高中物理 第四章 原子核章末復(fù)習(xí)課學(xué)案 粵教版選修35

1、第四章 原子核章末復(fù)習(xí)課【知識(shí)體系】答案填寫(xiě)質(zhì)子射線(xiàn)xyhexye質(zhì)量數(shù)電荷數(shù)核本身性質(zhì)重核裂變主題1對(duì)核反應(yīng)方程及類(lèi)型的理解1核反應(yīng)常見(jiàn)核反應(yīng)分為衰變、人工轉(zhuǎn)變、裂變、聚變等幾種類(lèi)型(1)衰變衰變：uthhe(核內(nèi)2h2nhe)衰變：thpae(核內(nèi)nhe)衰變：原子核處于較高能級(jí)，輻射光子后躍遷到低能級(jí)衰變反應(yīng)的特點(diǎn)：衰變是原子核自發(fā)地轉(zhuǎn)變成另一種原子核，反應(yīng)物只有一個(gè)放射性核，生成物中除有一個(gè)新核外，還有粒子或粒子(2)人工轉(zhuǎn)變nheoh(發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng))behecn(發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng))人工轉(zhuǎn)變特點(diǎn)：以高能微觀粒子轟擊原子核為標(biāo)志，反應(yīng)物中除有一個(gè)原子核外，還有一個(gè)入射粒子，如粒子、質(zhì)

2、子、中子等(3)裂變unbakr3n.裂變特點(diǎn)：質(zhì)量較大的重核捕獲中子分裂成兩個(gè)以上中等質(zhì)量的核，并放出幾個(gè)中子(4)聚變hhhen聚變特點(diǎn)：反應(yīng)物中為n個(gè)質(zhì)量較小的輕核，生成物包含一個(gè)質(zhì)量較大的核2核反應(yīng)方程的書(shū)寫(xiě)(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(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(xiě)成等號(hào)(3)寫(xiě)核反應(yīng)方程必須要有實(shí)驗(yàn)依據(jù)，決不能毫無(wú)根據(jù)地編造(4)在寫(xiě)核反應(yīng)方程時(shí)，應(yīng)先將已知原子核和已知粒子的符號(hào)填入核反應(yīng)方程一般形式的適當(dāng)位置上；然后根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒規(guī)律計(jì)算出未知核(或未知粒子)的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)；最后根據(jù)未知

3、核(或未知粒子)的電荷數(shù)確定它們是哪種元素(或哪種粒子)，并在核反應(yīng)方程一般形式中的適當(dāng)位置填寫(xiě)上它們的符號(hào)【典例1】(2016·上海卷)放射性元素a經(jīng)過(guò)2次衰變和1次衰變后生成一新元素b，則元素b在元素周期表中的位置較元素a的位置向前移動(dòng)了()a1位b2位c3位 d4位解析：原子核經(jīng)過(guò)一次衰變，電荷數(shù)減小2，所以經(jīng)過(guò)2次衰變后電荷數(shù)減小4；同時(shí)，經(jīng)過(guò)一次衰變，電荷數(shù)增加1；所以元素a經(jīng)過(guò)2次衰變和1次衰變后電荷數(shù)減小3，則生成的新元素在元素周期表中的位置向前移3位，故c正確，a、b、d錯(cuò)誤答案：c 針對(duì)訓(xùn)練1(2017·全國(guó)卷)一靜止的鈾核放出一個(gè)粒子衰變成釷核，衰變方程

4、為uthhe.下列說(shuō)法正確的是()a衰變后釷核的動(dòng)能等于粒子的動(dòng)能b衰變后釷核的動(dòng)量大小等于粒子的動(dòng)量大小c鈾核的半衰期等于其放出一個(gè)粒子所經(jīng)歷的時(shí)間d衰變后粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量解析：根據(jù)動(dòng)量守恒定律可知，生成的釷核的動(dòng)量與粒子的動(dòng)量等大反向，故b正確；根據(jù)ek可知，衰變后釷核的動(dòng)能小于粒子的動(dòng)能，故a錯(cuò)誤；鈾核的半衰期等于一半數(shù)量的鈾核衰變需要的時(shí)間，而放出一個(gè)粒子所經(jīng)歷的時(shí)間是一個(gè)原子核衰變的時(shí)間，故兩者不等，故c錯(cuò)誤；由于該反應(yīng)放出能量，由質(zhì)能方程可知，衰變后粒子與釷核的質(zhì)量之和小于衰變前鈾核的質(zhì)量，故d錯(cuò)誤答案：b主題2核能的計(jì)算核能的計(jì)算是原子核物理中的熱點(diǎn)問(wèn)題，

5、在重核的裂變、輕核的聚變、放射性衰變以及某些人工轉(zhuǎn)變的核反應(yīng)中，都伴隨著巨大的核能釋放，根據(jù)不同的題設(shè)條件和不同的核反應(yīng)特征，歸納以下幾種計(jì)算方法：(1)根據(jù)質(zhì)量虧損計(jì)算(emc2或emc2)根據(jù)核反應(yīng)方程，計(jì)算核反應(yīng)前和核反應(yīng)后的質(zhì)量虧損m.根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程emc2或emc2計(jì)算核能計(jì)算過(guò)程中m的單位是千克，e的單位是焦耳(2)利用原子單位u和電子伏特計(jì)算(em×931.5 mev)明確原子單位u和電子伏特間的關(guān)系因1 u1.6606×1027 kg，則emc21.660 6×1027×(3.0×108)2 j1.494×101

