第5章 原子核章末综合提升-【创新大课堂系列】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册同步辅导与测试(人教版)

第五章原子核 章未综合提升 【知识网络构建】 放射性 天然放射现象 核力与四种基引力相互作用、电磁相互作用、 本相互作用 强相互作用和弱相互作用 α射线：高速的o粒子流 核力 B射线：高速电子流 射线的本质 子核 与结 结合能与比结合能 合能 γ射线：能量很高的电磁波 质量亏损 爱因斯坦质能方程 组 质子和中子 原子核的组成 同位素 核 核裂变 链式反应 变与 a衰变、B衰变 原子核的衰变 核 反应堆与核电站 由核内部自身的因素决定 半衰期 放射性 变 核聚变 磁约束，惯性约束 电荷数和质量数都守恒 核反应 射线测厚仪，放射治疗， 放射性同位素 培优、保鲜，示踪原子等 及其应用 素的衰变 “基本” 发现新粒子 粒子 强子、轻子、规范玻 辐射与安全 粒子的分类 色子、希格斯玻色子 归纳提能◆ 一、衰变中常见问题分析 A.电子、281Pa、0Si、正电子 1.两种衰变 B.21Pa、正电子、电子、9Si (1)a衰变：X→2Y+He,实质是21H+: C.9Si、正电子、电子、231Pa 2n→4He。 D.281Pa、电子、正电子、9Si (2)B衰变：》X→zY+9e,实质是n→H [听课记录] +_9e. 2.衰变规律 (1)电荷数守恒； (2)质量数守恒； (3)能量守恒。 3.半衰期 (1)定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变： 所需的时间。 (2)意义：反映放射性元素衰变的快慢。 (3)影响因素：由核内部自身的因素所决定，与原 子所处的物理状态或化学状态无关。 二、四类核反应的比较 [典例1]一个静止的放射性同位素的原子核P 衰变 人工转变 重核裂变 轻核聚变 衰变为Si,另一个静止的天然放射性元素的原 典 28U→2Th N+2He 3U十0n→ 子核2Th衰变为Pa,在同一匀强磁场中，得： +He 0+H3 2H+H→ 应 黑Ba十器 到衰变后粒子的运动轨迹1、2、3、4如图所示，则 附Th→ Be十He→ He十bn Kr+3on 这四条轨迹对应的粒子依次是 2iPa +ge C+on 所有原子序数大 需要极高温 于83的元素及 需要中子的轰击 需要人T用高速 度，核才能获 生条件 个别小于等于 和一定的临界 粒子进行诱发 得足够的动能 83的元素白发 体积 克服库仑斥力 进行 115 物理·选择性必修第三册 发现了质子、中 三、守恒思想的运用 拉开了人类研究 子、正电子等基人类获得新能源 人类获得新能 在核反应过程中，遵循电荷数守恒、质量数守恒、 原子核结构的 源的一种重要 本粒子和一些人的一种重要途径 序幕 途径 动量和能量守恒。在分析处理此类问题时，要善 工放射性同位素 于运用守恒思想求解，根据守恒定律列出方程， 应 利用放射性元素得到人工放射性 特别是在题给条件不涉及质量亏损，或者核反应 核电站、核潜艇 氢弹、热核 的半衰期进行文同位素、作示踪 原子弹等 反应 所释放的核能全部转化为生成的新粒子的动能 例 物年代鉴定等 原子 而无光子辐射的情况下，由动量守恒定律和能量 [典例2] 下列核反应方程中，属于重核裂变的是 守恒定律可以计算出核能的变化。 )[典例3]两个氘核以相等动能Ek=0.5MeV相 A.卢瑟福发现质子的核反应方程N+He→ 向运动并发生正碰，产生一个中子和一个氦核， 10+H 已知氘核质量mD=2.0136u,氦核质量mHe= B.贝克勒尔发现天然放射现象，其中的一种核反 3.0150u,中子质量mn=1.0087u、阿伏加德罗 应方程Th→21Pa十91c 常数NA=6.0×103mol-1,1u相当于931.5MeV C.太阳中发生的热核反应，典型的一种核反应方 的能量。 程H+3H→He十n (1)写出核反应方程： D.