2020高考物理一轮复习第十一章动量近代物理初步第5讲原子核教案.pdf
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1、【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】1/21 2020高考物理一轮复习第十一章动量近代物理初步第5讲原子核教案编 辑:_时 间:_教学资料范本【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】2/21 知识点一放射现象、三种射线1.天然放射现象(1)定义:放射性元素自发地发出射线的现象叫做现象.(2)原子序数的元素,都能自发地发出射线,原子序数的元素,有的也能放出射线.(3)射 线 种 类:放 射 性 物 质 发 出 的 射 线 有 三种:、,有放射性的元素称为.2.三种射线的本质(1)射线:射线是高速 粒子流,实际就是,电荷数是,质量数是,可记为.(2)射线:射线是高速.(3)射线:射
2、线是能量很高的.3.三种射线的特点(1)射线:粒子容易使空气,使胶片,但贯穿本领很.(2)射线:粒子贯穿本领,但电离能力.(3)射线:粒子电离本领,但贯穿本领.答案:1.(1)天然放射(2)大于或等于 83 小于 83(3)射线 射线 射线放射性元素2.(1)氦原子核2 4 He(2)电子流(3)电磁波3.(1)电离感光弱(2)较强较弱(3)很弱很强【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】3/21 知识点二原子核的衰变、半衰期1.原子核的衰变(1)原子核放出 粒子或 粒子,变成另一种的变化称为原子核的衰变.(2)分类 衰变:XY.衰变:XY.2.半衰期(1)定义:放射性元素的原子核有发生
3、衰变所需的时间.(2)影响因素:放射性元素衰变的快慢是由核自身的因素决定的,跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系.答案:1.(1)原子核(2)He e 2.(1)半数(2)内部知识点三核力、结合能、质量亏损1.核力(1)定义:原子核内部,核子间所特有的相互作用力.(2)特点核力是强相互作用的一种表现;核力是短程力,作用范围在1.5 1015 m之内;每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用.2.结合能核子结合为原子核时的能量或原子核分解为核子时的能量,叫做原子核的结合能,亦称核能.3.比结合能(1)定义:原子核的结合能与之比,称做比结合能,也叫平均结合能.【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁
4、惠存!】4/21(2)特点:不同原子核的比结合能不同,原子核的比结合能越大,表示原子核中核子结合得越牢固,原子核越.4.质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E,原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小m,这就是质量亏损.由质量亏损可求出释放的核能 E.答案:2.释放吸收3.(1)核子数(2)稳定4.mc2 mc2知识点四裂变反应和聚变反应、裂变反应堆核反应方程1.重核裂变(1)定义:质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程.(2)典型的裂变反应方程:235 92UnKrBa3n.(3)链式反应: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.(4)临界体积和
5、临界质量:裂变物质能够发生的最小体积及其相应的质量.(5)裂变的应用:、核反应堆.(6)反应堆构造:核燃料、减速剂、防护层.2.轻核聚变(1)定义:两轻核结合成的核的反应过程.轻核聚变反应必须在高温下进行,因此又叫.(2)典型的聚变反应方程:2 1HHHe n.【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】5/21 答案:1.(3)中子(4)链式反应(5)原子弹(6)镉棒2.(1)质量较大热核反应(1)若使放射性物质的温度升高,其半衰期将减小.()(2)衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的.()(3)氡的半衰期为 3.8 天,若取 4 个氡原子核,经 7.6 天后就剩下一个原子核了.()
