专题77 原子核物理-【鼎力高考】2024年高考物理一轮大单元综合复习导学练

2024年高考物理一轮大单元综合复习导学练 专题77 原子核物理 导练目标 导练内容 目标1 原子核的衰变和半衰期 目标2 核反应方程与核能的计算 【知识导学与典例导练】 1、 原子核的衰变和半衰期 1.三种射线的比较 种类 α射线 β射线 γ射线 组成 高速氦核流 高速电子流 光子流(高频电磁波) 电荷量 2e -e 0 质量 4mp, mp=1.67×10-27 kg 静止质量为零 速度 0.1c 0.99c c 在电场、 磁场中 偏转 与α射线偏转方向相反 不偏转 贯穿本领 最弱,用纸能挡住 较强,能穿透几毫米的铝板 最强,能穿透几厘米的铅板 对空气的 电离作用 很强 较弱 很弱 2.α衰变、β衰变的比较 衰变类型 α衰变 β衰变 衰变方程 He e 衰变实质 2个质子和2个中子结合成一个整体射出 1个中子转化为1个质子和1个电子 H+He e 衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒 3.衰变次数的计算方法 若Y+He+e 则A=A'+4n,Z=Z'+2n-m 解以上两式即可求出m和n。 4.半衰期的理解 (1)半衰期是大量原子核衰变时的统计规律,对个别或少量原子核,无半衰期可言。 (2)根据半衰期的概念,可总结出公式N余=N原,m余=m原。式中N原、m原表示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,t表示衰变时间,τ表示半衰期。 【例1】放射性同位素钍经一系列衰变后生成氡，以下说法正确的是（    ） A．每经过一次衰变原子核的质量数会减少个 B．的半衰期约为1分钟，所以2分钟后1g原子核就将全部衰变完 C．放射性元素钍的原子核比氡原子核的中子数少个 D．钍衰变成氡一共经过次衰变和次衰变 【例2】当地时间2023年8月24日，日本福岛第一核电站启动核污染水排海。核污染水中的放射性元素对人类社会和海洋生态环境健康的潜在威胁难以估量，其中核反应之一为，的半衰期为28年，下列说法正确的是（　　） A．为中子 B．在海水中，的半衰期减小 C．的比结合能比的比结合能大 D．50个原子核经过28年，只剩25个原子核未衰变 2、 核反应方程与核能的计算 1.核反应的四种类型 类型 可控性 核反应方程典例 衰变 α衰变 自发 ThHe β衰变 自发 ThPae 人工转变 人工控制 HeH(卢瑟福发现质子) HeBen(查德威克发现中子) AlHen (约里奥-居里夫妇发现放射性同位素) Sie 重核 裂变 比较容易进 行人工控制 BaKr+n XeSr+1n 轻核聚变 很难控制 Hen 2.核反应方程的书写 (1)熟记常见粒子的符号是正确书写核反应方程的基础。如质子H)、中子n)、α粒子He)、β粒子e)、正电子e)、氘核H)、氚核H)等。 (2)掌握核反应方程遵循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,因此书写核反应方程式时只能用“→”表示反应方向。 (3)核反应过程中质量数守恒,电荷数守恒。 3.核能的计算方法 (1)根据ΔE=Δmc2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/u计算。因1原子质量单位(1 u)相当于931.5 MeV,所以计算时Δm的单位是“u”,ΔE的单位是“MeV”。 (3)根据核子比结合能来计算核能 原子核的结合能=核子比结合能×核子数。 4.对质能方程的理解 (1)一定的能量和一定的质量相联系,物体的总能量和它的质量成正比,即E=mc2。 方程的含义:物体具有的能量与它的质量之间存在简单的正比关系,物体的能量增大,质量也增大;物体的能量减少,质量也减少。 (2)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm,其能量也要相应减少,即ΔE=Δmc2。 (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Δm,吸收的能量为ΔE=Δmc2。 【例3】一座大型核电站用加压水核反应堆提供动力，反应堆产生的热功率为3400MW，发电站能够产生1100MW的电能。所用燃料是的氧化铀形式的铀棒，分别放置在根燃料棒中，其中铀含量是浓缩到3%的铀235。如果每个铀235的质量为，一个铀235核裂变按释放能量200MeV估算，下列说法正确的是（    ） A．该电站每天发生裂变的铀235质量约为3.6kg B．核裂变反应中释放了大量能量，反应后产物的比结合能减小 C．该反应又称为热核反应 D．反应堆中的镉棒可以将“快中子”变成“慢中子”，从而控制链式反应速度 【例