物理選修3---5第十九章原子核知識點(diǎn)匯總

1、物理選修3-5第十九章原子核知識點(diǎn)匯總(訓(xùn)練版)知識點(diǎn)一、原子核的組成1、天然放射現(xiàn)象(1)天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)：1896年法國物理學(xué)，貝克勒耳發(fā)現(xiàn)鈾或鈾礦石能放射出某種人眼看不見的射線。這種射線可穿透黑紙而使照相底片感光。天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)使人們意識到原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)。放射性：物質(zhì)能發(fā)射出上述射線的性質(zhì)稱放射性。放射性元素：具有放射性的元素稱放射性元素。天然放射現(xiàn)象：某種元素白發(fā)地放射射線的現(xiàn)象叫天然放射現(xiàn)象。(2)放射線的成份和性質(zhì)：用電場和磁場來研究放射性元素射出的射線，在電場中軌跡:對應(yīng)粒子射出速度電離能力穿匕匕 搟力對應(yīng)粒子的產(chǎn)生“射線24HeC 10同最a衰艾中：回弱2；n 21H

2、24He3射線01e29c 100較弱較弱3衰艾中：1100n 1H e丫射線光子C最弱S 回核反應(yīng)中新核從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷時釋放能量，即發(fā)出丫射線。三種射線及其性質(zhì)比較:2、原子核的組成(1)質(zhì)子p的發(fā)現(xiàn)1919年盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子，并預(yù)言了中子的存在。發(fā)現(xiàn)方程24He 174N 1；O 11H(2)中子n的發(fā)現(xiàn)：1932年，盧瑟福的學(xué)生查德威克發(fā)現(xiàn)中子。發(fā)現(xiàn)方程24He :Be 1；C Jn(3)原子核的組成：原子核是由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子。在原子核中：質(zhì)子數(shù)等于電荷數(shù)；核子數(shù)等于質(zhì)量數(shù)；中子數(shù)等于質(zhì)量數(shù)減電荷數(shù)原子核常用符號：ZAXX-元素符號，A-核的質(zhì)量數(shù)(核子數(shù))，Z

3、-核電荷數(shù)(即原 子序數(shù))知識點(diǎn)二、放射性元素的衰變1、原子核的衰變:(1)衰變：原子核由于放出某種粒子而轉(zhuǎn)變成新核的變化稱為衰變。在原子核的衰變過程中，電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒。力口:貢亦方程"貢亦238U234Th 4Heq 者亦.234Th234pa0a幺u：又刀,ISia92zU92U90 Th 2Hep .90ih91 pae丫射線是伴隨a、3衰變放射出來的高頻光子流。在3衰變中新核質(zhì)子數(shù)多一個，而質(zhì)量數(shù)不變是由于反映中有一個中子變?yōu)橐粋€質(zhì)子和一個電子。其轉(zhuǎn)化方程是：0 n IH 0e2、半衰期T(1)定義：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時間叫半衰期。半衰期是大量原子發(fā)

4、生衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。(2)半衰期是由原子核內(nèi)部自身因素決定的。它與原子所處的化學(xué)狀態(tài)(單質(zhì)、化合物)和外部條件(如：溫度、壓強(qiáng)等)無關(guān)。(3)半衰期反映放射性元素穩(wěn)定性。半衰期越長，放射性污染就越大；所以科學(xué)實(shí)驗(yàn)用到射線，通常選用半衰期較短的“放射性同位素”發(fā)出的射線，而不用天然放射性物質(zhì) 的射線。(4)公式t-N余 N原*2T (N余表示未發(fā)生衰變的該元素原子數(shù)，N原表示發(fā)生衰變前該元素的原子數(shù))t-M余M原*2T(M余表示未發(fā)生衰變的該元素物質(zhì)質(zhì)量，M原表示發(fā)生衰變前該元素的物質(zhì)質(zhì)量)知識點(diǎn)三、探測射線的方法雖然放射線看不見，但是我們可以根據(jù)一些現(xiàn)象來探知放射線的存在，這些現(xiàn)象主要是：使氣體

5、電離；使照相底片感光；使熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光.探測射線常用儀器：威耳孫云室；氣泡室；蓋革-彌勒計(jì)數(shù)器等。知識點(diǎn)四、放射性的應(yīng)用與防護(hù)1、原子核的人工轉(zhuǎn)變：原子核的人工轉(zhuǎn)變是指用人工的方法(例如用高速粒子轟擊原 子核)使原子核發(fā)生轉(zhuǎn)變。如：盧瑟福用“粒子轟擊氯原子核，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子。4He 14n 17o 11Ho查德威克用a粒子轟擊被核，發(fā)現(xiàn)中子。4He :Be 1；C 0no2、人工放射性同位素：(1)同位素：具有相同的質(zhì)子和不同中子數(shù)的原子互稱同位素。(2)放射性同位素：具有放射性的同位素叫放射性同位素。如：1934年，小居里夫婦用a粒子轟擊鋁時，發(fā)現(xiàn)放射性同位素磷；P,即4He 27Al30P

