高考物理二轮复习ppt课件：选修3 5 第3讲 原子核

第3讲原子核 第3讲原子核【知识梳理自查】【知识梳理自查】一、放射现象、原子核的组成、衰变一、放射现象、原子核的组成、衰变1.1.天然放射现象天然放射现象:(1)(1)天然放射现象天然放射现象:放射性元素放射性元素_地放出射线的现象地放出射线的现象,首先由首先由_发现。发现。天然放射现象的发现天然放射现象的发现,说明说明_具有复杂的结构。放出的射线有具有复杂的结构。放出的射线有射线、射线、射线、射线、射线射线3 3种。种。自发自发贝可勒尔贝可勒尔原子核原子核【知识梳理自查】自发贝可勒尔原子核(2)(2)放射性同位素的应用与防护放射性同位素的应用与防护放射性同位素放射性同位素:有有_放射性同位素和放射性同位素和_放射性同位素两类放射性同位素两类,放射性同位放射性同位素的化学性质相同。素的化学性质相同。应用应用:工业测厚、放射治疗、作为工业测厚、放射治疗、作为_等。等。防护防护:防止放射性物质对环境的污染和对人体组织的伤害。防止放射性物质对环境的污染和对人体组织的伤害。天然天然人工人工示踪原子示踪原子(2)放射性同位素的应用与防护天然人工示踪原子2.2.三种射线的比较三种射线的比较:2.三种射线的比较:3.3.原子核的组成原子核的组成(1)(1)原子核由质子和中子组成原子核由质子和中子组成,质子和中子统称为质子和中子统称为_。质子带正电。质子带正电,中子不中子不带电。带电。(2)(2)基本关系基本关系核电荷数核电荷数(Z)=(Z)=质子数质子数=元素的原子序数元素的原子序数=_=_。质量数质量数(A)=_=(A)=_=质子数质子数+中子数。中子数。(3)X(3)X元素的原子核的符号为元素的原子核的符号为 ,其中其中A A表示表示_,Z_,Z表示核电荷数。表示核电荷数。中性原子的核外电子数中性原子的核外电子数核子数核子数质量数质量数核子核子3.原子核的组成中性原子的核外电子数核子数质量数核子4.4.放射性元素的衰变、半衰期放射性元素的衰变、半衰期:(1)(1)原子核的衰变原子核的衰变:原子核放出原子核放出_或或粒子粒子,变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变。变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变。规律规律:_:_和和_都守恒。都守恒。分类分类:衰变衰变 ,例例 衰变衰变 ,例例 粒子粒子电荷数电荷数质量数质量数4.放射性元素的衰变、半衰期:粒子电荷数质量数(2)(2)半衰期半衰期定义定义:放射性元素的原子核有放射性元素的原子核有_发生衰变所需的时间。发生衰变所需的时间。影响因素影响因素:放射性元素衰变的快慢是由核放射性元素衰变的快慢是由核_自身的因素决定的自身的因素决定的,跟原子所跟原子所处的化学状态和外部条件处的化学状态和外部条件_关系。关系。公式公式:半数半数内部内部没有没有(2)半衰期半数内部没有【情境转换】【情境转换】地球的年龄到底有多大地球的年龄到底有多大,科学家利用天然放射性元素的衰变规律科学家利用天然放射性元素的衰变规律,通过对目通过对目前发现的最古老的岩石中铀和铅含量的测定前发现的最古老的岩石中铀和铅含量的测定,推算出该岩石中含有的铀是推算出该岩石中含有的铀是岩石形成初期时岩石形成初期时(岩石形成初期时不含铅岩石形成初期时不含铅)的一半。铀的一半。铀238238衰变后形成铅衰变后形成铅206,206,铀铀238238的相对含量随时间变化规律如图所示的相对含量随时间变化规律如图所示,图中图中N N为铀为铀238238的原子数的原子数,N,N0 0为铀和铅的原子总数为铀和铅的原子总数,由此可以判断出地球的年龄大致为多少年由此可以判断出地球的年龄大致为多少年?提示提示:地球的年地球的年龄大致大致为45亿年。年。【情境转换】地球的年龄到底有多大,科学家利用天然放射性元二、核力、核能、核反应二、核力、核能、核反应1.1.核力核力:(1)(1)定义定义:原子核内部原子核内部_间特有的相互作用力。间特有的相互作用力。(2)(2)核力的特点核力的特点是强相互作用的一种表现是强相互作用的一种表现;是是_力力,作用范围在作用范围在1.5101.510-15-15 m m之内之内;每个核子只跟每个核子只跟_发生核力作用。发生核力作用。核子核子短程短程邻近的核子邻近的核子二、核力、核能、核反应核子短程邻近的核子2.2.结合能结合能:原子核是核子凭借原子核是核子凭借_结合在一起构成的结合在一起构成的,要将它们分开要将它们分开,需要需要_能量能量,这些能量就是原子核的结合能。这些能量就是原子核的结合能。3.3.比结合能比结合能:(1)(1)定义定义:原子核的结合能与原子核的结合能与_之比之比,称作比结合能称作比结合能,也叫平均结合能。也叫平均结合能。(2)(2)特点特点:不同原子核的比结合能不同不同原子核的比结合能不同,原子核的比结合能越原子核的比结合能越_,_,原子核中核子原子核中核子结合得越牢固结合得越牢固,原子核越稳定。原子核越稳定。核力核力吸收吸收核子数核子数大大2.结合能:核力吸收核子数大4.4.爱因斯坦质能方程爱因斯坦质能方程:物体的能量和它的质量一一对应物体的能量和它的质量一一对应,即即_。5.5.质量亏损质量亏损:(1)(1)原子核的质量小于组成它的核子的质量之和原子核的质量小于组成它的核子的质量之和,这个现象叫作质量亏损。这个现象叫作质量亏损。质量亏损表明质量亏损表明,原子核的结合能是的确存在的。原子核的结合能是的确存在的。(2)(2)由质量亏损可求出核反应中释放的核能由质量亏损可求出核反应中释放的核能E=_E=_。