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2、353讲讲 核反应、核能核反应、核能 第十三单元第十三单元原子物理原子物理第十三单元第十三单元 知识系统总览知识系统总览知识系统总览第十三单元第十三单元 知识系统总览知识系统总览第十三单元第十三单元 课标考纲展示课标考纲展示课标考纲展示新课程标准考试说明要求(1)了解人类探索原子结构的历史以及有关经典实验(2)通过对氢原子光谱的分析，了解原子的能级结构(3)知道原子核的组成知道放射性和原子核的衰变会用半衰期描述衰变速度，知道半衰期的统计意义(4)了解放射性同位素的应用知道射线的危害和防护光电效应爱因斯坦光电效应方程氢原子光谱氢原子的能级结构、能级公式原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期放
3、射性同位素第十三单元第十三单元 课标考纲展示课标考纲展示新课程标准考试说明要求(5)知道核力的性质能简单解释轻核与重核内中子数、质子数具有不同比例的原因会根据质量数守恒和电荷数守恒写出核反应方程(6)认识原子核的结合能知道裂变反应和聚变反应关注受控聚变反应研究的进展(7)知道链式反应的发生条件了解裂变反应堆的工作原理了解常用裂变反应堆的类型知道核电站的工作模式(8)通过核能的利用，思考科学技术与社会的关系(9)初步了解恒星的演化初步了解粒子物理学的基础知识.核力、核反应方程结合能、质量亏损裂变反应和聚变反应、裂变反应堆射线的危害和防护第十三单元第十三单元 复习策略指南复习策略指南复习策略指南本
4、单元内容是高考命题的选考内容，命题有以下特点：本单元内容是高考命题的选考内容，命题有以下特点：1 1主要考查对光电效应、波粒二象性、原子能级结构、主要考查对光电效应、波粒二象性、原子能级结构、能级公式、放射性现象、核反应方程、核能、裂变和聚变基本能级公式、放射性现象、核反应方程、核能、裂变和聚变基本概念的理解、爱因斯坦的质能方程等广东高考这一部分的命概念的理解、爱因斯坦的质能方程等广东高考这一部分的命题通常是选择题，一般是与光电效应、原子的能级、核反应、题通常是选择题，一般是与光电效应、原子的能级、核反应、核能等结合命题核能等结合命题2 2联系实际、科技信息是高考命题的趋势，如核能发电、联系实
5、际、科技信息是高考命题的趋势，如核能发电、带电粒子加速器、放射性的应用及防护等，考查运用知识的能带电粒子加速器、放射性的应用及防护等，考查运用知识的能力、建立物理模型的能力和解决实际问题的能力力、建立物理模型的能力和解决实际问题的能力第十三单元第十三单元 复习策略指南复习策略指南本单元复习时应注重基本概念与规律的理解与掌握、注重本单元复习时应注重基本概念与规律的理解与掌握、注重用物理方法处理核反应和动量的综合计算问题，建议复习时突用物理方法处理核反应和动量的综合计算问题，建议复习时突破以下重点或难点：破以下重点或难点：1 1透彻理解基本概念，准确地掌握透彻理解基本概念，准确地掌握、射线的区射线
6、的区别与联系，原子核的衰变、人工转变、裂变、聚变的并熟练地别与联系，原子核的衰变、人工转变、裂变、聚变的并熟练地应用概念分析核反应的种类；应用概念分析核反应的种类；2 2掌握处理问题的方法，处理光电效应的规律、原子跃掌握处理问题的方法，处理光电效应的规律、原子跃迁规律、质能方程的应用，核反应与带电粒子在磁场中的圆周迁规律、质能方程的应用，核反应与带电粒子在磁场中的圆周运动及动量守恒的结合问题运动及动量守恒的结合问题 第十三单元第十三单元 高考纵览高考纵览高考纵览知识点2009年2010年2011年光电效应广东A卷4宁夏卷36上海卷6全国理综35广东卷18原子的跃迁四川卷18全国18全国16新课
7、标卷34重庆卷19山东卷38全国18上海卷2江苏卷12C原子核海南卷19重庆卷16天津卷6江苏卷12C广东A卷2上海卷1全国14全国14上海卷4、8浙江卷13广东卷18海南卷19山东卷38北京卷13江苏卷12C第十三单元第十三单元 使用建议使用建议使用建议1 1本单元概念、核反应方程多，在复习单元知识时应注意：本单元概念、核反应方程多，在复习单元知识时应注意：(1)(1)辨析概念：通过对比，使学生真正理解各物理量之间的辨析概念：通过对比，使学生真正理解各物理量之间的区别与联系区别与联系(2)(2)总结方法：在复习本单元知识时要提醒学生注意，宏观总结方法：在复习本单元知识时要提醒学生注意，宏观领
