动量守恒定律原子物理14.4天然放射现象、核反应、核能解读
高中物理动量守恒定律知识点总结
高中物理动量守恒定律知识点总结动量守恒定律是高中物理中的重要概念，它描述了封闭系统内物体的总动量在没有外力作用下保持不变的现象。
掌握动量守恒定律对于解决物理问题和理解自然现象都有着重要的意义。
本文将对高中物理中关于动量守恒定律的知识点进行总结。
1. 动量的定义动量是物体运动的属性，它定义为物体的质量与速度的乘积。
记作p，公式为p=mv，其中m表示物体的质量，v表示物体的速度。
动量的单位是千克·米/秒(kg·m/s)。
2. 动量守恒定律动量守恒定律是指在没有外力作用的封闭系统中，系统内各物体的动量之和保持不变。
如果系统内没有外力作用，那么系统的总动量在时间上将保持不变。
3. 弹性碰撞弹性碰撞是指碰撞过程中物体之间能量完全转化，并且碰撞前后物体的相对速度方向不变。
在弹性碰撞中，动量守恒定律成立。
示例1：两个质量相同的弹性小球碰撞后，它们的速度互换。
4. 非弹性碰撞非弹性碰撞是指碰撞过程中物体之间的能量不完全转化，部分能量会被损耗或转化为其他形式的能量。
在非弹性碰撞中，动量守恒定律同样成立。
示例2：一个移动的球与静止的球碰撞，碰撞后它们合并成为一个共同运动的球。
5. 动量守恒定律在实际问题中的应用动量守恒定律广泛应用于解决实际物理问题。
以下是一些常见问题的解决思路：- 交通事故中定性分析：根据车辆碰撞前后的速度和质量来判断碰撞事故的严重程度和责任。
- 火箭发射问题：通过控制燃料的喷射速度和质量来实现火箭的推进。
- 乒乓球运动问题：分析球拍和球的质量、速度等因素，解释球拍对球的击打效果。
6. 动量守恒定律的应用范围和条件动量守恒定律适用于封闭系统，即系统内没有外力作用。
在实际应用中，通常可以将系统限定为感兴趣的部分，将其他物体视为环境，以简化问题分析。
7. 动量守恒定律与能量守恒定律的关系动量守恒定律与能量守恒定律都是描述自然规律的重要定律。
两者之间存在着密切的关系，但又不完全等同。
《动量守恒定律》 讲义
《动量守恒定律》讲义一、什么是动量守恒定律在物理学中，动量守恒定律是一个极其重要的基本定律。
简单来说，动量守恒定律指的是在一个孤立系统中，系统的总动量在任何时刻都保持不变。
那什么是动量呢？动量是一个物体的质量和其速度的乘积。
用公式表示就是：p ＝ mv，其中 p 代表动量，m 代表物体的质量，v 代表物体的速度。
而孤立系统指的是不受外力或者所受外力的合力为零的系统。
为了更好地理解动量守恒定律，我们来举个例子。
假设在一个光滑的水平面上，有两个质量分别为 m1 和 m2 的小球，它们以速度 v1 和v2 相向运动，然后发生碰撞。
在碰撞过程中，这两个小球组成的系统就是一个孤立系统。
因为水平方向上没有外力的作用。
碰撞前，系统的总动量是 m1v1 ＋ m2v2。
碰撞后，两个小球的速度分别变为 v1' 和 v2'，系统的总动量则变成 m1v1' ＋ m2v2'。
根据动量守恒定律，碰撞前的总动量和碰撞后的总动量是相等的，即 m1v1 ＋m2v2 ＝ m1v1' ＋ m2v2'。
二、动量守恒定律的推导我们从牛顿运动定律出发来推导动量守恒定律。
根据牛顿第二定律，物体所受的合力 F 等于物体的质量 m 乘以加速度 a，即 F ＝ ma。
加速度 a 又等于速度的变化率，即 a ＝（v u) ／ t，其中 u 是初速度，v 是末速度，t 是时间。
所以 F ＝ m （v u) ／ t又因为力 F 作用在物体上的时间 t 内，物体的动量从 p1 ＝ mu 变化到 p2 ＝ mv，动量的变化量Δp ＝ p2 p1 ＝ mv mu所以 F t ＝ mv mu如果我们考虑两个相互作用的物体，比如物体 1 和物体 2，它们之间的相互作用力分别为 F1 和 F2。
根据牛顿第三定律，作用力和反作用力大小相等、方向相反，即 F1 ＝ F2那么对于物体 1，有 F1 t ＝ m1v1 m1u1对于物体 2，有 F2 t ＝ m2v2 m2u2将两式相加，得到：F1 t F2 t ＝ m1v1 m1u1 ＋ m2v2 m2u2因为 F1 t F2 t ＝ 0，所以 m1u1 ＋ m2u2 ＝ m1v1 ＋ m2v2这就证明了在两个物体相互作用的过程中，系统的总动量保持不变。
核反应中的四大守恒定律
核反应中的四大守恒定律
核反应的四大守恒定律，是一种重要的物理定律，它在核反应中
扮演着重要的角色。
这四大守恒定律分别是动量守恒定律、能量守恒
定律、质量守恒定律和电磁守恒定律。
首先，动量守恒定律即改变物体状态的行为要满足动量定律，它
建立在物体动量定律上，强调物体在空间中状态的不变。
它告诉了我们，任何一个物体在空间中的动量都是守恒的，只要任何一个物体状
态发生变化，它的动量也会相应发生变化。
其次，能量守恒定律。
能量定律是科学界用来描述能量在改变物
体状态过程中存在一种稳定且不变的关系。
这是一种规律，即在物体
