高中物理第3章原子核与放射性章末分层突破课件鲁科版选修3-5
高中物理第3章原子核与放射性学案鲁科版选修3_5
第3章原子核与放射性一、对核反应方程及类型的理解1．核反应方程的比较2.解题时注意事项(1)熟记一些粒子的符号：α粒子(42He)、质子(11H或p)、中子(10n)、电子(0－1e)、正电子(0＋1e)、氘核(21H)、氚核(31H)(2)注意在核反应方程中，质量数和电荷数是守恒的；在解有关力学综合问题时，还有动量守恒和能量守恒．例1在下列四个核反应中，X表示中子的是( )属于原子核的人工转变的是( )A.14 7N＋42He―→17 8O＋XB.2713Al＋42He―→3015P＋XC.21H＋31H―→42He＋XD.235 92U＋X―→9038Sr＋136 54Xe＋10X答案BCD AB解析在核反应中，不管是什么类型的核反应，都遵守电荷数守恒和质量数守恒．据此，可以判断未知粒子属于什么粒子，在A中，未知粒子的质量数为：14＋4＝17＋x，x＝1，其电荷数为：7＋2＝8＋y，y＝1，即未知粒子是质子(11H)；对B，未知粒子的质量数：27＋4＝30＋x，x＝1，其电荷数为：13＋2＝15＋y，y＝0，所以是中子(10n)；对C，未知粒子的质量数为：2＋3＝4＋x，x＝1，电荷数为：1＋1＝2＋y，y＝0，也是中子(10n)；对D，未知粒子质量数为235＋x＝90＋136＋10x，x＝1，电荷数为：92＋y＝38＋54＋10y，y＝0，也是中子(10 n)．故方程中X是中子的核反应为B、C、D.属于原子核的人工转变的是A、B.针对训练完成下列核反应方程．A.14 7N＋42He―→17 8O＋________B.3015P―→3014Si＋________C.235 92U＋10n―→9038Sr＋136 54Xe＋________D.21H＋31H―→________＋10n其中属于衰变的是________，属于人工转变的是________．答案11H 0＋1e 1010n 42He B A解析 根据电荷数守恒和质量数守恒可完成核反应方程，然后由核反应的类型即可判断出反应的类型．二、半衰期及衰变次数的计算1．半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间．计算公式：n ＝N ⎝ ⎛⎭⎪⎫12n 或m ＝M ⎝ ⎛⎭⎪⎫12n，其中n ＝t T 1/2，T 1/2为半衰期．2．确定衰变次数的方法 (1)AZ X ―→A ′Z ′Y ＋n 42He ＋m 0－1e 根据质量数、电荷数守恒得A ＝A ′＋4n ，Z ＝Z ′＋2n －m二式联立求解得α衰变次数n 和β衰变次数m .(2)根据α衰变和β衰变(β衰变质量数不变)直接求解．例2 恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应，当温度达到108K 时，可以发生“氦燃烧”．(1)完成“氦燃烧”的核反应方程：42He ＋________―→84Be ＋γ.(2)84Be 是一种不稳定的粒子，其半衰期为2.6×10－16s.一定质量的84Be ，经7.8×10－16s 后所剩下的84Be 占开始时的________．答案 (1)42He 或α (2)18或12.5 %解析 (1)由质量数和电荷数守恒可得答案为42He 或α；(2)由题意可知经过了3个半衰期，故剩余的84Be 的质量m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫123＝18m 0，故应填18或12.5%.例3 放射性元素23892U 衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成21083Bi ，而21083Bi 可以经一次衰变变成210a X(X 代表某种元素)，也可以经一次衰变变成 b81Tl ，210a X 和 b81Tl 最后都变成20682Pb ，衰变路径如图1所示．则( )图1A ．a ＝82，b ＝211B.21083Bi ―→210a X 是β衰变，21083Bi ―→ b81Tl 是α衰变 C.21083Bi ―→210a X 是α衰变，21083Bi ―→ b81Tl 是β衰变 D. b81Tl 经过一次α衰变变成20682Pb 答案 B解析 由210 83Bi ―→210 a X ，质量数不变，说明发生的是β衰变，同时知a ＝84.由210 83Bi ―→ b81Tl 是核电荷数减2，说明发生的是α衰变，同时知b ＝206，由20681Tl ―→20682Pb 发生了一次β衰变．故选B.三、α衰变和β衰变在磁场中的运动轨迹分析α衰变和β衰变在磁场中的运动轨迹，一般思路为： 1．衰变过程中，质量数守恒、电荷数守恒． 2．衰变过程中动量守恒．3．带电粒子垂直于磁场方向做匀速圆周运动时洛伦兹力提供向心力．4．静止的原子核发生α衰变和β衰变的规律以及它们在磁场中运动的轨迹特点如下表：例4 一个静止的氮核147N 俘获了一个速度为2.3×107m/s 的中子生成一个复核A ，A 又衰变成B 、C 两个新核，设B 、C 的速度方向与中子方向相同，B 的质量是中子的11倍，速度是106m/s ，B 、C 在同一磁场中做圆周运动的半径之比R B ∶R C ＝11∶30，轨迹如图2所示，求：图2(1)C 核的速度大小．(2)根据计算判断C 核是什么？ (3)写出核反应方程．答案 (1)3×106m/s (2)氦原子核 (3)147N ＋10n→115B ＋42He解析 氦核吸收了一个中子变成复核不稳定，发生衰变，整个过程中，中子、氮核以及两个新核组成的系统过程前后都不受外界的干扰，所以整个系统在俘获与衰变过程中动量均守恒，利用这一点，可求出C 核的速度，然后根据粒子在磁场中的运动情况就可以判断出新核的种类，写出核反应方程．氮核俘获中子到衰变成B 、C 两个新核的过程中动量守恒m n v n ＝m B v B ＋m C v C ，①根据衰变规律，可知C 核的质量数为14＋1－11＝4. 由此解得v C ＝3×106m/s.再由带电粒子在洛伦兹力的作用下做圆周运动的知识R ＝mv Bq可得q B q C ＝m B v B R C m C v C R B ＝11×106×304×3×106×11＝52② q B ＋q C ＝7.③将②③联立，q C ＝2，而m C ＝4，则C 核是氦原子核，核反应方程式是147N ＋10n→115B ＋42He.。
高三物理第3章 原子核与放射性 章综合(鲁科版选修3-5)
