2020年高考物理一轮复习专题十二第2讲原子核课件.ppt

1、第2讲原子核考点 1 天然放射现象、原子核的组成1.天然放射现象(1)天然放射现象自发贝克勒尔原子核元素_放出射线的现象，首先由_发现.天然放射现象的发现，说明_具有复杂的结构.(2)放射性和放射性元素：物质发射某种看不见的射线的性质叫_.具有放射性的元素叫_元素.放射性(3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是_射线、_射线、_射线.放射性2.原子核质子中子核子(1)原子核的组成原子核由_和_组成，质子和中子统称为_.质子质子数中子数原子核的核电荷数_ 数，原子核的质量数_.(2)同位素：具有相同_、不同_的原子，在元素周期表中的_相同.同位素具有相同的_性质.质子数中子数位置化

2、学考点 2 原子核的衰变和半衰期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2.半衰期(1)定义：放射性元素的原子核有_发生衰变所需的时间.半数(2)衰变规律：NN0_、mm0_(3)影响因素：由_因素决定，跟原子所处的物理化学状态无关.原子核内部考点 3 核力、核能、质能方程、质量亏损、核反应1.核力(1)定义：原子核内部，_间所特有的相互作用力.(2)特点：核力是强相互作用的一种表现.核子核力是短程力，作用范围在 1.51015 m 之内.每个核子只跟它的相邻核子间有核力作用.2.核能(1)结合能放出吸收核子数核子结合为原子核时_的能量

3、或原子核分解为核子时_的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能.(2)比结合能大牢固稳定定义：原子核的结合能与_之比，叫做比结合能，也叫做平均结合能.特点：不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越_，表示原子核中核子结合得越_，原子核越_.3.质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程 E_，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小m，这就是质量亏损.由质量亏损可求出释放的核能E_.4.原子核的人工转变(1)质子的发现mc2mc2质子(2)中子的发现中子5.重核的裂变(1)重核是指_很大的原子核.(2)重核俘获一个中子后分裂为两个或几个中等质量数的原子核的反应叫做重核的裂变.在裂变的同时，还会放出几

4、个中子和大量能量.铀 235 裂变时，同时放出 23 个中子，如果这些中子再引起其他铀 235 核裂变，就可使裂变反应不断地进行下去，这种反应叫_反应.铀 235 能够发生链式反应的铀块的最小体积叫做它的_体积.质量数链式临界6.轻核的聚变(1)轻核是指质量数_的原子核，如氢核、氦核等.(2)某些轻核结合成质量数较大的原子核的反应过程叫做轻核的_，同时放出大量的能量.轻核聚变只能发生在超高温条件下，故轻核聚变也叫做_反应.很小聚变热核【基础自测】)1.下列核反应方程中，属于衰变的是(答案：B)2.(多选)下列核反应方程及其表述完全正确的是(答案：AC3.(多选)下列关于放射性元素发出的三种射线

5、的说法正确的是()A.粒子就是氢原子核，它的穿透本领和电离本领都很强B.射线是电子流，其速度接近光速C.射线是一种频率很高的电磁波，它可以穿过几厘米厚的铅板D.以上三种射线都是从原子核里放射出来的，所有放射性元素都能同时释放三种射线解析：粒子是氦原子核，它的穿透本领很弱而电离本领很强，A 错误；射线是电子流，其速度接近光速，B 正确；射线的穿透能力很强，可以穿透几厘米厚的铅板，C 正确；衰变或衰变有时伴随着辐射，而三种射线并不是同时放出的，D 错误.B、C 正确.答案：BCA.反应过程中的质量亏损是 0.007 8 uB.反应过程中的质量亏损是 1.291029 kgC.反应过程中释放的能量是

