2019-2020年高中物理第四章原子核章末整合提升教学案粤教版选修3

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1、2019-2020年高中物理第四章原子核章末整合提升教学案粤教版选修3一、对核反应方程及类型的理解1．四类核反应方程的比较名称核反应方程时间其它衰变α衰变U―→Th＋He1896年贝克勒尔β衰变Th―→Pa＋e裂变U＋n―→Sr＋Xe＋10n＋141MeV1938年原子弹原理聚变H＋H―→He＋n＋17.6MeV氢弹原理人工转变正电子Al＋He―→P＋nP―→Si＋e1934年约里奥·居里夫妇发现质子N＋He―→O＋H1919年卢瑟福发现中子Be＋He―→C＋n1932年查德威克2.解题时注意事项(1

2、)熟记一些粒子的符号α粒子(He)、质子(H或P)、中子(n)、电子(e)、氘核(H)、氚核(H)(2)注意在核反应方程中，质量数和电荷数是守恒的；在解有关力学综合问题时，还有动量守恒和能量守恒．【例1】　在下列四个核反应中，X表示中子的是________；属于原子核的人工转变的是________．A.N＋He―→O＋XB.Al＋He―→P＋XC.H＋H―→He＋XD.U＋X―→Sr＋Xe＋10X答案　BCD　AB解析　在核反应中，不管是什么类型的核反应，都遵守电荷数守恒和质量数守恒，据此，可以判断未

3、知粒子属于什么粒子，在A选项中，未知粒子的质量数为：14＋4＝17＋x，x＝1，其电荷数为：7＋2＝8＋y，y＝1，即未知粒子是质子(H)；在B选项中，未知粒子的质量数：27＋4＝30＋x，x＝1，其电荷数为：13＋2＝15＋y，y＝0，所以是中子(n)；在C选项中，未知粒子的质量数为：2＋3＝4＋x，x＝1，电荷数为：1＋1＝2＋y，y＝0，也是中子(n)；在D选项中，未知粒子质量数为235＋x＝90＋136＋10x，x＝1，电荷数为：92＋y＝38＋54＋10y，y＝0，也是中子(n)，故方程中X

4、是中子的核反应为B、C、D.其中A、B为原子核的人工转变．针对训练1　完成下列核反应方程．A.7N＋He―→8O＋________B.P―→Si＋________C.92U＋n―→Sr＋54Xe＋________D.H＋H―→________＋n其中属于衰变的是______________，属于人工转变的是____________，属于裂变的是____________，属于聚变的是____________．答案　H　e　10n　He　B　A　C　D解析　根据电荷数守恒和质量数守恒可完成核反应方程，然后

5、由核反应的类型即可判断出反应的类型．二、半衰期及衰变次数的计算1．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：N＝N0n或m＝m0n，其中n＝，T1/2为半衰期．2．确定衰变次数的方法(1)X―→Y＋nHe＋me根据质量数、电荷数守恒得A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m二式联立求解得α衰变次数n和β衰变次数m.(2)根据α衰变和β衰变(β衰变质量数不变)直接求解．【例2】　恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应，当温度达到108K时，可以发生“氦燃烧”．①完成“氦燃烧”的核反

6、应方程：He＋______―→Be＋γ.②Be是一种不稳定的粒子，其半衰期为2.6×10－16s．一定质量的Be，经7.8×10－16s后所剩下的Be占开始时的________．答案　①He　②(或12.5%)解析　①由质量数和电荷数守恒可得答案为He或α；②由题意可知经过了3个半衰期，故剩余的Be的质量m＝m03＝m0，故应填或12.5%.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P

7、b，衰变路径如图1所示．则(　　)图1A．a＝82，b＝211B.Bi―→X是β衰变，Bi―→Tl是α衰变C.Bi―→X是α衰变，Bi―→Tl是β衰变D.Tl经过一次α衰变变成Pb答案　B解析　由Bi―→X，质量数不变，说明发生的是β衰变，同时知a＝84.由Bi―→Tl是核电荷数减2，说明发生的是α衰变，同时知b＝206，由Tl―→Pb发生了一次β衰变．故选B.三、核能的计算方法1．利用质能方程来计算核能(1)首先根据核反应方程，计算核反应前后的质量亏损Δm.(2)再根据爱因斯坦质能方程E＝mc2或Δ

8、E＝Δmc2计算核能．方程ΔE＝Δmc2中若Δm的单位用“kg”、c的单位用“m/s”，则ΔE的单位为“J”；若Δm的单位用“u”，可直接用质量与能量的关系式1u相当于931.5MeV推算ΔE，此时ΔE的单位为“兆电子伏(MeV)”，即原子质量单位1u对应的能量为931.5MeV.2．利用平均结合能来计算核能原子核的结合能＝核子的平均结合能×核子数．核反应中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核的总结合能之差，就是该核反应所释放(吸收)的