原子物理单元测试（B 卷）说明：本试卷分为第Ⅰ、Ⅱ卷两部分，请将第Ⅰ卷选择题的答案填入题后括号内，第Ⅱ卷可在各题后直接作答.共100分，考试时间90分钟.第Ⅰ卷（选择题共40分）一、本题共10小题，每小题4分，共40分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分.1 .1999年9月18日，中共中央、国务院、中央军委在人民大会堂隆重表彰为研制“两弹一星”作出突出贡献的科学家.下列核反应方程中属于研究“两弹”的基本核反应方程式是（ ）A.N 147+He 42→O 178+H 11B. U 23592+n 10→Sr 9038+Xe 13654+10n 10C. U 23892→Th 23490+He 42 D. H 21+H 31→He 42+n 10解析：本题考查重核裂变和轻核聚变的核反应方程.“两弹”是指原子弹和氢弹，原理分别为重核裂变和轻核聚变，B 为重核裂变方程之一，D 为轻核聚变方程.故正确选项为BD.答案BD2.下图为查德威克研究原子核内部结构的实验示意图，由天然放射性元素钋（P o ）放出α射线轰击铍时会产生粒子流a ，用粒子流a 打击石蜡后会打出粒子流b ，经研究知道 （ ）A.a 为质子，b 为中子B.a 为γ射线，b 为中子C.a 为中子，b 为γ射线D.a 为中子，b 为质子解析：本题考查查德威克发现中子的实验装置.选项D 正确. 答案D3.下列说法正确的是 （ ） A.α射线和γ射线都是电磁波B.β射线是原子的核外电子电离后形成的电子流C.用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期D.原子核经过衰变生成新核，则新核的总质量总小于原核的质量解析：组成α射线的粒子是氦原子核，γ射线是高频电磁波，A 错.β射线是原子的核内中子转变成质子时放出的电子流，B 错.原子核衰变的半衰期由原子核本身决定，与它所处的物理、化学状态无关，C 对.原子核经过衰变生成新核，因放出了粒子，所以质量减小，D 对.答案CD4.下图所示为卢瑟福α粒子散射实验的原子核和两个α粒子的径迹，其中可能正确（ ）解析：α粒子在靠近金的原子核时，离核越近，所受库仑力越大，方向偏转越大，根据这个特点可以判断出只有A 正确.答案A5.如图所示，两个相切的圆表示一个静止的原子核发生某种核反应后产生的两种粒子在匀强磁场中的运动轨迹，可以判定 （ ）A.原子核只可能发生β衰变B.原子核可能发生α衰变或β衰变C.原子核放出一个正电子D.原子核放出一个中子解析：静止的核发生核反应的过程动量守恒，所以新核和新粒子的速度方向相反，又因为轨迹只有两个，是内切圆，所以放出的新粒子只有一个，且粒子带负电，是β粒子，故A 正确.答案A6.贫铀炸弹是一种杀伤力很强的武器，贫铀是提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238，贫铀炸弹不仅有很强的穿甲能力，而且铀238具有放射性，残留物可长期对环境起破坏作用而造成污染.人长期生活在该环境中会受到核辐射而患上皮肤癌和白血病.下列结确的是 （ ）A.铀238的衰变方程式为：U 23892→Th 23490+He 42 B. U 23592和U 23892互为同位素C.人患皮肤癌和白血病是因为核辐射导致了基因突变D.贫铀弹的穿甲能力很强，也是因为它的放射性 解析：本题考查铀238的知识.铀238具有放射性，放出一个α粒子，变成钍234，A 正确. 铀238和铀235质子数相同，故互为同位素，B 正确.核辐射能导致基因突变，是皮肤癌和白血病的诱因之一，C 正确.贫铀弹的穿甲能力很强， 是因为它的弹芯是由高密度、高强度、高韧性的铀合金组成，袭击目标时产生高温化学反应，所以其爆炸力、穿透力远远超过一般炸弹，D 错. 答案ABC7.原子核的裂变和聚变都是人类利用原子核能的途径，我国已建设了秦山和大亚湾两座核电站，下面关于这两座核电站的说法中正确的是 （ ）A.它们都是利用核裂变释放原子核能B.它们都是利用核聚变释放原子核能C.秦山核电站是利用核裂变释放原子核能，大亚湾核电站是利用核聚变释放原子核能D.以上说法都不正确解析：本题考查核能的实际利用常识.秦山核电站和大亚湾核电站都是利用核裂变释放的能量，A 正确. 答案A8.最近一段时间，伊朗的“核危机”引起了全球瞩目，其焦点问题就伊朗核电站采用轻水堆还是重水堆，重水堆核电站在发电的同时，还可以生产可供研制核武器的钚239（Pu 23994），这种Pu 23994可以由铀239（U 23992）经过n 次β衰变而产生，则n 的值是 （ ） A.2 B.239C.145D.92 解析：本题考查核反应方程.铀239衰变成Pu 23994的核反应方程是：U 23992→Pu 23994+2e 01-可见，n =2. 答案A9.在天然放射性物质附近放置一带电体，带电体所带的电荷很快消失的根本原因是（ ） A.γ射线的贯穿作用 B.α射线的电离作用 C.β射线的贯穿作用 D.β射线的中和作用解析：本题考查三种射线的特点.由于α粒子电离作用较强，能使空气分子电离，电离产生的电荷与带电体的电荷中和.故正确选项为B.答案B10.质子的质量为mp ，中子的质量为mn ，氦核的质量为m α，下列关系式正确的是 （ ） A.m α=2m p +2m n B.m α＜2m p+2m n C.m α＞2m p +2m n D.以上关系都不对解析：本题考查质量亏损.两个质子和两个中子结合成氦核时放出能量，发生质量亏损.故正确选项为B.答案B第Ⅱ卷（非选择题共60分）二、本题共5小题，每小题4分，共20分.把答案填在题中的横线上.11.根据宇宙大爆炸理论，在宇宙形成之初是“粒子家族”尽现风采的时期.从大爆炸的瞬间产生夸克、轻子、胶子等粒子，到电子与原子核结合成原子，先后经历了四个时代，它们是： 、 、 、 .解析：根据宇宙大爆炸理论，“粒子家族”在大爆炸开始，到形成原子这105s 时间内，先后经历了强子时代、轻子时代、核合成时代、复合时代.答案强子时代轻子时代核合成时代复合时代12.雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子（νe ）而获得了2002年度诺贝尔物理学奖.他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615 t 四氯乙烯（C 2Cl 4）溶液的巨桶.电子中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程为v e +Cl 3717→Ar 3718+e 01-已知Cl 3717的质量为36.956 58 u, Ar 3718的质量为36.956 91 u, e 01-的质量为0.000 55 u,1 u 质量对应的能量为931.5 MeV.根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为 .解析：上面核反应过程增加的质量：Δm =36.956 91 u+0.000 55 u-36.956 58 u=0.000 88 u 应吸收的能量：ΔE =Δmc 2=0.000 88×931.5 MeV=0.82 MeV. 答案0.82 MeV13.一个正电子和一个负电子相遇会发生湮灭而转化为一对光子，设正、负电子的质量均为m ，普朗克常量为h ，则这一对光子的频率为 .解析：本题考查质能方程及光子论.2mc 2=2hv 则v =hm c 2.答案hm c 214.已知质子的质量为1.007 227 u ，中子的质量为1.008 665 u ，它们结合成碳核C 126的质量为12.000 000 u ，放出的能量为 MeV. 解析：本题考查质能方程.ΔE =Δmc 2=［6×(1.007 227+1.008 665)-12］×931.5 MeV=88.8 MeV. 答案88.815.一个中子和一个质子结合成氘核时要放出2.22 MeV 的能量，这些能量以γ光子的形式辐射出来.这一过程的核反应方程是 ，质量亏损为 kg,此光子的波长为 m.解析：本题考查核反应方程及质量亏损.核反应方程为H 11+n 10→H 21+γ由ΔE =Δmc 2得Δm =2cE ∆=4×10-30kg 由ΔE =hλc 得λ=Ehc ∆=5.6×10-13m. 