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第2讲原子核、必备知识-落实基础性/
一、原子核的组成、放射性元素的衰变.天然放射现象元素自发地放出射线的现象，首先由贝克勒尔发现天然放射现象的发现说明原子核具有复杂的结构.原子核的组成原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数.原子核的衰变1衰变原子核放出a粒子或》粒子，变成另一种原子核的变化2分类a衰变2X一幻Y+2He如赞U-瑾Th+ZHe；0衰变9X-z/Y+-崂如钳Th-钾Pa+°-ieo3半衰期放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关.放射性同位素的应用与防护1放射性同位素有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同2应用消除静电、工业探伤、作示踪原子等3防护防止放射性对人体组织的伤害思考辨析.原子核的电荷数就是核内的质子数，也就是这种元素的原子序数J.p射线是高速电子流，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板J.半衰期可以通过人工进行控制X.某放射性元素的半衰期为4天，若有100个这样的原子核，经过4天后还剩50个这种说法对吗？提示不对，半衰期是大量放射性元素的原子核衰变时所遵循的统计规律不能用于少量的原子核发生衰变的情况，因此，经过4天后，100个原子核有多F4X]06量E=n=4X1026j损失的质量Am==9X]0i6XlO9kg选项C正确；因为E=4X1026J=V1A-19X1045X1039MeV则太阳每秒因为辐射损失的质量为A1Uz\m=^X1039MeV/c2选项D错误
3.（2021•辽宁模考）中科院近代物理研究所利用兰州重离子加速器（HIRFL）通过“熔合蒸发”反应合成超重核用Ds并辐射出中子下列可能合成该超重核的原子核组合是（）A.我Ni好PbB.%Ni猾BiC.融Ni亚PbD.版Ni避BiA解析根据电荷数守恒和质量数守恒有Zi+Z2=HO4+4=271+1=272将选项代入检验得只有选项A符合「题后归纳」
1.核反应的四种类型⑴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核子的比结合能都会增加，都可以释放能量少发生衰变是不能确定的，所以这种说法不对注意事项核反应方程质量数守恒、电荷数守恒，但不是总质量守恒二I核力与结合能核裂变与核聚变.核力和核能1核力原子核内部，邻近核子间所特有的相互作用力2核子在结合成原子核时出现质量亏损Am其对应的能量\E=\mc
2.3原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加A机，吸收的能量为
2.裂变反应和聚变反应1重核裂变
①定义质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程
②典型的裂变反应方程避U+An—^Kr+螺Ba+3dn
③链式反应重核裂变产生的史子使裂变反应一代接一代继续下去的过程
④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
⑤裂变的应用原子弹、核反应堆
⑥反应堆构造核燃料、慢化剂、控制棒、防护层2轻核聚变
①定义两个轻核结合成质量较大的核的反应过程轻核聚变反应必须在高温下进行，因此又叫热核反应
②典型的聚变反应方程H+fH—iHe+4n+
17.6MeV思考辨析.核力是强相互作用，在任何情况下都比库仑力大X.铀核裂变时会吸收大量的能量X.核聚变中平均每个核子放出的能量，比裂变反应中平均每个核子放出的能量大（J）.有人认为质量亏损就是核子的个数变少了，这种认识对不对？提示不对在核反应中质量数守恒，即核子的个数不变，只是核子组成原子核时，仿佛变“轻”了一些，原子核的质量总是小于其全部核子质量之和即发生了质量亏损，核子的个数并没有变化.2020年12月3日，“嫦娥五号”从月球上带回的gHe是未来核聚变最理想的原料，±He聚变产生的是？He和质子，不会产生中子，请尝试写出其核反应方程式提示2iHe--iHe+21Ho注意事项/⑴核子数越多，结合能越大，比结合能不一定越大
