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1、第 2 讲 天然放射现象 衰变 核能一、考情直播1考纲解读考纲内容 能力要求 考向定位1.氢原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期2.放射性同位素3. 核力、核反应方程4. 结合能、质量亏损5. 裂变反应和聚变反应、裂变反应堆6. 放射性的防护1.知道原子核的组成，三种射线及性质，衰变规律2.了解放辐射性同位素及应用3.知道书写核反应方程时要注意质量数守恒、核电荷数守恒4.知道爱因斯坦质能联系方程，会计算核能5.知道释放核能的两种方式：聚变与裂变6.了解放射性防护考纲对这一部分知识均是级要求本部分高考的热点是核反应方程，三种射线的比较，质子、中子以及正电子的发现，爱因斯坦质能联系方程，高考
2、中以选择题的形式出现2考点整合考点一：天然放射现象及三种放射线的比较1、 天然放射现象的发现1896 年， 在铀矿石中发现未知的射线，把这些射线称为 射线、 射线、 射线，这就是天然放射现象的发现.天然放射现象的发现，说明原子核 .2、 三种射线的比较名称产生 本质 电离作用 穿透能力射线射线射线 射线的作用：工业探伤、 刀、除静电、消毒杀菌、育种保鲜等3、三种射线在匀强电场和匀强磁场中的偏转（在射线旁写明射线的种类）三种射线在电场中偏转 图 7 三种射线在磁场中偏转特别提醒三种射线均来自原子核内部，说明原子核具有复杂结构 射线是氦的原子核， 射线是电子流， 射线是光子4.天然放射现象的发现说
3、明原子核具有复杂结构天然放射现象中的三种射线均来自于 ，这就充分说明了原子核具有复杂结构.例题 1 如图 8 所示，x 为一未知放射源，P 为薄铝箔，当 x 放射源稳定时，计数器的计数率（单位时间内接受射线的次数）稳定.现在将磁场移开，发现计数器的计数率没有什么变化，然后抽走P，则计数器的计数率大幅上升，说明 x 为A纯 粒子放射源 B. 纯 粒子放射源C 粒子和 粒子的混合放射源 D. 粒子和 粒子的混合放射源答案：D解析：薄铝箔完全可以阻挡 粒子，所以能进入计数器的一定没有 粒子； 粒子和 粒子都可以穿透薄铝箔，但由于 粒子是电子，在磁场的作用下会发生偏转，将磁场移开，发现计数器的计数率没
4、有什么变化，说明一定没有 粒子；抽走 P，则计数器的计数率大幅上升，说明一定有其它的粒子进入了计数器，而这种粒子一定不是 粒子，只能是 粒子，所以 D 正确【规律总结】 粒子穿透本领最弱， 粒子穿透本领最强 粒子、 粒子在磁场中会受到洛伦兹力作用而发生偏转， 粒子是光子，无论在电场中还是在磁场中，都不会发生偏转考点二：原子核的半衰期1.半衰期： .2.半衰期由放射性元素的原子核内部因素决定，与原子核所处的 无关.3.衰变公式为 特别提醒：半衰期与原子核多少无关，半衰期是一个统计性的概念，只有对大量的原子核才成立，对少量的或是几个原子核谈半衰期无意义.【例题 2】若元素的半衰期为天，元素的半衰期
5、为天，则相同质量的和，经过天后，剩下两元素的质量之比 m :m 为.30 ：31 .31：20 . ： .：答案：C【解析】根据半衰期公式，易得 A 经历 5 个半衰期，B 经历 4 个半衰期，所以剩余质量之比为 1:2，C 正确【规律总结】放射性元素的半衰期计算公式为 或Ttm210TtN210考点三： 、 衰变规律图 81. 衰变规律衰变方程： _234908ThU衰变规律： 2. 衰变规律衰变方程： _234910PaTh衰变规律： 3.正电子衰变规律正电子衰变方程： _30145Si正电子衰变规律：特别提醒：书写核反应方程要注意质量数守恒和核电荷数守恒；衰变方程的特点是反应前只有一个核
6、，是释放核能的核反应例题 3 下面对某原子核衰变的描述，哪个是不对的？.放出一个 粒子后，原子核的中子数减，原子序数少.放出一个 粒子后，原子核的质量数少，核电荷数少.放出一个 粒子后，原子核的质量数不变，核电荷数加. 经过次 衰变和次 衰变后变成Ra268 Pb2068答案：BCD【解析】 衰变衰变规律为核电荷数增加 1，质量数不变， A 错 C 正确； 衰变规律：核电 荷数减少 2，质量数减少 4，B 正确； 经过次 衰变和次 衰变后，质量数减少Ra26820，核电荷数先减少 10 在增加 4，一共增加 6，变为 ，D 正确Pb2068【规律总结】发生 衰变无中子损失，每发生一次 衰变将有
7、一个中子转化为一个质子，这一点是解决选项 D 的关键.考点四：原子核的人工转变与核反应方程1. 质子的发现卢瑟福用 粒子轰击 7 号元素 ，发现了 .N147核反应方程为： _8421CHe2.中子的发现查德威克用 粒子轰击 4 号元素 ，发现了 B94核反应方程为： _1269e3.放射性同位素的人工合成伊丽芙居里和约里奥居里用 粒子轰击 13 号元素 ，人工合成了 Al2713核反应方程为： nHeAl1042713_4.放辐射性同位素的应用 特别提醒：无论是质子的发现还是中子的发现，这一类方程都属于核的人工转变，是吸收能量的在核反应中质量数和电荷数都守恒【例题 4】用中子（ ）轰击铝 2
