高三复习 原子核

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例2
(2010· 广东理综)关于核衰变和核
反应的类型，下列表述正确的有______．
238 234 4 A. 92U→ 90Th＋2He 14 4 17 1 B. 7N＋2He→ 8O＋1H 2 3 4 1 C.1H＋1H→2He＋0n 82 82 0 D.34Se→36Kr＋2－1e
是 α 衰变 是 β 衰变 是轻核聚变 是重核裂变
γ
光子
最弱
最强
6
（2）、衰变种 类 AX A－4 α 衰变：Z ―→Z－2Y＋4He 2
例如
238 U―→234Th＋4He. 92 90 2
A A β 衰变： X―→Z＋1Y＋－0e. 1 Z
234 Th―→234Pa＋－0e. 90 91 1
说明： (1)核反应中遵循质量数守恒和电荷数守恒 (2) α衰变，β衰变，一般同时伴随着γ衰变．
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太阳和很多恒星进行着激烈的聚变反应（热核 反应），不断向外界释放着巨大的能量。太阳 每秒释放的能量约为3.8×1026 J，它每秒有 400万吨物质转化为能量。科学家估计，太阳 的这种“核燃烧”还能维持90亿~100亿年。
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可控热核反应 2 主要原料： 1 H
储量丰富：1升海水含0.03克氘，放出的能 量相当于燃烧300升汽油。
重核分解成中等质量的核要放能 1千克铀全部裂变放出的能量相当于2500吨优质煤 26
链式反应：由重核裂变产生的中子使裂变反 应持续进行下去的过程，叫做核裂变的链式 反应。
（2）纯U235 条件 （1）体积要大于临界体积；
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3、核电站
核反应堆的原料是U235 铀棒由浓缩铀制成，作为核 燃料;控制棒由镉做成，用来 控制反应速度;石墨做为减速 剂。
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【答案A、C】
例 3 我国自行研制了可控热核反应实验装置“超导托卡马 克”(英文名称：EAST，俗称“人造太阳”)．设可控热核 2 3 实验反应前氘核(1H)的质量为 m1，氚核(1H)的质量为 m2， 反应后氦核(4He)的质量为 m3，中子(1n)的质量为 m4.已知 2 0 光速为 c.则下列说法中正确的是_______． 2 3 4 1 A．这种装置中发生核反应的方程式是1H＋1H→2He＋20n B．由核反应过程质量守恒可知 m1＋m2＝m3＋m4 2 C．核反应释放的能量等于(m1＋m2－m3－m4)c D．这种装置与我国大亚湾核电站所使用核装置的核反应 原理相同
4
(2)新核的速度 v1 ； (3)新核与 2 He 的轨道半径之比 R1： 2 。 R
41
例
6 5．静止在匀强磁场中的 3 4
L 核，俘获一个速度 n )而发生核反应，产生
v0 7.7 10 m／s
1 的中子( 0
4 4 新核并放出一个 2 He 。若已知： 2 He 的速度 v2 2.0 104 4 m／s，方向与反应前中子速度方向相同，新核和 2 He 的
速度方向与磁场方向垂直。求： (1)完成核反应方程；
4
4、衰变 （1）三种射线 • 带正电的射线叫α射线 • 带负电的射线叫β射线 • 不带电的射线叫γ射线
照相底片 照相底片
磁场B
放 射 源
铅盒
放 射 源
铅盒
5
符号
速度
本质
电量
电离本领
穿透本领
α 粒子 β 粒子 γ 光子
4 2
He c/10
氦核
电子
+2e
-e
不带电
最强
较弱
最弱
较强
o 1
e
接近c c
选C
10
例三、14C是一种半衰期为5568年的放射性同位
素．若考古工作者探测到某古树中14C的含量为原来
的1/4，则该古树死亡时间距今大约(
A．22272年 B．11136年
)
C．5568年
D．2784年
【答案】
B
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四、放射线的应用 1、利用射线：穿透作用——探伤，测厚；电 离作用——消除有害静电；对生物组织的物理 化学作用—育种，治病，杀虫，保鲜； 2、作为示踪原子：检查漏油、检测肥料在植 物内的转移和分布、进行医疗诊断、研究生 物大分子结构及其功能（在我国首先合成人 工牛胰岛素中的应用） 3、衰变特性的利用：确定古木的年代。
2
答案：D
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6．1932 年查德威克用 粒子去轰击铍核，
9 发现了中子，并产生一个新核。已知铍核 4
Be 的
质量为 9.01219u， 粒子的质量为 4.00260u， ， 新核的质量为 12.00000U，中子的质量为 1．008665u(1u=931.5MeV)。求： (1)写出核反应方程；(2)质量亏损是多少 u； (3)放出的能量是多少 MeV(此问取 2 位有效数字)。
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例1
238 92 U
核经一系列的衰变后变为206Pb 核，问： 82
(1)一共经过几次 α 衰变和几次 β 衰变？ (2)206Pb 与238U 相比，质子数和中子数各少了多少？ 82 92
8次α衰变和6次β衰变.质子数少了10， 中子数少了22.