8、域中的经验和规律在微观领域都遇到严重的障碍，微观领域领域中的经验和规律在微观领域都遇到严重的障碍，微观领域的研究方法应是，从实验事实出发经过分析总结，提出假设，的研究方法应是，从实验事实出发经过分析总结，提出假设，建立模型，再经过实验的验证，并发现新的问题，从而对假设建立模型，再经过实验的验证，并发现新的问题，从而对假设进行修正进行修正第十三单元第十三单元 使用建议使用建议(3)(3)降低难度：复习过程中要注意控制难度，降低学生对光降低难度：复习过程中要注意控制难度，降低学生对光子说、玻尔理论的掌握难度，降低本单元知识与动量守恒定律子说、玻尔理论的掌握难度，降低本单元知识与动量守恒定律等比较容
9、易综合的相关问题难度等比较容易综合的相关问题难度2 2课时安排：课时安排：本单元建议安排本单元建议安排5 5课时：第课时：第5252讲、第讲、第5353讲各讲各2 2课时，单元训课时，单元训练练1 1课时课时第第5252讲讲 光电效应原子的跃迁 第第5252讲讲 编读互动编读互动编读互动1 1光电效应、玻尔理论以及玻尔理论对氢原子光谱的解释是光电效应、玻尔理论以及玻尔理论对氢原子光谱的解释是本讲的高考热点问题在复习本讲时重点放在对玻尔理论的理解本讲的高考热点问题在复习本讲时重点放在对玻尔理论的理解以及玻尔理论与光子的综合问题以及玻尔理论与光子的综合问题2 2本讲教学可以按下面的思路安排：本讲教
10、学可以按下面的思路安排：(1)(1)通过例通过例1 1及变式题复习光电效应现象，理解光子的概念；及变式题复习光电效应现象，理解光子的概念；(2)(2)通过例通过例2 2及变式题复习玻尔理论、原子的跃迁和能级的计及变式题复习玻尔理论、原子的跃迁和能级的计算；算；(3)(3)通过例通过例3 3及变式题复习原子能级理论与光电效应的综合问及变式题复习原子能级理论与光电效应的综合问题题第第5252讲讲 考点自主梳理考点自主梳理 考点自主梳理电子电子 大于或等于大于或等于 瞬时的瞬时的 增大增大 第第5252讲讲 考点自主梳理考点自主梳理 正正 光子光子 hh hhW W 逸出功逸出功 粒子性粒子性 波动
11、性波动性 波动性波动性 粒子性粒子性 第第5252讲讲 考点自主梳理考点自主梳理 波动性波动性 粒子性粒子性 不连续不连续 定态定态 E E初初E E终终(或或E E终终E E初初)不同轨道不同轨道不连续不连续第第5252讲讲 考点自主梳理考点自主梳理 E Em mE En n 低低 n n2 2r r0 0 高高 高高 低低 第第5252讲讲 考点自主梳理考点自主梳理 第第5252讲讲 考向互动探究考向互动探究 考向互动探究 探究考向一对光电效应的理解探究考向一对光电效应的理解1 1光电效应是金属中的自由电子吸收了光子的能量后，其动光电效应是金属中的自由电子吸收了光子的能量后，其动能足以克服
12、金属离子对其的引力而逃逸出金属表面，成为能足以克服金属离子对其的引力而逃逸出金属表面，成为光电子的现象光电子的现象2 2每个电子只能吸收一个光子的能量每个电子只能吸收一个光子的能量3 3光子说成功地解释了光电效应现象，光电效应现象表明光光子说成功地解释了光电效应现象，光电效应现象表明光具有粒子性具有粒子性4 4逸出功逸出功W W与极限频率与极限频率0 0的关系为：的关系为：W Whvhv0.0.第第5252讲讲 考向互动探究考向互动探究 例例1 120112011福建卷福建卷 爱因斯坦提出了光量子概念并成功地爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得解释光电效应的规律而获得192
13、11921年的诺贝尔物理学奖某种金属年的诺贝尔物理学奖某种金属逸出光电子的最大初动能逸出光电子的最大初动能E Ekmkm与入射光频率与入射光频率的关系如图的关系如图52522 2所所示，其中示，其中0 0为极限频率从图中可以确定的是为极限频率从图中可以确定的是_(填选填选项前的字母项前的字母)A A逸出功与逸出功与有关有关B BE Ekmkm与入射光强度成正比与入射光强度成正比C C当当 0 0时，会逸出光电子时，会逸出光电子D D图中直线的斜率与普朗克常量有关图中直线的斜率与普朗克常量有关 D D 第第5252讲讲 考向互动探究考向互动探究 解析解析 由爱因斯坦光电方程由爱因斯坦光电方程E