的任何动作中都不能产生新的能量源，从而保证能量守恒。
再次，质量定律即物质守恒定律。
它表明在任何物理过程中，物
质不会创造或消失，它的总数是稳定和定值的。
这一定律涉及到不同
的物料，如水分子、气体等，这些物料之间的质量变化是可以追溯的。
最后，电磁定律即电磁学定律。
它是量子力学中重要的定律，描
述了电流和电磁场之间存在的相互作用关系，以及物体在这一力学场
中所受到的力。
这个定律确定了电磁学场的力的传播方式以及物体之
间的交互关系。
以上就是核反应中的四大守恒定律。
四大守恒定律是一种重要的
物理定律，它对研究物理过程中的力学和化学机制有重要的作用，因
此深入研究它们对我们更好地理解物质结构及其变化起着重要的作用。
高三物理一轮复习第13章动量光电效应核能第3节核反应和核能
第3节 核反应和核能知识点1 原子核的组成 放射性及放射性同位素 1．原子核的组成(1)原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子．质子带正电，中子不带电． (2)基本关系①核电荷数＝质子数(Z )＝元素的原子序数＝核外电子数． ②质量数(A )＝核子数＝质子数＋中子数．(3)X 元素的原子核的符号为AZ X ，其中A 表示质量数，Z 表示核电荷数． 2．天然放射现象(1)天然放射现象：元素自发地放出射线的现象，首先由贝可勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构．(2)放射性和放射性元素：物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性．具有放射性的元素叫放射性元素．(3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、β射线、γ射线． 3．放射性同位素的应用与防护(1)同位素：具有相同质子数和不同中子数的原子核．(2)放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同．(3)应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等． (4)防护：防止放射性对人体组织的伤害． 知识点2 原子核的衰变、半衰期 1．原子核的衰变(1)定义：原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化． (2)分类：α衰变：A Z X→A －4Z －2Y ＋42He β衰变：A Z X→ A Z ＋1Y ＋ 0－1eγ辐射：当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随着γ辐射．(3)两个典型的衰变方程： ①α衰变：23892U→23490Th ＋42He ； ②β衰变：23490Th→23491Pa ＋0－1e.2．半衰期(1)定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系．知识点3 核反应和核能 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．在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒．2．重核裂变(1)定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程．(2)特点：①裂变过程中能够放出巨大的能量；②裂变的同时能够放出2～3(或更多)个中子；③裂变的产物不是唯一的．对于铀核裂变有二分裂、三分裂和四分裂形式，但三分裂和四分裂概率比较小．(3)典型的裂变反应方程：235 92U ＋10n ―→8936Kr ＋144 56Ba ＋310n.(4)链式反应：由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程． (5)临界体积和临界质量：裂变物质能够发生链式反应的最小体积及其相应的质量． (6)裂变的应用：原子弹、核反应堆．(7)反应堆构造：核燃料、减速剂、镉棒、防护层． 3．轻核聚变(1)定义：两轻核结合成质量较大的核的反应过程．轻核聚变反应必须在高温下进行，因此又叫热核反应．(2)特点：①聚变过程放出大量的能量，平均每个核子放出的能量，比裂变反应中每个核子放出的能量大3至4倍．②聚变反应比裂变反应更剧烈． ③对环境污染较少．④自然界中聚变反应原料丰富． (3)典型的聚变反应方程：21H ＋31H ―→42He ＋10n ＋17.6 MeV4．核能核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能．5．质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E ＝mc 2，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm ，这就是质量亏损．