物理選修35原子核知識(shí)點(diǎn)匯總

1、物理選修3-5第十九章原子核知識(shí)點(diǎn)匯總（訓(xùn)練版）知識(shí)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(guó)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(shí)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(chǎng)和磁場(chǎng)來(lái)研究放射性 元素射出的射線，在電場(chǎng)中軌跡： 對(duì)應(yīng)粒子射出速度電離能力穿透能力對(duì)應(yīng)粒子的產(chǎn)生射線最強(qiáng)最弱衰變中：射線較弱較弱衰變中：射

2、線光子C最弱最強(qiáng)核反應(yīng)中新核從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷時(shí)釋放能量，即發(fā)出射線。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 （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 （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(hào)：X-元素符號(hào)，A-核的質(zhì)量數(shù)（核子數(shù)），Z-核電荷數(shù)（即原子序數(shù)）知識(shí)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

3、衰變過(guò)程中，電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒。如:衰變方程：衰變： 衰變：射線是伴隨、衰變放射出來(lái)的高頻光子流。在衰變中新核質(zhì)子數(shù)多一個(gè)，而質(zhì)量數(shù)不變是由于反映中有一個(gè)中子變?yōu)橐粋€(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子。其轉(zhuǎn)化方程是： 2、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(shí)間叫半衰期。半衰期是大量原子發(fā)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(wú)關(guān)。（3）半衰期反映放射性元素穩(wěn)定性。半衰期越長(zhǎng)，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

4、（N余表示未發(fā)生衰變的該元素原子數(shù)，原表示發(fā)生衰變前該元素的原子數(shù)）（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(shí)點(diǎn)三、探測(cè)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(lái)探知放射線的存在，這些現(xiàn)象主要是：使氣體電離;使照相底片感光;使熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光.探測(cè)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(shí)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：盧瑟福用粒子轟擊氦原子核，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子。查德威克用粒子轟擊鈹核，發(fā)現(xiàn)中子。 。2、人工放射性同位素：（1）同位素：具有相

5、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，小居里夫婦用粒子轟擊鋁時(shí)，發(fā)現(xiàn)放射性同位素磷，即 3、放射性同位素的應(yīng)用與防護(hù)：（1）利用射線：射線“無(wú)損探傷”、“鋼板厚度自動(dòng)控制”、“癌癥放療”、“培育優(yōu)良品種”、“殺滅細(xì)菌”等；射線利用其很強(qiáng)的電離能力來(lái)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”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(shí)間、屏閉放射源、及時(shí)檢測(cè)（4）放射性標(biāo)記：知識(shí)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(kù)侖力大得多） 短程力-（作用范圍在1.5

6、×10-15m內(nèi)，大于0.8×10-15m時(shí)表現(xiàn)為引力， 小于0.8×10-15m時(shí)表現(xiàn)為斥力，超過(guò)1.5×10-15m核急劇減小，幾乎為零；） 飽和性-（每個(gè)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)定。c、中等質(zhì)量的原子核比結(jié)合能最大，所以

7、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)量虧損的核反應(yīng)都是放能發(fā)應(yīng)。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 的核反應(yīng)都要釋放能量】這一理論來(lái)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(jiǎn)單正比關(guān)系說(shuō)明：不能說(shuō)“質(zhì)量和能量可以相互轉(zhuǎn)化”，只能說(shuō)“能量大的物體質(zhì)量也大” “質(zhì)量減小時(shí)物體的能量也隨之減少” 光子沒(méi)有靜質(zhì)量，頻率為的運(yùn)動(dòng)光子具有的能量為E=h=mC2； 所以運(yùn)動(dòng)光子的質(zhì)量為 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

