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1、2022年高中物理第十九章原子核章末复习课新人教版选修【知识体系】主题1几种重要的核反应和核能的计算1几种重要的核反应类型反应类型核反应方程能量情况原子核的衰变衰变UThHe释放能量衰变ThPae原子核的人工转变质子的发现NHeOH中子的发现BeHeCn放射性同位素的发现AlHePn重核的裂变UnSrXe10n释放能量UnBaKr3n轻核的聚变HHHen释放能量2.核能的计算重核的裂变和轻核的聚变，存在质量亏损，根据爱因斯坦质能方程Emc2，可以判断两种核反应都会向外释放能量，计算核能的方法如下：(1)质能方程Emc2是计算释放核能多少的主要方法，质量亏损m的确定是计算核能的关键(2)核反应中
2、如无光子辐射，核反应释放的核能全部转化为新核的动能和新粒子的动能这种情况下的核能可由下列关系计算：反应前总动能反应过程中释放的核能反应后总动能3核反应方程是该部分知识在高考中考查的重点之一，主要考查反应方程的书写、配平及类型判断等问题书写及配平核反应方程的依据是电荷数、质量数守恒另外要熟记常见粒子的符号，如He、H、n、e、e、H、H等【典例1】已知氘核质量为2.013 6 u，中子质量为1.008 7u，He核的质量为3.015 0 u两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成He并放出一个中子，释放的核能也全部转化为机械能(质量亏损为1 u时，释放的能量为931.5 MeV.除了计算质量亏损外，He
3、的质量可以认为是中子的3倍)(1)写出该核反应的方程式；(2)该核反应释放的核能是多少？(3)若测得反应后生成中子的动能是3.12 MeV，则反应前每个氘核的动能是多少MeV?解析：(1)核反应方程为2HHen.(2)质量亏损为m2.013 6 u23.015 0 u1.008 7 u0.003 5 u.则释放的核能为Emc20.003 5931.5 MeV3.26 MeV.(3)设中子和He核的质量分别为m1、m2，速度分别为v1、v2，反应前每个氘核的动能为E0，反应后中子和He核的动能分别为E1、E2.根据动量守恒得：m1v1m2v20，所以.根据Emv2得，即E23.12 MeV1.0
4、4 MeV.由能量转化和守恒定律得E1E22E0E.代入数据得E00.45 MeV.答案：(1)2HHen(2)3.26 MeV(3)0.45 MeV名师点评核能计算常见的方法(1)利用质能方程Emc2计算核能(2)利用比结合能计算核能原子核的结合能比结合能核子数核反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新原子核的总结合能之差，等于该次反应所释放(或吸收)的核能(3)据能量守恒和动量守恒定律计算核能(4)应用阿伏加德罗常数计算核能若要计算具有宏观质量的物质中所有原子核都发生核反应所放出的总能量，其解题的基本思路为：根据物体的质量m和摩尔质量M，由n求出物质的量，并求出原子核的个数NN
5、AnNA.由题设条件求出一个原子核与另一个原子核反应放出或吸收的能量E0(或直接从题目中找出E0)再根据ENE0求出总能量针对训练1三个粒子结合成一个碳C，已知碳原子的质量为12.000 0 u，氦原子质量为4.002 6 u.(1)写出核反应方程(2)这个核反应放出的能量是多少焦？(3)这个能量合多少MeV?解析：(1)3HeCE.(2)m34.002 6 u12.000 0 u0.007 8 u，m0.007 81.661027 kg12.9481030 kg，Emc21.1651012 J.(3)E1.1651012/(1.61019) eV7.28106 eV7.28 MeV.答案：(
6、1)3HeCE(2)1.1651012 J(3)7.28 MeV主题2原子核的两种衰变和三种射线1原子核的两种衰变(1)原子核的衰变是指原子核放出粒子或粒子变成新的原子核衰变是原子核放出两个质子和两个中子的结合体，衰变是原子核内的一个中子变成一个质子时发生的，射线是在发生衰变和衰变时，产生的新核由较高能量状态向较低能量状态跃迁时发生的(2)不论发生哪种衰变，衰变前后的电荷数和质量数是守恒的2三种放射性射线三种射线是指射线、射线和射线，三种射线的实质和特性如下表所示射线类型粒子特性射线He(正电)穿透本领小(空气中射程只有几厘米)，电离本领强，速度为射线e(负电)穿透本领大(能穿透几毫米厚的铝板
7、)，电离作用较弱，速度为射线高能光子(中性)穿透本领很大(能穿透几厘米厚的铅板)，电离作用很小3.半衰期放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间计算公式：NN0或mm0，其中n，为半衰期【典例2】在核电站泄漏的污染物中含有131I和137Cs两种放射性元素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射在下列四个式子中，有两个能分别反映131I和137Cs的衰变过程，它们分别是_和_(填入正确选项前的序号).131I和137Cs原子核中的中子数分别是_和_X1BanX2XeeX3Ban X4XeP解析：根据衰变过程中电荷数守恒和质量数守恒可知，X2为I，X3为Cs，中子数等于质量数减去核电荷数，分
