（浙江选考）2019版高考物理大一轮复习第十三章波粒二象性原子结构原子核第2讲原子核学案.doc

1、【 精品教育资源文库 】 第 2 讲 原子核 考试标准 知识内容 必考要求 加试要求 说明 原子核的组成 a 1.不要求识记反映三种放射线穿透能力的数据 . 2.不要求知道威尔逊云室、气泡室的工作原理 . 3.不要求知道盖革 米勒计数器的技术细节 . 4.不要求了解比结合能概念以及比结合能曲线 . 5.不要求了解核电站的工作流程 . 6.不要求知道受控核聚变中的技术问题 . 7.不要求识记新粒子以及各种夸克的名称 . 8.不要求识记宇宙与恒星演化的细节 . 放射性元素的衰变 c 探测射线的方法 a 放射性的应用与防护 a 核力与结合能 c 核裂变 c 核聚变 c 粒子和宇宙 a 一、原子核的

2、组成 1.天然放射现象 (1)天然放射现象 元素自发地放出射线的现象，首先由 贝可勒尔 发现 .天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构 . (2)三种射线 名称 构成 符号 电离能力 贯穿本领 射线 氦核 42He 最强 最弱 射线 电子 0-1 e 较强 较强 射线 光子 最弱 最强 2.原子核的组成 【 精品教育资源文库 】 (1)原子核由质子 (11H)和中子 (10n)组成，质子和中子统称为 核子 .质子带正电，中子不带电 . (2)基本关系 核电荷数 (Z)质子数元素的原子序数 核外电子数 . 质量数 (A) 核子数 质子数中子数 . (3)X 元素的原子核的符号为 AZX，

3、其中 A 表示 质量数 ， Z 表示核电荷数 . (4)同位素：具有相同 质子数 而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置，它们互称为同位素 . 自测 1 (多选 )氢有三种同位素，分别是氕 (11H)、氘 (21H)、氚 (31H)，则 ( ) A.它们的质子数相等 B.它们的核外电子数相等 C.它们的核子数相等 D.它们的化学性质相同 答案 ABD 二、放射性元素的衰变 1.原子核的衰变 (1)原子核放出 粒子或 粒子，变成另一种 原子核 的变化称为原子核的衰变 . (2)分类 衰变： AZX A 4Z 2Y 42He 衰变： AZX AZ+1 Y 0-1 e 当放射性物质连续发生

4、衰变时，原子核中有的发生 衰变，有的发生 衰变，同时伴随着 辐射 . (3)两个典型的衰变方程 衰变： 23892 U 23490 Th 42He 衰变： 23490 Th 23491 Pa 0-1 e. 2.半衰期 放射性元素衰变的快慢是由核 内部 自身的因素决定的，跟 原子所处的化学状态和外部条件没有关系 . 自测 2 (多选 )238 92U 衰变为 222 86Rn 要经过 m 次 衰变和 n 次 衰变，则 m、 n 为 ( ) A.m 4 B.m 16 C.n 4 D.n 2 答案 AD 三、探测射线的方法 威尔逊云室、气泡室、盖革 米勒计数器 . 四、放射性的应用与防护 1.应用射

5、线：工业上可以使用射线来测厚度、医疗方面可以 放射治疗 、利用 射线照射种【 精品教育资源文库 】 子来培育优良品种等 . 2.示踪原子：有关生物大分子的结构及其功能的研究，几乎都要 借助于 示踪原子 . 3.辐射与安全：人类一直生活在放射性的环境中，过量的射线对人体组织有破坏作用 .要防止 放射性物质 对水源、空气、用具等的污染 . 自测 3 (多选 )有关放射性同位素 3015P 的下列说法，正确的是 ( ) A.3015P 与 3014X 互为同位素 B.3015P 与其同位素有相同的化学性质 C.用 3015P 制成化合物后它的半衰期变长 D.含有 3015P 的磷肥释放正电子，可用

6、作示踪原子，观察磷肥对植物的影响 答案 BD 五、核裂变 1.典型的裂变反应方程： 23592 U 10n 8936Kr 14456 Ba 310n. 2.链式反应：由重核裂变产生的 中子 使裂变反应一代接一代继续下去的过程 . 3.临界体积和临界质量：裂变物质能够发生 链式反应 的最小体积及其相应的质量 . 4.裂变的应用：原子弹、核反应堆 . 六、核聚变 1.典型的聚变反应方程： 21H31H42He10n 17.6 MeV 2.人工转变： (1)卢瑟福发现质子： 14 7N 42He 148 O 11H. (2)查德威克发现中子： 94Be 42He 12 6C 10n. 自测 4 (多

7、选 )下列说法正确的是 ( ) A.重核裂变时放出能量，而轻核聚变时吸收能量 B.轻核聚变必须在很高的温度下才能进行 C.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应 D.人类制成了原子弹，从而实现了用人工方法控制链式反应的速度，和平利用核能 答案 BC 命题点一 原子核及核反应 1.核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头 “” 连接并表示反应方【 精品教育资源文库 】 向，不能用等号连接 . 2.核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反 应方程 . 3.核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中反应前后的总质量一般会发生变化 .