(3)(3)碳原子质量的碳原子质量的 叫作原子质量单位叫作原子质量单位,用用u u表示表示,表达原子核的质量时经常表达原子核的质量时经常用用u u作单位作单位,1 u,1 u相当于相当于931 MeV931 MeV。E=mcE=mc2 2mcmc2 24.爱因斯坦质能方程:E=mc2mc2三、重核裂变和轻核聚变三、重核裂变和轻核聚变1.1.重核裂变重核裂变:(1)(1)定义定义:质量数较质量数较_的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较_的原子核的过程。的原子核的过程。(2)(2)特点特点裂变过程中裂变过程中_巨大能量。巨大能量。裂变的同时能够释放出裂变的同时能够释放出2 23(3(或更多或更多)个个_。裂变的产物不是唯一的。对于铀核裂变有二分裂、三分裂和四分裂形式裂变的产物不是唯一的。对于铀核裂变有二分裂、三分裂和四分裂形式,但三分裂和四分裂概率比较小。但三分裂和四分裂概率比较小。大大小小释放出释放出中子中子三、重核裂变和轻核聚变大小释放出中子(3)(3)典型的裂变反应方程典型的裂变反应方程(4)(4)链式反应链式反应:由重核裂变产生的由重核裂变产生的_使裂变反应一代接一代继续下去的过程。使裂变反应一代接一代继续下去的过程。(5)(5)临界体积和临界质量临界体积和临界质量:裂变物质能够发生裂变物质能够发生_的最小体积及其相应的的最小体积及其相应的质量。质量。(6)(6)裂变的应用裂变的应用:_:_、核反应堆。、核反应堆。(7)(7)反应堆构造反应堆构造:核燃料、慢化剂、核燃料、慢化剂、_、防护层。、防护层。中子中子链式反应链式反应原子弹原子弹镉棒镉棒(3)典型的裂变反应方程中子链式反应原子弹镉棒2.2.轻核聚变轻核聚变:(1)(1)定义定义:两轻核结合成质量两轻核结合成质量_的核的反应过程。轻核聚变反应必须在高的核的反应过程。轻核聚变反应必须在高温下进行温下进行,因此又叫因此又叫_反应。反应。(2)(2)特点特点:产能效率高产能效率高;燃料的储量丰富燃料的储量丰富;安全、清洁。安全、清洁。(3)(3)典型的聚变反应方程典型的聚变反应方程较大较大热核热核2.轻核聚变:较大热核【小题速诊速纠】【小题速诊速纠】1.1.判一判判一判(1)(1)射线中的电子来源于原子核外电子。射线中的电子来源于原子核外电子。()(2)(2)射线的穿透能力最强。射线的穿透能力最强。()(3)(3)目前核电站多数是采用核聚变反应发电。目前核电站多数是采用核聚变反应发电。()(4)(4)人造放射性同位素被广泛地应用。人造放射性同位素被广泛地应用。()(5)(5)核力是弱相互作用力。核力是弱相互作用力。()(6)(6)质能方程表明在一定条件下质能方程表明在一定条件下,质量可以转化为能量。质量可以转化为能量。()(7)(7)质量亏损说明在核反应过程中质量数不守恒。质量亏损说明在核反应过程中质量数不守恒。()答案答案:(1)(1)(2)(2)(3)(3)(4)(4)(5)(5)(6)(6)(7)(7)【小题速诊速纠】2.2.练一练练一练(1)(1)如图所示如图所示,放射性元素镭衰变过程中释放出放射性元素镭衰变过程中释放出、三种射线三种射线,分别分别进入匀强电场和匀强磁场中进入匀强电场和匀强磁场中,下列说法正确的是下列说法正确的是()A.A.表示表示射线射线,表示表示射线射线B.B.表示表示射线射线,表示表示射线射线C.C.表示表示射线射线,表示表示射线射线D.D.表示表示射线射线,表示表示射线射线2.练一练【解析】【解析】选C C。射射线为电磁波磁波,不不带电,在在电场、磁、磁场中均不偏中均不偏转,故故和和表示表示射射线;射射线中的中的粒子粒子为氦原子核氦原子核,带正正电,在匀在匀强电场中中,沿沿电场方向偏方向偏转,故故表示表示射射线,由左手定由左手定则可知在匀可知在匀强磁磁场中中射射线向左偏向左偏,故故表示表示射射线;射射线带负电,同理可以分析同理可以分析和和表示表示射射线,C,C正确正确,A,A、B B、D D错误。【解析】选C。射线为电磁波,不带电,在电场、磁场中均不偏转(2)(2)中国是核电产能第九大国家中国是核电产能第九大国家,其中在运核电站其中在运核电站4747座。目前关于核电站座。目前关于核电站获取核能的基本核反应方程可能是获取核能的基本核反应方程可能是()【解析】【解析】选A A。重核的裂。重核的裂变是指是指质量数量数较大的原子核分裂成几个中等大的原子核分裂成几个中等质量量的原子核的原子核,A,A是裂是裂变反反应,选项A A正确正确;B;B为衰衰变,C,C是是发现质子的反子的反应,D,D是是衰衰变,都不是核都不是核电站站获取核能的基本核反取核能的基本核反应方程方程,选项B B、C C、D D错误。(2)中国是核电产能第九大国家,其中在运核电站47座。目前考点考点1 1原子核的衰变、半衰期原子核的衰变、半衰期(c)(c)【要点融会贯通】【要点融会贯通】1.1.衰变和衰变和衰变衰变:关键能力关键能力层级突破层级突破考点1原子核的衰变、半衰期(c)关键能力层级突破2.2.半衰期半衰期:(1)(1)半衰期的计算半衰期的计算:根据半衰期的概念根据半衰期的概念,可总结出公式可总结出公式N N余余=N=N原原 ,m,m余余=m=m原原 。式中式中N N原原、m m原原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量表示衰变前的放射性元素的原子数和质量,N,N余余、m m余余表示衰变后尚未表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量发生衰变的放射性元素的原子数和质量,t,t表示衰变时间表示衰变时间,表示半衰期。表示半衰期。(2)(2)半衰期的理解半衰期的理解:半衰期是表示放射性元素衰变快慢的物理量半衰期是表示放射性元素衰变快慢的物理量,同一放射性元同一放射性元素具有的衰变速率一定素具有的衰变速率一定,不同的放射性元素半衰期不同不同的放射性元素半衰期不同,有的差别很大。