6、(4)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒,同时遵循电荷数守恒.()(5)爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量,它们之间可以相互转化.()(6)核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能.()答案:(1)(2)(3)(4)(5)(6)考点天然放射现象原子核的衰变1.三种射线的性质、特征的比较 射线 射线 射线组成高速氦核流高速电子流光子流(高频电磁波)速度0.1 c 0.99 cc质量1.67pm,pm4kg2710mp1 837静止质量为 0在电磁场中偏转与 射线偏转方向相反不偏转穿透本领最弱较弱最强对空气的电离作用很强较弱很弱2.对 衰变和 衰变的实质的正确理解【本
7、资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】6/21(1)原子核放出 粒子或 粒子后,就变成了新的原子核,我们把这种变化称为原子核的衰变.粒子、粒子都是从原子核里发射出来的,但不能认为原子核是由这些粒子组成的,原子核是由质子和中子组成的.(2)衰变的实质是原子核中的2 个质子和 2 个中子结合在一起并发射出来.衰变的实质是原子核内的一个中子变成一个质子和一个电子,放出高速电子流.(3)在发生、衰变的过程中,由于新核处于不稳定状态,它要通过辐射光子而达到稳定的状态,因此 射线总是伴随、衰变而产生.3.放射性元素的半衰期(1)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,同一放射元素具有的衰变
8、速率一定,不同元素半衰期不同,有的差别很大.(2)公式tT12原m余m原,N余N式中 N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子数或质量,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或质量,t 表示衰变时间,T表示半衰期.考向 1 对三种射线性质的理解 典例 1 如图所示,x 为未知的放射源,L 为薄铝片,计数器对 粒子、粒子、光子均能计数.若在放射源和计数器之间加上L后,计数器的计数率大幅度减小,在L 和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场,计数器的计数率不变,则x 可能是()A.、和 的混合放射源B.纯 放射源【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】7/21 C.和 的放射源D.纯
9、放射源 解析 在放射源和计数器之间加上铝片后,计数器的计数率大幅度减小,说明射线中有穿透力很弱的粒子,即 粒子;在铝片和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场,计数器的计数率不变,说明穿过铝片的粒子中无带电粒子,故只有 射线.因此放射源可能是 和 的放射源,故选 C.答案 C考向 2 衰变方程的书写和衰变次数的计算 典例 2 U核经一系列的衰变后变为Pb核.问:(1)一共经过几次 衰变和几次 衰变?(2)Pb 与 U相比,求质子数和中子数各少多少?(3)综合写出这一衰变过程的方程.解题指导 (1)可根据衰变过程中质量数守恒和电荷数守恒求解.(2)根据每发生一次 衰变原子核的质子数和中子数均少2,每发
10、生一次 衰变原子核的中子数少1、质子数多 1 来推算.(3)根据(1)的解答结果写方程.解析(1)设 U衰变为 Pb经过 x 次 衰变和 y 次 衰变.由质量数守恒和电荷数守恒可得2382064x92822xy联立解得 x8,y6,即一共经过 8 次 衰变和 6 次 衰变.【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】8/21(2)由于每发生一次 衰变质子数和中子数均减少2,每发生一次 衰变中子数减少 1,而质子数增加 1,故 Pb 较 U质子数少 10,中子数少 22.(3)核反应方程为 UPb8He 6e.答案(1)8 6(2)10 22(3)UPb8He 6e考向 3 对半衰期的理解及计
11、算 典例 3(20 xx 湖北黄石期中)一质量为 M 的矿石中含有放射性元素钚,其中钚238 的质量为 m,已知钚的半衰期为88 年,那么下列说法中正确的是()A.经过 176年后,这块矿石中基本不再含有钚B.经过 176年后,原来含有钚元素的原子核有发生了衰变m8年后,钚元素的质量还剩264经过C.m2年后,该矿石的质量剩下88经过D.解析 半衰期表示有一半原子核发生衰变的时间,经过176 年后,也就是 2 个半衰期,则还剩的钚原子核没有发生衰变,故A、B错误;经过 264 年后,也就是3 个半衰期,钚元素的质量还剩,故C正确;经过88 年后该矿石的质量基本不变,只是其中钚238 的质量变成