6、1n2 He 13Al15 P 0n3030015 P14slIe3、放射性同位素的應(yīng)用與防護(hù):(1)利用射線：丫射線一一“無損探傷”、“鋼板厚度自動控制”、“癌癥放療”、“培育優(yōu)良品種”、“殺滅細(xì)菌”等；a射線一一利用其很強(qiáng)的電離能力來使空氣電離, 從而消除靜電。(2)利用“放射性標(biāo)記”作為“示蹤原子”一一如檢查地下漏油管道的漏油情況。(3)防護(hù)：遠(yuǎn)離放射源、減少照射時間、屏閉放射源、及時檢測(4)放射性標(biāo)記：,滴國標(biāo)通司的 .過射也標(biāo)記知識點(diǎn)五、核力與結(jié)合能1、核力：強(qiáng)相互作用-(在原子核的尺度內(nèi)核力比庫侖力大得多)短程力-(作用范圍在1.5 X10-15m內(nèi)，大于0.8 x 10-15m

7、時表現(xiàn)為引力，小于0.8 x 10-15m時表現(xiàn)為斥力，超過1.5 x 10-15m核急劇減小，幾乎為零；)飽和性-(每個核子只與相鄰的核子之間才有核力發(fā)生)在穩(wěn)定的重原子核內(nèi)：中子數(shù)比質(zhì)子數(shù)要多，這樣才能維持原子核的穩(wěn)定2、原子核的結(jié)合能：核子結(jié)合成原子核放出的能量與原子核分解為核所需吸收的能量叫原子核的結(jié)合 能。3、比結(jié)合能：a、“原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比”叫“平均結(jié)合能”或“比結(jié)合能”。b、原子核越大，其結(jié)合能就越大；但比結(jié)合能不一定大；比結(jié)合能越大原子核越穩(wěn)a£oc、中等質(zhì)量的原子核比結(jié)合能最大，所以中等質(zhì)量的原子核最穩(wěn)定。d、凡是向著“比結(jié)合能大”的方向進(jìn)行的核反應(yīng)或有質(zhì)

8、量虧損的核反應(yīng)都是放能發(fā)應(yīng)。的核反應(yīng)都要釋放能量】這e、科學(xué)家們就是根據(jù)向著【“比結(jié)合能大”的方向進(jìn)行一理論來利用核能的。4、核能計(jì)算a、愛因斯坦質(zhì)能方程：物體的能量與質(zhì)量之間的簡單正比關(guān)系E mC2說明：不能說“質(zhì)量和能量可以相互轉(zhuǎn)化”，只能說“能量大的物體質(zhì)量也大”“質(zhì)量減小時物體的能量也隨之減少”光子沒有靜質(zhì)量，頻率為丫的運(yùn)動光子具有的能量為E=hiy =mC;所以運(yùn)動光子的質(zhì)量為 m 1方C2質(zhì)能方程中E為物體具有的一切能量之和（包括機(jī)械能、內(nèi)能、 電磁能、結(jié)合 能等）在核反應(yīng)中，質(zhì)量和能量都守恒。在核反應(yīng)前后只是能量的存在形式不同，總能量不變；在核反應(yīng)前后只是物質(zhì)由靜質(zhì)量變成了動質(zhì)量

9、，總質(zhì)量不變。b、在核反應(yīng)過程中，釋放的能量可用EmC2來計(jì)算，m為虧損質(zhì)量，即反應(yīng)前后靜質(zhì)量差的絕對值（掌握兩種計(jì)算方法）若質(zhì)量虧損 m為2Kg,則釋放的能量 CO 2E mC 2 3 10=1.8 10 J若質(zhì)量虧損m為2u,則釋放的能量 E 2 931.5 1863（MeV）知識點(diǎn)六、核裂變1、事核的裂變例235U1n 144 Ba 89Kr 31ni、 三三/|不 h j 彳 J5乙 l/U 920 n 56 La 36 r、i0 0 n2、鏈?zhǔn)椒磻?yīng):由重核產(chǎn)生的23個中子，使裂變反應(yīng)連續(xù)不斷地進(jìn)行下去的過程，叫“鏈?zhǔn)椒磻?yīng)”。3、使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)能進(jìn)行下去的條件：鈾塊的體積大于 臨界體積（鈾

