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1、人教版2018-2019年高中物理选修3-5学案第十九章 原子核章 末 小 结一、核反应及其规律1核反应原子核的变化叫做核反应。2规律在各种核反应中，存在着一些“守恒量”，这些“守恒量”为我们提供了解决核反应中电荷、质量、能量、动量变化问题的方法和依据。概括为：(1)五个守恒质量数守恒；质子数(电荷数)守恒；质量守恒(“亏损质量”与释放的“核能”相当)；能量守恒；动量守恒。(2)两个方程质能方程：Emc2，m指物体的质量；核能：Emc2。(3)一个半衰期(T)剩余核数：NN0()；剩余质量：mm0()。3原子核衰变规律衰变类型衰变衰变衰变方程XYHeXYe衰变实质2个质子和2个中子结合成一个整
2、体射出中子转化为质子和电子2H2nHenHe衰变规律电荷数守恒、质量数守恒4核反应的四种类型类型可控性核反应方程典例衰变衰变自发UThHe衰变自发ThPae人工转变人工控制NHeOH(卢瑟福发现质子)HeBeCn(查德威克发现中子)AlHePn(约里奥居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子)PSie重核裂变比较容易进行人工控制UnBaKr3nUnXeSr10n轻核聚变除氢弹外无法控制HHHen典例1(多选)(1)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有(AC)AUThHe是衰变BNHeOH是衰变CHHHen是轻核聚变DSeKr2e是重核裂变(2)现有四个核反应：AHHHenBUnXKr3n
3、CNaMgeDHeBeCn_D_是发现中子的核反应方程，_B_是研究原子弹的基本核反应方程，_A_是研究氢弹的基本核反应方程。求B中X的质量数和中子数。解题指导：(1)明确核反应的四种类型(2)要牢记几个重要的核反应方程(3)掌握核反应方程的书写规律解析：(1)衰变是原子核自发地放出或粒子的核反应，衰变方程的特点是箭头的左边只有一个原子核，箭头的右边出现或粒子；聚变反应的特点是箭头的左边是两个轻核，箭头的右边是较大质量的原子核；裂变方程的特点是箭头的左边是重核与中子反应，箭头右边是中等质量的原子核。综上所述中，A、C正确。(2)人工转变方程的特点是箭头的左边是氦核与常见元素的原子核。箭头的右边
4、也是常见元素的原子核。D是查德威克发现中子的核反应方程，B是裂变反应，是研究原子弹的核反应方程。A是聚变反应，是研究氢弹的核反应方程。由电荷数守恒和质量数守恒可以判定，X质量数为144，电荷数为56，所以中子数为1445688。二、核反应方程及核能计算1核反应方程的书写方法(1)熟记常见基本粒子的符号是正确书写核反应方程的基础。如质子(H)、中子(n)、粒子(He)、粒子(e)、正电子(e)、氘核(H)、氚核(H)等。(2)掌握核反应方程遵守的规律是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据，所以要理解并应用好质量数守恒和电荷数守恒的规律。(3)熟悉核反应的四种基本类型，可以帮助我们
5、理清思路，很快写出正确的核反应方程。2核能计算的几种方法(1)根据Emc2计算，m的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，E的单位是“J”。(2)根据Em931.5MeV计算，因1原子质量单位(u)相当于931.5MeV的能量，所以计算时m的单位是“u”，E的单位是“MeV”。(3)根据平均结合能来计算核能：原子核的结合能平均结合能核子数。(4)如果在核反应中无光子辐射，核反应释放的核能全部转化为新核的动能和新粒子的动能。在这种情况下计算核能的主要依据是：核反应过程中只有内力作用，故动量守恒。反应前后总能量守恒。常见的反应类型的能量计算：反应前总动能反应过程中释放的核能反应后总动能。典例2如图
6、所示，有界匀强磁场的磁感应强度为B，区域足够大，方向垂直于xOy平面，y轴为磁场的左边界，A为固定在x轴上的一个内装镭核(Ra)的放射源，放射源垂直于磁场方向释放一个粒子后镭核衰变成氡(Rn)核。粒子偏转后从y轴上的N点沿x轴负方向飞离磁场，已知N点到O点的距离为L，OA间的距离为，粒子的质量为m，电荷量为q，氡核的质量为m0。(1)写出镭核的衰变方程。(2)如果镭核衰变时释放的能量全部转化为粒子和氡核的动能，求一个原来静止的镭核衰变时放出的能量。解题指导：动量守恒定律结合带电粒子在匀强磁场中的运动规律求解。解析：(1)镭核的衰变方程为RaRnHe。(2)粒子在磁场中做匀速圆周运动，轨迹如图所
7、示，由几何关系得(LR)22R2，得RL由牛顿运动定律得qvBm粒子的动能为E1mv2由以上式得E1。衰变过程中动量守恒，设衰变后氡核速度v0，mvm0v0，则氡核反冲的动能为E2m0v，所以静止的镭核衰变时放出的能量为EE1E2答案：(1)RaRnHe(2)从近几年的高考试题来看，本章内容是高考的热点，所考查知识有原子核的放射现象、衰变、核反应、核能等，考查形式有选择、填空、计算，以选择题为主，常以最新的科技发展为背景出题。应引起师生的高度重视。一、考题探析例题(2018全国卷，14)1934年，约里奥居里夫妇用粒子轰击铝核Al，产生了第一个人工放射性核素X：AlnX。X的原子序数和质量数分
