学案正标题一、考纲要求1.掌握原子核的衰变、半衰期等知识.2.会书写核反应方程，并能根据质能方程求解核能问题．二、知识梳理1.原子核的组成(1)原子核由质子和中子组成，两者统称为核子．(2)原子核常用表示，X为元素符号，上角标A表示核的质量数，下角标Z表示核的电荷数（原子序数)．(3)同位素是具有相同的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．2.天然放射现象(1)天然放射现象：某些元素自发放射某些射线的现象称为天然放射现象，这些元素称为放射性元素．(2)三种射线的本质：α射线是氦核，β射线是电子，γ射线是光子．3.原子核的衰变(1)衰变：原子核自发地放出某种粒子而转变成新核的变化．可分为α衰变、β衰变，并伴随着γ射线放出．(2)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间．放射性同位素的应用①利用射线：放射性同位素放出的射线应用于工业、探伤、农业、医疗等．②作示踪原子．4.核反应、核力与核能(1)核反应规律：在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒．(2)核力①概念：组成原子核的核子之间存在的作用力．②核力特点a．核力是强相互作用(强力)的一种表现，在它的作用范围内，核力比库仑力大得多．b．核力是短程力，作用范围在1.5×10－15 m之内．c．每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性．(3)质量亏损①爱因斯坦质能方程：E＝mc2．②质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象．(4)结合能：克服核力束缚，使原子核分解为单个核子时需要的能量，或若干个核子在核力作用下结合成原子核时需要的能量．5.核裂变和核聚变(1)重核裂变①定义：使重核分裂成几个质量较小的原子核的核反应．②铀核裂变：用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，一种典型的反应是生成钡和氪，同时放出三个中子，核反应方程为：③链式反应：由重核裂变产生中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程叫做核裂变的链式反应．④链式反应的条件：a.要有足够浓度的；b.铀块体积需大于临界体积，或铀块质量大于临界质量．(2)轻核聚变①定义：两个轻核结合成较重的核，这样的核反应叫聚变．②聚变发生的条件：使物体达到几百万度的高温．三、要点精析1.衰变规律及实质→＋→＋22→→＋(2)γ射线：γ射线经常是伴随着α衰变或β衰变同时产生的．其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变的过程中，产生的新核由于具有过多的能量(核处于激发态)而辐射出光子．2.原子核的人工转变用高能粒子轰击靶核，产生另一种新核的反应过程．(1)卢瑟福发现质子的核反应方程为：＋→＋.(2)查德威克发现中子的核反应方程为：＋→＋.(3)居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程为：＋→＋.→＋.3.确定衰变次数的方法因为β衰变对质量数无影响，先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数．4.半衰期(1)公式：N余＝N原，m余＝m原(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关．5.衰变次数的确定方法方法一：确定衰变次数的方法是依据两个守恒规律，设放射性元素经过n次α衰变和m 次β衰变后，变成稳定的新元素，则表示该核反应的方程为→＋n＋m根据质量数守恒和电荷数守恒可列方程A＝A′＋4n Z＝Z′＋2n－m由以上两式联立解得n＝，m＝＋Z′－Z由此可见确定衰变次数可归结为求解一个二元一次方程组．方法二：因为β衰变对质量数无影响，可先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后根据衰变规律确定β衰变的次数．6.核反应类型(1)核反应的四种类型：衰变、人工转变、裂变和聚变．(2)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．(3)核反应的生成物一定要以实验为基础，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．(4)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．(5)核反应遵循电荷数守恒．7.计算核能的几种方法(1)根据ΔE＝Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”．(2)根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE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)有时可结合动量守恒和能量守恒进行分析计算，此时应注意动量、动能关系式p2＝2mE k 的应用．8.核反应类型、核能(1) 核反应类型及核反应方程→＋→＋＋→＋ (卢瑟福发现质子)＋→＋ (查德威克发现中＋→＋→＋0＋1e＋→＋＋3＋→＋＋10＋→＋注意：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；遵循电荷数守恒．(2)核能释放的两种途径的理解中等大小的原子核的比结合能最大，这些核最稳定．①使较重的核分裂成中等大小的核．②使较小的核结合成中等大小的核．两种途径都可以使核子的比结合能增加，都可以释放能量．四、典型例题1.【2015重庆-1】图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物质发生衰变放出的部分粒子的经迹，气泡室中磁感应强度方向垂直纸面向里。