答案H 11+n 10→H 21+γ4×10-305.6×10-13三、本题共4小题，共40分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.16.（8分）中子n 10、质子p 11、氘核D 的质量分别为m n 、m p 、m D .现用光子能量为E 的r射线照射静止氘核，使之分解.用核符号写出上述核反应方程，若分解后的中子、质子的动能相等，则中子的动能是多少？解析：上述核反应方程是：r +H 21→H 11+n 1上述核反应因质量亏损放出的能量ΔE =(m D -m p -m n )c 2质子和中子获得的总动能是：ΔE +E 所以中子的动能为：E kn =21(ΔE +E )= 21［(m D -m p -m n )c 2+E ］. 答案r +H 21→H 11+n 121［(m D -m p -m n )c 2+E ］ 17.（10分）放射性同位素C 被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古生物体的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖.（1）宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后，会形成很不稳定的C 146，它很容易发生衰变，放出β射线变成一个新核，其半衰期为5 730年.试写出此核反应方程.（2）若测得一古生物遗骸中的C 146含量只有活体中的12.5%，则此遗骸距今约有多少年？ 解析：本题考查核反应方程及它的实际应用.（1）此衰变的核反应方程：N 147+n 10→C 146+H 11 C 146→N 147+e 01-.（2）活体中的C 146含量不变，生物死亡后，遗骸中的C 146按其半衰期变化，设活体中C146的含量为N 0，遗骸中的C 146含量为N ，由半衰期的定义得：N =(21）τt N 0即0.125=(21)τt所以τt=3 t =3τ=17 190年.答案（1）N 147+n 10→C 146+H 11 C 146→N 147+e 01- （2）17 19018.（10分）U 23592受中子轰击时会发生裂变，产生Ba 13956和Kr 9436，同时放出能量.已知每个铀核裂变释放的平均能量为200 MeV.（1）写出核反应方程;（2）现在要建设发电功率为5×105kW 的核电站，用U 235作核燃料，假设核裂变释放的能量一半转化为电能，那么该核电站一天消耗U 235多少千克？（阿伏加德罗常数取6.0×1023mol -1）解析：（1）核反应方程U 23592+n 10→Ba 13956+Kr 9436+3n 10+200 MeV.（2）电站一天发出的电能E 1=Pt ①设每天消耗U 23592为m kg ，核裂变释放的能量为E 2=m ×103×6.0×1023×200×106×1.6×10-19/235② 由能量转化得E 1=ηE 2 ③由①②③式得m =1.06 kg.答案（1）U 23592+n 10→Ba 13956+Kr 9436+3n 10+200 MeV（2）1.06 kg19.(12分)1920年，质子已被发现，英国物理学家卢瑟福曾预言可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把它叫做中子.1930年发现，在真空条件下用α射线轰击铍（Be 94）时，会产生一种看不见的、贯穿力极强的不知名射线和另一种粒子.经过研究发现，这种不知名射线具有如下的特点：①在任意方向的磁场中均不发生偏转；②这种射线的速度小于光速的十分之一；③用它轰击含有氢核的物质，可以把氢核打出来；用它轰击含有氮核的物质，可以把氮核打出来，并且被打出的氢核的最大速度v H 和被打出的氮核的最大速度v N 之比近似等于15∶2.若该射线中的粒子均具有相同的能量，与氢核和氮核碰前氢核和氮核可以为静止，碰撞过程中没有机械能的损失.已知氢核的质量M H 与氮核的质量M N 之比等于1∶14.（1）写出α射线轰击铍核的核反应方程；（2）试根据上面所述的各种情况，通过具体分析说明该射线是不带电的，但不是γ射线，而是由中子组成的.解析：（1）Be 94+He 42→C 126+n 1（2）由①可知，该射线在任何方向的磁场中均不发生偏转，因此该射线不带电. 由②可知，该射线速度小于光速，所以它不是γ射线.由③可知，由于碰撞中无机械能损失，当被打出的氢核和氮核的速度为最大值时，表明它们发生的是弹性正碰.设该粒子的质量为m ，碰撞前速度为v 0，与氢核碰撞后速度为v 1，与氮核碰撞后速度为v 2，则有mv 0=mv 1+M H v H21mv 02=21mv 12+21M H v H 2 解得v H =H2M m m v +同理得v N =NM m m v +02由题意知215N H =v v ,114H N =M M解得m =M H即该粒子的质量与氢核（质子）的质量相近，因此这种粒子是中子.答案（1）Be 94+He 42→C 126+n 1（2）略。
高中物理第3章原子核与放射性第1节原子核结构课件鲁科版选修3-5
2．同位素 具有相同 质子数、不同 中子数的原子，如氢的三种同位素11H、21H、31H. 3．核反应与核反应方程 (1)核反应：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程． (2)核反应方程：用 原子核符号 描述核反应过程的式子． (3)核反应规律：在核反应中，质量数和 核电荷数 守恒．
[再判断] 1．原子核内只有质子而没有中子．( ×) 2．同位素具有相同的物理、化学性质．( ×) 3．核反应方程只要满足质量数、电荷数守恒可以随便写．( ×)
[核心点击] 1．原子核的大小和组成
半径：10－15 m～10－14 m
原子核组成质质中子量子：m：p电电＝量量1.6ee7＝＝2 ＋06213.61××110027 kg
同位素：质子数相同
中子数不同的原子
4．已知28288Ra是28286Ra的一种同位素，则下列说法正确的是( ) A．它们具有相同的质子数和不同的质量数 B．它们具有相同的中子数和不同的原子序数 C．它们具有相同的核电荷数和不同的中子数 D．它们具有相同的核外电子数和不同的化学性质 E．它们具有相同的核外电子数和相同的化学性质
原子核的“数”与“量”辨析技巧 (1)核电荷数与原子核的电荷量是不同的，组成原子核的质子的电荷量都是相 同的，所以原子核的电荷量一定是质子电荷量的整数倍，我们把核内的质子数叫 核电荷数，而这些质子所带电荷量的总和才是原子核的电荷量． (2)原子核的质量数与质量是不同的，也与元素的原子量不同．原子核内质子 和中子的总数叫作核的质量数，原子核的质量等于质子和中子的质量的总和．
知 识 点 一
学
业
分
第1节 原子核结构
层 测 评
知 识 点 二
学习目标
1.了解质子和中子的发现过程．(重点) 2．知道原子核的组成，理解核子、同位 素的概念．(重点) 3．了解核反应的概念，会书写核反应方 程．(难点)
高中物理 第3章 原子核与放射性章末分层突破教师用书 鲁科版选修3-5