（2）质能方程表明质量和能量有着紧密联系，但不能相互转化、关键能力・提升综合性/考点1原子核的组成（基础考点）「题组通关」.关于原子核内部的信息，最早来自天然放射现象人们从破解天然放射现象入手，一步步揭开了原子核的秘密下列说法正确的是（）A.法国物理学家贝克勒尔发现了X射线B.德国物理学家伦琴发现，铀和含铀的矿物能够发出a射线C.卢瑟福用a粒子轰击氮原子核，发现了质子D.居里夫妇通过实验发现了中子C解析法国物理学家贝克勒尔发现了铀和含铀的矿物能够发出射线，A错误；德国物理学家伦琴，发现了伦琴射线，又叫X射线，B错误；卢瑟福用a粒子轰击氮原子核，发现了质子，并预言了中子的存在，C正确；查德威克通过实验发现了中子，D错误.（多选）下列说法正确的是（）；；X与〃AY互为同位素；；tX与〃-%丫互为同位素C・与，k2Y的中子数相同D.赞U核内有92个质子，235个中子BC解析A选项中，々X核与/iY核的质子数不同，不是同位素，A错误；B选项中，々X核与喘/核的质子数都为相，而质量数不同，则中子数不同，所以互为同位素，B正确；C选项中，核内的中子数为〃一根，；；战丫核内的中子数为5—2）—〃-2）=〃一/凡所以中子数相同，C正确；宽U核内有143个中子，而不是235个中子，D错误「题后归纳」原子核的“数”与“量”的辨析
（1）核电荷数与原子核的电荷量是不同的，组成原子核的质子的电荷量都是相同的，所以原子核的电荷量一定是质子电荷量的整数倍，我们把核内的质子数叫核电荷数，而这些质子所带电荷量的总和才是原子核的电荷量
（2）原子核的质量数与质量是不同的，也与元素的原子量不同原子核内质子和中子的总数叫作原子核的质量数，原子核的质量等于质子和中子质量的总和考点2放射性元素的衰变（基础考点）「题组通关」
1.（2020•山东高考）煎核1H发生P衰变成为氮核iHeo假设含某材料中彳H发生0衰变产生的电子可以全部定向移动，X104XIO-8AoX10-19C在这段时间内发生P衰变的晁核的个数为（）X1014X1016XIO16X1（）18B解析:根据/=3=华，可得产生的电子数为〃=4=错误！个=1016X1016个故选B
2.如图所示，把放射源铀、钵或镭放入用铅做成的容器中，射线从小孔射出在射线经过的空间施加磁场（垂直纸面向里），发现射线分裂成三束，下列关于这三束射线的说法正确的是（）A.射线
①中每颗粒子的质量是射线
③中每颗粒子质量的4倍B.射线
②的电离能力最强C.若加热铅盒，则单位时间内射出的粒子数会增加D.卢瑟福用射线
①轰击氮原子核发现了质子D解析根据左手定则可知，
①带正电，是a射线©He核），
②是丫射线，
③是射线（一亮），而a粒子的质量远大于电子的质量，选项A错误；射线
①即a射线的电离能力最强，选项B错误；放射性元素的半衰期与外界条件无关，若加热铅盒，则单位时间内发生衰变的原子核数不变，射出的粒子数不变，选项C错误；卢瑟福用a射线轰击氮原子核发现了质子，选项D正确
3.（2021•银川模拟）自然界中存在的放射性元素的原子核并非只发生一次衰变就达到稳定状态，而是要发生一系列连续的衰变，最终达到稳定状态某些原子核的衰变情况如图所示（N表示中子数，Z表示质子数），则下列说法正确的是（）A.由谴Ra到避Ac的衰变是a衰变B.已知谴Ra的半衰期是T则8个倍Ra原子核经过2r时间后还剩2个C.从WTh到WPb共发生5次a衰变和2次0衰变D.图中发生的a衰变和p衰变分别只能产生a和P射线C解析由域Ra到避Ac放出电子，则此衰变是0衰变，选项A错误；半衰期是大量原子核衰变遵循的统计规律，对少量的原子核不适用，选项B错误;WTh变为避Pb质量数减少20则发生了5次g衰变，根据5X2—x=8得，x=2f知发生了2次0衰变，故C正确；题图中发生的a衰变和0衰变，往往伴随Y射线产生，选项D错误「题后归纳」.衰变规律及实质1«衰变和P衰变的比较27射线经常伴随着«衰变或P衰变同时产生实质是放射性原子核在发生«衰变或P衰变过程中辐射出的光子.三种射线的成分和性质1半衰期的公式N余=原]，利余=机原式中的N原、机原表不衰变前的放射性元素的原子数和质量，N余、m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，[表示衰变时间，T表示半衰期2对于发生a衰变和p衰变的原子核，设发生a衰变和p衰变的次数分别为〃、，〃，根据电荷数和质量数守恒列方程A=A+4〃，Z=Z+2n-m.两考点3核力与核能基础考点「题组通关」
1.在自然界稳定的原子核中，中子数N和质子数Z之间的关系如图所示根据图中所提供的信息及原子核的有关知识，对于在自然界中稳定的原子核，下列说法正确的是A.较轻的原子核，质子数和中子数大致相等B.较重的原子核，质子数大于中子数C.越重的原子核，质子数和中子数的差值越小D.在很大的原子核中，可以有质子数和中子数相等的情况A解析根据题中给出的中子数N和质子数Z的关系图像可知，较轻的原子核，质子数和中子数大致相等，而较重的原子核，中子数明显大于质子数，A正确，B错误；由题图可知，越重的原子核，中子数和质子数的差值越大，C错误；在很大的原子核中，由于核力明显减弱，质子和质子间的排斥作用，导致质子结合到原子核的数目越来越少，不可能出现质子数和中子数相等的情况，D错误
