《第十九章原子核》优化总结学案(含答案)
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1、本章优化总结原子核的三种衰变和三种射线性质1原子核的三种衰变(1) 衰变是原子核放出两个质子和两个中子的结合体 衰变是原子核内的一个中子变成一个质子时发生的 衰变是原子核内的质子转变成一个中子时产生的 射线是在发生 衰变、 衰变和 衰变时,产生的新核由较高能量状态向较低能量状态跃迁时发生的(2)不论发生哪种衰变,衰变前后的电荷数和质量数是守恒的2三种放射性射线三种射线是指 射线、 射线和 射线,三种射线的实质和特性如下表所示粒子 特性射线 He(正电)42穿透本领小(空气中射程只有几厘米 ),电离本领强,速度为c10射线 e(负电)0 1穿透本领大(能穿透几毫米厚的铝板 ),电离作用较弱,速度
2、为9c10射线 高能光子(中性) 穿透本领很大(能穿透几厘米厚的铅板 ),电离作用很小3.半衰期:放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间计算公式:NN 0 或 mm 0 ,(12)n(12)n其中 n , 为半衰期t在核电站泄漏的污染物中含有 131I 和 137Cs 两种放射性核素,它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射在下列四个式子中,有两个能分别反映 131I 和 137Cs 的衰变过程,它们分别是_和_( 填入正确选项前的字母 ).131I 和 137Cs 原子核中的中子数分别是_和_AX 1 Ba n BX 2 Xe e13756 10 13154 0 1CX 3 Ba e D
3、X 4 Xe p13756 0 1 13154 1解析 根据衰变过程中电荷数守恒和质量数守恒可知, X2 为 I,X 3 为 Cs,中1315 13755子数等于质量数减去核电荷数,分别为 1315378 和 1375582.答案 B C 78 82确定衰变次数的方法(1) X Yn Hem eAZ AZ 42 0 1根据质量数、电荷数守恒得 AA4nZZ 2nm二式联立求解得 衰变次数 n 和 衰变次数 m.(2)根据 衰变和 衰变实质( 衰变质量数不变)直接求解 1.为测定水库的存水量,将一瓶放射性溶液倒入水库中,已知这瓶溶液每分钟衰变 8107 次,这种元素的半衰期为 2 天,10 天以
4、后从水库取出 1 m3 的水,并测得每分钟衰变 10 次,求水库的存水量解析:设该放射性元素原有质量 m0,10 天后的剩余质量为 m,水库存水量为 Q,则有 m3mm0 108107Q由半衰期公式得 mm 0(12)t 由以上两式联立代入数据,得 m3 10Q8107 (12)102 (12)5解得水库存水量为 Q2.5 105 m3.答案:2.510 5 m3对核反应方程的类型的理解1四类核反应方程的比较名称 核反应方程 时间 其他衰变 U Th He23892 23490 42衰变衰变 Th Pa e23490 23491 0 11896 年 贝可勒尔裂变U n Sr23592 10 9
5、038Xe10 n141 MeV13654 101938 年 原子弹原理聚变 H H He n17.6 MeV21 31 42 10 氢弹原理正电子Al He P n2713 42 3015 10P Si e3015 3014 0 11934 年 约里奥居里夫妇发现质子 N He O H147 42 178 1 1919 年 卢瑟福人工转变发现中子 Be He C n94 42 126 10 1932 年 查德威克2.解题时注意事项(1)熟记一些粒子的符号: 粒子( He)、质子( H 或 p)、中子 ( n)、电子( e)、氘核42 1 10 0 1( H)、氚核( H)21 31(2)注意
6、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(2016高考全国卷甲) 在下列描述核过程的方程中,属于 衰变的是_,属于 衰变的是 _,属于裂变的是 _,属于聚变的是 _( 填正确答案标号)A C N e146 147 0 1B P S e3215 3216 0 1C U Th He23892 23490 42D N He O H147 42 178 1E. U n Xe Sr 2 n23592 10 1405 9438 10F. H H He n31 21 42 10解析 一个原子核自发地放出一个 粒子,生成一个新核的过程是 衰变,因此 C项是 衰变;
7、一个重核在一个粒子的轰击下,分裂成几个中等质量原子核的过程是重核的裂变,因此 E 项是重核的裂变;两个较轻的原子核聚合成一个较大的原子核,并放出粒子的过程是轻核的聚变,因此 F 项是轻核的聚变;另外,A、B 项是 衰变,D 项是原子核的人工转变答案 C AB E F2.(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,表述正确的有( )A H H He n 是核聚变反应31 21 42 10B H H He n 是 衰变31 21 42 10C U n Ba Kr3 n 是核裂变反应23592 10 14156 9236 10D U n Xe Sr2 n