第3章 原子核与放射性[自我校对]①氮 ②178O ＋11H ③查德威克 ④126C ＋10n⑤质子 ⑥N ⎝ ⎛⎭⎪⎫12 ⑦M ⎝ ⎛⎭⎪⎫12⑧42He ⑨ 0－1e_________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________1.放射性元素的原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化称为衰变． 2．衰变规律电荷数和质量数都守恒． 3．衰变的分类(1)α衰变的一般方程：A Z X→A －4Z －2Y ＋42He ，每发生一次α衰变，新元素与原元素相比较，核电荷数减小2，质量数减少4.α衰变的实质：是某元素的原子核同时放出由两个质子和两个中子组成的粒子(即氦核)．(核内211H ＋210n→42He)(2)β衰变的一般方程：A Z X→A Z ＋1Y ＋0－1e.每发生一次β衰变，新元素与原元素相比较，核电荷数增加1，质量数不变．β衰变的实质：是元素的原子核内的一个中子变成质子时放射出一个电子(核内10n→11H ＋0－1e)．＋β衰变：3015P→3014Si ＋01e.(3)γ射线是伴随α衰变或β衰变同时产生的，γ射线不改变原子核的电荷数和质量数．γ射线实质：是放射性原子核在发生α衰变或β衰变时，产生的某些新核由于具有过多的能量(核处于激发态)而辐射出的光子．4．半衰期不同元素的半衰期是不一样的，其差别可以很大．例如，有的半衰期可以达到几千年甚至上万年，也有的半衰期不到1秒．在一个半衰期T 1/2内，将有一半的原子核发生衰变，经过时间t 后，则剩余没有衰变的原子核个数N ＝N 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12，或没有衰变的原子核质量m ＝M ⎝ ⎛⎭⎪⎫12，公式适用于大量的原子核，该规律是宏观统计规律，对个别原子核无意义．238 92U 放射性衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成210 83Bi ，而21083Bi可以经一次衰变变成210a X(X 代表某一种元素)，也可以经一次衰变变成 b81Ti ，210a X 和 b81Ti 最后都变成20682Pb ，衰变路径如图31所示，则图中( )A ．a ＝84，b ＝206B ．①是β衰变，②是α衰变C ．①是α衰变，②是β衰变 D. b81Ti 经过一次α衰变变成20682Pb E. b81Ti 经过一次β衰变变成20682Pb 【解析】210 83Bi 经一次衰变变成210a X ，由于质量数不变，所以只能发生了一次β衰变，电荷数增加1即a ＝83＋1＝84，①是β衰变，21083Bi 经一次衰变变成 b81Ti ，由于电荷数减少2，所以只能发生了一次α衰变，质量数减少4，即b ＝210－4＝206，②是α衰变，故A 、B 正确，C 错误；20681Ti 变成20682Pb ，质量数不变，电荷数增加1，所以只能经过一次β衰变，故D 项错误，E 项正确．【答案】 ABE1.2.核反应遵守两个守恒：核电荷数守恒，质量数守恒．3．核反应方程用“→”表示核反应的方向，不能用等号；熟记常见粒子的符号，如：4．确定衰变次数的方法根据质量数、核电荷数守恒得Z＝Z′＋2n－m A＝A′＋4n二式联立求解得α衰变次数n，β衰变次数m.一个质子以1.0×107m/s的速度撞一个静止的铝原子核后被俘获，铝原子核变成硅原子核．已知铝原子核的质量是质子的27倍，硅原子核的质量是质子的28倍，则下列说法正确的是( )【导学号：18850046】A．核反应方程为2713Al＋11H→2814SiB．核反应方程为2713Al＋10n→2814SiC．硅原子核速度的数量级为107 m/s，方向跟质子的初速度方向一致D．硅原子核速度的数量级为105 m/s，方向跟质子的初速度方向一致E．质子撞击铝原子核变成硅原子核的过程属于原子核的人工转变反应【解析】由核反应中电荷数和质量数守恒可知A选项正确，B选项错误；由动量守恒定律求得硅原子速度的数量级为105 m/s，即D选项正确，C选项错误；用质子撞击铝原子核变成硅原子核的过程属于原子核的人工转变反应，E正确．【答案】ADE(1)衰变过程中，质量数守恒、电荷数守恒．(2)衰变过程中动量守恒．(3)带电粒子垂直于磁场方向做匀速圆周运动时洛伦兹力提供向心力．(4)当静止的原子核在匀强磁场中发生衰变且衰变后粒子运动方向与磁场方向垂直时，大圆一定是α粒子或β粒子的轨迹，小圆一定是反冲核的轨迹．α衰变时两圆外切(如图32甲所示)，β衰变时两圆内切(如图乙所示)．如果已知磁场方向，还可根据左手定则判断绕行方向是顺时针还是逆时针．图32静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它放出一个α粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得α粒子和反冲核的轨道半径之比为R1∶R2＝44∶1，如图33所示，则( )图33A．α粒子与反冲核的动量大小相等，方向相反B．原来放射性元素的原子核电荷数为88C．反冲核的核电荷数为88D．α粒子和反冲核的速度之比为1∶88E．原来放射性元素的原子核电荷数为90【解析】微粒之间相互作用的过程遵循动量守恒定律，由于初始总动量为零，则末动量也为零，即α粒子和反冲核的动量大小相等，方向相反，选项A正确．放出的α粒子和反冲核均在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动．由Bqv ＝m v 2R 得R ＝mvBq若原来放射性元素的原子核电荷数为Q ，则 对α粒子：R 1＝p 1B ·2e对反冲核：R 2＝p 2B Q －e由于p 1＝p 2，且R 1∶R 2＝44∶1， 解得Q ＝90，故选项C 、E 正确，B 错误． 它们的速度大小与质量成反比，故选项D 错误． 【答案】 ACE(1)根据衰变后粒子在磁场中的运动轨迹是外切圆还是内切圆判断是α衰变还是β衰变．(2)无论是哪种核反应，反应过程中一定满足质量数守恒和核电荷数守恒．1.用大写字母代表原子核，E 经α衰变成为F ，再经β衰变成为G ，再经α衰变成为H .上述系列衰变可记为下式：E ――→αF ――→βG ――→αH ，另一系列衰变如下：P ――→βQ ――→βR ――→αS .已知P 和F 是同位素，则( )A ．Q 和G 是同位素，R 和E 是同位素B ．R 和E 是同位素，S 和F 是同位素C ．R 和G 是同位素，S 和H 是同位素D ．Q 和E 是同位素，R 和F 是同位素 E ．P 和S 是同位素，Q 和G 是同位素【解析】 由于P 和F 是同位素，设它们的质子数为n ，则其他各原子核的质子数可分别表示如下：n ＋2E ――→αn F ――→βn ＋1G ――→αn －1H ，n P ――→βn ＋1Q ――→βn ＋2R ――→αn S ，由此可以看出R 和E 是同位素，S 、P 和F 是同位素，Q 和G 是同位素．故选项A 、B 、E 均正确．【答案】 ABE2．一个静止的放射性同位素的原子核3015P 衰变为3014Si ，另一个静止的天然放射性元素的原子核234 90Th 衰变为23491Pa ，在同一磁场中，得到衰变后粒子的运动径迹1、2、3、4，如图34所示，则这四条径迹依次是( )【导学号：18850047】图34A ．图中1、2为23490Th 衰变产生的23491Pa 和 0－1e 的轨迹，其中2是电子 0－1e 的轨迹 B ．图中1、2为3015P 衰变产生的3014Si 和01e 的轨迹，其中2是正电子01e 的轨迹 C ．图中3、4是3015P 衰变产生的3014Si 和01e 的轨迹，其中3是正电子01e 的轨迹 D ．