发布时间 : 星期日 文章第60讲 原子核教案 新人教版选修3-5更新完毕开始阅读a5951afbdd88d0d233d46ae8
(1)一个质子和两个中子结合为氚核时，是吸收还是放出能量？该能量为多少？ (2)氚核的结合能和比结合能各是多少？
(3)如果这些能量是以光子形式放出，则光子的频率是多少？
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第60讲 原子核
知识整合 基础自测 一、1.元素自发地放出射线的现象 贝克勒耳 2.放射性元素 3.(1)新核 (2)
种 类 组 成 电磁波) 带电量 质 量 在电磁场中 反向偏转 穿透本领 对空气的电离作用 在空气中的径迹 通过胶片 α射线 高速氦核流 2e 4mp 偏 转 不偏转 最 弱 很 强 粗短直 感 光 β射线 高速电子流 －e mp/1840 与α射线 较 强 较 弱 细长曲 感 光 γ射线 光子流(高频 0 静质量为零 最 强 很 弱 最 长 感 光 (3)有半数发生衰变 物理或化学状态 二、1.用高速运动的粒子轰击原子核
144171
2.(1)用α粒子轰击氮原子核 (2) 7N＋2He―→ 8O＋1H (3)α粒子进入氮核，形成18
氟核 9F，氟核不稳定，衰变时放出质子
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3.(1)查德威克 (2)4Be＋2He―→ 6C＋0n (3)很强 质子 三、1.质子和中子 2.核电荷数
3030110
四、1.15P 14Si 3.1H―→0n＋1e
4．(1)利用它的射线 (2)作为示踪原子
2
五、1.(1)核力的功 (2)比结合能 比结合能 2.生成新原子核的总质量 3.(1)E＝mc
2
(2)ΔE＝Δmc (3)能量 (4)931.5
六、1.(1)重核分裂成两个质量较小的原子核的核反应 (2)临界体积 (3)使原子核裂变的链式反应能够有控制地持续进行的装置
2.(1)轻核结合成质量较大的原子核的核反应称为聚变 (2)库仑斥力 (3)氢弹的爆炸
重点阐述
【典型例题1】 一个氘核和一个氚核结合成氦时，释放的核能为ΔE，阿伏加德罗常数为NA，则4克氘核与6克氚核完全反应，发生的质量亏损是( )
2NAΔE4NAΔE22
A．2NAΔEc B．4NAΔEc C.2 D.2
cc
【答案】 C 【解析】 4克的氘核和6克的氚核的摩尔数都是2，因此原子核数均为
2NA，由于一个氘核和一个氚核结合成氦时，释放的核能为ΔE，故释放总能量为E＝2NAΔE，
2
而E＝Δmc，可得C正确．
变式训练1 D 【解析】 质子和中子结合成氘核时，总质量减小了，即质量亏损Δm
22
＝(m1＋m2－m3)，依据质能方程可知，放出的能量为ΔE＝Δmc＝(m1＋m2－m3)c.