8、是 衰变23592 10 1405 9438 10解析:选 ACA、B 所列反应是核聚变,不是 衰变, 衰变要放出电子,故 A 对,B 错;C、D 两种反应都是核裂变,故 C 对,D 错核能的计算1利用质能方程来计算核能(1)首先根据核反应方程,计算核反应前后的质量亏损 m.(2)再根据爱因斯坦质能方程 Emc 2 或 Emc 2 计算核能方程 Emc 2 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)” ,即原子质量单位 1 u
9、 对应的能量为 931.5 MeV.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,就是该核反应所释放(或吸收) 的核能3利用能量守恒定律计算核反应中如无光子辐射,核反应释放的核能全部转化为新核的动能和新粒子的动能这种情况下的核能可由下列关系计算:反应前总动能反应过程中释放的核能反应后总动能(2017苏州高二检测) 一个静止的铀核 U(原子质量为 232.037 2 u)放出一个 2329粒子(原子质量为 4.002 6 u)后衰变成钍核 Th(原子质量为 228.028 7 u)(已知原子质量单228
10、90位 1 u1.6710 27 kg,1 u 相当于 931.5 MeV 的能量)(1)写出铀核的衰变反应方程;(2)算出该衰变反应中释放出的核能;(3)若释放的核能全部转化为新核的动能,则 粒子的动能为多少?解析 (1) U Th He.2329 22890 42(2)质量亏损mm Um m Th0.005 9 uEmc 20.005 9931.5 MeV5.50 MeV.(3)系统动量守恒,钍核和 粒子的动量大小相等,即pTh ( p)0pTh pEkThEkEkThE kE所以钍核获得的动能EkTh E 5.50 MeV0.09 MeVmm mTh 44 228解得:E k5.50 M
11、eV0.09 MeV5.41 MeV.答案 (1) U Th He (2)5.50 MeV2329 22890 42(3)5.41 MeV3.(2017河南六市一联)2017 年 4 月 15 日朝鲜进行了第六次核试验,韩美情报部门通过氙(Xe)和氪 (Kr)等放射性气体,判断出朝鲜使用的核原料是铀 (U)还是钚(Pu),若该实验的核原料是 U,则23592(1)完成核反应方程式 U n Sr Xe_23592 10 9038 13654(2)本次核试验释放的能量大约相当于 7 000 吨 TNT 的能量,已知铀核的质量为 m1、中子的质量为 m2、锶(Sr)核的质量为 m3、氙(Xe) 核的
12、质量为 m4,光速为 c.则一个 U 原23592子裂变释放的能量 E_解析:(1)根据质量数、电荷数守恒可得该核反应方程为U n Sr Xe10 n.23592 10 9038 13654 10(2)该核反应过程质量亏损 mm 1m 3m 49m 2,由爱因斯坦质能方程有E mc2(m 1m 3m 49m 2)c2.答案:(1)10 n (2)( m1m 3m 49m 2)c210(12 分)中国第三代核电自主化的依托项目山东海阳核电站两台机组的开工,在全世界引起了轰动在核电站中,核反应堆释放的核能转化为电能核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应,释放出大量核能(1)核反应方程式
13、U n Ba KraX 是反应堆中发生的许多核反应中的一23592 10 14156 9236种, n 为中子,X 为待求粒子, a 为 X 的个数,则 X 为_,a_. 以10mU、 mBa、m Kr 分别表示 U、 Ba、 Kr 核的质量, mn、m p 分别表示中子、质子的质23592 14156 9236量,c 为真空中的光速,则在上述核反应过程中放出的核能 E_.(2)已知 U 有一种同位素,比 U 核多 3 个中子某时刻,有一个这样的同位素23592 23592核由静止状态发生 衰变,放出的 粒子的速度大小为 v0,试求衰变后的残核初速度多大?解析:(1)根据核反应过程中质量数和电
14、荷数守恒可以确定,X 为中子,a3.(3 分)由爱因斯坦质能方程可得,核反应过程中放出的核能 E(m Um Bam Kr2m n)c2.(3分)(2)比 U 核多 3 个中子的同位素核是 U. U 核发生 衰变,残核的质量数为23592 23892 23892234.设 粒子质量为 4m,则残核质量为 234m,由动量守恒定律得 4mv0234mv,解得残核的速度为 v v0.(6 分)2117答案:(1)中子 3 (m Um Bam Kr2m n)c2(2) v02117章末过关检测(四)(时间:60 分钟,满分:100 分)一、单项选择题(本题共 6 小题,每小题 6 分,共 36 分在每
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