图中3、4是3015P 衰变产生的3014Si 和01e 的轨迹，其中4是正电子01e 的轨迹 E ．图中3、4轨迹中两粒子在磁场中旋转方向相同 【解析】3015P→3014Si ＋01e(正电子)，产生的两个粒子，都带正电，应是外切圆，由R ＝mvqB，电荷量大的半径小，故3是正电子，4是3014Si.23490Th→23491Pa ＋ 0－1e ，产生的两个粒子，一个带正电，一个带负电，应是内切圆，由R ＝mv qB知，电荷量大的半径小，故1是23491Pa,2是电子，故A 、C 项正确；由动量守恒定律可知，静止的3015P 核发生衰变时生成的3014Si 和正电子01e 速度方向相反，但在磁场中旋转的方向相同，同为逆时针方向或同为顺时针方向，E 正确．【答案】 ACE3．放射性元素的原子核在α衰变或β衰变生成新原子核时，往往会同时伴随________辐射．已知A 、B 两种放射性元素的半衰期分别为T 1和T 2，经过t ＝T 1·T 2时间后测得这两种放射性元素的质量相等，那么它们原来的质量之比m A ∶m B ＝________.【解析】 放射性元素的原子核在α衰变或β衰变时，多余的能量将以γ光子的形式释放，因此伴随γ辐射．放射性元素经过一段时间t 后的剩余质量m ＝m 02t T(其中T 为该放射性元素的半衰期)．可得m A 2T 1T 2T 1＝m B2T 1T 2T 2，得m A ∶m B ＝2T 2∶2T 1.【答案】 γ 2T 2∶2T 14．1956年李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，并由吴健雄用6027Co 的衰变来验证，其核反应方程是6027Co→A Z Ni ＋ 0－1e ＋νe.其中νe是反中微子，它的电荷量为零，静止质量可认为是零.【导学号：18850048】(1)在上述衰变方程中，衰变产物A Z Ni的质量数A是________，核电荷数Z是________．(2)在衰变前6027Co核静止，根据云室照片可以看出，衰变产物Ni和0－1e的运动径迹不在一条直线上，如果认为衰变产物只有Ni和0－1e，那么衰变过程将违背_____守恒定律．(3)6027Co是典型的γ放射源，可用于作物诱变育种．我国应用该方法培育出了许多农作物新品种，如棉花高产品种“鲁棉1号”，年种植面积曾达到3 000多万亩，在我国自己培育的棉花品种中栽培面积最大．γ射线处理作物后主要引起________，从而产生可遗传的变异．【解析】(1)根据质量数和电荷数守恒，核反应方程为：6027Co→6028Ni＋0－1e＋νe，由此得出两空分别为60和28.(2)衰变过程遵循动量守恒定律．原来静止的核动量为零，分裂成两个粒子后，这两个粒子的动量和应还是零，则两粒子径迹必在同一直线上．现在发现Ni和0－1e的运动径迹不在同一直线上，如果认为衰变产物只有Ni和0－1e，就一定会违背动量守恒守律．(3)用γ射线照射种子，会使种子的遗传基因发生突变，从而培育出优良品种．【答案】(1)60 28 (2)动量(3)基因突变5．1934年，约里奥—居里夫妇在用α粒子轰击铝箔时，除了测到预料中的中子外，还探测到了正电子．正电子的质量跟电子的质量相同，带一个单位的正电荷，跟电子的电性正好相反，是电子的反粒子．更意外的是，拿走α放射源以后，铝箔虽不再发射中子，但仍然继续发射正电子，而且这种放射性也有一定的半衰期．原来，铝箔被α粒子击中后发生了如下反应：2713Al＋42He→3015P＋10n，这里的3015P就是一种人工放射性同位素，正电子就是它衰变过程中放射出来的．(1)写出放射性同位素3015P放出正电子的核反应方程；(2)放射性同位素3015P放出正电子的衰变称为正β衰变，我们知道原子核内只有中子和质子，那么正β衰变中的正电子从何而来？【解析】(1)核反应方程为3015P→3014Si＋0＋1e.(2)原子核内只有质子和中子，没有电子，也没有正电子，正β衰变是原子核内的一个质子转换成一个中子，同时放出正电子，核反应方程为11H→10n＋0＋1e.【答案】(1)3015P→3014Si＋0＋1e (2)原子核内的一个质子转换成一个中子放出正电子我还有这些不足：(1)_________________________________________________________(2)_________________________________________________________我的课下提升方案：(1)_________________________________________________________(2)_________________________________________________________。
高中物理第3章原子核与放射性第3节放射性的应用与防护课件鲁科版选修3-5
学
第3节 放射性的应用与防护
业 分
层
测
评
知 识 点 二
学习目标
1.知道放射性同位素，了解放射性在生产 和科学领域的应用．(重点、难点) 2．知道放射性污染及其对人类和自然产 生的严重危害，了解防护放射性的措施， 建立防范意识．(重点)
知识脉
放射性的应用
[先填空] 1．放射性同位素的应用主要分为两类：一是利用射线的电离作用、穿透能力 等性质；二是作为 示踪原子． 2．射线特性的利用 (1)辐射育种、食品辐射保存、 放射性治疗等． (2)放射性同位素电池：把放射性同位素衰变时释放的 能量 转换成电能的 装置． (3)γ射线探伤：利用了γ射线 穿透 能力强的特点．
[核心点击] 1．分类：可分为天然放射性同位素和人工放射性同位素两种，天然放射性 同位素不过40多种，而人工放射性同位素已达1 000多种，每种元素都有自己的放 射性同位素．
1．下列关于放射性同位素的一些应用的说法中正确的是( ) A．利用放射性消除静电是利用射线的穿透作用 B．利用射线探测机器部件内部的砂眼或裂纹是利用射线的穿透作用 C．利用射线改良品种是因为射线可使DNA发生变异 D．在研究农作物合理施肥中是以放射性同位素作为示踪原子 E．放射性同位素的半衰期是相同的
放射性同位素的应用技巧 (1)用射线来测量厚度，一般不选取α射线是因为其穿透能力太差，更多的是 选取γ射线，也有部分选取β射线的． (2)给病人治疗癌症、培育优良品种、延长食物保质期一般选取γ射线． (3)使用放射线时安全是第一位的．
放射性污染和防护
[先填空] 1．放射性污染的主要来源 (1) 核爆炸 ；(2)核泄漏；(3)医疗照射． 2．为了防止放射线的破坏，人们主要采取以下措施 (1) 密封 防护； (2)距离防护； (3) 时间防护； (4)同的穿透能力和电离能力，从而使物体 或机体发生一些物理和化学变化．如果人体受到长时间大剂量的射线照射，就会 使细胞器官组织受到损伤，破坏人体DNA分子结构，有时甚至会引发癌症，或者 造成下一代遗传上的缺陷．
放射性的应用与防护ppt课件
课堂讲义
答案 D 解析 利用射线消除有害静电是利用射线的
电离作用，使空气分子电离，将静电导走， 选项A错误；γ射线对人体细胞伤害太大，不 能用来进行人体透视，选项B错误；作物种子 发生的DNA突变不一定都是有益的，还要经 过筛选才能培育出优良品种，选项C错误；利 用γ射线治疗肿瘤对人体肯定有副作用，因此 要科学地控制剂量，选项D正确．
15
课堂讲义
【例2】 完成下列各核反应方程，并指出哪个核反应是首次发
现质子、中子和正电子的．
(1)150B＋42He―→173N＋( )
(2)94Be＋( )―→162C＋10n
