì)量不斷減小，輻射光子的功率不斷減小，而r日地增大，所以輻射到地球表面熱功率也不斷減小。這樣，地球表面溫度也將逐漸降低。六.粒子物理學(xué)到19世紀(jì)末，人們認(rèn)識(shí)到物質(zhì)由分子組成，分子由原子組成，原子由原子核和電子組成，原子核由質(zhì)子和中子組成。20世紀(jì)3

22、0年代以來，人們認(rèn)識(shí)了正電子、子、K介子、介子等粒子。后來又發(fā)現(xiàn)了各種粒子的反粒子（質(zhì)量相同而電荷及其它一些物理量相反）?，F(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的粒子達(dá)400多種，形成了粒子物理學(xué)。按照粒子物理理論，可以將粒子分成三大類：媒介子、輕子和強(qiáng)子，其中強(qiáng)子是由更基本的粒子夸克組成。從目前的觀點(diǎn)看，媒介子、輕子和夸克是沒有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的“點(diǎn)狀”粒子。用粒子物理學(xué)可以較好地解釋宇宙的演化。規(guī)律方法 1。掌握典型的反應(yīng)方程衰變： 衰變：（核內(nèi)） 衰變：（核內(nèi)） +衰變：（核內(nèi)） 衰變：原子核處于較高能級(jí)，輻射光子后躍遷到低能級(jí)。人工轉(zhuǎn)變：（發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)） （發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)） （人工制造放射性同位素）重核的裂變：

23、在一定條件下（超過臨界體積），裂變反應(yīng)會(huì)連續(xù)不斷地進(jìn)行下去，這就是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。輕核的聚變：（需要幾百萬(wàn)度高溫，所以又叫熱核反應(yīng)）【例14】 完成下列核反應(yīng)方程，并指出其中哪個(gè)是發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程，哪個(gè)是發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程。 + +_ + _+ + _+ + +_解：根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可以判定：，是發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程,;，是發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程; 【例14】)最近幾年，原子核科學(xué)家在超重元素島的探測(cè)方面取得重大進(jìn)展。1996年科學(xué)家們?cè)谘芯磕硟蓚€(gè)重離子結(jié)合成超重元素的反應(yīng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)生成的超重元素的核經(jīng)過6次衰變后的產(chǎn)物是。由此，可以判定生成的超重元素的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別是 A124

24、、259                   B124、265 C112、265                    D112、277分析與解寫出核反應(yīng)方程為：，從而可知，選項(xiàng)D正確?！纠?5】 1956年李政道和楊振寧提出在弱

25、相互作用中宇稱不守恒，并由吳健雄用放射源進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，次年，李、楊二人為此獲得諾貝爾物理獎(jiǎng)，的衰變方程是。其中是反中微子，它的電荷為零，靜止質(zhì)量可認(rèn)為是零（1）CO與Fe同周期，它應(yīng)在周期表的第_周期，的核外電子數(shù)為_在上述衰變方程中，衰變產(chǎn)物的質(zhì)量數(shù)A是_，核電荷數(shù)Z是_。（2）在衰變前核靜止，根據(jù)云室照片可以看出，衰變產(chǎn)物Ni和的運(yùn)動(dòng)徑跡不在一條直線上，如果認(rèn)為衰變產(chǎn)物只有Ni和e，那么衰變過程將違背_守恒定律。分析與解 (1) 關(guān)鍵要知道CO在周期表中的位置，核外電子數(shù)等于質(zhì)子數(shù)(27)，而是的衰變產(chǎn)物，且它與質(zhì)量只相差一個(gè)電子和一個(gè)反中微子，電子質(zhì)量?jī)H為質(zhì)子質(zhì)量的，可忽略不計(jì)，又知道

26、反中微子靜止質(zhì)量可認(rèn)為是零。因此的質(zhì)量數(shù)A應(yīng)與相同，也為60，據(jù)衰變方程知，的一個(gè)中子變成質(zhì)子，則的電荷數(shù)應(yīng)比多1，即。(2) 衰變前靜止，總動(dòng)量為零，衰變后若只產(chǎn)生兩粒子和e，據(jù)動(dòng)量守恒，和系統(tǒng)動(dòng)量也為零，只有當(dāng)兩粒子運(yùn)動(dòng)在同一直線上，方向相反才能保持動(dòng)量為零。假如原為靜態(tài)粒子衰變?yōu)閮蓚€(gè)粒子，若現(xiàn)在它們卻不在同一直線上運(yùn)動(dòng)，那肯定是違反了動(dòng)量守恒定律。2理解原子核的變化無論天然放射性元素的衰變，還是原子核的人工轉(zhuǎn)變，都遵循電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒（注意：質(zhì)量并不守恒），動(dòng)量守恒與能量守恒有關(guān)規(guī)律，除去會(huì)寫核反應(yīng)過程以外，還需結(jié)合以前學(xué)過的力學(xué)知識(shí)、電磁學(xué)知識(shí)進(jìn)行有關(guān)計(jì)算【例16】 靜止的氡核放

