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1、本 章 整 合,第十九章 原子核,思考并回答下列问题: 本章知识是高考的重点,多数内容都是二级要求,高考内容主要集中在原子核的结构、衰变、质能方程及核反应方程等知识点。,1.思考关于原子核的组成的内容,填写下图。,答案:原子序数大于等于83的原子核都具有放射性 原子核放出粒子转变成新核 大量原子核半数发生衰变所用的时间 具有放射性的原子核发出的 具有放射性的原子核发出的 光子,是伴随射线和射线放出的 威尔逊云室、气泡室、盖革米勒计数器 卢瑟福发现 查德威克发现,2.思考关于波尔原子模型的内容,填写下图。,答案:用粒子轰击原子核产生新核的反应 广泛应用其射线于生产生活中 作为示踪原子 防止射线对
2、环境的污染或对生命的危害,3.思考关于核能的内容,填写下图。,答案:为把核子分开而需要的能量 E=mc2 原子弹,有质量亏损,释放核能 氢弹,有质量亏损,释放核能 可控核反应堆 可控热核反应,4.思考关于粒子与宇宙的内容,填写下图。,答案:强子、轻子、媒介子 万有引力、电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用 宇宙大爆炸理论 恒星的演化 5.写出一些粒子的符号:粒子 质子 中子 电子 氘核 氚核,专题一,专题二,专题三,专题四,专题五,对核反应方程及类型的理解 1.四类核反应方程的比较,专题一,专题二,专题三,专题四,专题五,专题一,专题二,专题三,专题四,专题五,2.解题时注意事项 (1)熟记一
3、些粒子的符号,(2)注意在核反应方程中,质量数和电荷数是守恒的;在解有关力学综合问题时,还有动量守恒和能量守恒。,专题一,专题二,专题三,专题四,专题五,【例题1】(多选)能源是社会发展的基础,发展核能是解决能源问题的途径之一。下列释放核能的反应方程中,表述正确的是( ),解析:B项为轻核聚变,衰变的实质为一个中子转化为一个质子后释放出一个电子,选项B错误;衰变的实质是释放氦核(粒子),而D项是重核裂变,并未释放粒子,选项D错误,正确选项为A、C。 答案:AC,专题一,专题二,专题三,专题四,专题五,专题一,专题二,专题三,专题四,专题五,专题一,专题二,专题三,专题四,专题五,专题一,专题二
4、,专题三,专题四,专题五,变式训练1恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应,当温度达到108K时,可以发生“氦燃烧”。,专题一,专题二,专题三,专题四,专题五,核能的计算 1.利用质能方程来计算核能 (1)根据核反应方程,计算核反应前与核反应后的质量亏损m。 (2)根据爱因斯坦质能方程E=mc2或E=mc2计算核能。方程E=mc2中若m的单位用“kg”、c的单位用“m/s”,则E的单位为“J”;若m的单位用“u”,可直接用质量与能量的关系式1 u相当于931.5 MeV推算E,此时E的单位为“兆电子伏(MeV)”,即1 u=1.6610-27 kg,相当于931.5 MeV,即原子质
5、量单位1 u对应的能量为931.5 MeV,这个结论可在计算中直接应用。 2.利用平均结合能来计算核能 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,就是该次核反应所释放(或吸收)的核能。,专题一,专题二,专题三,专题四,专题五,【例题3】 已知氘核的平均结合能为1.1 MeV,氦核的平均结合能为7.1 MeV,则两个氘核结合成一个氦核时 ( ) A.释放出4.9 MeV的能量 B.释放出6.0 MeV的能量 C.释放出24.0 MeV的能量 D.吸收4.9 MeV的能量 解析:依据题意可写出两个氘核结合成一个氦核的核反应