9
例2、一块含铀的矿石质量为M，其中铀元素的质量为 m.铀发生一系列衰变，最终生成物为铅．已知铀的半 衰期为T，那么下列说法中正确的有( ) A．经过两个半衰期后这块矿石中基本不再含有铀了 B．经过两个半衰期后原来所含的铀元素的原子核有 m/4发生了衰变 C．经过三个半衰期后，其中铀元素的质量还剩m/8 D．经过一个半衰期后该矿石的质量剩下M/2
【答案C】
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例
238 4． 92 U
234 238 发生衰变后变成 90 Th，把静止的 92 U
放在匀强磁场中，衰变后 Th 核的速度方向与 磁场方向垂直，生成的 粒子动能为 E 。求： (1)写出衰变方程； (2)衰变后 Th 核的轨道半径 与 粒子的轨道半径之比；(3)衰变过程中放出 的能量 E
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公式ΔE=Δm·c2 的单位问题
m用Kg; c用m/s;ΔE为焦耳J
m用“u(原子质量单位)” 1u=1.660566×1027kg 1u=931.5MeV (表示1u 的质量变化相 当于931Me V的能量改变)
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巩固练习： 1．关于放射性元素的半衰期，下列说法中 正确的是 A．温度升高半衰期缩短 B．压强增大半衰期增长C．半衰期由该元素质量多少决定 D．半衰期与该元素质量、压强、温度无 关 答案：D
A Z
X
3 1
例:质子;中子;电子;正电子;α粒子;氕; 氘; 氚
1 1 1 1
H p
1 0
n
0 -1
e
0 +1
e
4 2
He
1 1
H H H
3
2 1
二、天然放射性 1、能自发放出某种射线的现象叫天然放射现象 2、具有放射性的元素叫放射性元素 3、具有放射性的同位素叫做放射性同位素 •天然放射性同位素只不过40几种，而今天人 工制造的放射性同位素已达1000多种，每种元 素都有了放射性同位素．放射性同位素在工业、 农业、医疗卫生和科学研究的许多方面得到了 广泛的应用．
E=mc2
式中c是真空中的光速，m是物体的质量， E是物体的能量。 释放能量的计算： ΔE=Δm·c2
A1 质量亏损的计算：Z 1
X Y
A2 Z2
A3 Z3
M
A4 Z4
N
已知X、Y、M、N的质量分别为m1,m2,m3,m4 则Δm= m1+m2-m3-m4
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有关质量亏损时问题的理解和注意事项 第一.核反应过程中,质量亏损时,核子个数不亏损(即 质量数守恒),可理解为组成原子核后,核内每个核子 仿佛“瘦了”一些. 第二.质量亏损并非质量消失,而是减少的质量m以能 量形式辐射(动质量),因此质量守恒定律不被破坏.
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2．同位素是指 A．质子数相同而核子数不同的原子 B．核子数相同而中子数不同的原子 C．核子数相同而质子数不同的原子 D．中子数相同而核子数不同的原子
答案：A
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3．在核反应方程中的X表示
234 90
Th Pa X
234 91
ห้องสมุดไป่ตู้
A．质子 B．中子
C．电子 D．正电子
答案：C
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4．一个中子和一个质子结合成氘核时，出现 的质量亏损为 m，用c表示真空中的光速。 在它们结合过程中放出的能量 E为
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六、质量亏损
例题：
1 0
n H H
1 1 2 1
中子的质量 =1.6749×10－27Kg
质子的质量 = 1.6726×10－27Kg
中子和质子的质量和 = 3.3475×10－27Kg
氘核的质量 = 3.3436×10－27Kg
质量差 = 0.0039×10－27Kg
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爱因斯坦质能方程
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30
原子弹原理
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“小男孩”原 子弹
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八、核聚变 轻核结合成质量较大的核的反应过程
2 3 4 1 1H＋1H―→2He＋0n.
2 2 3 1 1H+ 1H→ 1He+ 1H
条件：几百万度以上的高温 聚变反应放出巨大能量，平均每个核子释 放能量3 MeV以上，约为裂变反应释放能量 的3～4倍
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3、辐射的防护 其基本方法有： （1）距离防护---就是要尽可能远离射线源； (2) 时间防护---就是要尽量减少可能受到照 射的时间； (3) 屏蔽防护---就是在射线源的周围设置能 够吸收或阻挡射线的屏蔽物体，以尽可能减弱 射线的强度与能量. (4) 仪器监测---要配置适当的剂量测量设备， 加强对环境的监测，特别是加强对核电站等有 放射源的区域周边环境的监控.