2019届高考物理一轮复习第十二章近代物理初步第2讲原子核和核能学案.docVIP

第2讲　原子核和核能 　微知识1 天然放射现象 1．天然放射现象：某些元素自发地放射某些射线的现象称为天然放射现象，这些元素称为放射性元素。 2．三种射线的本质：α射线是氦核流，β射线是电子流，γ射线是电磁波。 微知识2 原子核的衰变 1．定义 原子核自发地放出某种粒子而转变为新核的变化叫原子核的衰变。 2．分类 (1)α衰变：X―→Y＋He，同时放出γ射线。 (2)β衰变：X―→Y＋e，同时放出γ射线。 3．半衰期 (1)定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间。 (2)半衰期的大小由放射性元素的原子核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理状态(如压强、温度等)或化学状态(如单质或化合物)无关。 微知识3 放射性同位素及应用 1．同位素 有些原子的原子核电荷数相同，但质量数不同，这样一些具有相同核电荷数和不同质量数的原子互称为同位素。 2．放射性同位素的应用 (1)放射性同位素放出的射线应用于工业探伤、农业、医疗等。 (2)做示踪原子。 微知识4 核反应 用高能粒子轰击靶核，产生另一种新核的反应过程。 典型核反应： (1)卢瑟福发现质子的核反应方程。 N＋He―→O＋H。 (2)查德威克发现中子的核反应方程。 Be＋He―→C＋n。 (3)约里奥－居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程。 Al＋He―→P＋n, P―→Si＋e。 常见的核反应有：衰变、人工转变、裂变和聚变。 微知识5 核能 1．核能 由于原子核中的核子间存在强大的核力，使得原子核成为一个坚固的集合体，要把原子核中的核子拆散，就得克服核力而做巨大的功，反之，要把核子集合成一个原子核，就要放出巨大的能量。 2．质能方程 (1)质能方程：E＝mc2，m是物体的质量，c是真空中的光速。 上述表明：物体的质量和能量间有一定联系，即物体具有的能量与其质量成正比，当物体的能量增加或减小ΔE，它的质量也会相应地增加或减少Δm，ΔE与Δm的关系是ΔE＝Δm·c2。 (2)质量亏损：核子结合成原子核时要释放能量，按上述关系，原子核的质量要小于组成原子核的核子总质量，这个质量差也叫质量亏损。 3．获得核能的途径 (1)重核裂变：重核俘获一个中子后分裂成为两个(或多个)中等质量核的反应过程。重核裂变的同时放出几个中子，并释放出大量核能。铀235裂变时发生链式反应。 (2)轻核聚变：某些轻核结合成质量较大的核的反应过程，同时释放出大量的核能，要想使氘和氚核合成氦核，必须达到几百万摄氏度以上的高温，因此聚变反应又叫热核反应。一、思维辨析(判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。) 1．原子核是由质子和中子组成的。(√) 2．β射线中的电子是原子核外的电子。(×) 3．半衰期是一个统计规律，对少数原子核不适用。(√) 4．核力是弱相互作用。(×) 5．质能方程表明在一定条件下，质量可以转变为能量。(×) 6．所有的核反应都是释放能量的反应。(×) 二、对点微练 1．(三种射线的性质)放射性元素衰变时放出的三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是(　　) A．α射线，β射线，γ射线　　B．γ射线，β射线，α射线 C．γ射线，α射线，β射线 D．β射线，α射线，γ射线 解析　贯穿能力最强的是γ射线，β射线次之，α射线最弱，故正确答案为B项。 答案　B　 2．(核反应方程)原子核U经放射性衰变变为原子核Th，继而经放射性衰变变为原子核Pa，再经放射性衰变变为原子核U。放射性衰变和依次为(　　) A．α衰变、β衰变和β衰变 B．β衰变、α衰变和β衰变 C．β衰变、β衰变和α衰变 D．α衰变、β衰变和α衰变 解析　本题考查核反应特点、α衰变和β衰变特点，意在考查考生理解和识记α衰变和β衰变特点的能力，以及分析判断能力。根据核反应过程中的质量数守恒和电荷数守恒特点，U核与Th核比较可知，核反应的另一产物为He，所以衰变为α衰变，BC项排除；Th与Pa，Pa核与U核比较可知，核反应的另一产物为e，所以衰变为β衰变，A项正确。 答案　A　 3．(核能的计算)以下是物理学史上3个著名的核反应方程 x＋Li→2y　y＋N→x＋O　y＋Be→z＋C x、y和z是3种不同的粒子，其中z是(　　) A．α粒子　　 B．质子 C．中子　　　 D．电子 解析　根据质量数和电荷数守恒，三个核反应方程为H＋Li→2He，He＋N→H＋O，He＋Be→n＋C，z为中子，C项正确。 答案　C　见学生用书P186 微考点　1　原子核的衰变　半衰期　　　　　　　　　　　 核|心|微|讲 1．衰变规律及实质 (1)α衰变和β衰变的比较(2)γ射线：γ射线经常是伴随α衰变或β衰变产生的。 2．半衰期 半衰期的计算：根据半衰期的概念，可总结出公式。 N余＝N原，m余＝m原，式中N原，m原表示衰变前的放射性元素的