由质量亏损可求出释放的核能ΔE ＝Δmc 2.[核心精讲]1．α衰变、β衰变的比较2.衰变次数的确定方法方法一：确定衰变次数的方法是依据两个守恒规律，设放射性元素AZ X 经过n 次α衰变和m 次β衰变后，变成稳定的新元素A ′Z ′Y ，则表示该核反应的方程为AZ X→A ′Z ′Y ＋n 42He ＋m 根据质量数守恒和电荷数守恒可列方程A ＝A ′＋4n Z ＝Z ′＋2n －m由以上两式联立解得n ＝A －A ′4，m ＝A －A ′2＋Z ′－Z由此可见确定衰变次数可归结为求解一个二元一次方程组．方法二：因为β衰变对质量数无影响，可先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后根据衰变规律确定β衰变的次数．3．对半衰期的理解(1)半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对个别或少数原子核，无半衰期可言．(2)根据半衰期的概率，可总结出公式N 余＝N 原⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ，m 余＝m 原⎝ ⎛⎭⎪⎫12tτ.式中N 原、m 原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N 余、m 余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，t 表示衰变时间，τ表示半衰期．(3)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关．[题组通关]1．(多选)(2014·全国卷Ⅰ)关于天然放射性，下列说法正确的是( ) 【导学号：96622228】A ．所有元素都可能发生衰变B ．放射性元素的半衰期与外界的温度无关C ．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D ．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强E ．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线BCD 自然界中绝大部分元素没有放射现象，选项A 错误；放射性元素的半衰期只与原子核结构有关，与其他因素无关，选项B 、C 正确；α、β和γ三种射线电离能力依次减弱，穿透能力依次增强，选项D 正确；原子核发生衰变时，不能同时发生α和β衰变，γ射线伴随这两种衰变产生，故选项E 错误．2．(2015·北京高考)实验观察到，静止在匀强磁场中A 点的原子核发生β衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意图如图1331所示，则( )图1331A ．轨迹1是电子的，磁场方向垂直纸面向外B ．轨迹2是电子的，磁场方向垂直纸面向外C ．轨迹1是新核的，磁场方向垂直纸面向里D ．轨迹2是新核的，磁场方向垂直纸面向里D 根据动量守恒定律，原子核发生β衰变后产生的新核与电子的动量大小相等，设为p .根据qvB ＝mv 2r ，得轨道半径r ＝mv qB ＝pqB，故电子的轨迹半径较大，即轨迹1是电子的，轨迹2是新核的．根据左手定则，可知磁场方向垂直纸面向里．选项D 正确．3．(1)(多选)232 90Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变，变成20882Pb(铅)．以下说法中正确的是( )A ．铅核比钍核少8个质子B ．铅核比钍核少16个中子C ．共经过4次α衰变和6次β衰变D ．共经过6次α衰变和4次β衰变(2)约里奥·居里夫妇因发现人工放射性元素而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素3015P 衰变成3014Si 的同时放出另一种粒子，这种粒子是________.3215P 是3015P 的同位素，被广泛应用于生物示踪技术，1 mg 3215P 随时间衰变的关系如图1332所示，请估算4 mg 的3215P 经多少天的衰变后还剩0.25 mg?图1332【解析】 (1)设α衰变次数为x ，β衰变次数为y ，由质量数守恒和电荷数守恒得 232＝208＋4x 90＝82＋2x －y解得x ＝6，y ＝4，C 错、D 对．铅核、钍核的质子数分别为82、90，故A 对． 铅核、钍核的中子数分别为126、142，故B 对．(2)写出衰变方程3015P→3014Si ＋0＋1e ，故这种粒子为0＋1e(正电子)，由m t 图知3215P 的半衰期为14天，由m 余＝m 原⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ得0．