131
【典型例题2】表示放射性元素碘131( 53I)β衰变的方程是( )
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A. 53I→ 51Sb＋2He B. 53I→ 54Xe＋－1e
13113011311301
C. 53I→ 53I＋0n D. 53I→ 52Te＋1H
131
【答案】 B 【解析】 碘( 53I)的原子核内一个中子放出一个电子，变成一个质子，
131
质量数没有发生变化，核电荷数增加1，所以生成54号元素54Xe，放出一个电子，B选项正确．
变式训练2 A 【解析】 用α粒子轰击铍核是查德威克发现中子的实验，属于人工转变，根据核反应前后电荷数守恒和质量数守恒知C是错的；②式是聚变反应方程；④式是原子核的人工转变，不是α衰变方程．
变式训练3 (1)见解析 (2)5.034 MeV
2392354
【解析】 (1)衰变方程为 94Pu→ 92U＋2He① 235235
92U→ 92U＋γ②
2392354
或合起来有 94Pu→ 92U＋2He＋γ③
(2)上述衰变过程的质量亏损为Δm＝mPu－mU－mα④
2
放出的能量为ΔE＝Δm·c⑤
235
ΔE铀核 92U的动能EU、α粒子的动能Eα和γ光子的能量Eγ之和，ΔE＝EU＋Eα＋Eγ⑥
2
可得EU＋Eα＝(mPu－mU－mα)c－Eγ⑦
设衰变后的铀核和α粒子的速度分别为vU和vα，则由动量守恒有mUvU＝mαvα⑧
1212
又由动能的定义知EU＝mUvU，Eα＝mαvα⑨
22由⑧⑨式得
EUmα
＝⑩ EαmU
13112741311310
mU2
由⑦⑩式得Eα＝[(mpu－mU－mα)c－Eγ]
mU＋mα
代入题给数据得Eα＝5.034 MeV 【点评】 计算核能的四种方法
2
(1)根据ΔE＝Δmc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．
2
(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p＝2mEk的应用．
随堂演练
1.B 【解析】 核反应方程式中要用箭头连接，不可用等号，故A错；B项中核反应方程式书写正确；C项中核反应方程式的质量数不守恒，故C错；D项中核反应方程式不符合实际，故D错，故选B.
α4β0XX－4X－4X－4
2.B 【解析】 由题意知，YA――→2He＋Y－2B，Y－2B――→－1e＋Y－1C，故选B.
3.BC 【解析】 半衰期是由放射性元素原子核的内部因素所决定，跟元素的化学状态、温度、压强等因素无关，A错；β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所
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产生的，0n→1H＋－1e，B对；根据第三种射线的物理性质，C对；92U的质子数为92，中子数
206
为146，82Pb的质子数为82，中子数为124，因而铅核比铀核少10个质子，22个中子．注
11
238－206
意到一次α衰变数量减少4，故α衰变的次数为x＝＝8次，再结合核电荷数的变
4化情况和衰变规律来判定β衰变的次数y应满足2x－y＋82＝92，y＝2x－10＝6次．
4.AC 【解析】 两个相切的圆表示在相切点处是静止的原子核发生了衰变，由于无外力作用，动量守恒，说明原子核发生衰变后，新核与放出的粒子速度方向相反，若是它们带相同性质的电荷，则它们所受的洛仑兹力方向相反，则轨道应是外切圆，若它们所带电荷的性质不同，则它们的轨道应是内切圆，图示的轨迹说明是放出了正电荷，所以可能是α衰变或放出了一个正电子，故A、C两选项正确．
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5.B 【解析】 由核反应方程知X是中子(0n)，Y是正电子(1e)，MN间场强方向水平向右，X不受力做直线运动，Y受向右的电场力向右偏转，B正确．
A241
6.D 【解析】 写出核反应方程：ZX＋1H―→2He＋1H，由质量数守恒和电荷数守恒，列方程：A＋2＝4＋1，Z＋1＝2＋1，解得：A＝3，Z＝2，故选项D正确．
7.(1)AC (2)①D B A ②见解析
【解析】 (1)衰变是原子核自发地放出α或β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α或β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，A、C正确．
(2)①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．
②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144－56＝88.
8.见解析
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【解析】 (1)一个质子和两个中子结合成氚核的反应方程式是1H＋20n―→1H，反应前各核子总质量为
m＋2mn＝1.007 277 u＋2×1.008 655 u＝3.024 607 u， 反应后新核的质量为 mH＝3.016 050 u， 质量亏损为
Δm＝3.016 050 u－3.024 607 u＝－0.008 557 u.
因反应前的总质量大于反应后的总质量，故此核反应为放能反应． 释放的核能为
ΔE＝0.008 557×931.5 MeV＝7.97 MeV. (2)氘核的结合能即为ΔE＝7.97 MeV，
ΔE
它的比结合能为＝2.66 MeV.
3
ΔE7.97×10×1.6×10
(3)放出光子的频率为ν＝＝－34
h6.63×10
6
－19
Hz＝1.92×10Hz.
21
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