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1、精品教案可编辑第 3 章 原子核自我校对 电离穿透有半数核子精品教案可编辑氮核铍核质量数电荷数mc2四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与其相关的重要内容238 92U234 90Th42He衰变实质 211H 210n42He234 90Th 234 91Pa 01e衰变实质10n11H 0 1e14 7N 42He17 8O11H质子的发现(1919 年)卢瑟福94Be42He12 6C10n中子的发现(1932 年)查德威克2713Al42He3015P10n人工放射性同位素的发现约里奥居里夫妇3015P3014Si01e
2、正电子的发现(1934年)约里奥居里夫妇235 92U10n9038Sr136 54Xe1010n235 92U10n144 56Ba8936Kr310n重核裂变21H31H42He10n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，不精品教案可编辑能用等号连接(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42He 或 0 1e；人工转变的箭头左侧都含有一个用来轰击
3、的小粒子，多为质子、中子、粒子或 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.21H31H42He 10n 是聚变B.235 92U10n140 54Xe9438Sr210n 是裂变C.226 98Ra222 96Rn42He 是 衰变D.2411Na2412Mg 01e 是裂变E.14 7N 42He17 8O11H 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粒子的现象是 衰
4、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”：精品教案可编辑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
5、程(1)质能方程：Emc2，m指物体的质量(2)核能：Emc2.3一个半衰期(T)(1)剩余核数：NN012tT.(2)剩余质量：mm012tT.如图 3-1 所示，有界匀强磁场磁感应强度为B0.05 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226 88Ra(镭)，226 88Ra 放出某种放射线后衰变成222 86Rn(氡)试写出226 88Ra 衰变的方程 若A距磁场的左边界MN的距离OA1.0 m 时，放在MN左侧的粒子接收器收到垂直于边界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 88Ra
6、衰变时放出的能量是多少？(保留两位有效数字，取1 u 1.6 1027 kg，电子电量e 1.6 1019 C)图 3-1【解析】226 88Ra222 86Rn42He.精品教案可编辑镭衰变放出粒子和氡核，在磁场中做匀速圆周运动，粒子垂直于MN边界射出被接收器接收，粒子在磁场中的轨迹为1/4 圆周，得圆半径为R1.0 m粒子的动量mvqBR 1.6 1020kg m/s粒子的动能为E112mv2p22m 2.0 1014 J衰变过程中动量守恒，有mvMRnv1氡核反冲的动能为E212MRnv21mE1MRn衰变过程释放出的能量为E1E21mMRnE1 2.04 10 14 J.【答案】226
7、 88Ra222 86Rn42He 2.04 10 14 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.1.(2016全国甲卷)在下列描述核过程的方程中，属于衰变的是 _，属于 衰变的是 _，属于裂变的是_，属于聚变的是_(填正确答案标号)A.14 6C14 7N 0-1eB.3215P3216S0-1eC.238 92U234 90Th 42He精品教案可编辑D.14 7N42He17 8O11H
8、E.235 92U10n140 54Xe9438Sr210nF.31H21H42He10n【解析】衰变是一种元素衰变成另一种元素过程中释放出 粒子的现象，选项C为 衰变；衰变为衰变过程中释放出粒子的现象，选项 A、B 均为 衰变；重核裂变是质量较大的核变成质量较小的核的过程，选项 E是常见的一种裂变；聚变是两个较轻的核聚合成质量较大的核的过程，选项F 是典型的核聚变过程【答案】C AB E F2(2016全国丙卷)一静止的铝原子核2713Al 俘获一速度为1.0 107m/s 的质子 p 后，变为处于激发态的硅原子核2814Si*.下列说法正确的是()A核反应方程为p2713Al 2814Si
9、*B核反应过程中系统动量守恒C核反应过程中系统能量不守恒D核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和E硅原子核速度的数量级为105 m/s，方向与质子初速度的方向一致【解析】核反应过程中遵循质量数守恒和电荷数守恒，核反应方程为p2713Al 2814Si*，说法 A 正确核反应过程中遵从动量守恒和能量守恒，说法B 正确，说法C 错误核反应中发生质量亏损，生成物的质量小于反应物的质量之和，说法D 错误根据动量守恒定律有mpvpmSivSi，碰撞后硅原子核速度的数量级为105 m/s，方向与质子初速度方向一致，说法 E 正确【答案】ABE3(2016南昌一中检测)如图 3-2 所示
10、，国际原子能机构2007 年 2 月 15 日公布核辐射警示新标志，新标志为黑框红底三角，内有一个辐射波标记、一个骷髅头标记和一个逃跑的人形核辐射会向外释放三种射线：射线带正电，射线带负电，射线不带电现有甲、乙两个原子核原来都静止在同一匀强磁场中，其中一个核放出一个 粒子，另一个核放出一个 粒子，得出如图所示的四条径迹，则()精品教案可编辑图 3-2A磁场的方向一定垂直于纸面向里B甲核放出的是粒子，乙核放出的是粒子Ca为 粒子的径迹Db为 粒子的径迹Ec为 粒子的径迹【解析】衰变过程中满足动量守恒，释放粒子与新核的动量大小相等、方向相反，根据带电粒子在磁场中的运动不难分析：若轨迹为外切圆，则为
11、 衰变；若轨迹为内切圆，则为 衰变又因为Rmv/qB知半径与电荷量成反比，可知答案为B、D、E 项【答案】BDE4(2016太原一中检测)一个电子(质量为m，电荷量为e)和一个正电子(质量为m，电荷量为e)，以相等的初动能Ek相向运动，并撞到一起，发生“湮灭”，产生两个频率相同的光子，设产生光子的频率为；若这两个光子的能量都是h，动量分别为p和p，则h_；p_ p(选填“”“”或“”).【导学号：11010056】【解析】能量守恒和动量守恒为普适定律，故以相等动能相向运动发生碰撞而湮灭的正负电子总能量为：2Ek2mc2，化为两个光子后，总动量守恒且为零，故pp，且 2Ek2mc22h，即hEk
12、mc2.【答案】mc2Ek5(2016衡水一中检测)铀 238 的半衰期是4.5 109年，假设一块矿石中含有2 kg 铀238，求：(1)经过 45 亿年后还剩下多少铀238；假设发生衰变的铀238 均变成了铅206，则此矿石中含有多少铅；精品教案可编辑(2)若测出某块矿石中的铀、铅含量比为119 309，求此矿石的年龄【解析】(1)45 亿年即 4.5 109年，由mm012tT知剩余的铀238 质量为m 212tTkg 1 kg；在此 45 亿年中将有1 kg 铀 238 发生衰变并获得了铅206，故有m206238(m0m)则m206238kg 0.866 kg，即矿石中含有铅0.866 kg.(2)设此矿石原来的质量为m0，年龄为t，则现在剩余的铀238 为mm012tT，那么在时间t内发生了衰变的铀238 为m0m112tTm0，设铅 206 的质量为mx，则238m0m206mx，即mx206238112tTm0，所以现在矿石中的铀、铅含量之比为mmx12tT206238112tT119309，解得t 2T90 亿年【答案】(1)1 kg 0.866 kg(2)90 亿年我还有这些不足：(1)(2)我的课下提升方案：精品教案可编辑(1)(2)