27、出粒子后變成釙核，粒子動(dòng)能為E。若衰變放出的能量全部變?yōu)榉礇_核和粒子的動(dòng)能，真空中的光速為c，則該反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為 A. B. 0 C. D.解：由于動(dòng)量守恒，反沖核和粒子的動(dòng)量大小相等，由，它們的動(dòng)能之比為4218，因此衰變釋放的總能量是，由質(zhì)能方程得質(zhì)量虧損是?！纠?7】 靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的一個(gè)核俘獲了一個(gè)速度為向v =7.3×104m/s的中子而發(fā)生核反應(yīng)，生成粒子與一個(gè)新核。測(cè)得粒子的速度為2×104 m/s，方向與反應(yīng)前中子運(yùn)動(dòng)的方向相同，且與磁感線方向垂直。求：寫出核反應(yīng)方程。畫出核反應(yīng)生成的兩個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡及旋轉(zhuǎn)方向的示意圖（磁感線方向垂直于紙面向外）。求

28、粒子與新核軌道半徑之比。求粒子與新核旋轉(zhuǎn)周期之比。 解：由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得：B+nHe+Li由于粒子和反沖核都帶正電，由左手定則知，它們旋轉(zhuǎn)方向都是順時(shí)針方向，示意圖如右。由動(dòng)量守恒可以求出反沖核的速度大小是103m/s方向和粒子的速度方向相反，由帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式r=mv/qB可求得它們的半徑之比是1207由帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期公式T=2m/qB可求得它們的周期之比是673理解核能與核能的計(jì)算凡是釋放核能的核反應(yīng)都有質(zhì)量虧損。核子組成不同的原子核時(shí)，平均每個(gè)核子的質(zhì)量虧損是不同的，所以各種原子核中核子的平均質(zhì)量不同。核子平均質(zhì)量小的，每個(gè)

29、核子平均放的能多。鐵原子核中核子的平均質(zhì)量最小，所以鐵原子核最穩(wěn)定。凡是由平均質(zhì)量大的核，生成平均質(zhì)量小的核的核反應(yīng)都是釋放核能的。核能的計(jì)算方法：(1)根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能虧損，用核子結(jié)合成原子核時(shí)的質(zhì)量虧損(m)的千克數(shù)乘以真空中光速的平方(c=3×108m/s)，即：E=mc2 (2)根據(jù)1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5(MeV)能量，用核子結(jié)合成原子核時(shí)質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位乘以931.5MeV，即：E=m×931.5MeV 注意：式m的單位是千克(kg)，E的單位是焦耳(J)；式中m的單位是指原子質(zhì)量單位(u)(1u=1.660566×10-27 kg

30、)，E的單位是兆電子伏(MeV)。 (3)由核能的轉(zhuǎn)化量來計(jì)算核能。 在無光子輻射的情況下，核反應(yīng)中釋放的核能轉(zhuǎn)化為生成新核和新粒子的動(dòng)能，因而在此情況下可應(yīng)用力學(xué)原理動(dòng)量守恒和能量守恒來計(jì)算核能?！纠?8】 一個(gè)氫原子的質(zhì)量為1.6736×10-27kg，一個(gè)鋰原子的質(zhì)量為11.6505×10-27kg，一個(gè)氦原子的質(zhì)量為6.6467×10-27kg。一個(gè)鋰核受到一個(gè)質(zhì)子轟擊變?yōu)?個(gè)粒子，寫出核反應(yīng)方程，并計(jì)算該反應(yīng)釋放的核能是多少？1mg鋰原子發(fā)生這樣的反應(yīng)共釋放多少核能？解：H+Li 2He 反應(yīng)前一個(gè)氫原子和一個(gè)鋰原子共有8個(gè)核外電子，反應(yīng)后兩個(gè)氦原子也是

31、共有8個(gè)核外電子，因此只要將一個(gè)氫原子和一個(gè)鋰原子的總質(zhì)量減去兩個(gè)氦原子的質(zhì)量，得到的恰好是反應(yīng)前后核的質(zhì)量虧損，電子質(zhì)量自然消掉。由質(zhì)能方程E=mc2得釋放核能E=2.76×10-12J1mg鋰原子含鋰原子個(gè)數(shù)為10-6÷11.6505×10-27，每個(gè)鋰原子對(duì)應(yīng)的釋放能量是2.76×10-12J，所以共釋放2.37×108J核能。例11如下一系列核反應(yīng)是在恒星內(nèi)部發(fā)生的。   其中p為質(zhì)子，為粒子，e+為正電子，為一種中微子，已知質(zhì)子的質(zhì)量為mp=1.672648×10-27kg，粒子的質(zhì)量為m=6.644929

32、5;10-27kg，正電子的質(zhì)量為me=9.11×10-31kg，中微子的質(zhì)量可忽略不計(jì)，真空中的光速c=3×108m/s，試計(jì)算該系列核反應(yīng)完成后釋放的能量。講解：為求出該系列反應(yīng)后釋放的能量，將題中所給的諸核反應(yīng)方程左右兩側(cè)分別相加，消去兩側(cè)相同的項(xiàng)，系列反應(yīng)最終等效為。設(shè)反應(yīng)后釋放的能量為Q，根據(jù)質(zhì)能關(guān)系和能量守恒得，代入數(shù)值得Q=3.95×10-12J?！纠?9】在其他能源中，核能具有能量密度大，地區(qū)適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。在核電站中，核反應(yīng)堆釋放的核能被轉(zhuǎn)化為電能。核反應(yīng)堆的工作原理是利用中子轟擊重核發(fā)生裂變反應(yīng)，釋放出大量核能。（1）核反應(yīng)方程式是反應(yīng)堆中發(fā)生的許多核反應(yīng)中的一種,X為待求粒子，a為X的個(gè)數(shù)，則X為 ，a 。以mU、mBa、mKr分別表示核的質(zhì)量，mn、mp分別表示中子、質(zhì)子的質(zhì)量，C為光在真空中傳播的速度，則在上述