25 mg ＝4 mg×⎝ ⎛⎭⎪⎫12t14，故t ＝56天．【答案】 (1)ABD (2)正电子 56天 [名师微博] 1．一个区别：静止的原子核在磁场中发生α衰变和β衰变时的轨迹不同，分别为相外切圆和相内切圆．2．两个结论：(1)原子核发生衰变时遵循电荷数守恒和质量数守恒．(2)每发生一次α衰变，原子核的质量数减小“4”，每发生一次β衰变，原子核的质子数增大“1”．[核心精讲]1．核反应的四种类型类型可控性核反应方程典例衰变α衰变自发238 92U→234 90Th＋42He β衰变自发234 90Th→234 91Pa＋0－1e人工转变人工控制147N＋42He→178O＋11H(卢瑟福发现质子)42He＋94Be→126C＋10n(查德威克发现中子)2713Al＋42He→3015P＋10n(约里奥·居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子)3015P→3014Si＋0＋1e重核裂变比较容易进行人工控制23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310n23592U＋10n→13654Xe＋9038Sr＋1010n轻核聚变很难控制21H＋31H→42He＋10n(1)熟记常见基本粒子的符号，是正确书写核反应方程的基础．如质子(11H)、中子(10n)，α粒子(42He)、β粒子(0－1e)、正电子(0＋1e)、氘核(21H)、氚核(31H)等．(2)掌握核反应方程遵守的规律，是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据，由于核反应不可逆，所以书写核反应方程式时只能用“―→”表示反应方向．[题组通关]4．(2015·北京高考)下列核反应方程中，属于α衰变的是( ) 【导学号：96622229】A.14 7N＋42He→17 8O＋11HB.238 92U→234 90Th＋42HeC.21H＋31H→42He＋10nD.234 90Th→234 91Pa＋0－1eB α衰变是放射性元素的原子核放出α粒子(42He)的核反应，选项B正确．5．(2016·全国丙卷)一静止的铝原子核2713Al俘获一速度为1.0×107 m/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p＋2713Al→2814Si*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ABE 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p＋2713Al→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m p v p ＝m Si v Si，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．6．(1)(多选)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有( )A.238 92U→234 90Th＋42He 是α衰变B.14 7N＋42He→17 8O＋11H 是β衰变C.21H＋31H→42He＋10n 是轻核聚变D.8234Se→8236Kr＋2 0－1e 是重核裂变(2)现有四个核反应：A.21H＋31H→42He＋10nB.235 92U＋10n→X＋8936Kr＋310nC.2411Na→2412Mg＋ 0－1eD.42He＋94Be→12 6C＋10n①________是发现中子的核反应方程，________是研究原子弹的基本核反应方程，________是研究氢弹的基本核反应方程．②求B中X的质量数和中子数．【解析】(1)A为α衰变，B为原子核的人工转变，C为轻核聚变，D为β衰变，故A、C正确．(2)①D为查德威克发现中子的核反应方程；B是研究原子弹的基本核反应方程；A是研究氢弹的基本核反应方程．②X的质量数为：(235＋1)－(89＋3)＝144X的质子数为：92－36＝56X的中子数为：144－56＝88.【答案】(1)AC (2)①D B A ②144 88[名师微博]两点提醒：1．核反应方程一定满足质量数守恒和核电荷数守恒．2．在确定生成物是哪种元素时应先由核电荷数守恒确定生成物的核电荷数．[核心精讲]1．对质能方程的理解(1)一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正比，即E＝mc2.方程的含义：物体具有的能量与它的质量之间存在简单的正比关系，物体的能量增大，质量也增大；物体的能量减少，质量也减少．(2)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其能量也要相应减少，即ΔE＝Δmc2.