《2020届高考物理一轮复习基础知识手册：第二十五章原子核》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020届高考物理一轮复习基础知识手册：第二十五章原子核（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二十五章原子核 知能图谱 元素的放射性 质子 原子核重核的裂变反应 核反应中子 轻核的聚变反应 知识能力解读 知能解读 (一)天然放射现象 1 天然放射现象：放射性元素自发地放出射线的现象叫天然放射现象，由法国物 理学家贝可勒尔于1896 年首先发现。 2 核放射性与放射性元素：物质发射射线的性质称为放射性，具有放射性的元素 叫放射性元素。 知能解读 (二)原子核的构成 1 质子的发现卢瑟福 (1919 年） 卢瑟福用粒子轰击氮原子核产生一种新粒子，根据这种粒子在电场和磁场中的 偏转测出了其质量和电荷，确定为质子，用p 表示(有时也用氢原子核的符号 1 1H 表 示 质 子 ) ， 证 明
2、了 质 子 是 原 子 核 的 组 成 部 分 。 核 反 应 方 程 如 下 ： 14417127 7281 NHeOH,1.672 623110kg p m。 2 中子的发现查德威克(1932 年) 卢瑟福发现质子的同时预言了原子核中还存在一种不带电的粒子，其质量与质子 相同，叫做中子。 1932 年卢瑟福的学生查德威克用实验证实了这个预言，其核 反应方程如下 9412127 4260 BeHeCn,1.674 928 6 10kg n m。 3 原子核的组成 原子核是由质子、 中子构成的， 不同的原子核内质子和中子的个数并不相同。原 子核用符号X A Z 表示，X为元素符号，A表示质量数
3、，Z表示核的电荷数 ( 即原 子序数 ) 。 4 原子核中的两个等式 (1) 电荷数 (Z质子数元素的原子序数核外电子数。 (2) 质量数A核子数质子数中子数。 5 同位素 具有相同质子数不同中子数的原子核，在元素周期表中处于同一位置， 因而互称 同位素。如 123 111 HHH、 、互为同位素。 知能解读 (三)放射性元素的衰变 1 原子核的衰变 (1) 定义：原子核放出粒子或粒子，由于核电荷数变了，它在元素周期表中 的位置就变了，变成另一种原子核，我们把这种变化称为原子核的衰变。 (2) 衰变与衰变 衰变类型衰变衰变 衰变方程 44 22 XYHe AA ZZ 0 11 XYe AA Z
4、Z 衰变实质 2 个质子和 2 个中子 114 102 2 H2 nHe 中子转化为质子和结合成一个整体射 出电子 110 011 nHe 衰变规律 电荷数守恒、质量数守 恒 典例 23823442342340 9290290911 UThHe,ThPae 2 三种射线的本质及特征 种类射线 射线 射线 实质 氦核流 4 2He 高速电子流 0 1e 光子( 高频电磁波） 速率0.1c0.99c c 在电、磁场中偏转与射线反向偏转不偏转 穿透 能力 最弱，用纸 能挡住 较强，穿透几 毫米厚的铝板 最强，穿透几 厘米厚的铅板 电离作用很强较弱很弱 3 半衰期 (1) 定义：放射性元素的原子核有半
5、数发生衰变需要的时间，叫做这种元素的半 衰期。 (2) 特点：半衰期是由原子核本身的因素决定的，跟原子所处的物理状态或化 学状态无关。 半衰期只对大量原子核衰变才有意义，因为放射性元素的衰变规律是统计规律， 对少数或单个原子核衰变无意义。 (3) 计算公式 若有质量为 0 m的某种放射性元素， 它的原子个数为 0 N， 其半衰期为 T ， 经过n个 半衰期时间 tnT 后， 剩下未衰变的放射性元素的质量为 1 00 11 22 n T mmm。 剩下未衰变的放射性元素的原子个数为 1 00 11 22 n T NNN 。 (3) 图像( 如图所示） 知能解读 (四)核力与结合能 1 核力 (1
6、) 定义：在原子核内，核子间存在着一种很强的作用力，将核子紧紧束缚在核 内，这种力称为核力。 (2) 特点：核力是短程力。 核力是一种强相互作用力。 每个核子只跟它相邻的核子间才有核力作用。 2 结合能与比结合能 核子结合成原子核时放出的能量或原子核分解成核子时吸收的能量，都叫做原子 核的结合能。结合能与核子数之比叫比结合能， 也叫平均结合能，比结合能越大， 表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。 知能解读 (五)质量亏损与质能方程 1 质量亏损：组成原子核的核子的总质量与新原子核的质量之差，叫做质量亏损。 2 质能方程：原子核释放能量时，要产生质量亏损。物体的能量和质量之间存在 着密切
