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1、1第第 2 2 讲讲 原子核原子核考试标准知识内容必考要求加试要求说明原子核的组成a放射性元素的衰变c探测射线的方法a放射性的应用与防护a核力与结合能c核裂变c核聚变c粒子和宇宙a1.不要求识记反映三种放射线穿透能力的数据 .2.不要求知道威尔逊云室、气泡室的工作原理.3.不要求知道盖革米勒计数器的技术细节.4.不要求了解比结合能概念以及比结合能曲线 .5.不要求了解核电站的工作流程.6.不要求知道受控核聚变中的技术问题.7.不要求识记新粒子以及各种夸克的名称.8.不要求识记宇宙与恒星演化的细节.一、原子核的组成1.天然放射现象(1)天然放射现象元素自发地放出射线的现象，首先由贝可勒尔发现.天
2、然放射现象的发现，说明原子核具有2复杂的结构.(2)三种射线名称构成符号电离能力贯穿本领 射线氦核He4 2最强最弱 射线电子e0 - 1较强较强 射线光子最弱最强2.原子核的组成(1)原子核由质子( H)和中子( n)组成，质子和中子统称为核子.质子带正电，中子不带电.1 11 0(2)基本关系核电荷数(Z)质子数元素的原子序数核外电子数.质量数(A)核子数质子数中子数.(3)X 元素的原子核的符号为 X，其中A表示质量数，Z表示核电荷数.A Z(4)同位素：具有相同质子数而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置，它们互称为同位素.自测 1 (多选)氢有三种同位素，分别是氕( H)、
3、氘( H)、氚( H)，则( )1 12 13 1A.它们的质子数相等 B.它们的核外电子数相等C.它们的核子数相等 D.它们的化学性质相同答案 ABD二、放射性元素的衰变1.原子核的衰变(1)原子核放出 粒子或 粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变.(2)分类 衰变： XY HeA ZA4Z24 2 衰变： X YeA ZAZ +10-1当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生 衰变，有的发生 衰变，同时伴随着 辐射.(3)两个典型的衰变方程 衰变：UTh He23892234904 2 衰变：ThPae.23490234910-12.半衰期放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因
4、素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系.自测 2 (多选)U 衰变为Rn 要经过m次 衰变和n次 衰变，则m、n为( )23892222863A.m4 B.m16C.n4 D.n2答案 AD三、探测射线的方法威尔逊云室、气泡室、盖革米勒计数器.四、放射性的应用与防护1.应用射线：工业上可以使用射线来测厚度、医疗方面可以放射治疗、利用 射线照射种子来培育优良品种等.2.示踪原子：有关生物大分子的结构及其功能的研究，几乎都要借助于示踪原子.3.辐射与安全：人类一直生活在放射性的环境中，过量的射线对人体组织有破坏作用.要防止放射性物质对水源、空气、用具等的污染.自测 3 (多选)有关放射性
5、同位素P 的下列说法，正确的是( )3015A.P 与X 互为同位素30153014B.P 与其同位素有相同的化学性质3015C.用P 制成化合物后它的半衰期变长3015D.含有P 的磷肥释放正电子，可用作示踪原子，观察磷肥对植物的影响3015答案 BD五、核裂变1.典型的裂变反应方程：U nKrBa3 n. 235921 08936144561 02.链式反应：由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程.3.临界体积和临界质量：裂变物质能够发生链式反应的最小体积及其相应的质量.4.裂变的应用：原子弹、核反应堆.六、核聚变1.典型的聚变反应方程：H H He n17.6 MeV2
6、13 14 21 02.人工转变：(1)卢瑟福发现质子：N HeO H.14 74 214 81 1(2)查德威克发现中子： Be HeC n.9 44 212 61 0自测 4 (多选)下列说法正确的是( )A.重核裂变时放出能量，而轻核聚变时吸收能量B.轻核聚变必须在很高的温度下才能进行C.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应D.人类制成了原子弹，从而实现了用人工方法控制链式反应的速度，和平利用核能4答案 BC命题点一命题点一 原子核及核反应原子核及核反应1.核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头“”连接并表示反应方向，不能用等号连接.2.核反应的生成物一定要以实验
7、为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程.3.核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中反应前后的总质量一般会发生变化.4.核反应遵循电荷数守恒.例 1 (多选)(2016浙江 10 月选考16)用中子( n)轰击铀核(U)产生裂变反应，会1 023592产生钡核(Ba)和氪核(Kr)并释放出中子( n)，当达到某些条件时可发生链式反应.一1445689361 0个铀核(U)裂变时，释放的能量约为 200 MeV(1 eV1.61019 J).以下说法正确的是23592( )A.U 的裂变方程为UBaKr2 n23592235921445689361 0B.U 的裂变
8、方程为U nBaKr3 n23592235921 01445689361 0C.U 发生链式反应的条件与铀块的体积有关23592D.一个U 裂变时，质量亏损约为 3.61029 kg23592答案 BC解析 铀核在裂变过程中需要中子的轰击，产生链式反应，选项 A 错误，选项 B 正确.而链式反应在进行过程中，还需要铀块达到临界体积才能维持链式反应持续不断进行下去，选项 C 正确.根据释放出来的核能，结合质能方程 Emc2可知，反应过程中，亏损质量为 m kg3.61028 kg，选项 D 错误.200 106 1.6 10193 1082变式 1 (多选)(2017“金华十校”联考)关于天然放