(3)原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm，吸收的能量为ΔE ＝Δmc2.2．核能的计算方法(1)根据ΔE＝Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”．(2)根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV 的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”．(3)根据核子比结合能来计算核能：原子核的结合能＝核子比结合能×核子数．[师生共研]●考向1 对原子核的结合能的理解(多选)关于原子核的结合能，下列说法正确的是( )A．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能C．铯原子核(133 55Cs)的结合能小于铅原子核(208 82Pb)的结合能D．比结合能越大，原子核越不稳定E．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能ABC 原子核分解成自由核子时，需要的最小能量就是原子核的结合能，选项A正确；重核衰变时释放能量，衰变产物更稳定，即衰变产物的比结合能更大，衰变前后核子数不变，所以衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，选项B正确；铯核的核子数比铅核的核子数少，其结合能也小，选项C正确；比结合能越大，原子核越稳定，选项D错误；自由核子组成原子核时，需放出能量，因此质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，选项E 错误．●考向2 核能的计算钚的放射性同位素23994Pu 静止时衰变为铀核激发态235 92U *和α粒子，而铀核激发态235 92U *立即衰变为铀核235 92U ，并放出能量为0.097 MeV 的γ光子．已知：239 94Pu 、23592U 和α粒子的质量分别为m Pu ＝239.052 1 u 、m U ＝235.043 9 u 和m α＝4.002 6 u,1 u c 2＝931.5 MeV .(1)写出衰变方程；(2)已知衰变放出的光子的动量可忽略，求α粒子的动能． 【规范解答】 (1)衰变方程为234 94Pu ―→235 92U *＋42He ，235 92U *―→23592U ＋γ.或两式合并为239 94Pu ―→235 92U ＋42He ＋γ.(2)上述衰变过程的质量亏损为Δm ＝m Pu －m U －m α，由质能方程得ΔE ＝Δmc 2由能量守恒得ΔE ＝E kU ＋E kα＋E γ设衰变后的铀核和α粒子的速度分别为v U 和v α，则由动量守恒定律得m U v U ＝m αv α 又E kU ＝12m U v 2U ，E kα＝12m αv 2α联立解得E α＝m Um U ＋m α[(m Pu －m U ＋m α)c 2－E γ]，代入题给数据得E α＝5.034 MeV. 【答案】 (1)23994Pu ―→23592U ＋42He ＋γ (2)5.034 MeV核能求解的思路方法1．应用质能方程解题的流程图： 书写核反 应方程→计算质量 亏损Δm →利用ΔE ＝Δmc 2计算释放的核能2．在动量守恒方程中，各质量都可用质量数表示．3．核反应遵守动量守恒和能量守恒定律，因此我们可以结合动量守恒和能量守恒定律来计算核能．[题组通关]7．恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应，核反应方程为42He＋42He→84Be ＋γ.以下说法正确的是( )A．该核反应为裂变反应B．热核反应中有质量亏损，会放出巨大能量C．由于核反应中质量数守恒，所以质量也是守恒的D．任意原子核内的质子数和中子数总是相等的B 该核反应为聚变反应，故A错误；核反应中的裂变和聚变，都会有质量亏损，都会放出巨大的能量，故B正确；核反应中质量数守恒，质量不守恒，故C错误；原子中原子核内的质子数和中子数不一定相等，有的原子中相等，有的原子中不相等，有的原子没有中子，例如氢原子核内有一个质子，没有中子，故D错误．8．(2014·北京高考)质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3，当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的光速)( )A．(m1＋m2－m3)c B．(m1－m2－m3)cC．(m1＋m2－m3)c2D．(m1－m2－m3)c2C 由质能方程ΔE＝Δmc2，其中Δm＝m1＋m2－m3可得ΔE＝(m1＋m2－m3)c2，选项C正确．。