(3)2173Al＋(
)―→2172Mg＋11H
(4)174N＋42He―→187O＋( )
(5)2173Al＋42He―→10n＋(
的能量转换成
的装置．
4
预习导学
二、放射性污染和防护
1．放射性的污染
(1)核爆炸产生γ射强线烈的中子流 和
，
对人体和其他生物
体有很强的杀伤作用；还产生大量的放射 性物质，对生物体和环境进行长期的辐射．
(2)核泄漏会使现场人员受到辐射性损伤， 对周围地区造成严重污染．
(3)医疗照射中如果放射线的剂量过大，也 会导致病人受到损害，甚至造成病人的死
输油管的漏油情况 C．利用钴60治疗肿瘤等疾病 D．把含有放射性元素的肥料施给农作物，
用检测放射性的办法确定放射性元素在农作
9
课堂讲义
解析 A是利用了γ射线的穿透性；C利用了γ 射线的生物作用；B、D是利用示踪原子．
借题发挥 利用放射性同位素作示踪原子： 一是利用了它的放射性，二是利用放射性同 位素放出的射线．
高中物理 第3章 原子核与放射性章末整合课件 鲁科版选
【例3】 (2011·海南)2011年3月11日，日本发生九级大地震，造 成福岛核电站严重的核泄漏事故．在泄漏的污染物中含有
131I和137Cs两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对
人体有危害的辐射．在下列四个式子中，有两个能分别反
映131I和137Cs的衰变过程，它们分别是________和
________(填入正确选项前的字母).131I和137Cs原子核中的
电荷数，分别为 131－53＝78 和 137－55＝82. 答案 B C 78 82
【例4】 (2011·天津)回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高 新技术领域得到了广泛应用，有力地推动了现代科学技术的 发展． 当今医学影像诊断设备PET/CT堪称“现代医学高科技之冠”， 它在医疗诊断中，常利用能放射正电子的同位素碳11作示踪 原子．碳11是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氮14获 得，同时还产生另一粒子，试写出核反应方程．若碳11的半 衰期τ为20 min，经2.0 h剩余碳11的质量占原来的百分之几？ (结果取两位有效数字)
α 衰变：衰变方程：23982U―→42He＋23940Th β 衰变：衰变方程：29304Th―→ 0－1e＋23941Pa
放射性的应用与防护应防用护：防 污 利护 染 用： ： 放密 核 射封 爆 线、 炸 的距 、 特离 核 性、 泄电 穿时 漏离 透间 、能 能、 医力 力屏 疗蔽 辐射
章末整合
原子核的组成质中子子1发 9查 发1现9德 现年 质威 中卢 子克 子瑟 的1的福 9核3核用 2反年 反α应发 应粒 方现 方子 程中 程轰 ：子 ：击 42H42H氮e＋ e核 ＋147发 94NB―现 e―→了→1质 2】 (2010·福建)14C测年法是利用14C衰变规律对古生物进 行年代测定的方法．若以横坐标t表示时间，纵坐标m表示 任意时刻14C的质量，m0为t＝0时14C的质量．下面四幅图 中能正确反映14C衰变规律的是________．(填选项前的字 母)
高中物理 第3章 原子核与放射性 第3节 放射性的应用与防护课件 鲁科版选修3-5
一、放射性的应用 1.应用分类 (1)利用射线的_电__离__作用，_穿__透__能力等特性． (2)放射性同位素作为示踪原子． 2.射线特性的应用 放射性物质发出的 α 射线，β__射__线__和 γ 射线能够将生物细胞分 子内的_电__子__击出，使细胞分子电离，造成细胞_变__异__或损害．因 而得到广泛应用．
原子核的人工转变与衰变的比较
原子核的衰变
原子核的人工转变
发生反应 具有放射性的不稳定
的原子核
核
所有的原子核
利用 α 粒子、质子、中
反应条件 自发进行，无条件 子或 γ 光子作为“炮
弹”轰击靶核
核子数变化，形成新
反应本质
核子的重组，形成新核
核
原子核的衰变
原子核的4Th＋42He
应用 增加汽油 利用射线使石油分离，增加汽油的产 射电
产量 量 线离
利用射线使空气电离而把空气变成导 特作
消除静电 电气体，以除去化纤、纺织品上的静 征用
电
应用
衰变能 放射性同 把放射性同位素衰变时释放的能
量 位素电池 量转换成电能
射
利用 γ 射线可以检查金属内部有
γ 射线探伤
线
没有缺陷或裂纹
特 穿透能
放射性的污染与防护 1.放射性的危害：射线具有一定的能量，对物体具有不同的穿 透能力和电离能力，从而使物体或机体发生一些物理和化学变 化．如果人体受到长时间大剂量的射线照射，就会使细胞器官 组织受到损伤，破坏人体 DNA 分子结构，有时甚至会引发癌 症，或者造成下一代遗传上的缺陷．过度照射时，人常常会出 现头痛、四肢无力、贫血等多种症状，甚至死亡．
辐射育种 的遗传物质发生变异，培育出新的优 线离
2013年鲁科物理选修3-5同步课件：第3章原子核与放射性
2．带电粒子在磁场中的偏转，带电粒子以某一 初速度垂直进入匀强磁场，受洛伦兹力作用做匀 速圆周运动．
3．左手定则．判断粒子偏转方向(粒子做圆周 运动的绕行方向)． 呈现内、外切圆物理图景的规律：若原子核衰变放 出射线带正电，则新核与粒子在磁场中的两圆外 切；若原子核衰变放出射线带负电，则内切，由 R ＝mqBv，因 mv、B 相同，故电荷量大的为小圆，即 新核必定是小圆．
例3 原来静止的铀238和钍234同时在同一匀强 磁场中，由于衰变而开始做匀速圆周运动．铀238 发生了一次α衰变，钍234发生了一次β衰变．
(1)试画出铀238发生一次α衰变时所产生的新核 及α粒子在磁场中的运动轨迹的示意图．
(2)试画出钍234发生一次β衰变时所产生的新核 及β粒子在磁场中的运动轨迹的示意图．
图3－2 【答案】 见精讲精析
【精讲精析】 经过两个半衰期后矿石剩余的铀 应还有m/4，经过三个半衰期后还剩m/8，因为衰 变产物大部分仍然留在该矿石中，所以矿石质量 没有太大的改变，本题选项C正确．
【答案】 C
粒子轨迹相切问题的处理办法
原来静止的原子核衰变发出射线，同时生成新 核，若它们处在同一个匀强磁场中，就会出现内 切圆和外切圆的物理图景．判断内切、外切的理 论依据：
原子核的衰变及半衰期
1．原子核的衰变：指原子核放出α粒子或β粒子 后变成新的原子核，但这并不表明原子核内有α粒 子和电子．
2．衰变的分类：根据原子核衰变放出粒子的种 类，将衰变分为α衰变和β衰变．两种衰变都伴随γ 射线放出；不论哪种衰变，衰变前后的核电荷数 和质量数都守恒．这也是书写衰变方程及核反应 方程的原则．
(2)同理，钍234发生一次β衰变时放出的β粒子与 产生的新核的动量大小相等，方向相反，即总动 量为零．可是，β粒子带负电，新核带正电，它们 衰变时的速度方向相反，但受的洛伦兹力方向相 同，所以，它们的两个轨迹圆是内切的，且β粒子 的轨道半径大于新核的轨道半径，它们的轨迹示 意图如图3－2所示，其中，c为β粒子的径迹，d为 新核的径迹．
高中物理 第3章 原子核与放射性章末整合课件 鲁科版选
(1)熟记一些粒子的符号：α 粒子(42He)、质子(11H 或 p)、中子
(10n)、电子(－01e)、正电子(＋10e)、氘核(21H)、氚核(31H)
(2)注意在核反应方程中，质量数和电荷数是守恒的；在解
有关力学综合问题时，还有动量守恒和能量守恒.
