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1、原原子子结结构构原原 子子 核核（选选 考考）原子核与放射性原子核与放射性核能波与粒子核能波与粒子第十五章一、天然放射现象1.天然放射现象：某些元素放射某些射线的现象称为天然放射现象，这些元素称.2.三种射线的本质：射线是，射线是，射线是.自发地自发地放射性元素放射性元素氦核流氦核流电子流电子流光子流光子流二、原子核的衰变1.定义：原子核自发地放出某种粒子而转变为的变化叫原子核的.2.分类(1)衰变：同时放出射线.(2)衰变：同时放出射线.新核新核衰变衰变3.半衰期(1)定义：放射性元素的原子核有发生衰变需要的时间.(2)半衰期的大小由放射性元素的原子核内部本身的因素决定，跟原子所处的.(如压
2、强、温度等)或(如单质或化合物)无关.4.放射性同位素有些原子的原子核电荷数，但质量数，这样一些具有相同核电荷数和不同中子数的原子互称为同位素.半数半数物理状态物理状态化学状态化学状态相同相同不同不同三、核能1.核力：间的相互作用力叫做核力，它是短程力.2.质量亏损：原子核在核反应前后的.3.质能方程(1)方程：.(2)物理意义：物体的质量和能量间有一定联系，即物体具有的能量与其质量成正比.当物体的能量增加或减小E,它的质量也会相应地减少或增加m，E与m的关系是E=mc2.核子核子质量之差质量之差E=mc24.获得核能的方式(1)重核裂变：重核俘获一个中子后分裂成两个(或多个)中等质量核的反应
3、过程.重核裂变的同时放出几个中子，并释放出大量核能.如：.应用：原子弹、原子核反应堆(2)轻核聚变：某些轻核结合成质量较大的核的反应过程，同时释放出大量的核能.要想使氘核和氚核结合成氦核，必须达到几百万度以上的高温，因此裂变反应又叫反应.如：.应用：氢弹热核热核四、光电效应1.金属在光(包括不可见光)的照射下，发射出的现象叫光电效应.发射出来的电子叫光电子.2.光电效应规律(1)任何一种金属都有一个极限频率0，只有入射光的频率0时，才能产生光电效应.电子电子大于大于(2)光电子的最大初动能与入射光的强度，只随着入射光的频率增大而.(3)入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过1
4、0-9s.(4)在发生光电效应时，光电流的强度与入射光的强度成正比.无关无关增大增大五、康普顿效应X射线散射时，部分散射光的波长变长，波长改变的多少与散射角有关，这种现象称为康普顿效应.六、波粒二象性光具有波粒二象性，光子既有粒子的特征，又有波的特征.实物粒子(原子、质子、中子、电子等)也具有波粒二象性.粒子能量E=h.粒子动量p=.应用质量数和电荷数守恒，进行核反应方程和核反应类型的判断在原子核的核反应过程中遵循质量数守恒和电荷数守恒，在很多情况下，可以作为判断反应方程是否正确的依据.在匀强磁场中有一个原来静止的放射性同位素，它所放射的粒子与反冲核的径迹在磁场中是两个内切圆，圆的半径之比是7
5、1，如图15-2-1所示，那么的衰变方程是()A.B.C.D.图图15-2-1原来静止的放射性同位素，发生放射性衰变时所放射出的粒子与反冲核的径迹在磁场中是两个内切圆，说明放射出的粒子与反冲核是异性的带电粒子，由此可以判断所发生的衰变是放出负粒子的衰变，轨道圆的半径为r=，而静止的原子核衰变的过程中两个粒子的动量大小相等，半径与带电量成反比，由此可以确定，本题的正确答案为C.本题中根据两个内切圆来判断粒子的种类，要用到动量守恒定律和判断洛伦兹力方向的左手定则，所以，在核反应中，有时也要综合利用其他部分的物理知识进行求解.变式训练1：原子序数大于83的所有元素，都能自发地放出射线，这些射线共有三
6、种：射线、射线和射线.下列说法中正确的是()A.原子核每放出一个粒子，原子序数减少4B.原子核每放出一个粒子，原子序数增加4C.原子核每放出一个粒子，原子序数减少1D.原子核每放出一个粒子，原子序数增加1 解解析析：由由于于a粒粒子子是是氦氦的的原原子子核核，内内部部有有2个个质质子子和和2个个中中子子，原原子子序序数数为为2，核核子子数数为为4.而而b粒粒子子是是电电子子，质质子子数数和和中中子子数数为为0，原原子子序序数数为为0，所所以以，原原子子核核每每放放出出一一个个a粒粒子子，被被a粒粒子子带带走走2个个质质子子，原原子子序序数数减减少少2,而而原原子子核核每每放放出出一一个个b粒粒
7、子子，原原子子核核内内将将有有一一个个中中子子转转化化为为一一个个质质子子并并产产生生一一个个电电子子，产产生生的的电电子子放放出出了了，但但原原子子核核内内增增加加了了一个质子，原子序数增加一个质子，原子序数增加1，正确答案为正确答案为D.近年来科学家在超重元素的探测方面取得了重大进展.科学家们在观察某两个重离子结合成超重元素的反应时，发现所生成的超重元素的核经过6次衰变后成为，由此可以判定该超重元素的原子序数和质量数依次是()A.124，259B.124，265C.112，265D.112，277 直接利用核衰变过程中质量数守恒和电荷数守恒来进行计算.核衰变方程为Z=100+12=112，
8、A=253+24=277，答案D正确.这是一个多次衰变的问题，反应物只能根据最后的产物和两个守恒定律来确定，注意：多次衰变问题可以在一个核反应方程中体现出来.变变式式训训练练2：(2010.全全国国卷卷)原原子子核核 经经放放射射性性衰衰变变变变为为原原子子核核 ，继继而而经经放放射射性性衰衰变变变变为为原原子子核核 ，再再经经放放射射性性衰衰变变变变为为原子核原子核 .放射性衰变放射性衰变、和和依次为依次为()Aa a衰变、衰变、b b衰变和衰变和b b衰变衰变 Bb b衰变、衰变、b b衰变和衰变和a a衰变衰变 Cb b衰变、衰变、a a衰变和衰变和b b衰变衰变 Da a衰变、衰变、b
9、 b衰变和衰变和a a衰变衰变答案：答案：A利用质能方程和质量亏损，计算核反应过程中释放核能的大小.根据不同的题设条件和不同的核反应特征，归纳几种计算方法.(1)根据爱因斯坦的质能方程，用核子结合成原子核时质量亏损(m)的千克数乘以真空中光速的平方(c=3108m/s),即E=mc2.(2)根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位乘以931.5MeV.(3)能的转化和守恒定律.B、C、78、82.变式训练3：一个铀核衰变为钍核时释放出一个粒子，已知铀核的质量为3.85313110-25kg,钍核的质量为3.78656710-25kg,粒子的质量为6.6467210-27kg,在这个衰变过程中释放的能量等于J(保留两位有效数字).解析：质量亏损m=mU-(mTh+m)根据爱因斯坦质能方程E=mc2=mU-(mTh+m)c2=3.853131-(3.786567+0.0664672)10-25(3108)2J=8.710-13J