有的差别很大。(3)(3)适用条件适用条件:半衰期是一个统计规律半衰期是一个统计规律,是对大量的原子核衰变规律的总结是对大量的原子核衰变规律的总结,对对于一个特定的原子核于一个特定的原子核,无法确定何时发生衰变。无法确定何时发生衰变。2.半衰期:【典例考题研析】【典例考题研析】【典例【典例1 1】一静止的铀核放出一个一静止的铀核放出一个粒子衰变成钍核粒子衰变成钍核,衰变方程衰变方程为为 ,下列说法正确的是下列说法正确的是()A.A.衰变后钍核的动能等于衰变后钍核的动能等于粒子的动能粒子的动能B.B.衰变后钍核的动量大小等于衰变后钍核的动量大小等于粒子的动量大小粒子的动量大小C.C.铀核的半衰期等于其放出一个铀核的半衰期等于其放出一个粒子所经历的时间粒子所经历的时间D.D.衰变后衰变后粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量【典例考题研析】【解析】【解析】选B B。根据。根据动量守恒定律可知衰量守恒定律可知衰变后后钍核的核的动量大小等于量大小等于粒子的粒子的动量大小量大小,B,B正确正确;根据根据E Ek k=可知衰可知衰变后后钍核的核的动能小于能小于粒子的粒子的动能能,A,A错误;半衰期是指放射性元素的原子核有半数半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰生衰变所需所需时间,C,C项错误,衰衰变后后质量量亏损,因此因此粒子与粒子与钍核的核的质量之和小于衰量之和小于衰变前前铀核的核的质量量,D,D项错误。【解析】选B。根据动量守恒定律可知衰变后钍核的动量大小等于【精练题组通关】【精练题组通关】1.(20201.(2020金丽衢模拟金丽衢模拟)下列说法正确的是下列说法正确的是()A.A.放射性元素的半衰期与外界压强、温度和原子的化学状态有关放射性元素的半衰期与外界压强、温度和原子的化学状态有关B.B.电磁波能发生干涉、衍射现象和多普勒效应电磁波能发生干涉、衍射现象和多普勒效应,但不能发生偏振现象但不能发生偏振现象C.C.在在LCLC振荡电路中振荡电路中,当回路中的电流最大时当回路中的电流最大时,电容器中的电场能最小电容器中的电场能最小D.D.根据不确定性关系根据不确定性关系xpxp ,微观粒子的动量或位置不能确定微观粒子的动量或位置不能确定【精练题组通关】【解析】【解析】选C C。放射性元素的半衰期与外界。放射性元素的半衰期与外界压强、温度和原子的化学状、温度和原子的化学状态均无均无关关,选项A A错误;电磁波能磁波能发生干涉、衍射生干涉、衍射现象和多普勒效象和多普勒效应,电磁波是横波磁波是横波,也能也能发生偏振生偏振现象象,选项B B错误;在在LCLC振振荡电路中路中,当回路中的当回路中的电流最大流最大时,线圈中的磁圈中的磁场能最大能最大,电容器中的容器中的电场能最小能最小,选项C C正确正确;根据不确定性关系根据不确定性关系xp ,xp ,微微观粒子的粒子的动量或位置不能同量或位置不能同时确定确定,选项D D错误。【解析】选C。放射性元素的半衰期与外界压强、温度和原子的化学2.2.在匀强磁场中在匀强磁场中,有一个原来静止的有一个原来静止的 原子核原子核,它放出的粒子与反冲核的径它放出的粒子与反冲核的径迹是两个相内切的圆迹是两个相内切的圆,圆的直径之比为圆的直径之比为71,71,那么碳那么碳1414的衰变方程为的衰变方程为()2.在匀强磁场中,有一个原来静止的 原子核,它放出的粒【解析】【解析】选D D。由。由动量守恒定律可知量守恒定律可知,放出的粒子与反冲核放出的粒子与反冲核动量大小相等、方量大小相等、方向相反向相反,由在磁由在磁场中两中两圆径迹内切可知径迹内切可知,粒子与反冲核的粒子与反冲核的电性相反性相反,则知粒子知粒子带负电,所以所以该衰衰变为衰衰变。,由两由两圆直径之比直径之比为7171和和R=R=可知可知,反冲核的反冲核的电荷量是粒子的荷量是粒子的7 7倍倍,故故选项D D正确。正确。【解析】选D。由动量守恒定律可知,放出的粒子与反冲核动量大小【加固训练】【加固训练】氡氡222222是一种天然放射性气体是一种天然放射性气体,被吸入后被吸入后,会对人的呼吸系统造成辐射损伤。会对人的呼吸系统造成辐射损伤。它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一。其衰变方程它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一。其衰变方程是是 +_+_。已知。已知 的半衰期约为的半衰期约为3.83.8天天,则约经则约经过过_天天,16 g,16 g的的 衰变后还剩衰变后还剩1 g1 g。【加固训练】【解析】【解析】根据根据质量数守恒和量数守恒和电荷数守恒可知空内荷数守恒可知空内应填填 (或或),),根据根据m=mm=m0 0 ,解得解得t=3.84t=3.84天天=15.2=15.2天。天。答案：答案：或或15.215.2【解析】根据质量数守恒和电荷数守恒可知空内应填 (或考点考点2 2核反应的分类与核反应方程核反应的分类与核反应方程(c)(c)【要点融会贯通】【要点融会贯通】核反应的四种类型核反应的四种类型考点2核反应的分类与核反应方程(c)【典例考题研析】【典例考题研析】【典例【典例2 2】在下列描述的核反应的方程中在下列描述的核反应的方程中,属于属于衰变的是衰变的是_,_,属属于于衰变的是衰变的是_,_,属于裂变的是属于裂变的是_,_,属于聚变的是属于聚变的是_。