03原子核1导学案

52019届高三物理一轮复习导学案十八、原子和原子核（2）【课题】原子核【目标】1、了解天然放射现象，知道三种射线的本质和特性，掌握核衰变的特点和规律；2、知道原子核人工转变的原理，了解质子、中子和放射性同位素的发现过程。3、知道原子核的组成和核力的概念；理解核能的概念，知道获得核能的两种途径。【导入】一、天然放射现象1、发现过程：1896年贝克勤耳发现天然放射现象，从此，揭开了人类研究原于核结构的序幕．居里夫妇对铀和铀的各种矿石的研究发现了钋和镭．之后，人们通过对天然放射现象的进一步研究，发现了原子序数大于83的所有天然存在的元素，都有放射性．原子序数小于83的天然存在的元素，有的也有放射性．放射出来的射线共有三种：α射线、β射线和γ射线．2、三种射线的本质和特性二、原子核的衰变1、衰变：原子核自发地放出某种粒子而转变为新核的变化．2、衰变规律：α衰变MZX→42MZY+42He；β衰变MZX→MZ1Y+01e3、α衰变和β衰变的实质4、γ射线：总是伴随α衰变或β衰变产生的，不能单独放出γ射线．γ射线不改变原子核的电荷数和质量数．实质是元素在发生α衰变或β衰变时产生的某些新核由于具有过多的能量（核处于激发态），向低能级跃迁而辐射出光子．5、半衰期放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间，它是大量原子核衰变的统计结果，不是一个原子发生衰变所需经历的时间．决定因素：由原子核内部的因素决定，与原子所处的物理状态（如压强、温度等）或化学状态（如单质或化合物）无关．四、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，其核反应方程的一般形式为：61、质子、中子的发现：147N+42He→178O+11H；94Be+42He→126C+10n2、放射性同位素和正电子的发现：1934年约里奥·居里夫妇用a粒子轰击铝核产生一种新的放射性元素，此后人们认识到放射性同位素可用人工核反应制取．2713Al+42He→3015P+10n3015P→3014Si+01e3、探测射线的方法：（1）威耳逊云室；（2）气泡室；（3）盖革计数器等（见课本P73-74）4、放射性同位素的应用：（1）利用它的射线；（2）做示踪原子。（见课本P76-78）五、核反应某种元素的原子核变为另一种元素的原子核的过程叫做核反应．常见的核反应分为衰变、人工转变、裂变和聚变等几种类型．六、核力和核能1、核力是核子之间的引力．核力与核子是否带电无关；是一种强相互作用；也是一种近程力（当两个核子间距r＜2×10-15m时才发生作用）．只有相邻的核子间才有核力作用．2、核能．克服核力做功，使原子核分解为单个核子时吸收的能量，或若干个单个核子在核力作用下结合成原子核时放出的能量，叫原子核的结合能，简称核能．例如11H+10n→21H+△E（△E=2.22MeV）2．核能的计算根据爱因斯坦的质能方程E=mc2或△E=△mc23．获得核能的两种途径：（1）重核的裂变：重核分裂成两个（或两个以上）中等质量核时要释放能量，这种核反应叫裂变．铀核裂变的反应为：23592U+10n→13954Xe+9538Sr+210n+217MeV在一定条件下，如铀块大于临界体积时，裂变反应是链式反应，会放出大量能量．原子弹爆炸是激烈的裂变反应．秦山核电站和大亚湾核电站也是利用裂变反应．（2）轻核的聚变：轻核结合成质量较大的核的变化．例如氘核和氚核聚合成氦核．21H＋31H→42He＋10n＋17.6MeV【导研】[例1]（1）如图所示，a为未知的天然放射源，b为一张黑纸，C为水平放置的平行金属板，板间有竖直方向较强的匀强电场，d为荧光屏，e为固定不动的显微镜筒．整个装置放在真空中，实验时，如果将电场E撤去，从显微镜内观察到荧光屏上每分钟闪烁的亮点数没有变化．如果再将黑纸b移开，则从显微镜筒内观察到的每分钟闪烁的亮点数大为增加，由此可判定放射源a发出的射线为（）7A．β射线和γ射线B．α射线和β射线C．α射线和γ射线D．