8、别为1315378和1375582.答案：7882名师点评确定衰变次数的方法(1)XYnHeme.根据质量数、电荷数守恒得AA4n，ZZ2nm.二式联立求解得衰变次数n和衰变次数m.(2)根据衰变和衰变实质(衰变质量数不变)直接求解针对训练2放射性元素U衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成Bi，而Bi可以经一次衰变变成X(X代表某种元素)，也可以经一次衰变变成Tl，X和Tl最后都变成Pb，衰变路径如图所示则()Aa82，b211B.BiX是衰变，BiTl是衰变C.BiX是衰变，BiTl是衰变D.Tl经过一次衰变变成Pb解析：由BiX，质量数不变，说明发生的是衰变，同时知a84.由BiTl，
9、核电荷数减2，说明发生的是衰变，同时知b206，由TlPb发生了一次衰变故选B.答案：B统揽考情本章内容是介绍原子核物理学中最基础的知识和研究方法，它是进入微观领域的“金钥匙”，它对近代物理及其他技术有极其深远的影响它是高考选考的常考内容，考查内容主要集中在原子核的结构、原子核的衰变及质能联系方程等知识，并以选择题为主真题例析(xx山东卷)(多选)14C发生放射性衰变为14N，半衰期约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5
10、 700年B12C、13C、14C具有相同的中子数C14C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：因古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，则可知经过的时间为一个半衰期，即该古木的年代距今约5 700年，选项A正确.12C、13C、14C具有相同的质子数，由于质量数不同，故中子数不同，选项B错误根据核反应方程可知，14C衰变为14N的过程中放出电子，即发出射线，选项C正确；外界环境不影响放射性元素的半衰期，选项D错误；故选A、C.答案：AC针对训练(xx广东卷)(多选)科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：X
11、YHeH4.9 MeV和HHHeX17.6 MeV，下列表述正确的有()AX是中子BY的质子数是3，中子数是6C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解析：本题中考查了原子物理的基础知识题目中有原子物理的两个核反应方程，根据质量数和电荷数守恒规律，由第二个核反应方程得到X为中子(n)，选项A正确；再由第一个方程得到Y质子数为3，质量数为6，则中子数质量数质子数3，选项B错误；两个核反应都产生了能量，根据爱因斯坦质能方程可知一定有质量亏损，选项C错误；氘和氚的核反应是核聚变反应，选项D正确答案：AD1(xx重庆卷)如图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径
12、迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里以下判断可能正确的是()Aa、b为粒子的径迹Ba、b为粒子的径迹Cc、d为粒子的径迹Dc、d为粒子的径迹解析：射线是不带电的光子流，在磁场中不偏转，故选项B错误粒子为氦核带正电，由左手定则知受到向上的洛伦兹力向上偏转，故选项A、B错误；粒子是带负电的电子流，应向下偏转，选项D正确故选D.答案：D2(xx北京卷)下列核反应方程中，属于衰变的是()A.NHeOHB.UThHeC.HHHenD.ThPae解析：衰变是指某一原子核自发的变成另一种原子核，并放出粒子的过程可以很容易地选出B正确；A选项为人工转变方程；C选项为轻核聚变；D选项为衰变答案：B3(多选)
13、下列说法正确的有_A方程式UThHe是重核裂变反应方程B方程式HHHe是轻核聚变反应方程C氢原子光谱是分立的D氢原子从基态跃迁至某激发态要吸收特定频率的光子E在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为0，若用波长为(0)的单色光做该实验，会产生光电效应解析：(1)方程式UThHe是散射反应方程，故A错误；方程式HHHe是轻核聚变反应方程，故B错误；氢原子光谱是不连续是分立的，故C正确；氢原子从基态跃迁至某激发态要吸收特定频率的光子，根据跃迁规律D正确；在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为0，若用波长为(0)的单色光做该实验，由vf可知，因0，所以其频率小于截止频率，不会产生光电效应答案：BCD4(xx海南卷)运动的原子核X放出粒子后变成静止的原子核Y.已知X、Y和粒子的质量分别是M、m1和m2，真空中的光速为c，粒子的速度远小于光速求反应后与反应前的总动能之差以及粒子的动能解析：反应后由于存在质量亏损，所以反应前后总动能之差等于质量亏损而释放出的能量，故根据爱因斯坦质能方程可得m2vMvc2.反应过程中三个粒子组成的系统动量守恒，故有MvXm2v，联立可得m2v(Mm1m2)c2.答案：(Mm1m2)c2(Mm1m2)c2
2022年高中物理第十九章原子核章末复习课新人教版选修
