（精品講義）原子核章末總結(jié)word版含答案2

04/505/5/章末總結(jié)一、對核反應(yīng)方程及類型的理解1．核反應(yīng)的四種類型類型可控性核反應(yīng)方程典例衰變α衰變自發(fā)eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)Heβ衰變自發(fā)eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯た刂芿q\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H(盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子)eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(9,4)Be→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n(查德威克發(fā)現(xiàn)中子)eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n約里奧－居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素，同時發(fā)現(xiàn)正電子eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,+1)e重核裂變比較容易進(jìn)行人工控制eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)neq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(136,54)Xe＋eq\o\al(90,38)Sr＋10eq\o\al(1,0)n輕核聚變目前無法控制eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n2.核反應(yīng)方程式的書寫(1)熟記常見基本粒子的符號是正確書寫核反應(yīng)方程的基礎(chǔ)．如質(zhì)子(eq\o\al(1,1)H)、中子(eq\o\al(1,0)n)、α粒子(eq\o\al(4,2)He)、β粒子(eq\o\al(0,－1)e)、正電子(eq\o\al(0,+1)e)、氘核(eq\o\al(2,1)H)、氚核(eq\o\al(3,1)H)等．(2)掌握核反應(yīng)方程遵循的規(guī)律是正確書寫核反應(yīng)方程或判斷某個核反應(yīng)方程是否正確的依據(jù)，由于核反應(yīng)不可逆，所以書寫核反應(yīng)方程式時只能用“→”表示反應(yīng)方向．(3)核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒．例1(多選)能源是社會發(fā)展的基礎(chǔ)，發(fā)展核能是解決能源問題的途徑之一．下列釋放核能的反應(yīng)方程中，表述正確的是()A.eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n是原子核的人工轉(zhuǎn)變B.eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋γ是核聚變反應(yīng)C.eq\o\al(19,9)F＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(16,8)O＋eq\o\al(4,2)He是α衰變D.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(90,38)Sr＋eq\o\al(136,54)Xe＋10eq\o\al(1,0)n是裂變反應(yīng)答案ABD解析A是原子核的人工轉(zhuǎn)變的反應(yīng)方程式；B是聚變的核反應(yīng)方程式；C并不是α衰變，而是人工轉(zhuǎn)變，衰變是自發(fā)進(jìn)行的，不受外界因素的影響；D是裂變的核反應(yīng)方程式．故A、B、D正確．針對訓(xùn)練1在下列四個核反應(yīng)方程式中，X表示中子的是______，屬于原子核的人工轉(zhuǎn)變的是________．A.eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋XB.eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋XC.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋XD.eq\o\al(235,92)U＋X→eq\o\al(90,38)Sr＋eq\o\al(136,54)Xe＋10X答案BCDAB解析不管是什么類型的核反應(yīng)，都遵守電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒，對A，未知粒子的質(zhì)量數(shù)為14＋4－17＝1，電荷數(shù)為7＋2－8＝1，即未知粒子是質(zhì)子(eq\o\al(1,1)H)；對B，未知粒子的質(zhì)量數(shù)為27＋4－30＝1，電荷數(shù)為13＋2－15＝0，所以X是中子(eq\o\al(1,0)n)；對C，未知粒子的質(zhì)量數(shù)為2＋3－4＝1，電荷數(shù)為：1＋1－2＝0，X也是中子(eq\o\al(1,0)n)；對D，未知粒子質(zhì)量數(shù)為eq\f(235－90－136,9)＝1，電荷數(shù)為38＋54－92＝0，X也是中子(eq\o\al(1,0)n)，故方程中X是中子的核反應(yīng)為B、C、D，其中A、B為原子核的人工轉(zhuǎn)變．