8、， 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(dòng)質(zhì)量，總質(zhì)量不變。b、在核反應(yīng)過(guò)程中，釋放的能量可用來(lái)計(jì)算，為虧損質(zhì)量，即 反應(yīng)前后靜質(zhì)量差的絕對(duì)值(掌握兩種計(jì)算方法) 若質(zhì)量虧損為2Kg，則釋放的能量=若質(zhì)量虧損為2u，則釋放的能量1863(MeV)知識(shí)點(diǎn)六、核裂變1、重核的裂變：例：2、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)： 由重核產(chǎn)生的23個(gè)中子，使裂變反應(yīng)連續(xù)不斷地進(jìn)行下去的過(guò)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（鈾塊臨界體積對(duì)應(yīng)的質(zhì)量稱 為臨界質(zhì)量）。4、核反應(yīng)堆簡(jiǎn)介：（1） U235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

9、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”“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(lái)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(shí)點(diǎn)七、輕核的聚變：1、核反應(yīng)方程： 例：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)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(lái)實(shí)現(xiàn)。3、太陽(yáng)輻射的能量，來(lái)自于太陽(yáng)內(nèi)部劇烈的熱核

10、反應(yīng)釋放的能量，因此太陽(yáng)的質(zhì)量將不斷減少。4、核聚變與核裂變對(duì)比同質(zhì)量燃料儲(chǔ)量廢料處理易控制性重核裂變釋放能量少小數(shù)量多輻射強(qiáng)（不容易）已可控輕核聚變釋放能量多大數(shù)量少無(wú)輻射（容易）難題5、輕核聚變可控的難題：目前世界上沒(méi)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(duì)性訓(xùn)練題一、選擇題。共10小題，每小題4分，共40分。每小題的4個(gè)選項(xiàng)中至少有一個(gè)是正確的。請(qǐng)將正確選項(xiàng)選出并填在題后的表格中，全選對(duì)每題得4分，選不全的得2分，有錯(cuò)選或不答的得0分。1下列說(shuō)法正確的是（ ）A射線與射線都是電磁波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

11、、加壓或改變其化學(xué)狀態(tài)的方法都不能改變?cè)雍怂プ兊陌胨テ贒原子核經(jīng)過(guò)衰變生成新核，則新核的質(zhì)量總等于原核的質(zhì)量2用粒子轟擊鋁核（），產(chǎn)生磷核（）和x粒子，磷核（）具有放射性，它衰變后變成硅核（）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(yáng)能是由于太陽(yáng)內(nèi)部高溫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 BC D 4圖中P為放在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的天然放射源，其放出的射線在電場(chǎng)的作用下分成a、b、c三束，以下判斷正確的是（ ）Aa為射線、b為射線Ba為射線、b為射線Cb為射線、c為射線Db為射線、c為射線 5關(guān)于放射性同位素應(yīng)用的下列說(shuō)

12、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6如圖所示，在粒子散射實(shí)驗(yàn)中，粒子穿過(guò)某一金屬原子核附近的示意圖，A、B、C分別位于兩個(gè)等勢(shì)面上，則以下說(shuō)法中正確的是（ ）A粒子在A處的速度比B處的速度小B粒子在B處的動(dòng)能最大，電勢(shì)能最小C粒子在A、C兩處的速度大小相等D粒子在B處的速度比在C處的速度要小7（06深圳2）關(guān)于原子核，下列說(shuō)法中正確的是（ ）A原子

13、核能發(fā)生衰變說(shuō)明原子核內(nèi)存在電子B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+介子、介子都是由一個(gè)夸克（夸克u或夸克d）和一個(gè)反夸克（反夸克或反夸克）組成的，它們的帶電量如下表所示，表中e為元電荷。+ud帶電量+ee+下列說(shuō)法正確的是（ ）A+由u和組成 B+由d和組成C由u和組成 D由d和組成9天然放射性元素（釷）經(jīng)過(guò)一系形衰變和衰變之后，變成（鉛）。下列論斷中正確的是（ ）A鉛核比釷核少24個(gè)中子 B衰變過(guò)程中共有4次衰變和8次衰變C鉛核比釷核少8個(gè)質(zhì)子 D衰變過(guò)程中共有6次衰變和4次衰變102000年8月21日，俄羅斯“庫(kù)爾斯

