第5章 原子核 章末综合提升（学生版）-【创新教程】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册五维课堂同步复习（人教版）

第五章原子核 章末综合提升 [素养导图] 引力相互作用 天然放射现象口贝克勒尔发现的 电磁相互作用 四种 相互 电离能力强 强相互作用 作用 a射线 穿透能力弱 弱相互作用 与 电离能力较踢 比结合能 结合能 结合能 原子核 B射线 穿透能力较强 线 电离作用更弱 质能方程E=mc? 质量 组 Y射线 亏损 原 穿透能力更强 成 原 质子 链式反应 核裂变 核 中子 方程：23U+n→Ba+gKr+3n 李 的 同位素：如H,丑，石 成 方程：H+HHe+n+17.6MeV 核裂变 衰变时电荷数和质量数守恒 衰变 应用：氢弹 核聚变 a衰变，B衰变，y衰变 聚 磁约束、惯性约束 半衰期遵循统计规律 射线测厚仪 分成四类 的 放射 放射治疗 新粒子 性同 还在探索中 位素 培优、保鲜 应用 示踪原子 2U+n→8Sr+ [能力强化] 1Xe十10gn [强化1]四类核反应及其核反应方程 重核裂变 2U+n→特 1.书写原则：核反应遵循质量数和电荷数 Ba+Kr+3on 守恒. H+H→He+n 轻核聚变 2.常见的核反应方程及相关内容 3.关于核反应的四点说明 核反应式 与其相关的重要内容 (1)核反应过程一般都是不可逆的，所以核反 2U→2酷Th+He a衰变实质2H+2bn→He 应方程只能用单向箭头表示反应方向，不 能用等号连接。 23酷Th→2Pa十-9e B衰变实质n→HH+_e (2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不 能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物 质子的发 N+He→gO+1H 卢瑟福 来写核反应方程 现(1919年) (3)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒； 中子的发现 遵循电荷数守恒， 9Be+He→1gC+dn 查德威克 (1932年) (4)四类核反应的判断技巧：衰变方程的箭头左 人工放射性 约里奥一 侧只有一项且箭头右侧必有He或e;人工 3A1+He→P+n 同位素的发现 居里夫妇 转变的箭头左侧都含有一个用来轰击的小粒 子，多为质子、中子、α粒子或β粒子，且被轰 8P→Si+9e 正电子 安德森 击核多为中等质量核；重核裂变的箭头左侧 多为铀235，且有中子；聚变方程的箭头左侧 的原子序数都很小，多为前4号元素 ·141· 物理·选择性必修第三册 [例1]（多选）下列说法正确的是 [例2]如图所示，有界匀强磁M X BX A.H+3H→4He+n是聚变 场磁感应强度大小为B= B.85U+0n→1Xe十98Sr十26n是裂变 0.05T,磁场方向垂直于纸 0 ×A× C.2Ra→26Rn十He是a衰变 面向里，MN是磁场的左边N× ×× D.Na→Mg十Ie是裂变 界，在磁场中A处放一个放射源，内装Ra 思路点拨：(1)裂变是重核分裂为两个中等 (镭)，Ra放出某种放射线后衰变成Rn 质量的核；聚变是两个轻核结合成质量较大 (氡).试写出Ra衰变的方程.若A距磁场 的核 的左边界MN的距离OA=1.0m时，放在 (2)核方程遵循电荷数守恒、质量数守恒. MN左侧的粒子接收器收到垂直于边界 [尝试解答] MN方向射出的质量较小的粒子，此时接收 [强化2]核反应中的“守恒规律” 器距过OA的直线1.0m,则此时可以推断 原子核物理中，常提及核反应的“守恒规律” 出一静止镭核Ra衰变时放出的能量是多 与“核能的计算”问题.事实上，在核反应过 少？（保留三位有效数字，取1u=1.6× 程中，由于核力对核子做功，会引起“核反应 1027kg,电子电荷量e=1.6×1019C) 系统”（以下简称“系统”）的能量变化.我们 思路点拨：(1)据质量数和电荷数守恒写出 就把系统释放或吸收的这部分能量，叫作核 核反应方程， 能.从而，核反应即可分为质量亏损、释放核 (2)据动量守恒定律、动能定义可求能量 能和质量增加、吸收核能两大类型.