二、半衰期及衰變次數(shù)的計(jì)算1．半衰期：大量放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時間．計(jì)算公式：N余＝N原(eq\f(1,2))n或m余＝m原(eq\f(1,2))n，其中n＝eq\f(t,T1/2)，T1/2為半衰期．2．確定衰變次數(shù)的方法(1)eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A′,Z′)Y＋neq\o\al(4,2)He＋meq\o\al(0,－1)e根據(jù)質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒得A＝A′＋4nZ＝Z′＋2n－m兩式聯(lián)立求解得α衰變次數(shù)n和β衰變次數(shù)m.(2)根據(jù)α衰變和β衰變(β衰變質(zhì)量數(shù)不變)直接求解．例2(多選)關(guān)于天然放射現(xiàn)象，以下敘述正確的是()A．若使放射性物質(zhì)的溫度升高，其半衰期將變長B．β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶訒r產(chǎn)生的C．在α、β、γ這三種射線中，γ射線的穿透能力最強(qiáng)，α射線的電離能力最強(qiáng)D．鈾核(eq\o\al(238,92)U)衰變?yōu)殂U核(eq\o\al(206,82)Pb)的過程中，要經(jīng)過8次α衰變和6次β衰變答案CD解析半衰期的時間與元素的物理狀態(tài)無關(guān)，若使某放射性物質(zhì)的溫度升高，其半衰期不變，故A錯誤；β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子時產(chǎn)生的，故B錯誤；在α、β、γ這三種射線中，γ射線的穿透能力最強(qiáng)，α射線的電離能力最強(qiáng)，故C正確；鈾核(eq\o\al(238,92)U)衰變?yōu)殂U核(eq\o\al(206,82)Pb)的過程中，每經(jīng)過一次α衰變質(zhì)子數(shù)少2，質(zhì)量數(shù)少4；而每經(jīng)過一次β衰變質(zhì)子數(shù)增加1，質(zhì)量數(shù)不變；由質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)守恒，可知要經(jīng)過8次α衰變和6次β衰變，故D正確．針對訓(xùn)練2放射性元素eq\o\al(238,92)U衰變有多種可能途徑，其中一種途徑是先變成eq\o\al(210,83)Bi，而eq\o\al(210,83)Bi可以經(jīng)一次衰變變成eq\o\al(210,a)X(X代表某種元素)，也可以經(jīng)一次衰變變成eq\o\al(b,81)Tl，eq\o\al(210,a)X和eq\o\al(b,81)Tl最后都變成eq\o\al(206,82)Pb，衰變路徑如圖1所示．則()圖1A．a(chǎn)＝82，b＝211B.eq\o\al(210,83)Bi→eq\o\al(210,a)X是β衰變，eq\o\al(210,83)Bi→eq\o\al(b,81)Tl是α衰變C.eq\o\al(210,83)Bi→eq\o\al(210,a)X是α衰變，eq\o\al(210,83)Bi→eq\o\al(b,81)Tl是β衰變D.eq\o\al(b,81)Tl經(jīng)過一次α衰變變成eq\o\al(206,82)Pb答案B解析由eq\o\al(210,83)Bi→eq\o\al(210,a)X，質(zhì)量數(shù)不變，說明發(fā)生的是β衰變，同時知a＝84.由eq\o\al(210,83)Bi→eq\o\al(b,81)Tl，核電荷數(shù)減2，說明發(fā)生的是α衰變，同時知b＝206，故eq\o\al(206,81)Tl→eq\o\al(206,82)Pb發(fā)生了一次β衰變．故選B.三、核能的計(jì)算1．利用質(zhì)能方程來計(jì)算核能(1)根據(jù)核反應(yīng)方程，計(jì)算核反應(yīng)前與核反應(yīng)后的質(zhì)量虧損Δm.(2)根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程E＝mc2或ΔE＝Δmc2計(jì)算核能．方程ΔE＝Δmc2中若Δm的單位用“kg”、c的單位用“m/s”，則ΔE的單位為“J”；若Δm的單位用“u”，可直接用質(zhì)量與能量的關(guān)系式推算ΔE，此時ΔE的單位為“兆電子伏(MeV)”，即1u＝1.66×10－27kg，相當(dāng)于931.5MeV，即原子質(zhì)量單位1u對應(yīng)的能量為931.5MeV，這個結(jié)論可在計(jì)算中直接應(yīng)用．2．利用平均結(jié)合能來計(jì)算核能原子核的結(jié)合能＝核子的平均結(jié)合能×核子數(shù)．核反應(yīng)中反應(yīng)前系統(tǒng)內(nèi)所有原子核的總結(jié)合能與反應(yīng)后生成的所有新核的總結(jié)合能之差，就是該次核反應(yīng)所釋放(或吸收)的核能．例3已知氘核的平均結(jié)合能為1.1MeV，氦核的平均結(jié)合能為7.1MeV，則兩個氘核結(jié)合成一個氦核時()A．釋放出4.9MeV的能量B．釋放出6.0MeV的能量C．釋放出24.0MeV的能量D．吸收4.9MeV的能量答案C解析依據(jù)題意可寫出兩個氘核結(jié)合成一個氦核的核反應(yīng)方程為eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He，因氘核的平均結(jié)合能為1.1MeV，氦核的平均結(jié)合能為7.1MeV，故釋放的核能為ΔE＝4×7.1MeV－2×2×1.1MeV＝24.0MeV，故選C.例4用中子轟擊鋰核(eq\o\al(6,3)Li)發(fā)生核反應(yīng)，生成氚核(eq\o\al(3,1)H)和α粒子，并放出4.8MeV的能量．已知1u相當(dāng)于931.5MeV的能量．(1)寫出核反應(yīng)方程；(2)求出質(zhì)量虧損；(3)若中子和鋰核是以等大反向的動量相碰，且核反應(yīng)釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為新生核的動能，則氚核和α粒子的動能比是多少？答案(1)eq\o\al(6,3)Li＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(4,2)He＋4.8MeV(2)0.0052u(3)4∶3解析