14、Ek khhW W和和W Whh0(0(W W为金属为金属的逸出功的逸出功)可得，可得，E Ek khhhh0 0，可见图象的斜率表示普朗克常，可见图象的斜率表示普朗克常量，量，D D正确；只有正确；只有0 0时才会发生光电效应，时才会发生光电效应，C C错误；金属的错误；金属的逸出功只和金属的极限频率有关，与入射光的频率无关，逸出功只和金属的极限频率有关，与入射光的频率无关，A A错误；错误；最大初动能取决于入射光的频率，而与入射光的强度无关，最大初动能取决于入射光的频率，而与入射光的强度无关，B B错错误误 点评点评 根据光电效应方程和逸出功的表达式推导出光电子根据光电效应方程和逸出功的表
15、达式推导出光电子的最大初动能与入射光频率的关系，结合图象进行分析判断的最大初动能与入射光频率的关系，结合图象进行分析判断 第第5252讲讲 考向互动探究考向互动探究 变式题变式题20112011广东卷广东卷(双选双选)光电效应实验中，下列表光电效应实验中，下列表述正确的是述正确的是()A A光照时间越长光电流越大光照时间越长光电流越大B B入射光足够强就可以有光电流入射光足够强就可以有光电流C C遏止电压与入射光的频率有关遏止电压与入射光的频率有关D D入射光频率大于极限频率才能产生光电子入射光频率大于极限频率才能产生光电子 CD CD 解析解析 各种金属都存在着极限频率，低于极限频率的任何入
16、各种金属都存在着极限频率，低于极限频率的任何入射光强度再大、照射时间再长都不会发生光电效应；发生光电效射光强度再大、照射时间再长都不会发生光电效应；发生光电效应时，光电流的大小与入射光的强度成正比；遏止电压随入射光应时，光电流的大小与入射光的强度成正比；遏止电压随入射光的频率增大而增大，故的频率增大而增大，故CDCD选项正确选项正确 第第5252讲讲 考向互动探究考向互动探究 第第5252讲讲 考向互动探究考向互动探究 第第5252讲讲 考向互动探究考向互动探究 例例2 220112011四川卷四川卷 氢原子从能级氢原子从能级m m跃迁到能级跃迁到能级n n时辐射时辐射红光的频率为红光的频率为
17、1 1，从能级，从能级n n跃迁到能级跃迁到能级k k时吸收紫光的频率为时吸收紫光的频率为2 2，已知普朗克常量为，已知普朗克常量为h h，若氢原子从能级，若氢原子从能级k k跃迁到能级跃迁到能级m m，则，则()A A吸收光子的能量为吸收光子的能量为hh1 1hh2 2B B辐射光子的能量为辐射光子的能量为hh1 1hh2 2C C吸收光子的能量为吸收光子的能量为hh2 2hh1 1D D辐射光子的能量为辐射光子的能量为hh2 2hh1 1 D D 第第5252讲讲 考向互动探究考向互动探究 【技巧点拨技巧点拨】根据玻尔的原子跃迁理论找出两个能级之间根据玻尔的原子跃迁理论找出两个能级之间的关
18、系，确定两个能级能量大小的关系，从而确定原子在跃迁的关系，确定两个能级能量大小的关系，从而确定原子在跃迁的过程中是辐射还是吸收光子的过程中是辐射还是吸收光子第第5252讲讲 考向互动探究考向互动探究 第第5252讲讲 考向互动探究考向互动探究 C C 第第5252讲讲 考向互动探究考向互动探究 第第5252讲讲 考向互动探究考向互动探究 探究考向三光电效应现象与能级理论综合探究考向三光电效应现象与能级理论综合 当原子从高能级向低能级跃迁时，要辐射光子若这些光当原子从高能级向低能级跃迁时，要辐射光子若这些光子照射在金属表面上，且光子的能量大于金属的逸出功，就会子照射在金属表面上，且光子的能量大于
19、金属的逸出功，就会产生光电效应产生光电效应 第第5252讲讲 考向互动探究考向互动探究 E E 第第5252讲讲 考向互动探究考向互动探究 第第5252讲讲 考向互动探究考向互动探究 点评点评 这一类问题涉及两个方面的知识：一是光电效应的这一类问题涉及两个方面的知识：一是光电效应的知识，照射光的频率必须大于金属的极限频率才能产生光电效知识，照射光的频率必须大于金属的极限频率才能产生光电效应或者说照射光的能量必须大于逸出功才能产生光电效应；二应或者说照射光的能量必须大于逸出功才能产生光电效应；二是能级跃迁的知识，要使原子的核外电子电离，所提供的能量是能级跃迁的知识，要使原子的核外电子电离，所提供
