物理選修35原子核知識點匯總

1、物理選修3-5第十九章原子核知識點匯總（訓練版）知識點一、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，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雜結構。放射性：物質能發(fā)射出上述射線的性質稱放射性。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： 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： 對應粒子射出速度電離能力穿透能力對應粒子的產生射線最強最弱衰變中：射線較弱較弱衰變中：射

2、線光子C最弱最強核反應中新核從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷時釋放能量，即發(fā)出射線。三種射線及其性質比較：2、 原子核的組成（1）質子p的發(fā)現(xiàn)1919年盧瑟福發(fā)現(xiàn)質子，并預言了中子的存在。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：原子核是由質子和中子組成，質子和中子統(tǒng)稱為核子。在原子核中：質子數(shù)等于電荷數(shù);核子數(shù)等于質量數(shù);中子數(shù)等于質量數(shù)減電荷數(shù).原子核常用符號：X-元素符號，A-核的質量數(shù)（核子數(shù)），Z-核電荷數(shù)（即原子序數(shù)）知識點二、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變成新核的變化稱為衰變。在原子核的

3、衰變過程中，電荷數(shù)和質量數(shù)守恒。如:衰變方程：衰變： 衰變：射線是伴隨、衰變放射出來的高頻光子流。在衰變中新核質子數(shù)多一個，而質量數(shù)不變是由于反映中有一個中子變?yōu)橐粋€質子和一個電子。其轉化方程是： 2、半衰期T（1）定義：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時間叫半衰期。半衰期是大量原子發(fā)生衰變的統(tǒng)計規(guī)律。（2）半衰期是由原子核內部自身因素決定的。它與原子所處的化學狀態(tài)（單質、化合物）和外部條件（如：溫度、壓強等）無關。（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；所以科學實驗用到射線，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質量，M原表示發(fā)生衰變前該元素的物質質量）知識點三、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：使氣體電離;使照相底片感光;使熒光物質產生熒光.探測射線常用儀器：威耳孫云室；氣泡室；蓋革彌勒計數(shù)器等。知識點四、放射性的應用與防護1、 原子核的人工轉變：原子核的人工轉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)生轉變。如：盧瑟福用粒子轟擊氦原子核，發(fā)現(xiàn)了質子。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，發(fā)現(xiàn)放射性同位素磷，即 3、放射性同位素的應用與防護：（1）利用射線：射線“無損探傷”、“鋼板厚度自動控制”、“癌癥放療”、“培育優(yōu)良品種”、“殺滅細菌”等；射線利用其很強的電離能力來使空氣電離，從而消除靜電。（2）利用“放射性標記”作為“示蹤原子”如檢查地下漏油管道的漏油情況。（3）防護：遠離放射源、減少照射時間、屏閉放射源、及時檢測（4）放射性標記：知識點五、核力與結合能1、核力：強相互作用-（在原子核的尺度內核力比庫侖力大得多） 短程力-（作用范圍在1.5

6、×10-15m內，大于0.8×10-15m時表現(xiàn)為引力， 小于0.8×10-15m時表現(xiàn)為斥力，超過1.5×10-15m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：中子數(shù)比質子數(shù)要多，這樣才能維持原子核的穩(wěn)定2、 原子核的結合能： 核子結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合能。3、 比結合能：a、“原子核的結合能與核子數(shù)之比”叫“平均結合能”或“比結合能”。b、原子核越大，其結合能就越大；但比結合能不一定大； 比結合能越大原子核越穩(wěn)定。c、中等質量的原子核比結合能最大，所以

7、中等質量的原子核最穩(wěn)定。d、凡是向著“比結合能大”的方向進行的核反應或 有質量虧損的核反應都是放能發(fā)應。e、科學家們就是根據(jù)向著【“比結合能大”的方向進行 的核反應都要釋放能量】這一理論來利用核能的。4、核能計算a、愛因斯坦質能方程：物體的能量與質量之間的簡單正比關系說明：不能說“質量和能量可以相互轉化”，只能說“能量大的物體質量也大” “質量減小時物體的能量也隨之減少” 光子沒有靜質量，頻率為的運動光子具有的能量為E=h=mC2； 所以運動光子的質量為 質能方程中E為物體具有的一切能量之和（包括機械能、內能、電磁能、結合能等） 在核反應中，質量和能量都守恒。在核反應前后只是能量的存在形式不同