章末整合提升
6
例对网 分点1 络类练在构突习建破下列四个核反应中栏CO，N目TENX索TS PA引表GE 示中子的客整是观合巩(··简释固明疑·应·)·了点用然拨·反馈 属于原子核的人工转变的是( ) A.147N＋42He―→187O＋X B.2173Al＋42He―→3105P＋X C.21H＋31H―→42He＋X D.23952U＋X―→9308Sr＋15346Xe＋10X
m0213＝81m0，故应填18或 12.5%.
章末整合提升
10
对网 分点络类练构突习建破
栏目索引
CONTENTS PAGE
客整观合巩··简释固明疑·应··了点用然拨·反馈
解析 根据电荷数守恒和质量数守恒可完成核反应方
程，然后由核反应的类型即可判断出反应的类型.
答案 11H ＋01e 1010n 42He B A
章末整合提升
11
对网 分点络类练构突习建破
章末整合提升
7
对解网 分点析络类练构突习在建破核
反应
中
，
不
管是什么类 栏目索引 CONTENTS PAGE
型
的
核客整反观合巩·应·简释固明，疑·应··都了点用然遵拨·反守馈
电荷数守恒和质量数守恒.据此，可以判断未知粒子属于
什么粒子，在A中，未知粒子的质量数为：14＋4＝17＋x，
x＝1，其电荷数为：7＋2＝8＋y，y＝1，即未知粒子是质
高中物理 第3章 原子核与放射性 第1讲 原子核结构课件 鲁科版选修35
例1 1919年卢瑟福通过如图2所示的实验装置，第一次完 成了原子核的人工转变，并由此发现了质子.图中A为放射源 发出的________粒子，B为________气.写出该实验的核反应 方程：_____________________________________________.
图2
解析 题图为 α 粒子轰击氮原子核生成质子的实验装置， 放射源 A 发出的是 α 粒子，B 为氮气，其核反应方程为： 42He＋147N→187O＋11H. 答案 α 氮 42He＋147N→178O＋11H
质子
梳理·识记·点拨 原子核
2.中子的发现
中子
Hale Waihona Puke 中子原子核二、原子核的组成
1.组成：原子核由 质子 和 中子 组成，它们统称为 核子 .
2.原子核的符号：
A Z
X，其中X为
元素符，号A表示原子核的
，
质量数 Z表示
.核电荷数
3.基本关系：核电荷数＝质子数＝ 原子序数 ；质量数＝质子数＋
中子数＝ 核子数 .
3.同位素：原子核内的质子数决定了核外电子的数目，进而也决 定了元素的化学性质，同种元素的质子数相同，核外电子数也相 同，所以有相同的化学性质，但它们的中子数可以不同，所以它 们的物理性质不同.把具有相同质子数、不同中子数的原子核互 称为同位素. 4.核反应、核反应方程 (1)核反应：在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新 原子核的过程. (2)核反应方程：用原子核符号描述核反应过程的式子.
例2 如图4所示为查德威克研究原子核内部结构的实验示意 图，由天然放射性元素钋(Po)放出α射线轰击铍时会产生粒子 流a，用粒子流a轰击石蜡后会打出粒子流b，下列说法正确 的是( )
高中物理 第3章 原子核与放射性章末整合提升学案 鲁科版选修35
第3章原子核与放射性一、对核反应方程及类型的理解1．核反应方程的比较2.解题时注意事项(1)熟记一些粒子的符号：α粒子(42He)、质子(11H或p)、中子(10n)、电子(0－1e)、正电子(0＋1e)、氘核(21H)、氚核(31H)(2)注意在核反应方程中，质量数和电荷数是守恒的；在解有关力学综合问题时，还有动量守恒和能量守恒．【例1】在下列四个核反应中，X表示中子的是________；属于原子核的人工转变的是________．A.14 7N＋42He―→17 8O＋XB.2713Al＋42He―→3015P＋XC.21H＋31H―→42He＋XD.235 92U＋X―→9038Sr＋136 54Xe＋10X答案BCD AB解析在核反应中，不管是什么类型的核反应，都遵守电荷数守恒和质量数守恒．据此，可以判断未知粒子属于什么粒子，在A中，未知粒子的质量数为：14＋4＝17＋x，x＝1，其电荷数为：7＋2＝8＋y，y＝1，即未知粒子是质子(11H)；对B，未知粒子的质量数：27＋4＝30＋x，x＝1，其电荷数为：13＋2＝15＋y，y＝0，所以是中子(10n)；对C，未知粒子的质量数为：2＋3＝4＋x，x＝1，电荷数为：1＋1＝2＋y，y＝0，也是中子(10n)；对D，未知粒子质量数为235＋x＝90＋136＋10x，x＝1，电荷数为：92＋y＝38＋54＋10y，y＝0，也是中子(10n)．故方程中X是中子的核反应为B、C、D.属于原子核的人工转变的是A、B.针对训练完成下列核反应方程．A.147N＋42He―→178O＋________B.3015P ―→3014Si ＋________C. 23592U ＋10n ―→9038Sr ＋13654Xe ＋________ D.21H ＋31H ―→________＋10n其中属于衰变的是________，属于人工转变的是________． 答案 11H＋1e 1010n 42He B A解析 根据电荷数守恒和质量数守恒可完成核反应方程，然后由核反应的类型即可判断出反应的类型．二、半衰期及衰变次数的计算1．半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间．计算公式：n ＝N ⎝ ⎛⎭⎪⎫12n 或m ＝M ⎝ ⎛⎭⎪⎫12n，其中n ＝t T 1/2，T 1/2为半衰期．2．确定衰变次数的方法 (1)AZ X ―→A ′Z ′Y ＋n 42He ＋m 0－1e 根据质量数、电荷数守恒得A ＝A ′＋4n ，Z ＝Z ′＋2n －m二式联立求解得α衰变次数n 和β衰变次数m .(2)根据α衰变和β衰变(β衰变质量数不变)直接求解．【例2】 恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应，当温度达到108K 时，可以发生“氦燃烧”．(1)完成“氦燃烧”的核反应方程：42He ＋________―→84Be ＋γ. (2)84Be 是一种不稳定的粒子，其半衰期为2.6×10－16s.一定质量的84Be ，经7.8×10－16s 后所剩下的84Be 占开始时的________．