2019版高考物理一轮复习 第十二章 近代物理初步 第2讲 原子核和核能学案

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1、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

2、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

3、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

4、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。

5、(×)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①变为原子核Th，继而经放射性衰变②变为原子核Pa，再经放射性衰变③变为原子核U。放射性衰变①②和③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

6、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①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②③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＋Cx、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＋

7、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

8、心

9、微

10、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原子数和质量，N余、m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，t表示衰变时间，τ表示半衰期。3．确定α、β衰变次数的方法典

11、例

12、微

13、探【例1