20、的能量必须大于或等于原子所处能级的能量必须大于或等于原子所处能级的能量(绝对值绝对值)第第5252讲讲 考向互动探究考向互动探究 变式题变式题20112011温州模拟温州模拟 如图如图52523 3所示为氢原子的能所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于级示意图，一群氢原子处于n n3 3的激发态，在向较低能级跃迁的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光子照射逸出功为的过程中向外发出光子，用这些光子照射逸出功为2.49 2.49 eVeV的金的金属钠，下列说法中正确的是属钠，下列说法中正确的是()A A这群氢原子能辐射出三种频这群氢原子能辐射出三种频 率不同的光，其中从率不同的
21、光，其中从n n3 3跃跃 迁到迁到n n2 2所发出的光波长最短所发出的光波长最短B B这群氢原子在辐射光子的过程这群氢原子在辐射光子的过程 中电子绕核运动的动能减小，电势能增大中电子绕核运动的动能减小，电势能增大C C金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为11.11 11.11 eVeVD D金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为9.60 9.60 eVeV D D 第第5252讲讲 考向互动探究考向互动探究 解析解析 从从n n3 3跃迁到跃迁到n n2 2所发出的光频率最小，波长最大，所发出的光频率最小，波长最
22、大，选项选项A A错误；氢原子在辐射光子的过程中，轨道半径减小，动能错误；氢原子在辐射光子的过程中，轨道半径减小，动能增大，电势能减小，总能量减小，选项增大，电势能减小，总能量减小，选项B B错误；辐射光子的最大错误；辐射光子的最大能量为：能量为：1.51 1.51 eVeV(13.6 13.6 eVeV)12.09 12.09 eVeV，所以金属钠表，所以金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为：面所发出的光电子的最大初动能为：E Ekmkm(12.09(12.092.49)2.49)eVeV9.60 9.60 eVeV，选项，选项C C错误，选项错误，选项D D正确正确 第第5252讲讲 备
23、用习题备用习题备用习题1 1用某单色光照射金属表面，金属表面有光电子飞出下用某单色光照射金属表面，金属表面有光电子飞出下列说法正确的是列说法正确的是()A A若照射光的频率减小，则可能不再有光电子飞出若照射光的频率减小，则可能不再有光电子飞出B B若照射光的频率减小，则单位时间飞出的光电子数目可若照射光的频率减小，则单位时间飞出的光电子数目可能会减少能会减少C C若照射光的强度减弱，则光电子飞出的时间可能会变短若照射光的强度减弱，则光电子飞出的时间可能会变短D D若照射光的强度减弱，则可能不再有光电子飞出若照射光的强度减弱，则可能不再有光电子飞出 A A 第第5252讲讲 备用习题备用习题 解
24、析解析 A A每种金属都有一个极限频率，照射光的频率小每种金属都有一个极限频率，照射光的频率小于极限频率，不再有光电子飞出，在发生光电效应时，飞出的于极限频率，不再有光电子飞出，在发生光电效应时，飞出的光电子数与照射光的强度成正比，光电子飞出的时间与照射光光电子数与照射光的强度成正比，光电子飞出的时间与照射光的强度无关，选项的强度无关，选项A A正确正确 备选理由备选理由 本题是对光电效应规律的考查本题是对光电效应规律的考查 第第5252讲讲 备用习题备用习题 2 2(双选双选)氦原子被电离出一个核外电子，形成类氢结构氦原子被电离出一个核外电子，形成类氢结构的氦离子已知基态的氦离子能量为的氦离
25、子已知基态的氦离子能量为E E1 154.4 54.4 eVeV，氦离子，氦离子的能级示意图如图所示在具有下列能量的光子或者电子中，的能级示意图如图所示在具有下列能量的光子或者电子中，能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是()A A41.0 41.0 eVeV的电子的电子B B41.0 41.0 eVeV的光子的光子C C51.0 51.0 eVeV的电子的电子D D51.0 51.0 eVeV的光子的光子 AC AC 第第5252讲讲 备用习题备用习题 解析解析 AC AC用相应能量的光子去使基态的原子发生跃迁，用相应能量的光子去使基态的原子发生跃迁，必须要满足光子