以下判断可能正确的是A ．a、b为粒子的经迹B．a、b为粒子的经迹C．c、d为粒子的经迹D．c、d为粒子的经迹【答案】D【解析】射线是不带电的光子流，在磁场中不偏转，故选项B错误。
粒子为氦核带正电，由左手定则知受到向上的洛伦兹力向上偏转，故选项A、C错误；粒子是带负电的电子流，应向下偏转，选项D正确。
故选D。
考点：本题考查放射线的性质、带电粒子在磁场中的运动。
2.【2015山东-39（1）】【物理-物理3-5】发生放射性衰变为，半衰期约为5700年。
已知植物存活其间，其体内与的比例不变；生命活动结束后，的比例持续减少。
现通过测量得知，某古木样品中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_____。
（双选，填正确答案标号）A．该古木的年代距今约为5700年B．、、具有相同的中子数C．衰变为的过程中放出β射线D．增加样品测量环境的压强将加速的衰变【答案】AC【解析】试题分析：因古木样品中的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，则可知经过的时间为一个半衰期，即该古木的年代距今约为5700年，选项a正确；、、具有相同的质子数，由于质量数不同，故中子数不同，选项b错误；根据核反应方程可知，衰变为的过程中放出电子，即发出β射线，选项c正确；外界环境不影响放射性元素的半衰期，选项d错误；故选ac.考点：半衰期；核反应方程.3.【2015广东-18】科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚核反应获得能量，核反应方程分别为：X + Y + + 4.9MeV和+ + X + 17.6MeV，下列表述正确的有A．X是中子B．Y的质子数是3，中子数是6C．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】AD【解析】本题中考查了原子物理的基础知识。
题目中有原子物理的两个核反应方程，根据质量数和电荷数守恒规律，由第二个核反应方程得到X为中子()，选项A正确；再由第一个方程得到Y质子数为3，质量数为6，则中子数= 质量数–质子数=" 3" ，选项B错误；两个核反应都产生了能量，根据爱因斯坦质能方程可知一定有质量亏损，选项C错误；氘和氚的核反应是核聚变反应，选项D正确。
【考点】核反应方程；结合能、质量亏损；聚变反应4.【2015北京-14】下列核反应方程中，属于α衰变的是（）A．B．C．D．【答案】B【解析】α衰变是指某一原子核自发的变成另一种原子核，并放出α 粒子的过程。
可以很容易的选出B 正确；A 选项为人工转变方程；C 选项为轻核聚变；D 选项为β 衰变【考点】原子物理衰变5.【2015北京-17】实验观察到，静止在匀强磁场中A 点的原子核发生β衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意如图。
则（）A．轨迹1 是电子的，磁场方向垂直纸面向外B．轨迹2 是电子的，磁场方向垂直纸面向外C．轨迹1 是新核的，磁场方向垂直纸面向里D．轨迹2 是新核的，磁场方向垂直纸面向里【答案】D【解析】由动量守恒可知，原子核静止在磁场中，发生β衰变后的新核与电子的动量大小相等，方向相反。
由，得，粒子运动的半径与电荷量成反比。
新核带电量大于电子，因此R 较小，知轨迹2 为新核轨迹，由左手定则可知，磁场方向垂直纸面向里。
【考点】β衰变，动量守恒，带电粒子在磁场中的圆周运动6.【2015安徽-14】图示是α粒子（氦原子核）被重金属原子核散射的运动轨迹，M、N、P、Q是轨迹上的四点，在散射过程中可以认为重金属原子核静止不动。
图中所标出的α粒子在各点处的加速度方向正确的是A．M点B．N点C．P点D．Q点【答案】C【解析】由库仑定律，可得两点电荷间的库仑力的方向在两者的两线上，同种电荷相互排斥，由牛顿第二定律，加速度的方向就是合外力的方向，故C正确，ABD错误。
考点：考查库仑定律和牛顿第二定律。
7.【2015江苏-12】【选修3-5】（12分）（1）波粒二象性时微观世界的基本特征，以下说法正确的有_______A．光电效应现象揭示了光的粒子性B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波也相等（2）核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，是常用的核燃料。
受一个中子轰击后裂变成和两部分，并产生_____个中子。
要使链式反应发生，裂变物质的体积要_________（选填“大于”或者“小于”）它的临界体积。
（3）取质子的质量，中子的质量，粒子的质量，光速，请计算粒子的结合能，（计算结果保留两位有效数字）【答案】（1）AB（2）3 大于（3）4.3×10 – 12J【解析】（1）光电效应说明光的粒子性，所以A正确；热中子在晶体上产生衍射图样，即运动的实物粒子具有波的特性，即说明中子具有波动性，所以B正确；黑体辐射的实验规律说明电磁辐射具有量子化，即黑体辐射是不连续的、一份一份的，所以黑体辐射用光的粒子性解释，即C错误；根据的德布罗意波长公式，，又质子的质量大于电子的质量，所以动能相等的质子和电子，质子的德布罗意波较短，所以D错误。
（2）由质量数和电荷数守可知：，可见产生了3个中子，链式反应的一个条件是铀燃料的体积必须大于或等于临界体积。