答案 (1)42He 或α (2)18或12.5%解析 (1)由质量数和电荷数守恒可得答案为42He 或α；(2)由题意可知经过了3个半衰期，故剩余的84Be 的质量m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫123＝18m 0，故应填18或12.5%.【例3】 放射性元素23892U 衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成21083Bi ，而21083Bi 可以经一次衰变变成210a X(X 代表某种元素)，也可以经一次衰变变成 b81Tl ，210a X 和 b81Tl 最后都变成20682Pb ，衰变路径如图1所示．则( )图1A ．a ＝82，b ＝211B.21083Bi ―→210a X 是β衰变，21083Bi ―→ b81Tl 是α衰变 C.21083Bi ―→210a X 是α衰变，21083Bi ―→ b81Tl 是β衰变 D. b81Tl 经过一次α衰变变成20682Pb 答案 B解析 由21083Bi ―→210a X ，质量数不变，说明发生的是β衰变，同时知a ＝84.由21083Bi ―→ b81Tl 是核电荷数减2，说明发生的是α衰变，同时知b ＝206，由20681Tl ―→20682Pb 发生了一次β衰变．故选B.三、α衰变和β衰变在磁场中的运动轨迹分析α衰变和β衰变在磁场中的运动轨迹，一般思路为： 1．衰变过程中，质量数守恒、电荷数守恒． 2．衰变过程中动量守恒．3．带电粒子垂直于磁场方向做匀速圆周运动时洛伦兹力提供向心力．4．静止的原子核发生α衰变和β衰变的规律以及它们在磁场中运动的轨迹特点如下表：【例4】 一个静止的氮核147N 俘获了一个速度为2.3×107m/s 的中子生成一个复核A ，A 又衰变成B 、C 两个新核，设B 、C 的速度方向与中子方向相同，B 的质量是中子的11倍，速度是106m/s ，B 、C 在同一磁场中做圆周运动的半径之比R B ∶R C ＝11∶30，轨迹如图2所示，求：图2(1)C 核的速度大小．(2)根据计算判断C 核是什么？ (3)写出核反应方程．答案 (1)3×106m/s (2)氦原子核(3)14 7N ＋10n→11 5B ＋42He解析 氦核吸收了一个中子变成复核不稳定，发生衰变，整个过程中，中子、氮核以及两个新核组成的系统过程前后都不受外界的干扰，所以整个系统在俘获与衰变过程中动量均守恒，利用这一点，可求出C 核的速度，然后根据粒子在磁场中的运动情况就可以判断出新核的种类，写出核反应方程．氮核俘获中子到衰变成B 、C 两个新核的过程中动量守恒m n v n ＝m B v B ＋m C v C ，①根据衰变规律，可知C 核的质量数为14＋1－11＝4. 由此解得v C ＝3×106m/s.再由带电粒子在洛伦兹力的作用下做圆周运动的知识R ＝mv Bq可得q B q C ＝m B v B R C m C v C R B ＝11×106×304×3×106×11＝52② q B ＋q C ＝7.③将②③联立，q C ＝2，而m C ＝4，则C 核是氦原子核，核反应方程式是147N ＋10n→115B ＋42He.。
高二物理第3章原子核与放射性章末过关检测(三)课件鲁科版选修3_5
又由衰变过程中遵循动量守恒定律，则 m1v1＝m2v2， 以上三式联立解得 q＝90e.即这个原子核原来所含的质子数为 90. (2)由于动量相等，因此轨道半径与粒子的电荷量成反比，所以 圆轨道 a 是 α 粒子的径迹，圆轨道 b 是新生核的径迹，两者电 性相同，运动方向相反． 答案：(1)90 (2)见解析
解析：A 到 C 的核反应方程为： yxA―5―α→yx－－2100B―4―β→x－10＋4y－20C 因此 A 的质子数比 C 多 6 个，A 的中子数比 C 多 14 个． 答案：6 个 14 个
12．(14 分)已知镭的原子序数是 88，原子核质量数是 226.试问： (1)镭核中质子数和中子数分别是多少？ (2)镭核的核电荷数和所带电荷量是多少？ (3)22888Ra 是镭的一种同位素，让22868Ra 和22888Ra 以相同速度垂直 射入磁感应强度为 B 的匀强磁场中，它们的运动轨道半径之 比是多少？
4.下列说法正确的是( ) A．α 射线与 γ 射线都是电磁波 B．β 射线为原子的核外电子电离后形成的电子流 C．用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能改变原子核 衰变的半衰期 D．原子核经过衰变生成新核，则新核的质量数总等于原核的 质量数
解析：选 C.α 射线为粒子流，γ 射线为电磁波，故 A 错误；β 射线来自原子核内部，不是核外电子电离产生的，故 B 错误； 据放射性元素的衰变规律可知 C 项正确；由衰变的规律可知 D 项错误．
故有 qvB＝mvr2， 解得 r＝mqBv. 两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，故
rr222268＝222268＝111143. 答案：(1)88 138
(2)88
1.408×10－17 C
113 (3)114
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关于核反应方程
α射线和β射线在磁场中的运动轨迹
分析α射线和β射线在磁场中的运动轨迹，应弄清以下基本规律： (1)衰变过程中，质量数守恒、电荷数守恒． (2)衰变过程中动量守恒． (3)带电粒子垂直于磁场方向做匀速圆周运动时洛伦兹力提供向心力．
1.用大写字母代表原子核，E经α衰变成为F，再经β衰变成为G，再经α衰变成 为H.上述系列衰变可记为下式：E――α→F――β →G――α→H，另一系列衰变如下： P――β →Q――β →R――α→S.已知P和F是同位素，则( )
巩 固 层 · 知 识 整 合
章末分层突破
拓 展 层 · 考 题 链 接
提
升 层 · 能
章 末 综
力合Biblioteka 强 化测 评[自我校对]
①氮 ②187O＋11H
⑤质子 ⑧42He
⑥N12 ⑨ －01e
③查德威克 ⑦M12
④162C＋10n
原子核的衰变及半衰期
1.原子核的衰变 放射性元素的原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化称为衰变． 2．衰变规律 电荷数和质量数都守恒．