14、克”號(hào)核潛艇在巴倫支海遇難，沉入深度約為100m的海底“庫(kù)爾斯克”號(hào)核潛艇的沉沒(méi)再次引起人們對(duì)核廢料與環(huán)境問(wèn)題的重視幾十年來(lái)人們向以巴倫支海海域傾倒了不少核廢料，核廢料對(duì)海洋環(huán)境有嚴(yán)重的污染作用其原因有（ ）A鈾、钚等核廢料有放射性 B鈾、钚等核廢料的半衰期很長(zhǎng)C鈾、钚等重金屬有毒性 D鈾、钚等核廢料會(huì)造成爆炸 二、填空題（共20分）11（6分）如圖是利用放射線自動(dòng)控制鋁板厚度的裝置。假如放射源能放射出、三種射線，而根據(jù)設(shè)計(jì)，該生產(chǎn)線壓制的是3mm厚的鋁板，那么是三種射線中的_ _射線對(duì)控制厚度起主要作用。當(dāng)探測(cè)接收器單位時(shí)間內(nèi)接收到的放射性粒子的個(gè)數(shù)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，將會(huì)通過(guò)自動(dòng)裝置將M、N兩個(gè)

15、軋輥間的距離調(diào)節(jié)得_ _些。A12（8分）原來(lái)靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的放射性元素的原子核A，發(fā)生衰變后放出的一個(gè)射線粒子和反沖核都以垂直于磁感線的方向運(yùn)動(dòng)，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(dòng)的質(zhì)點(diǎn)沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。那么：該勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(dòng)的是_，其旋轉(zhuǎn)方向?yàn)開。13（6分）如圖，縱坐標(biāo)表示某放射性物質(zhì)中未衰變的原子核數(shù)（N）與原來(lái)總原子核數(shù)（N0）的比值，橫坐標(biāo)表示衰變的時(shí)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(chǎng)等環(huán)境中，則它的半衰期將 _（填“變長(zhǎng)”、“不變”或“變

16、短”）三、計(jì)算題。共40分。解答題應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算過(guò)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)能方程的正確性，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：用動(dòng)能為0MeV的質(zhì)子轟擊靜止的鋰核，生成兩個(gè)粒子，測(cè)得兩個(gè)粒子的動(dòng)能之和為MeV，已知質(zhì)子、粒子、鋰粒子的質(zhì)量分別取、，求：（1）寫出該反應(yīng)方程。（2）通過(guò)計(jì)算說(shuō)明正確。（1u = 1.6606×10-27）15（12分）一個(gè)電子和一個(gè)正電子對(duì)撞發(fā)生湮滅而轉(zhuǎn)化為一對(duì)光子，設(shè)正負(fù)電子對(duì)撞前的質(zhì)量均為m，動(dòng)能均為Ek，光速為c，普朗克恒為h。求：（1）寫出該反應(yīng)方程；（2）對(duì)

17、撞過(guò)程中的質(zhì)量虧損和轉(zhuǎn)化成的光子在真空中波長(zhǎng)16（16分）處于靜止?fàn)顟B(tài)的某原子核X，發(fā)生衰變后變成質(zhì)量為M的原子核Y，被釋放的粒子垂直射人磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，測(cè)得其圓周與運(yùn)動(dòng)的半徑為r，設(shè)粒子質(zhì)量為m，質(zhì)子的電量為e，試求：（1）衰變后粒子的速率a和動(dòng)能Eka；（2）衰變后Y核的速率y和動(dòng)能Eky；（3）衰變前X核的質(zhì)量Mx參考答案一、選擇題題號(hào)12345678910答案CCABCDCDBADCD ABC二、填空題11，大12外，2n+2，反沖核，順時(shí)針133.8，不變?nèi)?、?jì)算題14解：（1）核反應(yīng)方程為: （3分） （2）核反應(yīng)的質(zhì)量虧損: （2分）= 7.0160u+1.0073u-2×4.0015u=0.0203u （1分）由質(zhì)能方程可得與質(zhì)量虧損相當(dāng)?shù)哪芰浚?MeV （2分）而系統(tǒng)增加的能量： MeV （2分）這些能量來(lái)自核反應(yīng)中，在誤差允許的范圍內(nèi)可