6、0 j.又1 ev1.6×1019 j，則e1.494×1010 j931.5 mev.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)量單位數(shù)乘以931.5 mev，即em×931.5 mev.上式中，m單位是u，e的單位是mev.(3)利用平均結(jié)合能來(lái)計(jì)算核能原子核的結(jié)合能核子的平均結(jié)合能×核子數(shù)核反應(yīng)中反應(yīng)前系統(tǒng)內(nèi)所有原子核的總結(jié)合能與反應(yīng)后生成的所有新核的總結(jié)合能之差，就是該次核反應(yīng)所釋放(或吸收)的核能(4)根據(jù)能量守恒和動(dòng)量守恒來(lái)計(jì)算核能參與核反應(yīng)的粒子所組成的系統(tǒng)，在核反應(yīng)過(guò)程中的動(dòng)量和能量是守恒的

7、，因此，在題給條件中沒(méi)有涉及質(zhì)量虧損，或者核反應(yīng)所釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為生成的新粒子的動(dòng)能而無(wú)光子輻射的情況下，從動(dòng)量和能量守恒可以計(jì)算出核能的變化(5)應(yīng)用阿伏加德羅常數(shù)計(jì)算核能若要計(jì)算具有宏觀質(zhì)量的物質(zhì)中所有原子核都發(fā)生核反應(yīng)所放出的總能量，應(yīng)用阿伏加德羅常數(shù)計(jì)算核能更為簡(jiǎn)便根據(jù)物體的質(zhì)量m和摩爾質(zhì)量m，由n求出摩爾數(shù)，并求出原子核的個(gè)數(shù)nnanna.由題設(shè)條件求出一個(gè)原子核與另一個(gè)原子核反應(yīng)放出或吸收的能量e0(或直接從題目中找出e0)再根據(jù)ene0求出總能量【典例2】已知氘核的平均結(jié)合能為1.1 mev，氦核的平均結(jié)合能為7.1 mev，則兩個(gè)氘核結(jié)合成一個(gè)氦核時(shí)()a釋放出4.9 me

8、v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的能量解析：依據(jù)題意可寫(xiě)出兩個(gè)氘核結(jié)合成一個(gè)氦核的核反應(yīng)方程為hhhe，因氘核的平均結(jié)合能為1.1 mev，氦核的平均結(jié)合能為7.1 mev，故核反應(yīng)過(guò)程釋放能量e4×7.1 mev2×2×1.1 mev24.0 mev，故選c.答案：c針對(duì)訓(xùn)練2試計(jì)算用粒子轟擊鈹(be)核發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)中所釋放的能量(已知鈹核、碳核、粒子和中子的質(zhì)量分別為mbe9.012 19 u，mc12.000 0 u，m4.002 6 u，mn1.008 665 u1 u1.660 566×

9、1027 kg)解析：核反應(yīng)方程為behe 6cne，核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為mmbemmcmn(9.012 194.002 612.000 01.008 665)u0.006 125 u，emc20.006 125×931.5 mev5.705 mev或e0.006 125×1.660 566×1027×(3×108)2 j9.15×1013 j.答案：5.705 mev(或9.15×1013 j)統(tǒng)攬考情半衰期、質(zhì)能方程的應(yīng)用、計(jì)算和核反應(yīng)方程的書(shū)寫(xiě)是高考的熱點(diǎn)問(wèn)題，試題一般以基礎(chǔ)知識(shí)為主，較簡(jiǎn)單 真題例析(2017

10、3;全國(guó)卷)大科學(xué)工程“人造太陽(yáng)”主要是將氘核聚變反應(yīng)釋放的能量用來(lái)發(fā)電氘核聚變反應(yīng)方程是hhhen. 已知h的質(zhì)量為2.013 6 u, he的質(zhì)量為3.015 0 u, n的質(zhì)量為1.008 7 u，1 u931 mev/c2. 氘核聚變反應(yīng)中釋放的核能約為()a3.7 mevb3.3 mevc2.7 mev d0.93 mev解析：根據(jù)質(zhì)能方程，釋放的核能emc2, m2mhmhemn0.003 5 u，則e0.003 5 u×931 mev/c2×c23.258 5 mev3.3 mev，故b正確答案：b針對(duì)訓(xùn)練(2016·全國(guó)卷)在下列描述的核過(guò)程的方程