α射线和X射线（2）如图,在有小孔的铅盘中，放有能连续放出α、β、γ三种射线的放射性元素，放出的三种射线都打在孔对面屏M上的A点．要使三种射线分开，分别打在屏上的A、B、C三点（其中B到A的距离大于C到A的距离）可采取的措施是在屏与孔之间加上（）A．重直纸面向里的匀强磁场B．垂直纸面向外的匀强磁场C．水平向右的匀强电场D．水平向左的匀强电场[例2]镅(24195Am)是一种放射性元素，在其分裂过程中，会释放出一种新的粒子，变成镎(23793NP)，由于放出的这种粒子很容易被空气阻隔，因此不会对人体构成任何的危害，火警的报警系统就是利用这种粒子作为报警的重要工具，这种粒子是（）A．粒子B．质子C．中子D．正电子[例3]“轨道电子俘获”也是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核（称为母核）俘获一个核外电子，其内部一个质子变为中子，从而变成一个新核（称为子核），并且放出一个中微子的过程，中微子的质量极小，不带电，很难被探测到，人们最早是通过子核的反冲而间接证明中微子的存在的．关于一个静止的母核发生“轨道电子俘获”，衰变为子核并放出中微子，下面的说法中正确的是（）A．子核的动量与中微子的动量相同B．母核的电荷数小于子核的电荷数C．母核的质量数等于子核的质量数D．子核的动能大于中微子的动能[例4]对下列四个方程理解正确的是()①24241112NaMgX；②23511419292056363UnBaKrX③321211HeHXH④192219101FXNeHA．方程①是衰变方程，其中X是β粒子B．方程②是裂变方程，其中X是质子，且释放出核能C．方程③是聚变方程，其中X是α粒子，且要吸收能量D．方程④是人工核转变方程，其中X是α粒子[例5]科学家发现在月球上含有丰富的32He（氦3）。它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料其参与的一种核聚变反应的方程式为331422122HeHeHHe。关于32He聚变下列表述正确的是（）A．聚变反应不会释放能量B.聚变反应产生了新的原子核C．聚变反应没有质量亏损D.目前核电站都采用32He聚变反应发电8[例6]在原子物理的研究中经常用到核子平均结合能的概念，核子平均结合能是指质子、中子结合成某原子核时每个核子放出核能的平均值。下图为核子平均结合能与原子序数Z的关系图像．下列说法中正确的是（）A．某原子核的核子平均结合能大，则其核子的平均质量小B．某原子核的核子平均结合能大，则其核子的平均质量大C．若D、E能结合成F，结合过程一定放出能量D．若A能分裂成B、C，分裂过程一定吸收能量【导练】1、有关放射性元素半衰期的下列说法中正确的是（）A．放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间B．放射性元素的原子核全部发生衰变所用的时间的一半C．两个原子核有一个原子核发生衰变所用的时间D．做示踪原子的物质尽可能选用半衰期长一些的放射性元素2、（08重庆卷）放射性同位素钍232经α、β衰变会生成氧，其衰变方程为2322209086ThRnxy，其中（）A．x＝1，y＝3B．x＝2，y＝3C．x＝3，y＝1D．x＝3，y＝23、下面说法中正确的是（）A．Th23290（钍）经过一系列的α和β衰变，成为Pb20882，铅核比钍核少12个中子Ｂ．β衰变的实质是核内的一个中子转化为一个质子和一个电子Ｃ．γ射线是波长很短的电磁波，它的贯穿能力很大Ｄ．利用γ射线的电离作用，可检查金属内部有无砂眼或裂纹4、（吉林省长白县2010届高三质量检测）（1）写出下列两个核反应的反应方程2713Al(铝核)俘获一个α粒子后放出一个中子.__________________________α粒子轰击147N(氮核)放出一个质子.__________________________（2）质量分别为m1和m2的两个小球在光滑的水平面上分别以速度v1、v2同向运动并发生对心碰撞，碰后m2被右侧的墙原速弹回，又与m1相碰，碰后两球都静止。求：第一次碰后m1球的速度.v1v2m1m2