8、， 總能量不變；在核反應前后只是物質由靜質量變成了動質量，總質量不變。b、在核反應過程中，釋放的能量可用來計算，為虧損質量，即 反應前后靜質量差的絕對值(掌握兩種計算方法) 若質量虧損為2Kg，則釋放的能量=若質量虧損為2u，則釋放的能量1863(MeV)知識點六、核裂變1、重核的裂變：例：2、鏈式反應： 由重核產生的23個中子，使裂變反應連續(xù)不斷地進行下去的過程，叫“鏈式反應”。3、使鏈式反應能進行下去的條件：鈾塊的體積大于臨界體積（鈾塊臨界體積對應的質量稱 為臨界質量）。4、核反應堆簡介：（1） U235只能俘獲“慢中子”而不易俘獲裂變產生的“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，從而使裂變反應能進行下去。（2）控制反應速度： 用易吸收中子的“鎘棒”“控制棒”插入或拔出反應堆控制。（3）核廢料的處理： 目前世界上的核電站都是由核裂變反應釋放的能量來發(fā)電，核廢料具有很強的輻射，故要裝入特制的容器深埋地下。知識點七、輕核的聚變：1、核反應方程： 例：2、反應條件：要使輕核發(fā)生聚變，必須使它們的距離達到10-15m以內，核力才能起作用， 聚變反應才能進行；這就要求聚變材料要達到107K以上的高溫，因此聚變反應又叫“熱核反應”；這樣的高溫可以由裂變反應釋放的能量實現(xiàn)，也可以用激光從四面八方照射聚變材料來實現(xiàn)。3、太陽輻射的能量，來自于太陽內部劇烈的熱核

10、反應釋放的能量，因此太陽的質量將不斷減少。4、核聚變與核裂變對比同質量燃料儲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（不容易）已可控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；目前聚變反應主要用于軍事上，即氫彈。針對性訓練題一、選擇題。共10小題，每小題4分，共40分。每小題的4個選項中至少有一個是正確的。請將正確選項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0分。1下列說法正確的是（ ）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原子核經過衰變生成新核，則新核的質量總等于原核的質量2用粒子轟擊鋁核（），產生磷核（）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質子 電子 B質子 正電子 C中子 正電子 D中子 電子3太陽能是由于太陽內部高溫高壓條件下的熱核聚變反應形成的，其核反應方程是（ ）A BC D 4圖中P為放在勻強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（ ）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關于放射性同位素應用的下列說

12、法中正確的有（ ）A放射線改變了布料的性質使其不再因摩擦而生電，因此達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，其結果一定是成為更優(yōu)秀的品種D用射線治療腫瘤時一定要嚴格控制劑量，以免對人體正常組織造成太大的危害6如圖所示，在粒子散射實驗中，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粒子在A處的速度比B處的速度小B粒子在B處的動能最大，電勢能最小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）關于原子核，下列說法中正確的是（ ）A原子

13、核能發(fā)生衰變說明原子核內存在電子B核反應堆利用鎘棒吸收中子控制核反應速度C輕核的聚變反應可以在任何溫度下進行D一切核反應都能釋放核能8已知+介子、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）經過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個中子 B衰變過程中共有4次衰變和8次衰變C鉛核比釷核少8個質子 D衰變過程中共有6次衰變和4次衰變102000年8月21日，俄羅斯“庫爾斯

14、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C鈾、钚等重金屬有毒性 D鈾、钚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、三種射線，而根據(jù)設計，該生產線壓制的是3mm厚的鋁板，那么是三種射線中的_ _射線對控制厚度起主要作用。當探測接收器單位時間內接收到的放射性粒子的個數(shù)超過標準值時，將會通過自動裝置將M、N兩個

15、軋輥間的距離調節(jié)得_ _些。A12（8分）原來靜止在勻強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，且繞大圓軌道運動的質點沿順時針方向旋轉。那么：該勻強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_。沿小圓運動的是_，其旋轉方向為_。13（6分）如圖，縱坐標表示某放射性物質中未衰變的原子核數(shù)（N）與原來總原子核數(shù)（N0）的比值，橫坐標表示衰變的時間，則由圖線可知該放射性物質的半衰期為_天，若將該放射性物質放在高溫、高壓或強磁場等環(huán)境中，則它的半衰期將 _（填“變長”、“不變”或“變

16、短”）三、計算題。共40分。解答題應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能方程的正確性，設計了如下實驗：用動能為0MeV的質子轟擊靜止的鋰核，生成兩個粒子，測得兩個粒子的動能之和為MeV，已知質子、粒子、鋰粒子的質量分別取、，求：（1）寫出該反應方程。（2）通過計算說明正確。（1u = 1.6606×10-27）15（12分）一個電子和一個正電子對撞發(fā)生湮滅而轉化為一對光子，設正負電子對撞前的質量均為m，動能均為Ek，光速為c，普朗克恒為h。求：（1）寫出該反應方程；（2）對

17、撞過程中的質量虧損和轉化成的光子在真空中波長16（16分）處于靜止狀態(tài)的某原子核X，發(fā)生衰變后變成質量為M的原子核Y，被釋放的粒子垂直射人磁感強度為B的勻強磁場中，測得其圓周與運動的半徑為r，設粒子質量為m，質子的電量為e，試求：（1）衰變后粒子的速率a和動能Eka；（2）衰變后Y核的速率y和動能Eky；（3）衰變前X核的質量Mx參考答案一、選擇題題號12345678910答案CCABCDCDBADCD ABC二、填空題11，大12外，2n+2，反沖核，順時針133.8，不變三、計算題14解：（1）核反應方程為: （3分） （2）核反應的質量虧損: （2分）= 7.0160u+1.0073u-2×4.0015u=0.0203u （1分）由質能方程可得與質量虧損相當?shù)哪芰浚?MeV （2分）而系統(tǒng)增加的能量： MeV （2分）這些能量來自核反應中，在誤差允許的范圍內可