(填正确答案标号填正确答案标号)【典例考题研析】【解析】【解析】原子核原子核发生生衰衰变会会产生一个新核和生一个新核和 ,所以所以选项C C是是衰衰变;原原子核子核发生生衰衰变会会产生一个新核和生一个新核和 ,所以所以A A、B B选项为衰衰变;重核被重核被轰击后后,发生裂生裂变会会产生几个生几个质量差不多的新核量差不多的新核,所以所以选项E E为裂裂变;两个两个轻核核结合合成成质量量较大的核的核反大的核的核反应,为核聚核聚变,所以所以选项F F为核聚核聚变。答案答案:C CA A、B BE EF F【解析】原子核发生衰变会产生一个新核和 ,所以选项【精练题组通关】【精练题组通关】1.(1.(多选多选)(2020)(2020嘉兴模拟嘉兴模拟)在下列核反应方程中在下列核反应方程中,X,X代表质子的方程是代表质子的方程是()【解析解析】选B B、C C。根据核反。根据核反应的的质量数和量数和电荷数相等可知荷数相等可知,A,A中中X X代表中代表中子子 ;B;B中中X X代表代表质子子 ;C;C中中X X代表代表质子子 ;D;D中中X X代表代表氘核核 ,故故选B B、C C。【精练题组通关】2.2.现在的工业生产中现在的工业生产中,为保证产品质量为保证产品质量,经常使用经常使用射线测重仪测量产品的规射线测重仪测量产品的规格格,下列核反应方程中属于下列核反应方程中属于衰变的是衰变的是()【解析解析】选B B。A A项是是轻核聚核聚变的核反的核反应方程方程,未生成未生成电子子,不符合不符合题意意;B;B项是是天然放射的核反天然放射的核反应方程方程,生成生成电子子,属于属于衰衰变,符合符合题意意;C;C项是是发现质子的核子的核反反应方程方程,未生成未生成电子子,不符合不符合题意意;D;D项是天然放射的核反是天然放射的核反应方程方程,未生成未生成电子子,不符合不符合题意。意。2.现在的工业生产中,为保证产品质量,经常使用射线测重仪测考点考点3 3质能方程和核能质能方程和核能(c)(c)【要点融会贯通】【要点融会贯通】1.1.质能方程的理解质能方程的理解:(1)(1)一定的能量和一定的质量相联系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物体的总能量和它的质量成正比,即即E=mcE=mc2 2。方程的含义方程的含义: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具有的能量与它的质量之间存在简单的正比关系,物体的物体的能量增大能量增大,质量也增大质量也增大;物体的能量减少物体的能量减少,质量也减少。质量也减少。(2)(2)核子在结合成原子核时出现质量亏损核子在结合成原子核时出现质量亏损m,m,其能量也要相应减少其能量也要相应减少,即即E=mcE=mc2 2。(3)(3)原子核分解成核子时要吸收一定的能量原子核分解成核子时要吸收一定的能量,相应的质量增加相应的质量增加m,m,吸收的能吸收的能量为量为E=mcE=mc2 2。考点3质能方程和核能(c)2.2.计算核能的四种方法计算核能的四种方法:(1)(1)根据根据E=mcE=mc2 2计算计算,计算时计算时mm的单位是的单位是“kg”,ckg”,c的单位是的单位是“m/s”,Em/s”,E的单位是的单位是“J”J”。(2)(2)根据根据E=m931.5 MeVE=m931.5 MeV计算。因计算。因1 1原子质量单位原子质量单位(u)(u)相当于相当于931.5 931.5 MeVMeV的能量的能量,所以计算时所以计算时mm的单位是的单位是“u”,Eu”,E的单位是的单位是“MeV”MeV”。(3)(3)根据平均结合能来计算核能根据平均结合能来计算核能:原子核的结合能原子核的结合能=平均结合能平均结合能核子数。核子数。(4)(4)有时可结合动量守恒和能量守恒进行分析计算有时可结合动量守恒和能量守恒进行分析计算,此时应注意动量、动能此时应注意动量、动能关系式关系式p p2 2=2mE=2mEk k的应用。的应用。3.3.利用质能方程计算核能时利用质能方程计算核能时,不能用质量数代替质量进行计算。不能用质量数代替质量进行计算。2.计算核能的四种方法:【典例考题研析】【典例考题研析】【典例【典例3 3】在某些恒星内部在某些恒星内部,3,3个氦核个氦核 结合成结合成1 1个碳核个碳核 。已知。已知1 1个氦核个氦核的质量为的质量为m m1 1,1,1个碳核的质量为个碳核的质量为m m2 2,1,1个质子的质量为个质子的质量为m mp p,1,1个中子的质量为个中子的质量为m mn n,真空真空中的光速为中的光速为c c。(1)(1)写出核反应方程。写出核反应方程。(2)(2)求核反应的质量亏损。求核反应的质量亏损。(3)(3)求碳核的比结合能。求碳核的比结合能。【典例考题研析】【解题思路】【解题思路】按以下思路进行分析按以下思路进行分析【解题思路】按以下思路进行分析【解析】【解析】(1)(1)依依题意意,核反核反应方程式方程式为:。(2)(2)核反核反应的的质量量亏损为3m3m1 1-m-m2 2。(3)(3)由碳核的由碳核的组成可知成可知,碳核是由碳核是由6 6个个质子与子与6 6个中子个中子组成成,根据根据爱因斯坦因斯坦质能方能方程程:E=mc:E=mc2 2可知可知,6个个质子和子和6个中子个中子结合成碳核合成碳核释放的能量放的能量E=(6mp+6mn-m2)c2。所以碳核的比所以碳核的比结合能合能为:【解析】(1)依题意,核反应方程式为:。答案答案:(1)(1)(2)3m(2)3m1 1-m-m2 2(3)(3)答案:(1)(2)3m1-m2【精练题组通关】【精练题组通关】1.(1.(易错专练易错专练:裂变反应和核能的计算裂变反应和核能的计算)()(多选多选)(2020)(2020浙江浙江7 7月选考真题月选考真题)太阳太阳辐射的总功率约为辐射的总功率约为4104102626 W,W,其辐射的能量来自聚变反应。