高中物理第十九章原子核章末分层突破学案选修3_5

第十九章 原子核

[自我校对] ①电离

1

②穿透 ③有半数 ④核子 ⑤氮核 ⑥铍核 ⑦质量数 ⑧电荷数 ⑨mc

2

四类核反应及其核反应方程 1.书写原则：核反应遵循质量数和电荷数守恒． 2．常见的核反应方程及相关内容

核反应式 238 92234 90

与其相关的重要内容 4U→ 90Th＋2He Th→ 91Pa＋－1e 4217 811234 0234α衰变实质21H＋20n→2He β衰变实质0n→1H＋－1e 质子的发 现(1919年) 中子的发 现(1932年) 人工放射性同 位素的发现 正电子的发 现(1934年) 卢瑟福 11 011414 7N＋He→O＋H 94Be＋2He→ 6C＋0n Al＋2He→15P＋0n P→14Si＋1e 30043014121查德威克 约里奥— 居里夫妇 约里奥— 居里夫妇 27133015235 92U＋0n→38Sr 1361190＋ 54Xe＋100n 235 92U＋0n→ 56Ba 8911144重核裂变 ＋36Kr＋30n 21H＋1H→2He＋0n 341轻核聚变 3.关于核反应的四点说明 (1)核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接． (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来写核反应方

2

程．

(3)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒．

(4)四类核反应的判断技巧：衰变方程的箭头左侧只有一项且箭头右侧必有2He或－1e；人工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．

下列说法正确的是( ) A.1H＋1H→2He＋0n是聚变

B. 92U＋0n→ 54Xe＋38Sr＋20n是裂变 C. 98Ra→ 96Rn＋2He是α衰变 D.11Na→12Mg＋－1e是裂变 E. 7N＋2He→ 8O＋1H是聚变

【解析】 聚变是两个轻核结合成质量较大的核，A正确E错误；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；放射性元素自发的放射出α粒子的现象是α衰变，C正确．

【答案】 ABC

核反应中的“守恒规律” 原子核物理中，常提及核反应的“守恒规律”与“核能的计算”问题．事实上，在核反应过程中，由于核力对核子做功，会引起“核反应系统”(以下简称“系统”)的能量变化．我们就把系统释放或吸收的这部分能量，叫做核能．从而，核反应即可分为质量亏损、释放核能和质量增加、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

(1)质能方程：E＝mc，m指物体的质量． (2)核能：ΔE＝Δmc. 3．一个半衰期(T) 1?t?(1)剩余核数：N＝N0??T. ?2?1?t?(2)剩余质量：m＝m0??T. ?2?

如图19-1所示，有界匀强磁场磁感应强度为B＝0.05 T，磁场方向垂直于纸面向里，MN是

磁场的左边界，在磁场中A处放一个放射源，内装 88Ra(镭)， 88Ra放出某种放射线后衰变成 86Rn(氡)．试写出 88Ra衰变的方程．若A距磁场的左边界MN的距离OA＝1.0 m时，放在MN左侧的粒子接收器收到垂直

3

226

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14

4

17

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0

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235

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140

94

1

2

3

4

1

4

0

于边界MN方向射出的质量较小的粒子，此时接收器距过OA的直线1.0 m，则此时可以推断出一静止镭核

226 88

Ra衰变时放出的能量是多少？(保留两位有效数字，取1 u＝1.6×10

－27

kg，电子电量e＝1.6×10

－19

C)

图19-1 【解析】

226 88

222

4

Ra→ 86Rn＋2He.

镭衰变放出α粒子和氡核，在磁场中做匀速圆周运动，α粒子垂直于MN边界射出被接收器接收，α粒子在磁场中的轨迹为1/4圆周，得圆半径为R＝1.0 m

α粒子的动量mαv＝qBR＝1.6×10

2

－20

kg·m/s

1p2－14

α粒子的动能为E1＝mαv＝＝2.0×10 J

22mα衰变过程中动量守恒，有mαv＝MRnv1 1mαE12

氡核反冲的动能为E2＝MRnv1＝

2MRn衰变过程释放出的能量为 E1＋E2＝?1＋【答案】

?

?

mα?－14

E1≈2.04×10 J. ?MRn?

Ra→ 86Rn＋2He 2.04×10

222

4

－14

226

88

J

如果在核反应中无光子辐射，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.在这种情况下计算核能的主要依据是：

1核反应过程中只有内力作用，故动量守恒. 2反应前后总能量守恒.

常见的反应类型：反应前总动能＋反应过程中释放的核能＝反应后总动能.

(教师用书独具)

1．(2020·合肥一中检测)下列关于核裂变和核辐射的方程中正确的是( ) A. 92U＋0n―→ 56Ba＋36Kr＋100n B. 94Pu―→ 92U＋2He C. 55Cs―→ 56Ba＋－1e D. 53I―→ 54Xe＋－1e

4

131

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0

137

137

0

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235

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235

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92

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