8、7( )，产生钠 24（ ）和 X，钠 24 具有放射性10n2713Al241Na它衰变后变成镁 24（ ）和 Y.则 X 和 Y 分别是24MgA 粒子和电子 B 粒子和正电子C电子和 粒子 D质子和正电答案：A【解析】写出核反应方程： 和 ，显然 X 是 粒子，HeNanAl42102713eMga01241Y 是电子.A 正确.【规律总结】熟练的写出核反应方程是关键，当然也要记忆一些常见的粒子的名称和书写，在核反应中质量数和电荷数都守恒.【例题 5】在下列四个核反应中， X 表示了质子的是哪些A OHeN1784217B ；Pl301513C ；Xe422D nSrU101365490
9、83592答案：A【解析】根据核反应中质量数和电荷数都守恒，A 中是质子；B、C、D 中均为中子.【规律总结】核反应中质量数和电荷数都守恒，从而确定粒子的种类.考点五：核力与核能1.核力与核能核力：相邻的 间有强大的核力作用，是一种短程力，其作用距离不超过 10-15m.核能：核反应中 称为核能.特别提醒：将一个原子核分离成核子，需要克服核力做功，吸收能量；核子结合成原子核，核力做正功，释放核能.2.爱因斯坦质能联系方程 3.核能质量亏损： 叫质量亏损.在衰变、裂变和聚变中存在质量亏损.特别提醒：计算质量亏损的方法： 反 应 后反 应 前 mm对质能联系方程的理解：并不是指质量的消失，只是在核
10、反应的过程中以辐射能量的形式体现了相应部分的质量； 不能理解为质量为 的物质可以转化为 的能2cE 2mc量，这只是反应了质量与能量间的密切联系，在计算核能时应用 来计算E4. 结合能结合能： ，叫做原子核的结合能.特别提醒：对结合能的理解质量 m 与能量 E 符合爱因斯坦的质能方程 ，这里 c 是真空中的光2mE速. 根据质能方程，当能量增加了E ，那么它的质量也相应地增加m，反过来也一样.E 和m 间符合下述质能方程 .2c核子结合成原子核时放出结合能，因此核的质量和组成它的核子的质量比较起来就要小些，这叫做核的质量亏损，知道了核的质量亏损，就可以根据质能方程求出原子核的结合能.用核子数去
11、除原子核的结合能，就得到每个核子的平均结合能.质量数为 5060 的原子核平均结合能最大，约为 8.6MeV，质量数较小的轻核和质量数较大的重核，平均结合能都比较小.例题 6 （原子量为 232.0372）衰变为 （原子量为 228.0287）时，释放出 粒子U239 Th2890（ 的原子量为 4.0026） ，写出核反应方程，并求出衰变过程中释放出多少能量. He42答案： ；eTh428903 +5.5MeV.【解析】 HeThU4289023 +衰变过程中的质量亏损 m=232.0372u-(228.0787u+4.0026u)=0.0059u衰变过程中释放的能量 =mC =0.005
12、9931.5MeV=5.5MeV【规律总结】用 计算核能时有两种方法：2cE1.在公式 中均取国际单位.2.在公式= m931.5 中 m 的单位是 u，的单位是eV， .MeVu5.931相 当 于二、高考热点探究一、 衰变与带电粒子在磁场中的运动静止的原子核发生 、 衰变时，动量守恒、能量守恒，同时存在质量亏损，释放核能.在电场、磁场中 、 粒子因为带电而发生偏转或是做圆周运动 .【真题】 （2008 年广东高考） （1 ）放射性物质 和 的核衰变方程为：Po21084C627， 方程1Xb260287XNio中的 X1 代表的是_ ，X 2 代表的是_.如图所示，铅盒内装有能释放 、 和
13、 射线的放射性物质，在靠近铅盒的顶部加上电场 E 或磁场 B，在图 17(a)、(b)中分别画出射线运动轨迹的示意图.（在所画的轨迹上须标明是 、 和 中的哪种射线）【解析】 （1）第一个核反应方程为 衰变，所以 X1 代表 ；第二个核反应方程为 衰变，X 2 代表 ；He42 e01（2）在图（a）中， 射线不偏转， 射线向右偏转， 射线向左偏转；在图（b）中， 射线不偏转， 射线向左偏转， 射线向右偏转.答案：（1） ， ；（ 2）画出射线运动轨迹的示意图：略e4201【名师指引】在电场中： 射线是氦的原子核，带正电，质量数较大，加速度较小，偏转不明显； 射线是电子，带负电，质量数为零（不
14、到一个原子质量单位 u）加速度很大，偏转明显，在画图时，这一点要体现出来.【新题导练 1】在匀强磁场区域中有一个静止的 分裂为 和 ，若分裂后速度方U2389He42Th3490向与磁场垂直，求两核在磁场中运动的半径之比.二半衰期半衰期是一个统计概念，只有对大量的原子核才成立，对几个原子核，则不存在半衰期的概念. 半衰期的长短与所处的物理状态和化学状态无关【真题】 （2008 年上海高考）放射性元素的原子核在 衰变或 衰变生成新原子核时，往往会同时伴随辐射.已知 A、B 两种放射性元素的半衰期分别为 T1 和 T2，经过tT 1T2 时间后测得这两种放射性元素的质量相等，那么它们原来的质量之比图（a