6、 7.27 M eVD.反应过程中释放的能量是1.161019J答案：ABC种类射线射线射线组成高速氦核流高速电子流光子流(高频电磁波)带电荷量2ee0热点 1考向 1原子核的衰变规律三种射线热点归纳(1)三种射线的比较：种类射线射线射线质量4mp，mp1.671027 kg静止质量为零速度0.1c0.99cc(光速)在电磁场中偏转与射线反向偏转不偏转贯穿本领最弱，用纸能挡住较强，能穿透几毫米的铝板最强，能穿透几厘米的铅板对空气的电离作用很强较弱很弱(续表)衰变类型衰变衰变衰变方程衰变实质2 个质子和 2 个中子结合成一个整体射出中子转化为质子和电子衰变规律电荷数守恒、质量数守恒(2)衰变、衰

7、变的比较：【典题 1】研究某未知元素放射性的实验装置如图 12-2-1所示，实验开始时在薄铝片和荧光屏之间有图示方向的匀强电场 E，通过显微镜可以观察到，在荧光屏的某一位置上每分钟闪烁的亮点数.若撤去电场后继续观察，发现每分钟闪烁的亮点数没有变化；如果再将薄铝片移开，观察到每分钟闪烁的亮点)数大大增加，由此可以判断，放射源发出的射线可能为(A.射线和射线B.射线和射线C.射线和 X 射线D.射线和射线图 12-2-1解析：放射性元素放射出的射线为射线、射线和射线，射线贯穿能力弱，一张薄纸就可挡住，射线贯穿能力较强，可贯穿铝片，射线贯穿能力极强.射线带正电，射线带负电，在电场中偏转，射线不带电.

8、由此可知，放射源发出的射线可能为射线和射线.D 正确.答案：D考向 2 衰变次数的确定方法热点归纳由此可见确定衰变次数可归结为求解一个二元一次方程组.方法二：因为衰变对质量数无影响，可先由质量数的改变确定衰变的次数，然后根据衰变规律确定衰变的次数.A.铅核比钍核少 8 个质子B.铅核比钍核少 16 个中子C.共经过 4 次衰变和 6 次衰变D.共经过 6 次衰变和 4 次衰变答案：ABD热点 2 半衰期热点归纳1.半衰期公式：2.半衰期的物理意义：半衰期是表示放射性元素衰变快慢的物理量，同一放射性元素具有的衰变速率一定，不同的放射性元素半衰期不同，有的差别很大.3.半衰期的适用条件：半衰期是一

9、个统计规律，是对大量的原子核衰变规律的总结，对于一个特定的原子核，无法确定何时发生衰变.【典题 3】(多选)14C 发生放射性衰变成为 14N，半衰期约5700 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 的比例持续减小.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.该古木的年代距今约 5700 年B.12C、13C、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 的衰变解析：古木样品中 14C 的比例是现代植物所制样品的二分之一，根据

10、半衰期的定义知该古木的年代距今约 5700 年，A 正确.同位素具有相同的质子数，不同的中子数，B 错误.14C 的衰放射性元素的半衰期与核内部自身因素有关，与原子所处的化学状态和外部条件无关，D 错误.答案：AC热点 3考向 1核反应方程核反应的四种类型热点归纳(续表)【典题 4】(2018 届山西省六校联合考试)下列关于核反应方程及描述正确的是()解析：衰变放出氦原子核，A 错误；轻核聚变是把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应称聚变反应，B 错误；C 项是居里夫妇发现人工放射性的核反应方程，C 正确；D 项是卢瑟福发现质子的核反应方程，D 错误.答案：C考向 2 核反应方程式的书写热

11、点归纳2.掌握核反应方程遵守的规律，是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据，由于核反应不可逆，所以书写核反应方程式时只能用“”表示反应方向.3.核反应过程中质量数守恒，电荷数守恒.A.15 和 28B.15 和 30C.16 和 30D.17 和 31解析：根据核反应遵循的质量数守恒和电荷数守恒可知，X 的电荷数为 21315，质量数为 427130，根据原子核的电荷数等于原子序数，可知 X 的原子序数为 15，质量数为30，B 正确.答案：B【迁移拓展】(2018 年天津卷)国家大科学过程中国散裂中子源(CSNS)于 2017 年 8 月 28 日首次打靶成功，获得中子束流，