2.多选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iHe核的结合能约为14MeV核比§Li核更稳定C.两个汨核结合成He核时释放能量D.道U核中核子的平均结合能比瑞Kr核中的大BC解析由题图可知，？He核的比结合能约为7MeV因此它的结合能约为7MeVX4=28MeVA项错误；比结合能越大，表明原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，结合题图可知B项正确；两个比结合能小的汨核结合成比结合能大的He核时，会释放能量，C项正确；由题图可知，变U核的比结合能（即平均结合能）比黑Kr核的小，D项错误
3.（2020•全国卷D）笊核彳H可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式6汨一^2扭e+2|H+2An+
43.15MeV表示海水中富含气，Xl（p2个，若全都发生聚变反应其释放的能量与质量为MX107XI/j则用约为（）A.40kgB.100kg400kgD.1（）00kgC解析鼠核彳H可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式6H--2!He+21H+2jn+
43.15MeV表示，则平均每个人核聚变释放的能量为£=9=6）X1022个，可以放出的总能量为由2=mq可得要释放相同的热量，需要燃烧标准煤的质量〃呼卷=397kg故选C「题后归纳」.核反应方程式的书写
（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（1H）、中子（粒）、a粒子©He）、0粒子（忆⑻、正电子（呢）、笊核（汨）、瓶核（汨）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由于核反应不可逆，所以书写核反应方程式时只能用“一”表示反应方向
（3）核反应过程中质量数守恒，电荷数守恒.核能的计算方法|书写核反1J计算质量应方程一亏损△加
（1）根据AE=A〃c2计算时，A帆的单位是“kg”的单位是“m/s”，AE的单位是“J”
（2）根据AE=A/nX
931.5MeV计算时，Am的单位是“u”AE的单位是“MeV”
（3）根据核子的比结合能来计算核能原子核的结合能=核子的比结合能X核子数考点4核裂变与核聚变（基础考点）「题组通关」
1.关于核反应的类型，下列表述正确的是（）A.受U一酬Th+He是a衰变|；N+He—%o+|H是0衰变iHe+Ul—*«P+An是核聚变D.甥Se-维Kr+2%是核裂变A解析觉U一钳Th+He是a衰变，故选项A正确；^N+lHe—*+IH是人工转变，故选项B错误；Ule+tAl-猊+卮是人工转变，故选项C错误；整e一案Kr+2是衰变，故选项D错误
2.（2020•浙江高考）（多选）太阳辐射的总功率约为4X1026W其辐射的能量来自于聚变反应在聚变反应中，一个质量为
1876.1MeV/c2（c为真空中的光速）的笊核6H）和一个质量为
2809.5MeV/c的氟核（泪）结合为一个质量为
3728.4MeV/c的氢核©He）并放出一个X粒子，同时释放大约
17.6MeV的能量下列说法正确的是（）X粒子是质子X粒子的质量为
939.6MeV/c2X109kgD太阳每秒因为辐射损失的质量约为
17.6MeV/2BC解析由质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1电荷数为0则X为中子，选项A错误；根据能量关系可知m„=（l
876.1+
2809.5—
3728.4）176MeVMeV/c2-^-2-解得布=
939.6MeV/2选项B正确；太阳每秒放出的能类型可控性核反应方程典例衰变G哀变自发w—*2UTh+lHeP衰变自发2品Th—2^Pa+-Ve人工转变人工控制N+He-9O+1H（卢瑟福发现质子）He+Be—26€+411（查德威克发现中子）WAl+He-配+血P—H9Si+Ye（约里奥•居里夫妇发现放射性同位素）重核裂变比较容易进行人工控制2嗅U+Jn―►।EBa+潴Kr+3|n2嗯U+An—增Xe+3聘r+1Oin轻核聚变很难控制汨+汨-He+An衰变类型G衰变0衰变衰变方程iX—KiY+iHe2X-zAY+de衰变实质2个质子和2个中子结合成一个整体射出中子转化为质子和电子2|H+2An-HeAn―HH+de匀强磁场中运动轨迹的形状O衰变规律电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒名称构成符号电荷量质量电离能力贯穿本领a射线氮核iHe+2e4u最强最弱射线电子-e—e]183711较强较强Y射线光子Y00最弱最强。
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