6、方程为 ,因氘核的平均结合能为1.1 MeV,氦核的平均结合能为7.1 MeV,故结合前氘核的能量为E1=21.1 MeV,结合后氦核的能量E2=47.1 MeV,于是吸收的能量为E=2E1-E2=-24.0 MeV,式中负号表示释放核能,故选C。 答案:C,专题一,专题二,专题三,专题四,专题五,(2)核能、风能等新能源是近来能源发展的重点方向之一。与煤、石油等传统能源相比较,核能具有哪些优点和缺点? (3)有一座城市,经常受到大风和风沙的侵扰。为了合理使用新能源,计划建造风能发电站或太阳能发电站。请用物理学知识,指出建造哪种类型的发电站更合适,并请说明理由。,专题一,专题二,专题三,专题四
7、,专题五,(2)优点:核裂变产生的能源比使用煤和石油更加清洁;产能更多。 缺点:核裂变反应造成的核废料具有放射性,难处理;建造成本高。 (3)建风能发电站比较合理 理由:在使用风能发电时,根据能量守恒知识,一方面将风能转化为电能,另一方面可以减弱风速,减小对城市的破坏。,专题一,专题二,专题三,专题四,专题五,核反应与动量、能量相结合的综合问题 1.核反应过程中满足四个守恒:质量数守恒、电荷数守恒、动量守恒、能量守恒。 2.核反应过程若在匀强磁场中发生,粒子在磁场中做匀速圆周运动,衰变后的新核和放出的粒子(粒子、粒子)形成外切圆或内切圆。,专题一,专题二,专题三,专题四,专题五,(1)此核反应
8、中放出的能量E为 。 (2)若放出的能量全部变为新生核的动能,则新生的氚核具有的动能是 。 解析:(1)此核反应中的质量亏损和放出的能量分别为: m=(22.013 6-3.015 6-1.007 3)u=0.004 3 u, E=mc2=0.004 3931.5 MeV4.005 MeV。 (2)因碰前两氘核动能相同,相向正碰,故碰前的总动量为零。因核反应中的动量守恒,故碰后氚核和质子的总动量也为零。设其动量分别为p1、p2,必有p1=-p2。,专题一,专题二,专题三,专题四,专题五,答案:(1)4.005 MeV (2)1.001 MeV,专题一,专题二,专题三,专题四,专题五,衰变与轨道
9、 原来静止的原子核衰变发出射线,同时生成新核,若它们处在同一个匀强磁场中,就会出现内切圆和外切圆的物理图景。判断内切、外切的理论依据: 1.动量守恒定律:新核与粒子的动量大小相等、方向相反。 2.带电粒子在磁场中的偏转:带电粒子以某一初速度垂直进入匀强磁场,受洛伦兹力作用而做匀速圆周运动。 3.左手定则:判断粒子偏转方向(粒子圆周运动的绕行方向)。 呈现内切圆、外切圆物理图景的规律:若原子核衰变放出的射线带正电,则新核与粒子在磁场中的两圆外切;若原子核衰变放出的射线带负电,则内切。两圆的半径大小由 确立。因mv、B相同,故电荷量多的为小圆,即新核必定是小圆。,专题一,专题二,专题三,专题四,专
10、题五,4.能量守恒定律:反应前和反应后系统的能量形式可能发生变化,但系统的总能量(包括核能)是不变的。 5.衰变和衰变的规律以及它们在匀强磁场中运动的轨迹特点如下表:,专题一,专题二,专题三,专题四,专题五,【例题5】在匀强磁场中有一个静止的氡原子核,由于衰变它放出一个粒子,此粒子的径迹与反冲核的径迹是两个相互外切的圆,大圆与小圆的直径之比为421,如图所示,那么氡核的衰变方程应为( ),解析:由于粒子与反冲核的径迹是外切的,据左手定则可知,该粒子一定带正电。由于粒子与反冲核的动量大小相等,据 ,又由已知大圆与小圆的直径之比为421,所以粒子与反冲核的电荷量之比为142,故B正确。 答案:B,专题一,专题二,专题三,专题四,专题五,变式训练3一个原来静止在匀强磁场中的原子核发生衰变,放出某种粒子后,在匀强磁场中形成如图所示的径迹,原子核放出的粒子可能是( ) A.氦核 B.电子 C.光子 D.正电子 解析:在此类反应过程中,若为衰变,由动量守恒定律可知新核和粒子运动方向相反。由左手定则、轨道半径知识可知,两者轨迹分别为半径大小不同的外切圆。若为衰变,同理可知新核和粒子运动轨迹分别为半径内小、外大的内切圆,恰如题图所示。因此,选项B正确。 答案:B,