核电站可控的链式反应中，典型的一种核反应 (2)计算一次核反应释放多少核能； 方程23U+n→1Ba+8Kr十3n (3)若释放的核能都转化为动能，求中子和氦核 [听课记录] 的动能分别为多少； (4)若共有1kg的氘完全反应，求放出的总能量。 [听课记录] 温馨提示 古人学问无遗力，少壮工夫老始成。纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。 请做章未检测卷（五） 模块棕合检测卷 116(2)1941~1950年发现K介子和π介子。 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 (3)1951~1960年发现反质子和电子中微子。 变，它们的核反应原理不相同，故D正确。 (4)1961~1970年发现4子中微子。 答案B (5)19711980年发现x子、胶子、J/Ψ介子。 章未综合提升 (6)1981~1990年发现W和Z玻色子。 (7)1991~一2000年发现x子中微子。 归纳提能 (8)2001一至今发现希格斯玻色子。 [典例1]解析P衰变为Si时放出正电子，由衰变过程动量守恒 知，正电子与”S的速度方向相反，而电性相同，则两个粒子受到的 「典例4门解析 质子H所带的电荷量为2×号e十（子）=， 洛伦兹力方向相反，两个粒子的轨迹应为外切圈，侧Th衰变为P 中子n所带的电荷量为号e十2×（子）=0，结合不同夸克的 时放出电子，电子与P的速度方向相反，而电性相反，则两个粒 子受到的洛伦兹力方向相同，两个粒子的轨迹应为内切圆，由衰变 带电荷量可知，B正确。 答案B 过程动量守恒可知，运动半径” 9BB,可得粒子运动半径与所 针对训练 带电荷量成反比，而正电子和电子的电荷量比聊Si和1P的电荷量 5,解析根据质子带电荷量为十和中子不带电，设上、下夸克的电荷 小，则正电子和电子的运动半径比Si和1P的运动半径都大，故 量分别为g192,则有21十q2=十e,91十22=0，解得g1=十3e, 轨迹1,2、3、4对应的粒子依次是1Pa、电子、正电子、Si,故A、B、 C错误，D正确 92= 号，故选A,B, 答案D 答案AB :[典例2]解析卢瑟福发现质子的核反应方程号N十He一O 素养演练·提升技能 十H是人工核反应，不属于重核裂变，故A错误：贝克勒尔发现天 1.解析根据质量数守恒、电荷数守恒可知，轴核裂变的核反应方程 然放射现象，其中的一种核反应方程。Th→MPa十1e是3衰 应为U十n→Ba十Kr十3}n,选项A不正确：铀核裂变过程 变，故B错误：太阳中发生的热核反应，典型的一种核反应方程H 中产生Y射线，放出能量，发生质量亏损，释放的能量根据爱因斯坦 十iH→He十bn是轻核聚变，故C错误：核电站可控的链式反应 的质能方程计算，选项B、C不正确：核反应中产生的Y射线，穿透能 中，典型的一种核反应方程2U十}n→B十Kr十3}n是重核 力极强，是能量极高的光子，选项D正确。 答案D 裂变，故D正确。 2.解析 轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应，称为聚变。 答案D 答案 ACD 典例3]解析(1)核反应方程为H十H→He十n。 3.解析快中子容易与轴235擦肩而过，快中子跟减速剂（慢化剂）的 (2)质量亏损为△m=2mD-mHe一m.=(2×2.0136-3.0150 原子核碰撞后能量减少，变成慢中子，慢中子容易被轴235俘获而 1.0087)u=0.0035u 引起裂变反应，选项B正确，A错误：控制棒由镉做成，镉吸收中子 释放的能量为△E=0.0035×931.5MeV=3.26MeV。 的能力很强，当反应过于激烈时，使控制棒插入深一些，让它多吸收 (3)因碰撞过程中动量守恒，反应前总动量为零，反应后总动量也为 一些中子，链式反应的速度就会慢一些，选项C、D都错误。 答案B p知，Ee 零，故中子与氯核动量大小相等，方向相反，由E一m州 4.解析宇宙形成之初产生了夸克、轻子和胶子等粒子，之后又经历 了质子和中子等强子时代，再之后是自由光子、中微子、电子大量存 1. ,又Em十EkHe=△E+2Ek=4.26MeV,解得Ekm= 在的轻子时代，再之后是中子和质子组合成氘核，并形成氦核的核 3.195 MeV,EkHe=1.065 Mev. 