1、【 精品教育资源文库 】 第 5 讲 原子核 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
2、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 42He (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 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： AZX A 4Z 2Y . 衰变： AZX AZ 1Y . 2.半衰期 (1)定义：放射性元素的原子核有 发生衰变所需的时间 . (2)影响因素：放射性元
3、素衰变的快慢是由核 自身的因素决定的，跟原子所处的【 精品教育资源文库 】 化学状态和外部条件没有关系 . 答案 ： 1.(1)原子核 (2)42He 0 1e 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 1.510 15 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，
4、也叫平均结合能 . (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： 23592U10n8936Kr14456Ba 310n. (3)
5、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【 精品教育资源文库 】 此又叫 . (2)典型的聚变反应方程： 21H31H42He10n. 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
6、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 .( ) (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 0.1c 0.99c c 质量
7、 4mp， mp 1.67 10 27 kg mp1 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 (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【 精品教育资源文库 】 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
8、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速率一定，不同元素半衰期不同，有的差别 很大 . (2)公式 N 余 N 原 ? ?12 tT， m 余 m 原 ? ?12 tT 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
9、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 C. 和 的放射源 D.纯 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
10、2 衰变方程的书写和衰变次数的计算 典例 2 238 92U 核经一系列的衰变后变为 206 82Pb 核 .问： (1)一共经过几次 衰变和几次 衰变？ (2)206 82Pb 与 238 92U 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 . 【 精品教育资源文库 】 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 238 92U 衰变为 206 82Pb 经过 x 次
11、衰变和 y 次 衰变 .由质量数守恒和电荷数守恒可得 238 206 4x 92 82 2x y 联立 解得 x 8， y 6，即一共经过 8 次 衰变和 6 次 衰变 . (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 206 82Pb 较 238 92U 质子数少 10，中子数少 22. (3)核反应方程为 238 92U 206 82Pb 842He 6 0 1e. 答案 (1)8 6 (2)10 22 (3)238 92U 206 82Pb 842He 6 0 1e 考向 3 对半衰期的理解及计算 典例 3 (2017 湖北黄石
12、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 m4发生了衰变 C.经过 264 年后，钚元素的质量还剩 m8 D.经过 88 年后，该矿石的质量剩下 m2 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 m4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 m8，故 C 正确；经过 88 年后该矿石的质
13、量基本不变，只是其中钚 238 的质量变成 m2，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 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A. 粒子与反冲粒子的动量大小相等，方向相反 B.原来放射性元素的原子核电荷数为 90 C.反冲核的 核电荷数为 88 D. 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
14、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伦兹力作用下做圆周运动，由 qvB mv2R ，得 RmvqB.若原来放射性元素的核电荷数为 Q，则对 粒子： R1 p1B2 e；对反冲核： R2 p2B（ Q 2） e.由于 p1 p2，R1 R2 44 1，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 ABC 1.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 AZX A 4Z 2Y 42He 两圆外切， 粒子半径大 衰变 AZX AZ 1Y 0