8、别为(B)A15和28 B15和30C16和30 D17和31解析将核反应方程式改写成HeAlnX，由电荷数和质量数守恒知，X应为X。二、临场练兵一、选择题(13题为单选题，4题为多选题)1(2017全国卷，17)大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核聚变反应方程是：HHHen。已知H的质量为2.0136u，He的质量为3.0150u，n的质量为1.0087u,1u931MeV/c2。氘核聚变反应中释放的核能约为(B)A3.7 MeVB3.3 MeVC2.7 MeV D0.93 MeV解析：在核反应方程HHHen中反应前物质的质量m122.013 6 u4.027
9、2 u反应后物质的质量m23.015 0 u1.008 7 u4.023 7 u质量亏损mm1m20.003 5 u则氘核聚变释放的核能为E9310.003 5 MeV3.3 MeV，选项B正确。2(2018天津卷，1)国家大科学工程中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台。下列核反应中放出的粒子为中子的是 (B)AN俘获一个粒子，产生O并放出一个粒子BAl俘获一个粒子，产生P并放出一个粒子CB俘获一个质子，产生Be并放出一个粒子DLi俘获一个质子，产生He并放出一个粒子解析根据质量数守恒、电荷数守恒，各选项核
10、反应方程如下：A错：NHeOH。B对：AlHePn。C错：BHBeHe。D错：LiHHeHe3(2016上海物理，10)研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示。两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极a、b连接，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出。则(B)Aa为电源正极，到达A板的为射线Ba为电源正极，到达A板的为射线Ca为电源负极，到达A板的为射线Da为电源负极，到达A板的为射线解析：从图可以看出，到达两极板的粒子做类平抛运动，到达A极板的粒子的竖直位移小于到达B板粒子的，粒子在竖直方向做匀速直线运动，则据公式xv0tv0可知，两个粒子初速度v0相同，两极板电压u相同，放射源与两极板的
11、距离也相同，而电子的小，所以电子的竖直位移小，故到达A极板的是射线，A极板带正电，a为电源的正极，故选项B正确。4(2018浙江卷，14)下列说法正确的是(BD)A组成原子核的核子越多，原子核越稳定BU衰变为Rn经过4次衰变，2次衰变C在LC振荡电路中，当电流最大时，线圈两端电势差也最大D在电子的单缝衍射实验中，狭缝变窄，电子动量的不确定量变大解析：比结合能越大，原子核越稳定，则选项A错误；U衰变为Rn，质量数减少16，电荷数减少6，由于原子核经过一次衰变，电荷数减少2，质量数减少4，经过一次衰变，电荷数增加1，质量数不变，所以经过了4次衰变，2次衰变，则选项B正确；当线圈两端电势差最大时，电
12、流变化率最大，此时电流为零，则选项C错误；在电子的单缝衍射实验中，狭缝越窄，屏上中央亮条纹越宽，即能更准确地测得电子的位置，根据不确定关系xp，可知电子动量的不确定量变得更大，则选项D正确。二、非选择题5(2018江苏卷，12C)已知A和B两种放射性元素的半衰期分别为T和2T，则相同质量的A和B经过2T后，剩有的A和B质量之比为_B_。A14 B12 C21 D41解析：根据衰变规律，经过2T后剩有的A的质量mAm0m0剩有的B的质量mBm0m0所以，故选项B正确。6(2017江苏卷，12)原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线，下列判断正确的有_BC_。AHe核的结合能约为14MeVBHe
13、核比Li核更稳定C两个H核结合成He核时释放能量DU核中核子的平均结合能比Kr核中的大解析：A错误：He核有4个核子，由比结合能图线可知，He核的结合能约为28MeV。B正确：比结合能越大，原子核越稳定。C正确：两个H核结合成He核时，核子的比结合能变大，结合时要放出能量。D错误：由比结合能图线知，U核中核子平均结合能比Kr核中的小。第十九章学业质量标准检测本卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟。第卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第16小题只有一个选项符合题目要求，第710小题有多个选项符合题目要求，
14、全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1(河北省保定市20162017学年高二下学期期末)下列说法正确的是(D)ANHCHe是衰变方程BHHHe是衰变方程CUThHe是核裂变反应方程DHeAlPn是原子核的人工转变方程解析：A中方程为人工转变方程，B为核聚变方程，C为衰变方程，D为原子核的人工转变方程，综上所述，故选D。2(河北衡水中学20152016学年高二上学期调研)如图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里。以下判断可能正确的是(D)Aa、b为粒子的径迹Ba、b为粒子的径迹Cc、d为粒子的径迹 Dc、d为粒子的径迹解析：射线是不带电的光子，在磁场中不偏转，选项B错误；粒子为氦核带正电，由左手定则知向上偏转，选项A、C错误；粒子是带