在聚变反应中其辐射的能量来自聚变反应。在聚变反应中,一一个质量为个质量为1 876.1 MeV/c1 876.1 MeV/c2 2(c(c为真空中的光速为真空中的光速)的氘核的氘核 和一个质量为和一个质量为2 809.5 MeV/c2 809.5 MeV/c2 2的氚核的氚核 结合为一个质量为结合为一个质量为3 728.4 MeV/c3 728.4 MeV/c2 2的氦核的氦核 ,并放出一个并放出一个X X粒子粒子,同时释放大约同时释放大约17.6 MeV17.6 MeV的能量。下列说法正确的是的能量。下列说法正确的是()【精练题组通关】A.XA.X粒子是质子粒子是质子B.XB.X粒子的质量为粒子的质量为939.6 MeV/c939.6 MeV/c2 2C.C.太阳每秒因为辐射损失的质量约为太阳每秒因为辐射损失的质量约为4.4104.4109 9 kg kgD.D.太阳每秒因为辐射损失的质量约为太阳每秒因为辐射损失的质量约为17.6 MeV/c17.6 MeV/c2 2A.X粒子是质子【解析】【解析】选B B、C C。由。由质量数和量数和电荷数守恒可知荷数守恒可知,X,X的的质量数量数为1,1,电荷数荷数为0,0,则X X为中子中子,选项A A错误;根据能量关系可知根据能量关系可知m mn n=(1 876.1+2 809.5-3 728.4-17.6)=(1 876.1+2 809.5-3 728.4-17.6)MeV/cMeV/c2 2=939.6 MeV/c=939.6 MeV/c2 2,选项B B正确正确;太阳每秒放出的能量太阳每秒放出的能量E=Pt=410E=Pt=4102626 J,J,损失失的的质量量m=kg4.410m=kg4.4109 9 kg,kg,选项C C正确正确;因因为E=410E=4102626 J=eV=2.510 J=eV=2.5104545 eV=2.510 eV=2.5103939MeV,MeV,则太阳每秒因太阳每秒因为辐射射损失的失的质量量为m=2.510m=2.5103939 MeV/c MeV/c2 2,选项D D错误。【解析】选B、C。由质量数和电荷数守恒可知,X的质量数为1,2.2.钚的放射性同位素钚的放射性同位素 静止时衰变为铀核激发态静止时衰变为铀核激发态 、粒子粒子,而铀核激而铀核激发态发态 立即衰变为铀核立即衰变为铀核 ,并放出能量为并放出能量为0.097 MeV0.097 MeV的的光子。已知光子。已知:、和和粒子的质量分别为粒子的质量分别为m mPuPu=239.052 1 u=239.052 1 u、m mU U=235.043 9 u=235.043 9 u和和m m=4.002 6 u,1 u=931.5 MeV/c=4.002 6 u,1 u=931.5 MeV/c2 2。(1)(1)写出衰变方程写出衰变方程;(2)(2)已知衰变放出的光子的动量可忽略已知衰变放出的光子的动量可忽略,求求粒子的动能。粒子的动能。2.钚的放射性同位素 静止时衰变为铀核激发态 【解析】【解析】(1)衰衰变方程方程为 或合起来有或合起来有(2)上述衰上述衰变过程的程的质量量亏损为m=mPu-mU-m放出的能量放出的能量为E=mc2E是是铀核核的的动能能EU、粒子的粒子的动能能E和和光子的能量光子的能量E之和之和,E=EU+E+E【解析】(1)衰变方程为可得可得EU+E=(mPu-mU-m)c2-E设衰衰变后的后的铀核和核和粒子的速度分粒子的速度分别为vU和和v,则由由动量守恒有量守恒有mUvU=mv又由又由动能的定能的定义知知EU=,E=由由式得式得由由式得式得E=(mPu-mU-m)c2-E代入代入题给数据得数据得E=5.034 MeV答案答案:(1)(2)5.034 MeV可得EU+E=(mPu-mU-m)c2-E课时提升作业课时提升作业三十五原子核三十五原子核(建议用时建议用时2525分钟分钟)【基础练】【基础练】1.(20201.(2020浙江浙江1 1月选考月选考)下列说法正确的是下列说法正确的是()A.A.射线的穿透能力比射线的穿透能力比射线强射线强B.B.天然放射现象说明原子具有复杂的结构天然放射现象说明原子具有复杂的结构C.C.核聚变中平均每个核子放出的能量比裂变中平均每个核子的小核聚变中平均每个核子放出的能量比裂变中平均每个核子的小D.D.半衰期跟放射性元素以单质或化合物形式存在无关半衰期跟放射性元素以单质或化合物形式存在无关课时提升作业三十五原子核【解析】【解析】选D D。射射线的的电离作用最离作用最强,穿透能力最弱穿透能力最弱,射射线穿透能力最穿透能力最强,电离作用最弱离作用最弱,选项A A错误;天然放射天然放射现象象说明原子核内部明原子核内部还有复有复杂结构构,选项B B错误;核聚核聚变中平均每个核子中平均每个核子释放的核能放的核能远大于裂大于裂变中平均每个核子中平均每个核子释放的核能放的核能,选项C C错误;半衰期是原子核内部自身因素决定的半衰期是原子核内部自身因素决定的,与原子所与原子所处的化学状的化学状态和外部条件均没有关系和外部条件均没有关系,选项D D正确。正确。【解析】选D。射线的电离作用最强,穿透能力最弱,射线穿透2.2.如图所示为查德威克发现中子的实验示意图如图所示为查德威克发现中子的实验示意图,利用钋利用钋 衰变放出的衰变放出的粒子轰击铍粒子轰击铍 产生的粒子产生的粒子P P能将石蜡中的质子打出来能将石蜡中的质子打出来,下列说法正确的是下列说法正确的是()2.如图所示为查德威克发现中子的实验示意图,利用钋 A.A.粒子是氦原子粒子是氦原子B.B.粒子粒子Q Q的穿透能力比粒子的穿透能力比粒子P P的强的强C.C.钋的钋的衰变方程为衰变方程为 D.D.