动量守恒定律
动量守恒定律在我们的日常生活和科学研究中，有许多物理定律默默地发挥着作用，其中动量守恒定律就是一个极其重要的定律。
那什么是动量守恒定律呢？简单来说，动量守恒定律指的是在一个不受外力或者所受外力之和为零的系统中，系统的总动量保持不变。
这里的“动量”，是一个物理学概念，它等于物体的质量乘以其速度。
想象一下这样一个场景，在一个光滑的水平面上，有两个质量不同的小球，一个质量大，一个质量小。
一开始，大球以一定的速度向右运动，小球静止不动。
当大球撞到小球后，会发生什么呢？根据动量守恒定律，大球的一部分动量会传递给小球，最终大球和小球会以新的速度继续运动，但是它们的总动量和最初大球的动量是相等的。
动量守恒定律在很多实际情况中都有体现。
比如在火箭发射中，火箭燃料燃烧产生的高温高压气体向后高速喷出，这部分气体具有向后的动量。
与此同时，火箭则获得了向前的动量，从而能够升空。
再比如，两辆汽车在道路上发生碰撞，如果把这两辆汽车看作一个系统，在碰撞瞬间，系统所受的外力（比如地面的摩擦力）通常远远小于它们之间的相互作用力，因此在碰撞瞬间可以近似认为系统动量守恒。
通过分析碰撞前后两车的速度变化和质量情况，就能够对碰撞的过程和结果进行研究和预测。
为什么动量会守恒呢？这背后有着深刻的物理原理。
从牛顿运动定律出发，可以推导出动量守恒定律。
当一个物体受到力的作用时，它的动量会发生变化，而力等于动量的变化率。
在一个没有外力作用或者外力之和为零的系统中，每个物体的动量可能会发生改变，但它们的总和始终保持不变。
动量守恒定律的应用非常广泛。
在微观领域，例如粒子的碰撞和衰变过程中，动量守恒定律同样适用。
科学家们通过研究微观粒子的动量变化，能够深入了解物质的结构和基本相互作用。
在体育运动中，也能看到动量守恒定律的影子。
比如在跳水比赛中，运动员从跳板上起跳时，通过身体的动作和姿态调整，改变自身的动量，从而完成各种优美的动作。
理解动量守恒定律对于我们解决实际问题有着重要的帮助。
动量守恒定律 课件
动量守恒的应用之反冲运动
定义：原来静止的系统，当其中一 部分运动时，另一部分向相反的方 向运动，就叫做反冲运动。
观察、体会：
模拟火箭发射过程 单摆小车 反冲式水轮机 蒸汽炮车
那么火箭在燃料燃尽时所能获得 的最终速度与什么有关呢？
由动量守恒得 ： mv (M m)v1 0
v
(M
m)v1 m
动量守恒定律：
1、内容：一个系统不受外力,或者所 受外力的矢量和为零，这个系统的总
动2量、保公持式：不p变。=p′
m1v1 m2v2 m1v1 m2v2
3、守恒条件为：
a)系统不受外力或所受外力的矢量和为零（严格条件）
b)F内远大于F外（近似条件）
c)某方向上外力的矢量和为零，在这个方向上成立。
2、单位：在国际单位制中，冲量的单位是 牛·秒，符号是N·s
3、冲量是矢量：方向由力的方向决定，若 为恒定方向的力，则冲量的方向跟这力的 方向相同。
4、冲量是过程量，反映了力的作用对时间 的积累效应。
动量定理：
1、内容：物体在一个过程始末的动量变化等于它在
这个过程中所受力的冲量。这个关系叫做动量定理。
系统所受的外力有：重力、地面对木块支持力、 竖直墙对弹簧的支持力，三者之和不为零，所以系统 动量不守恒。
应用动量守恒定律解题的步骤
1、明确研究对象：将要发生相互作用的物体 可视为系统。
2、进行受力分析，运动过程分析：确定系统 动量在研究过程中是否守恒？
3、明确始末状态：一般来说，系统内的物体 将要发生相互作用，和相互作用结束，即为 作用过程的始末状态。
４、选定正方向，列动量守恒方程及相应辅助 方程，求解作答。
小结
项目 内容
动量守恒定律详细讲解
动量守恒定律（law of conservation of momentum ）（1）内容：一个系统不受外力或者所受外力的和为零，这个系统的总动量保持不变。
这个结论叫做动量守恒定律。
公式：m 1υ1+ m 2υ2= m 1υ1′+ m 2υ2′（2）注意点：① 研究对象：几个相互作用的物体组成的系统（如：碰撞）。
② 矢量性：以上表达式是矢量表达式，列式前应先规定正方向；③ 同一性（即所用速度都是相对同一参考系、同一时刻而言的）④ 条件：系统不受外力，或受合外力为0。
要正确区分内力和外力；当F 内＞＞F 外时，系统动量可视为守恒；5、系统 内力和外力（1）系统：相互作用的物体组成系统。
（2）内力：系统内物体相互间的作用力（3）外力：外物对系统内物体的作用力例1：质量为30kg 的小孩以8m/s 的水平速度跳上一辆静止在水平轨道上的平板车，已知平板车的质量为90kg ，求小孩跳上车后他们共同的速度？解：取小孩和平板车作为系统，由于整个系统所受合外为为零，所以系统动量守恒。
规定小孩初速度方向为正，则：相互作用前：v 1=8m/s ，v 2=0，设小孩跳上车后他们共同的速度速度为v ′，由动量守恒定律得m 1v 1=(m 1+m 2) v ′解得数值大于零，表明速度方向与所取正方向一致。