10、塊臨界體積對應(yīng)的質(zhì)量稱為臨界質(zhì)量）。4、核反應(yīng)堆簡介：(1) U 235只能俘獲“慢中子”而不易俘獲裂變產(chǎn)生的“快中子”，故要用減速劑(石墨、重水、普通水又叫輕水)使快中子變成慢中子,從而使裂變反應(yīng)能進(jìn)行下去。(2)控制反應(yīng)速度：用易吸收中子的“鎘棒”一一“控制棒”插入或拔出反應(yīng)堆控制。(3)核廢料的處理：目前世界上的核電站都是由核裂變反應(yīng)釋放的能量來發(fā)電，核廢料具有很強(qiáng)的輻 射，故要裝入特制的容器深埋地下。知識點(diǎn)七、輕核的聚變：1、核反應(yīng)方程：例：2h 3H 24He Jn (17.6MeV)2、反應(yīng)條件：要使輕核發(fā)生聚變，必須使它們的距離達(dá)到10-15m以內(nèi)，核力才能起作用，聚變反應(yīng)才能進(jìn)

11、行；這就要求聚變材料要達(dá)到107K以上的高溫，因此聚變反應(yīng)又叫“熱核反應(yīng)”；這樣的高溫可以由裂變反應(yīng)釋放的能量實(shí)現(xiàn)，也可以用激光從四面八方照 射聚變材料來實(shí)現(xiàn)。3、太陽輻射的能量，來自于太陽內(nèi)部劇烈的熱核反應(yīng)釋放的能量，因此太陽的質(zhì)量將不斷減少。4、核聚變與核裂變對比向質(zhì)量燃料儲量廢料處理易控制性重核裂變釋放能量小數(shù)量多輻射強(qiáng)(不容已可控少易）輕核聚變釋放能量多大數(shù)量少無輻射（容易）難題5、輕核聚變可控的難題 ：目前世界上沒有一種容器能承受107K以上的高溫；目前聚變反應(yīng)主要用于軍事上，即氫彈。針對性訓(xùn)練題R一、選擇題。共10小題，每小題4分，共40分。每小題的4個選項(xiàng)中至少有一個是 正確的。

12、請將正確選項(xiàng)選出并填在題后的表格中，全選對每題得4分，選不全的得 2分，有錯選或不答的得 。分。1 .下列說法正確的是（）A. “射線與丫射線都是電磁波B. §射線為原子的核外電子電離后形成的電子流，它具有中等的穿透能力。C.用加溫、加壓或改變其化學(xué)狀態(tài)的方法都不能改變原子核衰變的半衰期D.原子核經(jīng)過衰變生成新核，則新核的質(zhì)量總等于原核的質(zhì)量2 .用a粒子轟擊鋁核（27A1 ）,產(chǎn)生磷核（3；P）和X粒子，磷核（；2）具有放射性，它衰變后變成硅核（3：Si）和y粒子，則X粒子和y粒子分別是（）A.質(zhì)子電子B .質(zhì)子正電子 C .中子正電子 D .中子電子3 .太陽能是由于太陽內(nèi)部高溫

13、高壓條件下的熱核聚變反應(yīng)形成的，其核反應(yīng)方程是 （）A. 4；H-：He+2 0eb . 14N+2 He-1；O+；H2351、1369012382344C 92U+0nf 54Xe+ 38sr+10 0 nD . 92 U f 90Th+ 2 He4 .圖中P為放在勻強(qiáng)電場中的天然放射源，其放出的射線在電場的作用下分成a、b、c三束，以下判斷正確的是（）A. a為a射線、b為§射線B. a為§射線、b為丫射線C. b為丫射線、c為a射線D. b為a射線、C為丫射線5 .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

14、除有害靜電的目的8 .利用丫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.用丫射線治療腫瘤時一定要嚴(yán)格控制劑量，以免對人體正常組織造成太大的危害6 .如圖所示，在“粒子散射實(shí)驗(yàn)中，a粒子穿過某一金屬原子核附近的示意圖，A B、C分別位于兩個等勢面上，則以下說法中正確的是（）A. a粒子在 A處的速度比B處的速度小B. a粒子在B處的動能最大，電勢能最小C. a粒子在A C兩處的速度大小相等D. a粒子在B處的速度比在 C處的速度要小金入二/7 . （ 06深圳2）關(guān)于原子核，下列說法中正確的是（）A.原子核能發(fā)生&#