7、的联系，它们之间的关系是 2 Emc或 2 Emc。这就是著名的爱因斯 坦质能方程。 知能解读 (六)核裂变 1 定义：重核分裂成两个中等质量的核，释放出核能的反应叫做核裂变。 2 铀核裂变方程： 2351144891 92056360 UnBaKr3 n。 3 链式反应 (1) 定义：铀核裂变时，同时放出若干个中子，如果这些中子再引起其他铀核的 裂变，就可以使裂变反应不断地进行下去，这种反应叫链式反应。 (2) 链式反应发生条件 铀块的体积大于临界体积(裂变物质能够发生链式反应的最小体积） ， 或裂变时的 质量大于临界质量。另外有足够数量的慢中子。 4 裂变的应用 原子弹和原子反应堆。 知能
8、解读 (七)核聚变 1 定 义 ： 两 个 轻 核结 合 成 质 量 较 大 的 原 子 核 的 反 应 叫 核 聚 变 。 例 如 ： 2341 1120 HHHen 2 典型的核聚变方程 2341 1120 HHHen17.6MeV。 3 核聚变发生条件 在超高温条件下， 剧烈的热运动使得一部分原子核具有足够的动能，可以克服库 仑斥力，发生核聚变。 知能解读 (八)粒子和宇宙 1 新粒子的发现及特点 (1) 反粒子：质量、寿命、自旋等物理性质与相对应的粒子相同，而电荷等其他 性质相反。如质子的反粒子是反质子， 它的电荷量与质子相同， 但带的是负电荷。 (2)子：比质子的质量小。 (3)K介
9、子与介子：质量介于核子与电子之间。 (4) 超子：质量比质子大。 2 按粒子与各相互作用关系分类 分类 参与的相互作 用 发现的粒子备注 强子 参与强相互作 用 质子、中子、介子、超子 强子有内部结构，由“夸 克”粒子构成；强子又可 分为介子和重子 轻子 不参与强相互 作用 电子、电子中微子、子、 子中微子、子、子 中微子 未发现内部结构 媒介子 传递各种相互 作用 光子、中间玻色子、胶子 光子、中间玻色子、胶子 分别传递电磁、弱、强相 互作用 方法技巧归纳 方法技巧 (一)核反应方程书写原则和核反应类型的判断 方法指导 (1)书写核反应方程应遵循的原则： 电荷数守恒，质量数守恒； 用箭头 (
10、)表示核反应进行方向； 写核反应方程必须有实验依据，不能毫无根据地编造。 (2) 四种类型核反应 可控性核反应方程实例 衰 变 衰变自发 2382344 92902 UThHe 衰变自发 2342340 90911 ThPae 人工转变 人工 控制 144171 7281 NHeOH (卢瑟福发现了质子） 49121 2461 HeBeCn ( 查德威克发现了中子） 核裂变 比较容易进行 人工控制 2351144891 92056360 UnBaKr3 n 2351136901 92054380 UnXeSr10 n 核聚变很能人工控制 2341 1120 HHHen 方法技巧 (二)衰变次数
11、的计算方法 方法指导 (1) 衰变特点法 由于衰变不改变质量数，首先由质量数的改变确定衰变次数，再由电荷数守 恒确定衰变次数。 (2) 方程式法 设放射性元素X A Z 经过n次衰变和 m次衰变后，变成稳定的新元素Y A Z ，则表 示核反应的方程为： 40 21 XHee AA ZZ Ynm， 根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程： 4 ,2AAn ZZnm， 由以上两式联立，解得 , 42 AAAA nmZZ。 方法技巧 (三)核能的几种计算方法 方法指导（ 1)利用质能方程计算：若核反应前后的质量亏损为m，则根据爱因 斯坦质能方程得核能 2 Emc，式中m的单位为kg，E的单位为 J。若m
12、 的单位为u，则E的单位为 MeV 。 (2) 利用平均结合能计算：原子核的结合能核子的平均结合能核子数。核反 应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能 之差，就是此次核反应释放（或吸收）的核能。 (3) 根据能量守恒和动量守恒计算：参与核反应的粒子所组成的系统，在核反应 过程中的动量和能量是守恒的。因此，在题给条件中没有涉及质量亏损，或者在 核反应所释放的核能全部转化为生成的新粒子的动能而无光子辐射的情况下，根 据动量和能量守恒可以计算出核能的变化。 易错易混辨析 易错易混 (一)对射线产生机理的理解 原子核是由质子和中子组成的，放射性现象中发出了射线、射线和射线
13、， 说明原子核不是最小微利， 但并不能说明原子核内很有 3 2He、电子(粒子) 和光 子。 易错易混 (二) 衰变和衰变的实质 在放射性元素的原子核中， 2 个中子和 2 个质子结合得比较紧密，有时会作为一 个整体从较大的原子核中抛射出来，这就是放射性元素发生的衰变现象。原子 核里虽然没有电子， 但是核内的中子可以转化成质子和电子，产生的电子从核内 发射出来，这就是衰变。 高考能力培养 高考能力 (一)考纲解读 内容要求考纲解读 原子核的组成、放射性、原 子核衰变、半衰期 知道原子核的组成、放射性、半衰期 放射性同位素知道什么是放射性同位素 核力、核反应方程了解核力、会写核反应方程 结合能、质量亏损了解结合能、质量亏损 裂变反应和聚变反应、 核反 应堆 了解裂变反应和聚变反应，知道核反应堆的 工作原理 射线的危害和防护知道射线的危害和防护