粒子轰击铍的核反应方程为粒子轰击铍的核反应方程为 A.粒子是氦原子【解析】【解析】选D D。粒子是氦原子核粒子是氦原子核,选项A A错误;粒子粒子P P是中子是中子,粒子粒子Q Q是是质子子,由由于于质子子带正正电,当当质子射入物体子射入物体时,受到的受到的库仑力作用会阻碍力作用会阻碍质子的运子的运动,而中而中子不子不带电,不受不受库仑力作用力作用,所以所以选项B B错误;在在钋衰衰变中中,根据根据质量数守恒知量数守恒知产生的是生的是 并非并非 ,选项C C错误;是是查德威克德威克发现中中子的核反子的核反应方程方程,选项D D正确。正确。20212021届高考物理二届高考物理二轮复复习课件：件：选修修3-5 3-5 第第3 3讲 原子核原子核20212021届高考物理二届高考物理二轮复复习课件：件：选修修3-5 3-5 第第3 3讲 原子核原子核【解析】选D。粒子是氦原子核,选项A错误;粒子P是中子,粒3.(3.(多选多选)能源是社会发展的基础能源是社会发展的基础,发展核能是解决能源问题的途径之一发展核能是解决能源问题的途径之一,下下列释放核能的反应方程列释放核能的反应方程,表述正确的有表述正确的有()20212021届高考物理二届高考物理二轮复复习课件：件：选修修3-5 3-5 第第3 3讲 原子核原子核20212021届高考物理二届高考物理二轮复复习课件：件：选修修3-5 3-5 第第3 3讲 原子核原子核3.(多选)能源是社会发展的基础,发展核能是解决能源问题的途【解析】【解析】选A A、B B、C C。核聚。核聚变的的过程与核裂程与核裂变相反相反,是几个原子核聚合成一是几个原子核聚合成一个原子核的个原子核的过程程,氢原子核聚原子核聚变为氦原子核氦原子核,故故A A正确正确;衰衰变是核自是核自发地放地放出出电子子,故故B B正确正确;核裂核裂变是一个原子核分裂成几个原子核的是一个原子核分裂成几个原子核的变化化,质量非常量非常大的原子核才能大的原子核才能发生核裂生核裂变,故故C C正确正确;衰衰变放出的是氦原子核放出的是氦原子核,D,D项中反中反应是核裂是核裂变反反应,故故D D错误。20212021届高考物理二届高考物理二轮复复习课件：件：选修修3-5 3-5 第第3 3讲 原子核原子核20212021届高考物理二届高考物理二轮复复习课件：件：选修修3-5 3-5 第第3 3讲 原子核原子核【解析】选A、B、C。核聚变的过程与核裂变相反,是几个原子核4.4.在我们的生活中在我们的生活中,日常用品、装饰材料、周围的岩石、食盐、香烟等都不同日常用品、装饰材料、周围的岩石、食盐、香烟等都不同程度地含有放射性元素。其中香烟中含有钋程度地含有放射性元素。其中香烟中含有钋 ,具有放射性具有放射性,其衰变方程其衰变方程为为 半衰期为半衰期为138138天天,则下列说法正确的是则下列说法正确的是()A.A.该衰变中释放出的该衰变中释放出的射线的穿透能力强于射线的穿透能力强于射线的穿透能力射线的穿透能力B.B.钋钋 衰变过程中会释放出能量衰变过程中会释放出能量C.C.质量为质量为m m的钋核经过的钋核经过276276天天,剩余的钋核的质量为剩余的钋核的质量为 D.D.若采用提高温度的方法若采用提高温度的方法,可以改变钋可以改变钋 的半衰期的半衰期20212021届高考物理二届高考物理二轮复复习课件：件：选修修3-5 3-5 第第3 3讲 原子核原子核20212021届高考物理二届高考物理二轮复复习课件：件：选修修3-5 3-5 第第3 3讲 原子核原子核4.在我们的生活中,日常用品、装饰材料、周围的岩石、食盐、香【解析】【解析】选B B。射射线的穿透能力弱于的穿透能力弱于射射线的穿透能力的穿透能力,A,A错误;钋 衰衰变过程中程中产生生质量量亏损,根据根据质能方程可知能方程可知,会会释放能量放能量,B,B正确正确;质量量为m m的的钋核核经过276276天天,两个半衰期两个半衰期,每每经过一个半衰期一个半衰期质量量变为原来的一半原来的一半,所以所以经过两个半衰期两个半衰期质量量变为原来的原来的 ,C,C错误;半衰期不会随着温度的改半衰期不会随着温度的改变而改而改变,D,D错误。20212021届高考物理二届高考物理二轮复复习课件：件：选修修3-5 3-5 第第3 3讲 原子核原子核20212021届高考物理二届高考物理二轮复复习课件：件：选修修3-5 3-5 第第3 3讲 原子核原子核【解析】选B。射线的穿透能力弱于射线的穿透能力,A错误;5.(5.(多选多选)钚的一种同位素钚的一种同位素 衰变时释放巨大能量衰变时释放巨大能量,如图所示如图所示,其衰变方程其衰变方程为为 +,+,则则()A.A.核反应中核反应中射线的能量就是射线的能量就是 的结合能的结合能B.B.核燃料总是利用比结合能小的核核燃料总是利用比结合能小的核C.C.核比核比 核更稳定核更稳定,说明说明 的结合能大的结合能大D.D.由于衰变时释放巨大能量由于衰变时释放巨大能量,所以所以 比比 的比结合能小的比结合能小20212021届高考物理二届高考物理二轮复复习课件：件：选修修3-5 3-5 第第3 3讲 原子核原子核20212021届高考物理二届高考物理二轮复复习课件：件：选修修3-5 3-5 第第3 3讲 原子核原子核5.(多选)钚的一种同位素 衰变时释放巨大能量,如【解析】【解析】选B B、D D。核反。核反应中中射射线的能量是核由高能的能量是核由高能态跃迁至低能迁至低能态产生的生的光子的能量光子的能量,选项A A错误;比比结合能越小合能越小,原子核越不原子核越不稳定定,故核燃料故核燃料总是利用比是利用比结合能小的核合能小的核,选项B B正确正确 核比核比 核更核更稳定定,说明明 的比的比结合能大合能大,所以所以 衰衰变时会会释放出巨大的能量放出巨大的能量,选项C C错误,D,D正确。