26、的能量正好等于从基态跃迁到某个激发态的必须要满足光子的能量正好等于从基态跃迁到某个激发态的能级差，选项能级差，选项D D中光子正好能使氦离子从基态跃迁到中光子正好能使氦离子从基态跃迁到n n4 4这这个能级，选项个能级，选项B B不满足条件；而其他粒子要从基态跃迁到激不满足条件；而其他粒子要从基态跃迁到激发态，必须要满足粒子的能量大于或等于两者之间的能级差，发态，必须要满足粒子的能量大于或等于两者之间的能级差，选项选项A A、C C都正确都正确 备选理由备选理由 本题是对跃迁和电离的考查本题是对跃迁和电离的考查第第5353讲讲 核反应、核能核反应、核能 核反应、核能核反应、核能 第第5353讲
27、讲 编读互动编读互动编读互动1 1本讲的重点是原子核反应、核能的计算，是课标高考的热点本讲的重点是原子核反应、核能的计算，是课标高考的热点问题问题2 2本讲要求学生能够写出核反应方程，会计算核反应中释放的本讲要求学生能够写出核反应方程，会计算核反应中释放的核能，能分析求解核反应与动量结合的问题核能，能分析求解核反应与动量结合的问题(1)(1)通过例通过例1 1及变式题复习核反应遵循的规律及变式题复习核反应遵循的规律(2)(2)通过例通过例2 2及变式题复习原子核的衰变和放射线的特性及变式题复习原子核的衰变和放射线的特性(3)(3)通过例通过例3 3及变式题复习质量亏损及核能的计算及变式题复习质
28、量亏损及核能的计算(4)(4)通过例通过例4 4及变式题复习核反应、核能计算与动量守恒问题的及变式题复习核反应、核能计算与动量守恒问题的综合综合第第5353讲讲 考点自主梳理考点自主梳理 考点自主梳理知识点一三种射线知识点一三种射线1 1射线：射线：射线是高速粒子流，射线是高速粒子流，粒子就是粒子就是_；粒子的速度可以达到光速的十分之一；粒子的速度可以达到光速的十分之一；射线穿透能力弱，电射线穿透能力弱，电离能力离能力_2 2射线：射线：射线是高速射线是高速_，速度可达光速的，速度可达光速的99%99%；它的电离作用它的电离作用_，穿透能力较强，穿透能力较强3 3射线：射线：射线是能量很高的射
29、线是能量很高的_，波长很短，在，波长很短，在101010 m10 m以下；它的电离作用更小，穿透能力以下；它的电离作用更小，穿透能力_氦原子核氦原子核 强强 电子流电子流 较弱较弱 电磁波电磁波 更强更强 第第5353讲讲 考点自主梳理考点自主梳理 知识点二原子核的组成知识点二原子核的组成1 1原子核是由原子核是由_和和_组成，质子和中子统称组成，质子和中子统称为核子；为核子；2 2电荷数：原子核所带的电荷总是质子电荷的电荷数：原子核所带的电荷总是质子电荷的_，这，这个整数叫做原子核的电荷数；个整数叫做原子核的电荷数；3 3质量数：原子核的质量几乎等于单个核子质量的质量数：原子核的质量几乎等于
30、单个核子质量的_，这个倍数叫做原子核的质量数，这个倍数叫做原子核的质量数知识点三放射性元素的衰变知识点三放射性元素的衰变1 1衰变：原子核放出衰变：原子核放出_的衰变称为的衰变称为衰变，典型衰变，典型的衰变方程为：的衰变方程为：_._.质子质子 中子中子 整数倍整数倍 整数倍整数倍 粒子粒子 第第5353讲讲 考点自主梳理考点自主梳理 2 2衰变：原子核放出衰变：原子核放出_的衰变称为的衰变称为衰变，典型衰变，典型的衰变方程为：的衰变方程为：_._.3 3半衰期：放射性元素的原子核有半衰期：放射性元素的原子核有半数半数发生衰变所需的时发生衰变所需的时间半衰期由间半衰期由_因素决定，跟原子所处的
31、物理、因素决定，跟原子所处的物理、_状态无关剩余的原子核数为：状态无关剩余的原子核数为：_._.4 4应用：利用其射线、作为应用：利用其射线、作为_、进行考古研究、进行考古研究知识点四核反应知识点四核反应1 1规律：质量数守恒和规律：质量数守恒和_粒子粒子 核内部本身的核内部本身的化学化学示踪原子示踪原子 电荷数守恒电荷数守恒 第第5353讲讲 考点自主梳理考点自主梳理 2 2核反应类型：核反应有核反应类型：核反应有_、衰变、衰变、_、轻核的聚变轻核的聚变知识点五核能知识点五核能1 1核能：核子结合成原子核需要放出能量，叫原子的核能：核子结合成原子核需要放出能量，叫原子的_，称为核能，称为核能