合成时代，之后电子和质子复合成氢原子，最后形成恒星和星系，因 此A正确，B、C、D错误。 (41kg的氛合有的原子数N-7Nx-190义6.0X10产个=3X 2 答案A 5.解析可控热核反应装置中发生的核反应方程式是H十1H· 102个，发生核反应的次数为 ?,故放出的总能量为E=△E·? →He十}n,故A正确：核反应过程中质量数守恒，但质量不守恒， 3×1026 核反应过程中存在质量亏损，因此m1十m2≠m3十1，故B错误；核 ×3.26×10×1.6×10-1"J=7.824×108J。 2 反应过程中的质量亏损△=m1十m2一m3一m1,释放的核能△E= 答案(1)H+1H→He+n(2)3.26MeV(3)3.195MeV △mc2=(m1十m2 m3-m1)2,故C正确：这种装置的核反应原理 1.065MeV (4)7.824×1018J 课时分层检测参芳答案与解析 课时分层检测（一） 动，选项D错误 1.解析根据对分子的研究可知，除了一些有机物质的大分子，多数 答案B 分子大小的数量级为10一10m,故选B。 :6.解析(1)地球到月球的平均距离为384400km,金原子的直径为 答案 B 3.48×10一m,故“分子大道”需要的原子数N= 384400×10 2.解析分子的热运动只与温度有关，与水流速度无关，故A错误：对· 3.48×10-# 于一定量的气体，压强越大，不能说明温度越高，则气体分子的热运 ≈1.1×1017个。 动不一定越剧烈，故B错误；空气中PM2,5的运动是固体小颗粒的 M 运动，不属于分子热运动，故C错误：根据分子的热运动的定义可！ (2)单个原子的质量mo=N 知，分子的热运动是指分子求不停息地做无规则运动，故D正确。 这些原子的总质量m=moN 答案D 3.解析铁丝很难被拉长，这一事实说明铁丝分子间存在引力，故A 6.02×1023 正确：水很难被压缩，这一事实说明水分子间存在斥力，故B正确：！ 联立解得m-1g81kg*3.6X10k 两个纯净的铅块紧压后合在一起，说明铅块分子间存在引力，故C 答案(1)1.1×1017个(2)3.6×10-8kg 7.解析 在玻璃板脱离水面的一瞬间，禅簧秤读数会突然增大的主要 正确：磁铁可以吸引轶屑，是因为磁力的作用，并不能够说明分子间· 原因是水与玻璃间存在分子引力作用，选项D正确。 存在引力，故D错误。 答案D 4解析知道水的密度和水的摩尔质量可以求出其摩尔体积，不能计：8.解析当分于间距离较近时，随着分子间距离增大，引力和斥力均 答案ABC 减小，但斥力减小快，存在分子间的引力大于斥力的情况，A错误： 算出阿伏加德罗常数，故A错误；若知道水的摩尔质量和水分子质： 量或者知道水的摩尔体积以及水分子的体积，可以求出阿伏加德罗 由图可知，当分子间的距离为r。时分子间作用力合力为0，分子间 的引力和斥力大小相等，B正确：当？大于r0时，分子间距高增大 常数，故B错误，C正确：知道水分子的体积和水分子的质量无法求 出阿伏加德罗常数，故D错误。 时，分子力会先增大后减小，加速度先增大后减小，C错误，D正确。 答案C 答案BD 5.解析 扩散现象指不同的物质相互接触时，彼此进入对方的现象 !9.解析已知氢气分子的体积和氢气分子的质量，可以得到氢气分子 是由内部原因引起的分子的运动；布朗运动是悬浮微粒的无规则运 的密度，但气体分子间隙大，故氢气分子密度不等于氢气密度，故A 动，不是液体分子的无规则运动，故A错误：布朗运动是悬浮颗粒的 错误：氢气的摩尔质量除以摩尔体积等于氢气的密度，故B正确：氢 无规则运动，虽然不是分子的运动，但它能反映出液体分子的运动： 气的摩尔体积除以阿伏加德罗常数等于氢气分子占据的体积，氢气 规律，选项B正确：颗粒越小布朗运动越明显，但分子的运动与悬浮 分子的质量除以氢气分子占据的体积等于氢气的密度，故C正确： 提将资小数分所整在南动的型公存高数运 由氢气分子的质量和氢气的摩尔质量不能求解氢气的密度，故D 错误。 答案BC 220