11、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_(填正確答案的標(biāo)號(hào))a.cneb.psec.uthhed.nheohe.unxesr2nf.hhhen解析：a和b的反應(yīng)生成物里都有電子，屬于衰變，c的反應(yīng)生成物里有粒子，是衰變，裂變是重核裂變成輕核，屬于裂變的是e，聚變是輕核生成重核，屬于聚變的是f.答案：cabef1.(2016·上海卷)研究放射性元素射線(xiàn)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示兩塊平行放置的金屬板a、 b分別于電源的兩極a、 b連接，放射源發(fā)出的射線(xiàn)從其上方小孔向外射出則()aa為電源正極，到達(dá)a板的為射線(xiàn)ba為電源正極，到達(dá)a板的為射線(xiàn)ca為電源負(fù)極，到達(dá)a板的

12、為射線(xiàn)da為電源負(fù)極，到達(dá)a板的為射線(xiàn)解析：射線(xiàn)為高速電子流，質(zhì)量約為質(zhì)子質(zhì)量的，速度接近光速；射線(xiàn)為氦核流，速度約為光速的.在同一電場(chǎng)中，射線(xiàn)偏轉(zhuǎn)的軌跡曲率半徑小于射線(xiàn)的曲率半徑，由題圖知，向左偏的為射線(xiàn)，向右偏的為射線(xiàn)，即到達(dá)a板的為射線(xiàn)；因粒子帶正電，向右偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明電場(chǎng)方向水平向右，那么a為電源正極，故b正確，a、c、d錯(cuò)誤答案：b2.(2017·天津卷)我國(guó)自主研發(fā)制造的國(guó)際熱核聚變核心部件在國(guó)際上率先通過(guò)權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證，這是我國(guó)對(duì)國(guó)際熱核聚變項(xiàng)目的重大貢獻(xiàn)下列核反應(yīng)方程中屬于聚變反應(yīng)的是()a.hhhenb.nheohc.healpnd.unbake3n解析：hhhen是一個(gè)

13、氘核與一個(gè)氚核結(jié)合成一個(gè)氦核，同時(shí)放出一個(gè)中子，屬于聚變反應(yīng)，故a正確； nheoh是盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)，他用粒子轟擊氮原子核，產(chǎn)生氧的同位素氧17和一個(gè)質(zhì)子，是人類(lèi)第一次實(shí)現(xiàn)的原子核的人工轉(zhuǎn)變，屬于人工核反應(yīng)，故b錯(cuò)誤； healpn是小居里夫婦用粒子轟擊鋁片時(shí)發(fā)現(xiàn)了放射性磷(磷30)，屬于人工核反應(yīng)，故c錯(cuò)誤； unbakr3n是一種典型的鈾核裂變，屬于裂變反應(yīng)，故d錯(cuò)誤答案：a3(2017·江蘇卷)(多選)原子核的平均結(jié)合能曲線(xiàn)如圖所示，根據(jù)該曲線(xiàn)，下列判斷中正確的有()a.he核的結(jié)合能約為14 mevb.he核比li核更穩(wěn)定c兩個(gè)h核結(jié)合成he核時(shí)釋放能量d.u核中核子

14、的平均結(jié)合能比kr核中的大解析：由圖知he核的平均結(jié)合能約為7 mev，所以結(jié)合能約為4×728 (mev)，故a錯(cuò)誤； he核比li核的平均結(jié)合能大，所以he核比li核更穩(wěn)定，故b正確；兩個(gè)h核結(jié)合成he核時(shí)，即由平均結(jié)合能小的反應(yīng)生成平均結(jié)合能大的釋放能量，故c正確；由圖知u核中核子的平均結(jié)合能比kr核中的小，故d錯(cuò)誤答案：bc4(2016·天津卷)(多選)物理學(xué)家通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)的深入觀察和研究，獲得正確的科學(xué)認(rèn)知，推動(dòng)物理學(xué)的發(fā)展，下列說(shuō)法符合事實(shí)的是()a赫茲通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論b查德威克用離子轟擊n獲得反沖核o，發(fā)現(xiàn)了中子c貝克勒爾發(fā)現(xiàn)天然放

15、射性現(xiàn)象，說(shuō)明原子核有復(fù)雜結(jié)構(gòu)d盧瑟福通過(guò)對(duì)陰極射線(xiàn)的研究，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型解析：根據(jù)物理學(xué)史可知，赫茲通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論，故a正確；查德威克用粒子轟擊鈹核，產(chǎn)生中子和碳12原子核，故b錯(cuò)誤；貝克勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射性現(xiàn)象，說(shuō)明原子核有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，故c正確；盧瑟福通過(guò)對(duì)射線(xiàn)散射的研究提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，故d錯(cuò)誤答案：ac5在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)原來(lái)靜止的碳14原子核，它放射出的粒子與反沖核的徑跡是兩個(gè)內(nèi)切的圓，兩圓的直徑之比為71，如圖所示，那么碳14的衰變方程為()a.cebb.chebec.cheb d.cen解析：原子核的衰變過(guò)程滿(mǎn)足動(dòng)量守恒，粒子與反沖核的速度方向相反，根據(jù)左手定則判斷得知，粒子與反沖核的電性相反，則知粒子帶負(fù)電，所以該衰變是衰變，此粒子是粒子，符號(hào)為e.由于兩帶電粒子動(dòng)量大小相等，方向相反，就動(dòng)量大小而言有：m1v1m2v2，由帶電粒子