15、167;衰變說明原子核內(nèi)存在電子8 .核反應(yīng)堆利用鎘棒吸收中子控制核反應(yīng)速度C.輕核的聚變反應(yīng)可以在任何溫度下進(jìn)行D. 一切核反應(yīng)都能釋放核能8. 已知兀+介子、兀一介子都是由一個夸克 （夸克u或夸克d）和一個反夸克（反夸克u或反夸克d ）組成的，它們的帶電量如下表所示，表中 e為元電荷。+兀一兀udud帶 電量+e一 e+2e/3e/32e/3e/3卜列說法正確的是（)A.兀+由u和d組成兀+由d和u組成兀一由u和d組成兀一由d和u組成9. 天然放射性元素2921Th （牡）經(jīng)過一系形“衰變和3衰變之后，變成20；Pb （鉛）下列論斷中正確的是（）A.鉛核比社核少24個中子B.衰變過程中共有

16、 4次a衰變和8次3衰變C.鉛核比社核少8個質(zhì)子D.衰變過程中共有 6次a衰變和4次3衰變10. 2000年8月21日，俄羅斯“庫爾斯克”號核潛艇在巴倫支海遇難，沉入深度約為100m的海底.“庫爾斯克”號核潛艇的沉沒再次引起人們對核廢料與環(huán)境問題的重視.幾十年來人們向以巴倫支海海域傾倒了不少核廢料，核廢料對海洋環(huán)境有嚴(yán)重的污染作用.其原因有（）A.鈾、缽等核廢料有放射性B .鈾、缽等核廢料的半衰期很長C.鈾、缽等重金屬有毒性D .鈾、缽等核廢料會造成爆炸二、填空題（共20分）11. （ 6分）如圖是利用放射線自動控制鋁板厚度的裝置。假如放射源能放射出a、3、丫三種射線，而根據(jù)設(shè)計(jì)，該生產(chǎn)線壓制

17、的是3mm厚的鋁板，那么是三種射線中的_射線對控制厚度成射源n卜6起主要作用。當(dāng)探測接收器單位時間內(nèi)接收到的放射性'口 楹1梯攻中 N 自粒子的個數(shù)超過標(biāo)準(zhǔn)值時，將會通過自動裝置將M N飛&兩個軋輻間的距離調(diào)節(jié)得些。f12. （8分）原來靜止在勻強(qiáng)磁場中的放射性元素的原子核A,發(fā)生衰變后放出的一個射線粒子和反沖核都以垂直于磁感線的方向運(yùn)動，形成如圖所示的8字型軌跡，已知大圓半徑是小圓半徑的 n倍，且繞大圓軌道運(yùn)動的質(zhì)點(diǎn)沿順時針方向旋轉(zhuǎn)。那么：該勻強(qiáng)磁場的方向一定是垂直于紙面向 。原子核A的原子序數(shù)是 沿小圓運(yùn)動的是 ，其旋轉(zhuǎn)方向?yàn)?。13. （6分）如圖，縱坐標(biāo)表示某放射性物質(zhì)

18、中未 衰變的原子核數(shù)（N）與原來總原子核數(shù)（N0）的比值， 橫坐標(biāo)表示衰變的時間，則由圖線可知該放射性物質(zhì)的 半衰期為 天，若將該放射性物質(zhì)放在高溫、高壓或強(qiáng)磁場等環(huán)境中，則它的半衰期將 （填“變長”、“不變”或“變短”）三、計(jì)算題。共40分。解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算過程，只寫 出最后答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必需明確寫出數(shù)值和單位。14. （12分）為確定愛因斯坦的質(zhì)能方程Emc2的正確性，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：用動能為E1 0.60MeV勺質(zhì)子轟擊靜止的鋰核 7Li ,生成兩個粒子，測得兩個粒子的動能之和為 E2 19.9 MeV,已知質(zhì)子、粒子、鋰粒子的質(zhì)量分別

19、取mp 1.0073u、pm 4.0015u、mLi 7.0160U ,求：（1）寫出該反應(yīng)方程。（2）通過計(jì)算說明E mc2正確。（1u = 1.6606 X 10-27 kg）15. （12分）一個電子和一個正電子對撞發(fā)生湮滅而轉(zhuǎn)化為一對光子，設(shè)正負(fù)電子對 撞前的質(zhì)量均為 m動能均為 R,光速為c,普朗克恒為ho求：（1）寫出該反應(yīng)方程；（2）對撞過程中的質(zhì)量虧損m和轉(zhuǎn)化成的光子在真空中波長入.16. (16分)處于靜止?fàn)顟B(tài)的某原子核X,發(fā)生e衰變后變成質(zhì)量為 M的原子核Y,r ，設(shè)被釋放的“粒子垂直射人磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，測得其圓周與運(yùn)動的半徑為a粒子質(zhì)量為my質(zhì)子的電量為e,試求：(1)衰變后“粒子的速率Ua和動能Ea；(2)衰變后Y核的速率Uy和動能Ry；( 3)衰變前X 核的質(zhì)量Mx 參考答案、選擇題號!12345678910筆案CCABCDCDBADCDABC