32、2 2质量亏损：组成原子核的核子的质量与原子核的质量亏损：组成原子核的核子的质量与原子核的_(_(或者参加核反应的原子核总质量与生成新原子核的总或者参加核反应的原子核总质量与生成新原子核的总质量之差质量之差)叫质量亏损叫质量亏损3 3爱因斯坦质能方程：凡具有质量的物体都具有能量，物爱因斯坦质能方程：凡具有质量的物体都具有能量，物体的质量和能量间的关系为：体的质量和能量间的关系为：_._.若原子核质量亏损若原子核质量亏损m m，则释放的能量为则释放的能量为E E_._.人工转变人工转变 重核的裂变重核的裂变 结合能结合能 质量之差质量之差 E Emcmc2 2 mcmc2 2 第第5353讲讲
33、考向互动探究考向互动探究 考向互动探究 探究考向一核反应方程探究考向一核反应方程1 1典型的核反应方程比较典型的核反应方程比较 第第5353讲讲 考向互动探究考向互动探究 第第5353讲讲 考向互动探究考向互动探究 2.2.核反应方程式的写法核反应方程式的写法(1)(1)首先根据电荷数守恒确定原子核或粒子的电荷数，从而首先根据电荷数守恒确定原子核或粒子的电荷数，从而确定原子核或粒子的符号；确定原子核或粒子的符号；(2)(2)根据质量数守恒确定原子核或粒子的质量数；根据质量数守恒确定原子核或粒子的质量数；(3)(3)根据核反应方程确定核反应种类根据核反应方程确定核反应种类 第第5353讲讲 考向
34、互动探究考向互动探究 A A 解析解析 根据核反应满足的条件，电荷数、质量数守恒，根据核反应满足的条件，电荷数、质量数守恒，可得可得A A选项中的选项中的“X”X”电荷数为电荷数为0 0，质量数为，质量数为1 1，是中子；，是中子；B B选选项中的项中的“X”X”电荷数为电荷数为1 1，质量数为，质量数为0 0，是电子；，是电子；C C选项中的选项中的“X”X”电荷数为电荷数为1 1，质量数为，质量数为1 1，是质子；，是质子；D D选项中的选项中的“X”X”电电荷数为荷数为2 2，质量数为，质量数为4 4，是氦核选项，是氦核选项A A正确正确 第第5353讲讲 考向互动探究考向互动探究 点评
35、点评 核反应满足电荷数守恒和质量数守恒，在判断产生核反应满足电荷数守恒和质量数守恒，在判断产生的粒子时首先根据电荷数守恒确定粒子的电荷数，然后根据质的粒子时首先根据电荷数守恒确定粒子的电荷数，然后根据质量数守恒确定粒子的质量数，从而确定是什么粒子量数守恒确定粒子的质量数，从而确定是什么粒子 第第5353讲讲 考向互动探究考向互动探究 变式题变式题用中子轰击氧原子核的核反应方程式为：用中子轰击氧原子核的核反应方程式为：O OnNnNX X，则可知式中，则可知式中X X、a a、b b分别是分别是()A AX X代表中子，代表中子，a a1717，b b1 1B BX X代表正电子，代表正电子，a
36、 a1717，b b1 1C CX X代表电子，代表电子，a a1717，b b1 1D DX X代表质子，代表质子，a a1717，b b1 1 B B 解析解析 根据质量数守恒可得根据质量数守恒可得a a1717，根据电荷数守恒可得，根据电荷数守恒可得b b1 1，则，则X X代表正电子，选项代表正电子，选项B B正确正确 第第5353讲讲 考向互动探究考向互动探究 探究考向二对天然放射现象的理解探究考向二对天然放射现象的理解1 1两种衰变两种衰变 2.2.三种放射线的比较三种放射线的比较第第5353讲讲 考向互动探究考向互动探究 第第5353讲讲 考向互动探究考向互动探究 例例2 220
37、102010全国全国卷卷 原子核原子核U U经放射性衰变变为原子经放射性衰变变为原子核核ThTh，继而经放射性衰变变为原子核，继而经放射性衰变变为原子核PaPa，再经放射性衰变，再经放射性衰变变为原子核变为原子核U.U.放射性衰变、和依次为放射性衰变、和依次为()A A衰变、衰变、衰变和衰变和衰变衰变B B衰变、衰变、衰变和衰变和衰变衰变C C衰变、衰变、衰变和衰变和衰变衰变D D衰变、衰变、衰变和衰变和衰变衰变 A A 第第5353讲讲 考向互动探究考向互动探究 点评点评 原子核的衰变有两种，分别是原子核的衰变有两种，分别是衰变和衰变和衰变，衰变，经过一次经过一次衰变电荷数减少衰变电荷数减少
38、2 2，质量数减少，质量数减少4 4；经过一次；经过一次衰变衰变电荷数增加电荷数增加1 1，质量数不变在判断是何种衰变时，可以根据，质量数不变在判断是何种衰变时，可以根据电荷数和质量数的变化进行解决电荷数和质量数的变化进行解决 第第5353讲讲 考向互动探究考向互动探究 变式题变式题20112011上海卷上海卷 天然放射性元素放出的三种射天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图线的穿透能力实验结果如图53531 1所示，由此可推知所示，由此可推知()A A来自于原子核外的电子来自于原子核外的电子B B的电离作用最强，是一种电磁波的电离作用最强，是一种电磁波C C的电离作用较强，是一种