正确。20212021届高考物理二届高考物理二轮复复习课件：件：选修修3-5 3-5 第第3 3讲 原子核原子核20212021届高考物理二届高考物理二轮复复习课件：件：选修修3-5 3-5 第第3 3讲 原子核原子核【解析】选B、D。核反应中射线的能量是核由高能态跃迁至低能6.(6.(多选多选)(2020)(2020金华模拟金华模拟)月球土壤里大量存在着一种叫作月球土壤里大量存在着一种叫作“氦氦3 3 ”的的化学元素化学元素,这是热核聚变的重要原料。科学家初步估计月球上至少有这是热核聚变的重要原料。科学家初步估计月球上至少有100100万吨万吨“氦氦3 3 ”,”,如果相关技术开发成功如果相关技术开发成功,将可为地球带来取之不尽的能源。关将可为地球带来取之不尽的能源。关于于“氦氦3 3 ”与氘核的聚变与氘核的聚变,下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A.A.核反应方程为核反应方程为 B.B.核反应生成物的质量将大于反应物质量核反应生成物的质量将大于反应物质量C.“C.“氦氦3 3 ”一个核子的结合能大于一个核子的结合能大于“氦氦4 4 ”一个核子的结合能一个核子的结合能D.“D.“氦氦3 3 ”的原子核与一个氘核发生聚变将放出能量的原子核与一个氘核发生聚变将放出能量20212021届高考物理二届高考物理二轮复复习课件：件：选修修3-5 3-5 第第3 3讲 原子核原子核20212021届高考物理二届高考物理二轮复复习课件：件：选修修3-5 3-5 第第3 3讲 原子核原子核6.(多选)(2020金华模拟)月球土壤里大量存在着一种叫【解析】【解析】选A A、D D。A A选项中的核反中的核反应方程就是方程就是 和和 的核聚的核聚变方程方程,在生在生成成 和和 的同的同时释放大量的能量放大量的能量,故故A A正确正确;由于核反由于核反应的的过程中程中释放大放大量的能量量的能量,根据根据爱因斯坦因斯坦质能方程能方程E=mcE=mc2 2,可知生成物的可知生成物的质量小于反量小于反应物的物的质量量,故故B B错误;质量中等的核的比量中等的核的比结合能最大合能最大,故使重核裂故使重核裂变为两个两个质量中等量中等的核或使的核或使轻核聚核聚变,都可使核更都可使核更为稳定并放出能量定并放出能量,故一个生成物核子的故一个生成物核子的结合合能大于一个反能大于一个反应物的核子的物的核子的结合能合能,故故C C错误、D D正确。故正确。故选A A、D D。20212021届高考物理二届高考物理二轮复复习课件：件：选修修3-5 3-5 第第3 3讲 原子核原子核20212021届高考物理二届高考物理二轮复复习课件：件：选修修3-5 3-5 第第3 3讲 原子核原子核【解析】选A、D。A选项中的核反应方程就是 和 7.(7.(多选多选)(2017)(2017浙江浙江1111月选考真题月选考真题)下列说法正确的是下列说法正确的是()A.A.核聚变反应方程可能为核聚变反应方程可能为 B.B.铀核裂变的核反应方程可能为铀核裂变的核反应方程可能为 C.C.发生发生衰变时原子核放出电子衰变时原子核放出电子,说明电子是原子核的组成部分说明电子是原子核的组成部分D.D.中子和质子结合成氘核中子和质子结合成氘核,若该过程质量亏损为若该过程质量亏损为m,m,则氘核的结合能为则氘核的结合能为mcmc2 220212021届高考物理二届高考物理二轮复复习课件：件：选修修3-5 3-5 第第3 3讲 原子核原子核20212021届高考物理二届高考物理二轮复复习课件：件：选修修3-5 3-5 第第3 3讲 原子核原子核7.(多选)(2017浙江11月选考真题)下列说法正确的是【解析】【解析】选B B、D D。核聚。核聚变方程方程为 ,A,A错误;根据核裂根据核裂变反反应式式进行配平可知行配平可知,B,B正确正确;衰衰变时原子核内部中子衰原子核内部中子衰变为质子子时释放出放出电子子,并不是原子核内部存在并不是原子核内部存在电子子,C,C错误;根据根据质能方程可知能方程可知质量量亏损m,m,氘核的核的结合能合能为mcmc2 2,D,D正确。正确。20212021届高考物理二届高考物理二轮复复习课件：件：选修修3-5 3-5 第第3 3讲 原子核原子核20212021届高考物理二届高考物理二轮复复习课件：件：选修修3-5 3-5 第第3 3讲 原子核原子核【解析】选B、D。核聚变方程为 8.(8.(多选多选)(2020)(2020绍兴模拟绍兴模拟)不同的原子核不同的原子核,其核子的平均质量其核子的平均质量(原子核的原子核的质量除以核子数质量除以核子数)与原子序数有如图所示的关系。下列说法正确的是与原子序数有如图所示的关系。下列说法正确的是()A.A.原子核原子核A A的比结合能比原子核的比结合能比原子核B B和和C C的比结合能要大的比结合能要大B.B.原子核原子核D D和和E E聚变成原子核聚变成原子核F F时有质量亏损时有质量亏损,要放出能量要放出能量C.C.原子核原子核A A裂变成原子核裂变成原子核B B和和C C时有质量亏损时有质量亏损,要放出能量要放出能量D.D.原子核原子核A A裂变成原子核裂变成原子核B B和和C C时亏损的质量转化成能量时亏损的质量转化成能量20212021届高考物理二届高考物理二轮复复习课件：件：选修修3-5 3-5 第第3 3讲 原子核原子核20212021届高考物理二届高考物理二轮复复习课件：件：选修修3-5 3-5 第第3 3讲 原子核原子核8.(多选)(2020绍兴模拟)不同的原子核,其核子的平均【解析】【解析】选B B、C C。原子核的平均核子。