12、,故 D错误.答案 C考向 4 衰变和 衰变在磁场中的轨迹分析 典例 4(多选)静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核,当它放出一个 粒子后,其速度方向与磁场方向垂直,测得 粒子和反冲核轨道半径之比为441,如图所示,则()A.粒子与反冲粒子的动量大小相等,方向相反【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】9/21 B.原来放射性元素的原子核电荷数为90C.反冲核的核电荷数为88D.粒子和反冲粒子的速度之比为188 解析 微粒之间相互作用的过程遵循动量守恒定律,由于初始总动量为零,则末动量也为零,即 粒子和反冲核的动量大小相等,方向相反.由于释放的 粒子和反冲核均在垂直于磁场的平面内且在洛
13、伦兹力作用下做圆周运动,由qvB,得 R.若原来放射性元素的核电荷数为Q,则对 粒子:R1;对反冲核:R2.由于 p1p2,R1 R2 441,所以Q 90.粒子和反冲核的速度大小与质量成反比,但质量大小未知,故D错误.答案 ABC1.半衰期是大量原子核衰变的统计规律,只对大量原子核有意义,对少数原子核是没有意义的.对于一个特定的原子核,无法确定其何时发生衰变,但可以确定各个时刻发生衰变的概率,即某时刻衰变的可能性,因此,半衰期只适用于大量的原子核.2.静止的原子核在匀强磁场中发生衰变,当运动方向与磁场方向垂直时,轨迹为外切圆的为 衰变,轨迹为内切圆的为 衰变.衰变A ZHe4 2YA4Z2X
14、两圆外切,粒子半径大 衰变A Ze 01YAZ1X两圆内切,粒子半径大考点核反应方程及核反应类型考向 1 对核反应类型的考查 典例 5(20 xx 新课标全国卷)在下列描述核过程的方程中,属于 衰变的是,属于 衰变的是,属于裂变的是,属于聚变的是.(填正确答案标号)【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】10/21 A.CNeB.PSeC.UThHeD.NHe O HE.UnXeSr2nF.HHHe n 解析 一个原子核自发地放出一个 粒子,生成一个新核的过程是 衰变,因此 C项是 衰变;一个重核在一个粒子的轰击下,分裂成几个中等质量原子核的过程是重核的裂变,因此E 项是重核的裂变;两个
15、较轻的原子核聚合成一个较大的原子核,并放出粒子的过程是轻核的聚变,因此F项是轻核的聚变;另外,A、B项是 衰变,D项是原子核的人工转变.答案 C AB E F 变式 1(多选)下列核反应方程及其表述完全正确的是()A.HeHHe H是聚变反应B.UThHe是人工核转变C.UnKrBa3n是裂变反应D.NaMg e 是裂变反应答案:AC 解析:A 选项中的反应方程式是由质量较小的核变成质量较大的核,是聚变反应;B 选项中的是 衰变;C选项中的是裂变反应;D选项中的是 衰变.考向 2 对核反应方程的考查 典例 6(20 xx 广东卷)(多选)科学家使用核反应获取氚,再利用氘和氚的核反应获得能量.核
16、反应方程分别为:XYHe H4.9 MeV 和 H HHe X17.6 MeV.下列表述正确的有()【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】11/21 A.X 是中子B.Y 的质子数是 3,中子数是 6C.两个核反应都没有质量亏损D.氘和氚的核反应是核聚变反应 解析 核反应方程遵守核电荷数守恒和质量数守恒,则由HHHe X17.6 MeV知 X为 n,由 XYHe H4.9 MeV 知 Y为 Li,其中 Y 的质子数是 3,中子数也是 3,选项 A正确,B 错误.两个核反应都释放出核能,故都有质量亏损,选项C错误.XYHe H4.9 MeV是原子核的人工转变,HHHe n17.6 MeV
17、为轻核聚变,选项D正确.答案 AD解答有关核反应方程问题的技巧(1)熟记常见基本粒子的符号是正确书写核反应方程的基础.如质子(11H)、中子(n)、粒子(He)、粒子(e)、正电子(e)、氘核(H)、氚核(H)等.(2)熟悉核反应的四种基本类型衰变、人工转变、裂变和聚变.(3)掌握核反应方程遵守的规律是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据,所以要理解并应用好质量数守恒和电荷数守恒的规律.(4)明白核反应过程是不可逆的核反应方程只能用箭头连接并表示反应方向,不能用等号连接.【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】12/21 考点核力、核能、质量亏损、质能方程1.核力的特点(
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- 2020 高考 物理 一轮 复习 第十一 章动 近代 初步 原子核 教案
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