39、电磁波的电离作用较强，是一种电磁波D D的电离作用最弱，属于原子核内的电离作用最弱，属于原子核内 释放的光子释放的光子 D D 第第5353讲讲 考向互动探究考向互动探究 解析解析 由图知，是由图知，是射线，射线，射线，是射线，是射线，电射线，电离本领最强的是离本领最强的是射线，电离本领最弱的是射线，电离本领最弱的是射线；而穿透本射线；而穿透本领最强的是领最强的是射线，穿透本领最弱的是射线，穿透本领最弱的是射线；射线；射线是电磁射线是电磁波，而波，而射线、射线、射线不是电磁波，射线不是电磁波，射线是由原子核中的中射线是由原子核中的中子转变而成的，而不是核外电子，综上所述只有子转变而成的，而不是
40、核外电子，综上所述只有D D正确正确 第第5353讲讲 考向互动探究考向互动探究 探究考向三核能的计算探究考向三核能的计算1 1对质能方程的理解对质能方程的理解 质能方程质能方程E Emc2mc2给出了物体的能量和质量之间的关系，质量给出了物体的能量和质量之间的关系，质量为为m m的物体具有的总能量为的物体具有的总能量为mc2mc2，质量和能量不能互相转化，质量和能量不能互相转化“质量与能量间存在着简单的正比关系质量与能量间存在着简单的正比关系”，即物体的质量，即物体的质量(这这里指动质量里指动质量)越多，能量越大，反之物体质量减小，能量也越多，能量越大，反之物体质量减小，能量也越少，当物体放
41、出能量时，满足：越少，当物体放出能量时，满足：EEmc2.mc2.2 2核能计算的方法核能计算的方法(1)(1)根据爱因斯坦质能方程求核能根据爱因斯坦质能方程求核能 用核子结合原子核时质量亏损用核子结合原子核时质量亏损(mm)的千克数乘以真空光速的千克数乘以真空光速第第5353讲讲 考向互动探究考向互动探究 (3 (3108 108 m/sm/s)的平方，即的平方，即EEmc2mc2.根据根据1 1原子质量单位原子质量单位(u)(u)相当于相当于931.5 931.5 MeVMeV的能量，用核子结的能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以9
42、31.5 931.5 MeVMeV，即：即：EE质量亏损的原子质量单位数质量亏损的原子质量单位数931.5 931.5 MeVMeV.请注意：式中请注意：式中mm的单位是的单位是“kg”kg”，核能的单位是，核能的单位是“J”J”式中质量亏损式中质量亏损mm的单位是的单位是“u”u”，mm的单位是的单位是“MeVMeV”(2)(2)利用阿伏加德罗常数计算核能利用阿伏加德罗常数计算核能(3)(3)由动量守恒和能量守恒计算核能由动量守恒和能量守恒计算核能第第5353讲讲 考向互动探究考向互动探究 2 2质量亏损和质量守恒是否矛盾质量亏损和质量守恒是否矛盾 质量亏损总是发生在系统向外辐射能量的情况下
43、，系统的能质量亏损总是发生在系统向外辐射能量的情况下，系统的能量减少了，质量也减少了由于系统向外辐射能量，有对应量减少了，质量也减少了由于系统向外辐射能量，有对应的质量辐射出去所谓质量亏损是指系统内的质量减少了，的质量辐射出去所谓质量亏损是指系统内的质量减少了，而总质量是不变的而总质量是不变的 第第5353讲讲 考向互动探究考向互动探究 D D 解析解析 由质能方程知由质能方程知E Emcmc2 2，代入数据，代入数据m m4.44.410109 9 kg kg，D D正确正确 点评点评 太阳在放出能量的同时，质量不断减小减小的质量与太阳在放出能量的同时，质量不断减小减小的质量与放出的能量之间
44、的关系满足：放出的能量之间的关系满足：E Emcmc2 2，根据此关系式可以求，根据此关系式可以求出减小的质量出减小的质量第第5353讲讲 考向互动探究考向互动探究 AD AD 解析解析 氘核和氚核结合生成氦核是一个聚变反应，反应方氘核和氚核结合生成氦核是一个聚变反应，反应方程是程是H HHHeHHen n，A A对对B B错；质量亏损错；质量亏损m mm m1 1m m2 2m m3 3m m4 4，释，释放的核能放的核能E Em mc c2 2(m m1 1m m2 2m m3 3m m4)4)c c2 2，C C错错D D对对 第第5353讲讲 考向互动探究考向互动探究 探究考向四核反应
