高中物理第3章原子核与放射性学案鲁科版选修3_5

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1、第3章原子核与放射性一、对核反应方程及类型的理解1．核反应方程的比较名称核反应方程时间其他衰变α衰变U―→Th＋He1896年贝克勒尔β衰变Th―→Pa＋e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)熟记一些粒子的符号：α粒子(He)、质子(H或p)、中子(n)、电子(e)、正电子(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

2、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，可以判断未知粒子属于什么粒子，在A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)；对B，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)；对C，未

3、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)；对D，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是中子的核反应为B、C、D.属于原子核的人工转变的是A、B.针对训练　完成下列核反应方程．A.N＋He―→O＋________B.P―→Si＋________C.U＋n―→Sr＋Xe＋________D.H＋H―→________＋n其中属于衰变的是________，属于人工转变的是________．答案　H　e　

4、10n　He　B　A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＝Nn或m＝Mn，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

5、烧”．(1)完成“氦燃烧”的核反应方程：He＋________―→Be＋γ.(2)Be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　(1)He或α　(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%.例3　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

6、后都变成Pb，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、α衰变和β衰变在磁场中的运动轨迹　分析α衰变和β衰变在磁场中的运动轨迹，一般思路为：1．衰变过程中，质量数守恒、电荷数守恒．2．衰变过程中动量守恒．3．带电粒子垂直于磁

7、场方向做匀速圆周运动时洛伦兹力提供向心力．4．静止的原子核发生α衰变和β衰变的规律以及它们在磁场中运动的轨迹特点如下表：α衰变X―→Y＋He两圆外切，α粒子半径大β衰变X―→Y＋e两圆内切，β粒子半径大例4　一个静止的氮核N俘获了一个速度为2.3×107m/s的中子生成一个复核A，A又衰变成B、C两个新核，设B、C的速度方向与中子方向相同，B的质量是中子的11倍，速度是106m/s，B、C在同一磁场中做圆周运动的半径之比RB∶RC＝11∶30，轨迹如图2所示，求：图2(1)C核的速度大小．(2)根据计算判断C核是什么？(3)写出核反应方程．

8、答案　(1)3×106m/s　(2)氦原子核　(3)N＋n→B＋He解析　氦核吸收了一个中子变成复核不稳定，发生衰变，整个过程中，中子、氮核以及两个新核组成的系统过程前后都不受外