9、射现象，以下叙述正确的是( )A.在 、 这三种射线中， 射线的穿透能力最强， 射线的电离能力最强B. 衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时产生的C. 射线会使种子的遗传基因发生变异，从而培育出新的优良品种D.铀核(U)衰变为铅核(Pb)的过程中，要经过 8 次 衰变和 10 次 衰变2389220682答案 ABC变式 2 (多选)14C 发生放射性衰变成为14N，半衰期约为 5 700 年，已知植物存活期间，其体内14C 与12C 的比例不变；生命活动结束后，14C 的比例持续减少，现通过测量得知，5某古木样品中14C 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一.下列说法正确的是( )
10、A.该古木的年代距今约 5 700 年B.12C、14C 具有相同的中子数C.14C 衰变为14N 的过程中放出 射线D.增加样品测量环境的压强将加速14C 的衰变答案 AC解析 放射性元素经过一个半衰期剩下的原子核的质量是原来的一半，故该古木的年代距今约为 5 700 年，A 正确；12C 和14C 互为同位素，具有相同的质子数、不同的中子数，B错误；14C 衰变为14N，电荷数增加 1，说明放出了电子，发生了 衰变，C 正确；半衰期由原子核本身决定，与外界因素无关，D 错误.变式 3 (多选)下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是( )A. 射线是高速运动的电子流B.氢原子辐射光子后
11、，其绕核运动的电子动能增大C.太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的轻核聚变D.Bi 的半衰期是 5 天，100 克Bi 经过 10 天后还剩下 50 克2108321083答案 BC解析 射线是高速电子流，而 射线是一种电磁波，选项 A 错误.氢原子辐射光子后，绕核运动的电子距核更近，动能增大，选项 B 正确.太阳辐射能量的主要来源是太阳内部氢核的聚变，选项C 正确.10 天为两个半衰期，剩余的Bi 为 1001( )2t g100( )2 g25 210831 2g，选项D 错误.变式4 (多选)(2017湖州市高三上学期期末 )对以下的几个核反应方程，判断正确的是 ( ) H H He n
12、2 13 14 21 0NaMge2411241201U nBaKr3 n235921 01445689361 0A.是裂变，是 衰变B.是聚变，是裂变C.是 衰变，是裂变D.是裂变，是 衰变答案 BC解析 H H He n，该反应是聚变；NaMge，该衰变放射出一个2 13 14 21 02411241201电子，是 衰变；U nBaKr3 n，该反应是重核分裂为两个中等质量235921 01445689361 0的新核，是裂变.变式 5 (多选)(2017浙江“七彩阳光”联考)现有如下两个核反应方程分别为：6XY He H4.9 MeV4 23 1H H HeX17.6 MeV2 13 1
13、4 2下列表述正确的是( )A.X 是质子B.Y 的质子数是 3，中子数是 3C.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答案 BD解析 根据核反应方程： H H HeX17.6 MeV，X 的质量数：A12341，核2 13 14 2电荷数：Z11120，所以 X 是中子，故 A 错误；根据核反应方程：XY He H4.9 MeV，X 是中子，所以 Y 的质量数：A24316，核电荷数：4 23 1Z22103，所以 Y 的质子数是 3，中子数是 3，故 B 正确；根据两个核反应方程可知，都有大量的能量释放出来，所以一定都有质量亏损，故 C 错误；氘和氚的核反应过程中是质量比较
14、小的核生成质量比较大的新核，所以是核聚变反应，故 D 正确.命题点二命题点二 核能的计算核能的计算核能的计算方法1.根据爱因斯坦质能方程列式计算：即 Emc2(m的单位：kg).2.根据 1 原子质量单位(u)相当于 931.5 MeV 能量，则 Em931.5 MeV(m的单位：u).3.核反应遵守动量守恒定律和能量守恒定律，因此可以结合动量守恒定律和能量守恒定律来计算核能.例 2 铀核裂变的一种方式是U nNdZr3 n8X，该反应的质量亏损是0.2 235921 01436090401 0u,1 u 相当于931.5 MeV 的能量.(1)核反应方程中的 X 是_.(2)该反应放出的能量
15、是_J.(结果保留三位有效数字)答案 (1)e (2)2.9810110 - 1解析 (1)根据质量数和电荷数守恒得：X 质量数为 0，核电荷数为1，故此 X 是电子e；(2)该核反应质量亏损为：m0.2 u，能量亏损为：E0.2931.5 0 - 1MeV2.981011 J.变式 6 (多选)“超导托卡马克”(英名称：EAST，俗称“人造太阳”)是我国自行研制的可控热核反应实验装置.设该实验反应前氘核( H)的质量为m1，氚核( H)的质量为m2，反2 13 1应后氦核( He)的质量为m3，中子( n)的质量为m4，光速为c.下列说法中正确的是( )4 21 0A.这种装置中发生的核反应方程式是 H H He n2 13 14 21 0B.由核反应过程质量守恒可知m1m2m3m47C.核反应放出的能量等于(m1m2m3m4)c2D.这种装置的核反应原理是核聚变答案 ACD解析 可控热核反应装置中发生的核反应方程式是 H H He n，故 A 正确；核反应2 13 14 21 0过程中质量数守恒，但质量不守恒，存在质量亏损，因此m1m2m3m4，故 B 错误；核反应过程中的质量亏损 mm1m