原子核的平均核子质量越小量越小则越不容易分裂越不容易分裂,则比比结合合能越大能越大,因此原子核因此原子核A A的比的比结合能比原子核合能比原子核B B和和C C的比的比结合能要小合能要小,故故A A错误;由由图象可知象可知,D,D和和E E核子的平均核子的平均质量大于量大于F F核子的平均核子的平均质量量,原子核原子核D D和和E E聚聚变成原子核成原子核F F时,核子核子总质量减小量减小,有有质量量亏损,要要释放出核能放出核能,故故B B正确正确;由由图象可知象可知,A,A的核子平均的核子平均质量大于量大于B B与与C C的核子平均的核子平均质量量,原子核原子核A A裂裂变成原子核成原子核B B和和C C时会有会有质量量亏损,要放出核能要放出核能,但不是但不是质量量转化化为能量能量,故故C C正确正确,D,D错误。20212021届高考物理二届高考物理二轮复复习课件：件：选修修3-5 3-5 第第3 3讲 原子核原子核20212021届高考物理二届高考物理二轮复复习课件：件：选修修3-5 3-5 第第3 3讲 原子核原子核【解析】选B、C。原子核的平均核子质量越小则越不容易分裂,则【提升练】【提升练】9.(20209.(2020绍兴模拟绍兴模拟)国家大科学工程国家大科学工程“人造太阳人造太阳”主要是将氘核聚变反应释主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。已知放的能量用来发电。已知 的质量为的质量为2.013 6 u2.013 6 u，的质量为的质量为3.015 0 u3.015 0 u，的质量为的质量为1.007 3 u1.007 3 u，的质量为的质量为1.008 7u,1 u=931.5 MeV/c1.008 7u,1 u=931.5 MeV/c2 2,下列说法下列说法中正确的是中正确的是()A.A.两个氘核聚变成一个两个氘核聚变成一个 核的同时核的同时,产生的另一个粒子是质子产生的另一个粒子是质子B.B.两个氘核聚变成一个两个氘核聚变成一个 核的同时核的同时,产生的另一个粒子是正电子产生的另一个粒子是正电子C.C.该核反应过程中释放出的能量为该核反应过程中释放出的能量为3.3 MeV3.3 MeVD.D.该核反应过程中释放出的能量为该核反应过程中释放出的能量为0.93 MeV0.93 MeV20212021届高考物理二届高考物理二轮复复习课件：件：选修修3-5 3-5 第第3 3讲 原子核原子核20212021届高考物理二届高考物理二轮复复习课件：件：选修修3-5 3-5 第第3 3讲 原子核原子核【提升练】2021届高考物理二轮复习课件：选修3-5 第3讲【解析】【解析】选C C。因。因氘核聚核聚变的核反的核反应方程方程为 两个两个氘核聚核聚变成一个成一个 核的同核的同时,产生的另一个粒子是中子生的另一个粒子是中子,选项A A、B B错误;核反核反应过程程中的中的质量量亏损为m=2mm=2mH H-(m-(mHeHe+m+mn n)=0.003 5 u,)=0.003 5 u,释放的核能放的核能为E=mcE=mc2 2=3.3 MeV,3.3 MeV,选项C C正确正确,D,D错误。20212021届高考物理二届高考物理二轮复复习课件：件：选修修3-5 3-5 第第3 3讲 原子核原子核20212021届高考物理二届高考物理二轮复复习课件：件：选修修3-5 3-5 第第3 3讲 原子核原子核【解析】选C。因氘核聚变的核反应方程为 10.(10.(多选多选)(2019)(2019浙江浙江4 4月选考真题月选考真题)静止在匀强磁场中的原子核静止在匀强磁场中的原子核X X发生发生衰变衰变后变成新原子核后变成新原子核Y Y。已知核。已知核X X的质量数为的质量数为A,A,电荷数为电荷数为Z,Z,核核X X、核、核Y Y和和粒子的质粒子的质量分别为量分别为m mX X、m mY Y和和m m,粒子在磁场中运动的半径为粒子在磁场中运动的半径为R R。则。则()A.A.衰变方程可表示为衰变方程可表示为 B.B.核核Y Y的结合能为的结合能为(m(mX X-m-mY Y-m-m)c)c2 2C.C.核核Y Y在磁场中运动的半径为在磁场中运动的半径为 D.D.核核Y Y的动能为的动能为E EkYkY=20212021届高考物理二届高考物理二轮复复习课件：件：选修修3-5 3-5 第第3 3讲 原子核原子核20212021届高考物理二届高考物理二轮复复习课件：件：选修修3-5 3-5 第第3 3讲 原子核原子核10.(多选)(2019浙江4月选考真题)静止在匀强磁场中【解析】【解析】选A A、C C。根据。根据质量数和量数和电荷数守恒可知荷数守恒可知,衰衰变方程可表示方程可表示为 ,选项A A正确正确;此反此反应中放出的中放出的总能量能量为:E=(m:E=(mX X-m-mY Y-m-m)c)c2 2,可知核可知核Y Y的的结合能不等于合能不等于(m(mX X-m-mY Y-m-m)c)c2 2,选项B B错误;根据根据圆周运周运动半径公式半径公式r=r=又又mv=p(mv=p(动量量),),则得得r=r=在衰在衰变过程中遵守程中遵守动量守恒量守恒,根据根据动量守恒定律得量守恒定律得:0=p0=pY Y-p-p,则p pY Y=p=p,得半径之比得半径之比为 则核核Y Y在磁在磁场中运中运动的半径的半径为r rY Y=故故C C正确正确;两核的两核的动能之比能之比:因因E EkYkY+E+Ekk=E=(m=E=(mX X-m-mY Y-m-m)c)c2 2,解得解得E EkYkY=选项D D错误。20212021届高考物理二届高考物理二轮复复习课件：件：选修修3-5 3-5 第第3 3讲 原子核原子核20212021届高考物理二届高考物理二轮复复习课件：件：选修修3-5 3-5 第第3 3讲 原子核原子核【解析】选A、C。根据质量数和电荷数守恒可知,衰变方程可表示