8、 4.核反应遵循电荷数守恒 . 例 1 (多选 )(2016 浙江 10 月选考 16) 用中子 (10n)轰击铀核 (235 92U)产生裂变反应，会产生钡核 ( 14456 Ba)和氪核 (8936Kr)并释放出中子 (10n)，当达到某些条件时可发生链式反应 .一个铀核(235 92U)裂变时，释放的能量约为 200 MeV(1 eV 1.610 19 J).以下说法正确的是 ( ) A.235 92U 的裂变方程为 23592 U 14456 Ba 8936Kr 210n B.235 92U 的裂变方程为 23592 U 10n 14456 Ba 8936Kr 310n C.235 9

9、2U 发生链式反应的条件与铀块的体积有关 D.一个 235 92U 裂变时，质量亏损约为 3.610 29 kg 答案 BC 解析 铀核在裂变过程中需要中子的轰击，产生链式反应，选项 A 错误，选项 B 正确 .而链式反应在进行过程中，还需要铀块达到临界体积才能维持链式反应持续不断进行下去，选项C 正确 .根据释放出来的核能，结合质能方程 E mc2可知，反应过程中，亏损质量为 m 2001061.610 19?310 8?2 kg3.610 28 kg，选项 D 错误 . 变式 1 (多选 )(2017“ 金华十校 ” 联考 )关于天然放射现象，以下叙述正确的是 ( ) A.在 、 、 这三

10、种射线中， 射线的穿透能力最强， 射线的电离能力最强 B. 衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时产生的 C. 射线会使种子的遗传基因发生变异，从而培育出新的优良品种 D.铀核 (238 92U)衰变为铅核 (206 82Pb)的过程中，要经过 8 次 衰变和 10 次 衰变 答案 ABC 变式 2 (多选 )14C 发生放射性衰变成为 14N，半衰期约为 5 700 年，已知植物存活期间，其体内 14C 与 12C 的比例不变；生命活动结束后， 14C 的比例持续减少，现通过测量得知，某古木样品中 14C 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一 .下列说法正确的是 ( ) A.该古木的

11、年代距今约 5 700 年 B.12C、 14C 具有相同的中子数 C.14C 衰变为 14N 的过程中放出 射线 D.增加样品测量环境的压强将加速 14C 的衰变 答案 AC 【 精品教育资源文库 】 解析 放射性元素经 过一个半衰期剩下的原子核的质量是原来的一半，故该古木的年代距今约为 5 700 年， A 正确； 12C 和 14C 互为同位素，具有相同的质子数、不同的中子数， B 错误；14C 衰变为 14N，电荷数增加 1，说明放出了电子，发生了 衰变， C 正确；半衰期由原子核本身决定，与外界因素无关， D 错误 . 变式 3 (多选 )下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的

12、是 ( ) A. 射线是高速运动的电子流 B.氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大 C.太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的轻核聚变 D.210 83Bi 的半衰期是 5 天， 100 克 210 83Bi 经过 10 天后还剩下 50 克 答案 BC 解析 射线是高速电子流，而 射线是一种电磁波，选项 A 错误 .氢原子辐射光子后，绕核运动的电子距核更近，动能增大，选项 B 正确 .太阳辐射能量的主要来源是太阳内部氢核 的聚变，选项 C正确 .10 天为两个半衰期，剩余的 210 83Bi 为 100 1()2t g 100( 12)2 g 25 g，选项 D错误 . 变式 4 (多选

13、 )(2017 湖州市高三上学期期末 )对以下的几 个核反应方程，判断正确的是( ) 21H 31H 42He 10n 2411Na 2412Mg 0 1e 235 92U 10n 144 56Ba 8936Kr 310n A. 是裂变 ， 是 衰变 B. 是聚变， 是裂变 C. 是 衰变， 是裂变 D. 是裂变， 是 衰变 答案 BC 解析 21H 31H 42He 10n，该反应是聚变； 2411Na 2412Mg 0 1e，该衰变放射出一个电子，是 衰变； 235 92U 10n 144 56Ba 8936Kr 310n，该反应是重核分裂为两个中等质量的新核，是裂变 . 变式 5 (多选

14、 )(2017 浙江 “ 七彩阳光 ” 联考 )现有如下两个核反应方程分别为： X Y 42He 31H 4.9 MeV 21H31H 42He X 17.6 MeV 下列表述正确的是 ( ) A.X 是质子 B.Y 的 质子数是 3，中子数是 3 【 精品教育资源文库 】 C.两个核反应都没有质量亏损 D.氘和氚的核反应是核聚变反应 答案 BD 解析 根据核反应方程： 21H 31H 42He X 17.6 MeV， X 的质量数： A1 2 3 4 1，核电荷数： Z1 1 1 2 0，所以 X 是中子，故 A 错误；根据核反应方程： X Y 42He 31H 4.9 MeV，X 是中子

15、，所以 Y 的质量数： A2 4 3 1 6，核电荷数： Z2 2 1 0 3，所以 Y 的质子数是 3，中子数是 3，故 B 正确；根据两个核反应方程可知，都有大量的能量释放出来，所以一定都有质量亏损，故 C 错误；氘和氚的核反应过程中是质量比较小的核生成质量比较大的新核，所以是核聚变反应，故 D 正确 . 命题点二 核能的计算 核能的计算方法 1.根据爱因斯坦质能方程列式计算：即 E mc2( m 的单位： kg). 2.根据 1 原子质量单位 (u)相当于 931.5 MeV 能量，则 E m931.5 MeV( m 的单位：u). 3.核反应遵守动量守恒定律和能量守恒定律，因此可以结合动量守恒 定律和能量守恒定律来计算核能 . 例 2 铀核裂变的一种方式是 23592 U 10n 143