12、可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台，)下列核反应中放出的粒子为中子的是(图 12-2-2答案：B热点 4 质能方程与核能的计算热点归纳1.对质能方程的理解：(1)一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正比，即 Emc2.方程的含义：物体具有的能量与它的质量之间存在简单的正比关系，物体的能量增大，质量也增大；物体的能量减少，质量也减少.(2)核子在结合成原子核时出现质量亏损m，其能量也要相应减少，即Emc2.(3)原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加m，吸收的能量为Emc2.2.核能的计算方法：(1)根据Emc2 计算，计算时m 的单位是“kg”，c

13、的单位是“m/s”，E 的单位是“J”.(2)根据Em931.5 MeV 计算.因 1 原子质量单位(u)相当于 931.5 MeV 的能量，所以计算时m 的单位是“u”，E 的单位是“MeV”.(3)根据核子比结合能来计算核能：原子核的结合能核子比结合能核子数.考向 1 核能的理解【典题 6】(2018 届安徽江南十校质检)我国正在自主研发新型聚变裂变混合反应堆项目.如果此项目得以研究开发并付诸实现，有可能使核资源寿命延长数倍.关于聚变和裂变，下列看法正确的是()B.聚变和裂变反应中都存在质量亏损C.裂变反应以释放核能为主，聚变反应以吸收核能为主D.核越重，比结合能越大裂变反应都释放能量，所

14、以都存在质量的亏损，B 正确；C 错误；组成原子核的核子越多，它的结合能就越高，结合能与核子数之比，称为比结合能，比结合能与质量数的关系如图 D70所示，可知，中等大小的原子核比结合能较大，D 错误.图 D70答案：B考向 2 核能的计算B.3.3 MeVD.0.93 MeVA.3.7 MeVC.2.7 MeV答案：B核反应与动量守恒定律的综合模型模型一原子核衰变后在磁场中的运动轨迹问题热点归纳静止核在磁场中自发衰变，其轨迹为两相切圆，衰变时两知，半径小的为新核，半径大的为粒子或粒子，其特点对比如下表：【典题 8】在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个 粒子，结果得到一张两个相切圆的

15、径迹照片(如图12-2-3所示)，今测得两个相切圆半径之比r1 r2144.则：(1)图中哪一个圆是粒子的径迹？(说明理由)(2)这个原子核原来所含的质子数是多少？图 12-2-3又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，则m1v1m2v2，以上三式联立解得 q90e.即这个原子核原来所含的质子数为 90.答案：(1)圆轨道 2 是粒子的径迹，理由见解析(2)90【触类旁通】在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹)分别如图 12-2-4 中 a、b 所示，由图可以判定(A.该核发生的是衰变B.该核发生的是衰变C.磁场方向一定垂直纸面向里D.磁场方向

16、一定垂直纸面向外图 12-2-4解析：本题考查对粒子及粒子的性质的了解，对动量守恒定律以及左手定则的应用能力.原来静止的核，放出粒子后，总动量守恒，所以粒子和反冲核的速度方向一定相反，根据图示，它们在同一磁场中是向同一侧偏转的，由左手定则可知它们必带异种电荷，故应为衰变；由于不知它们的旋转方向，因而无法判定磁场是向里还是向外，即都有可能.答案：B规律总结：由以上两例解答过程可知，当静止的原子核在匀强磁场中发生衰变时，大圆轨道一定是释放出的带电粒子(粒子或粒子)的，小圆轨道一定是反冲核的.衰变时两圆外切，衰变时两圆内切.如果已知磁场方向，还可根据左手定则判断绕行方向是顺时针还是逆时针.模型二核反应中的动量与能量综合问题热点归纳解决核反应与动量及能量守恒定律综合的问题时，首先应用质能方程求出核反应释放出的核能，其次根据动量守恒定律和能量守恒定律列出相应的方程，最后联立求解.