其中，又 以研究发生质量亏损、释放核能的一类核反 应为学习的重点。 欲解决核反应中有关“守恒规律”与“核能的 计算”问题，可利用以下几条“依据”： 1.五个守恒 (1)质量数守恒. (2)质子数（电荷数）守恒. (3)质量守恒(“亏损质量”与释放的“核能”相当). (4)能量守恒， (5)动量守恒。 2.两个方程 汇规律总结] (1)质能方程：E=mc2,m指物体的质量. 如果在核反应中无光子辐射，核反应释放的 (2)核能：△E=△mc2. 核能全部转化为新核的动能和新粒子的动 3.一个半衰期(T) 能.在这种情况下计算核能的主要依据是： (1)剩余核数：N No (1)核反应过程中只有内力作用，故系统动量 守恒 1 (2)剩余质量：m=m 2 (2)反应前后总能量守恒. ·142·物理·选择性必修第三册 跟踪训练 5.B[聚变反应的比结合能大于裂变反应的比结合能，但 参与的核子数目裂变大于聚变，故聚变反应释放的总能 量不一定多，故A、C错误，B正确；由于聚变反应释放能 量，发生质量亏损，故聚变后核的质量减小，故D错误.门] 6.C[核反应质量亏损△m=4×1.0078u-4.0026u= 0.0286u,释放的能量△E=0.0286×931MeV≈26.6MeV, 故C正确.] 创新拓展提素养 [典例展示][解析]可控热核反应装置中发生的核反应 方程式是H十3H→He十n,故A正确：核反应过程中 质量数守恒，但质量不守恒，核反应过程中存在质量亏 损，因此m1十m2≠m3十m4,故B错误；核反应过程中的 质量亏损△m=m1十m2-m3-4,释放的核能△E= △mc2=(m1十m2-m3一m4)c2,故C正确；这种装置的核 反应原理是核聚变，我国大亚湾核电站所使用核装置的 核反应原理是核裂变，它们的核反应原理不相同，故D 正确. [答案]B 课堂自测·夯基础 1.ABC[根据粒子的分类、粒子与反粒子描述知A、B、C 正确；光子属于媒介子，D错误.] 2.BC[聚变和裂变的反应物和生成物完全不同，两者无直 接关系，并非互为逆反应，故A错误：实现聚变反应必须 使参加反应的轻核充分接近，需要数百万开尔文的高温， 但聚变反应一旦实现，所释放的能量远大于所吸收的能 量，所以聚变反应还是释放能量，故B正确：实现聚变需 要高温，一旦出现故障，高温不能维持，反应就自动终止 了，另外，聚变反应比裂变反应生成的废物数量少，容易 处理，故C正确：质子是最早发现的强子，故D错误.] 3.BD[重核裂变和轻核聚变都能释放巨大的能量，由爱因 斯坦质能方程知两过程均会有质量亏损.] 4.BC[铀核受到中子的轰击，会引起核裂变，放出2~3个 中子，裂变的产物是多样的，具有极大的偶然性，只是裂 变成两块的情况多，也有的分裂成多块，A错误，B正确： ·17 轴235受慢中子的轰击时，裂变的概率大，而轴238只有 俘获能量在1MeV以上的中子才能引起裂变，且裂变的 概率小，C正确：而要引起链式反应，需使轴块体积超过临 界体积，D错误.] 5.解析：(1)聚变方程：1H+2nH. (2)质量亏损 △m=mH+2mn-m=(1.0073+2×1.0087-3.0180)u= 0.0067u 释放的核能 △E=△m×931MeV=0.0067×931MeV≈6.24MeV. (3)平均每个核子放出的能量 6.24 MeV-2.08 MeV. 3 答案：见解析 章未综合提升 能力强化 [例1][解析]聚变是两个轻核结合成质量较大的核，A 正确：裂变反应指的是质量较大的核分解成几块中等质 量的核，B正确，D错误：放射性元素自发地放射出α粒子 的现象是Q衰变，C正确. [答案]ABC [例2][解析]2Ra→2张Rn十He 镭衰变放出Q粒子和氡核，在磁场中做匀速圆周运动，α 粒子垂直于MW边界射出被接收器接收，Q粒子在磁场中 的轨选为国周，得圆辛径为R=1.0m &粒子的动量m。v=gBR=1.6X1020kg·m/s a粒子的动能为E1=7m,=花=2.0X1014 2ma 衰变过程中动量守恒，有mao=MRn 氧核反冲的动能为E=之M听-马 Mgn 衰变过程释放出的能量为 +E=（+)E≈2.04x101 [答案]Ra→2器Rn十He2.04×10-14J 72