45、与动量守恒定律探究考向四核反应与动量守恒定律 【方法概述方法概述】1 1在核反应过程中动量守恒，即反应前原子核的总动量等于在核反应过程中动量守恒，即反应前原子核的总动量等于反应后原子核的总动量一般认为核反应放出的能量与反反应后原子核的总动量一般认为核反应放出的能量与反应前原子核的动能之和等于反应后原子核总动能应前原子核的动能之和等于反应后原子核总动能2 2解决此类问题首先应用质能方程求出核反应释放出的核能；解决此类问题首先应用质能方程求出核反应释放出的核能；其次根据动量守恒定律和能量守恒定律列出相应的方程；其次根据动量守恒定律和能量守恒定律列出相应的方程；最后联立求解最后联立求解第第5353讲
46、讲 考向互动探究考向互动探究 例例4 420112011长沙模拟长沙模拟 海水中含有丰富的氘，完全可充海水中含有丰富的氘，完全可充当未来的主要能源两个氘核的核反应为：当未来的主要能源两个氘核的核反应为：H HHHeHHen n，其，其中氘核的质量为中氘核的质量为2.0136 u2.0136 u，氦核的质量为，氦核的质量为3.0150 u3.0150 u，中子的质，中子的质量为量为1.0087 u1.0087 u求：求：(1)(1)核反应中释放的核能；核反应中释放的核能；(2)(2)在两个氘核以相等的动能在两个氘核以相等的动能0.35 0.35 MeVMeV进行对心碰撞，并且核进行对心碰撞，并且
47、核能全部转化为机械能的情况下，求反应中产生的中子和氦核的能全部转化为机械能的情况下，求反应中产生的中子和氦核的动能动能 第第5353讲讲 考向互动探究考向互动探究 【方法点拨方法点拨】元素在发生聚变时动量守恒，即聚变前元素元素在发生聚变时动量守恒，即聚变前元素的总动量与聚变后生成核的总动量的总动量与聚变后生成核的总动量(动量的矢量和动量的矢量和)相等；元素相等；元素在发生聚变时放出能量，放出的能量要根据质量亏损结合质能在发生聚变时放出能量，放出的能量要根据质量亏损结合质能方程进行求解方程进行求解 答案：答案：(1)3.26(1)3.26 MeVMeV(2)2.97(2)2.97 MeVMeV0
48、.99 0.99 MeVMeV 第第5353讲讲 考向互动探究考向互动探究 第第5353讲讲 考向互动探究考向互动探究 变式题变式题20112011新沂模拟新沂模拟 静止的静止的LiLi核俘获一个速度核俘获一个速度v v1 17.77.7104 104 m/sm/s的中子而发生核反应，生成两个新核其中的中子而发生核反应，生成两个新核其中HeHe的速度大小为的速度大小为v v2 22.02.0104 104 m/sm/s，其方向与反应前中子速度方，其方向与反应前中子速度方向相同向相同(1)(1)写出上述核反应方程写出上述核反应方程_(2)(2)另一新核的速度大小为另一新核的速度大小为_ 1 11
49、0103 3 m/sm/s 第第5353讲讲 考向互动探究考向互动探究 第第5353讲讲 备用习题备用习题备用习题D D 第第5353讲讲 备用习题备用习题 解析解析 D D由核反应满足的电荷数和质量数守恒可得，选由核反应满足的电荷数和质量数守恒可得，选项项A A错误；核裂变放出能量，反应后的粒子质量之和小于反应前错误；核裂变放出能量，反应后的粒子质量之和小于反应前粒子质量之和，核反应中释放的能量用爱因斯坦的质能方程来粒子质量之和，核反应中释放的能量用爱因斯坦的质能方程来计算，计算，r r射线的波长比射线的波长比X X射线更短，穿透能力更强，选项射线更短，穿透能力更强，选项D D正确正确 备选
50、理由备选理由 本题综合考查核反应方程、质能方程的应用本题综合考查核反应方程、质能方程的应用以及放射线的性质以及放射线的性质第第5353讲讲 备用习题备用习题AD AD 第第5353讲讲 备用习题备用习题 解析解析 AD AD由电荷数守恒可得由电荷数守恒可得X X原子核的电荷数为：原子核的电荷数为：94942 29292，质量数为，质量数为2392394 4235235，X X原子核中含有的中子数为：原子核中含有的中子数为：2352359292143143；半衰期是大量原子核有一半发生衰变所用的时；半衰期是大量原子核有一半发生衰变所用的时间，对于少量的原子核不成立；衰变时释放能量，衰变过程总间，