课后补充练习（1）一爆竹在空中的水平速度为υ，若由于爆炸分裂成两块，质量分别为m 1和m 2，其中质量为m 1的碎块以υ1速度向相反的方向运动，求另一块碎片的速度。
（2）小车质量为200kg ，车上有一质量为50kg 的人。
小车以5m/s 的速度向东匀速行使，人以1m/s 的速度向后跳离车子，求：人离开后车的速度。
（5.6m/s ）动量守恒定律与牛顿运动定律用牛顿定律自己推导出动量守恒定律的表达式。
（1）推导过程：根据牛顿第二定律，碰撞过程中1、2两球的加速度分别是： 111m F a =， 222m F a =根据牛顿第三定律，F 1、F 2等大反响，即 F 1= - F 2 所以：2211a m a m -=碰撞时两球间的作用时间极短，用t ∆表示，则有： t v v a ∆-'=111， t v v a ∆-'=222代入2211a m a m -=并整理得 22112211v m v m v m v m '+'=+这就是动量守恒定律的表达式。
高考物理一轮复习第13章动量守恒定律近代物理5第四节原子与原子核课件新人教版
辐射 2．跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它 ______
或______ 吸收 一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量
Em－En 差决定．即 hν＝____________ ．(h 是普朗克常量，h＝6．626
×10－34 J·s)
3．轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核 运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道
(2)反应类型：衰变、人工转变、重核裂变、轻核聚变．
【自我诊断】 判一判 (1)β 衰变中的电子来源于原子核外电子．( × ) (2)半衰期是一个统计规律，对少数原子核不适用．( √ ) (3)三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是 γ 射线、β 射线、α 射线．( √ ) (4)目前核电站多数是采用核聚变反应发电．( × ) (5)爱因斯坦质能方程反映了物质的质量就是能量，它们之间 可以相互转化．( × )
三、天然放射现象、原子核的组成 1．天然放射现象
自发 地放出射线的现象，首先由 (1) 天然放射现象：元素 ______ 贝克勒尔 发现．天然放射现象的发现，说明________ 原子核 具有 __________
复杂的结构． (2)放射性和放射性元素：物质发射某种看不见的射线的性质
放射性 ．具有放射性的元素叫________ 放射性 元素． 叫________ α (3)三种射线： 放射性元素放射出的射线共有三种， 分别是___ β 射线、___ γ 射线． 射线、___
如图所示．
2．原子的核式结构：在原子中心有一个很小的核，原子全部
正电荷 和几乎全部______ 质量 都集中在核里，带负电的电子 的________
在核外空间绕核旋转． 二、玻尔理论 1．定态：原子只能处于一系列________ 不连续 的能量状态中，在这
2017年高考物理一轮复习 第十四章 碰撞与动量守恒定律 近代物理初步(第4课时)天然放射现象 核反应 核能课
解析：原子序数大于或等于83的元素，都能发生衰变，而 原子序数小于83的部分元素能发生衰变，故A错误；放射性 元素的衰变是原子核内部结构的变化，与核外电子的得失 及环境温度无关，故B、C项正确；在α、β、γ三种射线中， α、β为带电粒子，穿透本领较弱，γ射线不带电，具有较 强的穿透本领，故D项正确；一个原子核不能同时发生α和 β衰变，故E项错误． 答案：BCD
考点三 质量亏损及核能的计算
1．核能 (1)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其能量也要 相应减少，即ΔE＝Δmc2. (2)原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量 增加Δm，吸收的能量为ΔE＝Δmc2. 2．核能释放的两种途径的理解 (1)使较重的核分裂成中等大小的核． (2)较小的核结合成中等大小的核，核子的比结合能都会 增加，都可以释放能量．
【例3】 (2016·荆州模拟)若U俘获一个中子裂变成Sr及 Xe两种新核，且三种原子核的质量分别为235.043 9 u、 89.907 7 u和135.907 2 u，中子质量为1.008 7 u(1 u＝ 1.660 6×10－27kg，1 u相当于931.50 MeV/c2)． (1)写出铀核裂变的核反应方程； (2)求9.2 kg纯铀235完全裂变所释放的能量是多少(取两 位有效数字)?
解析：(1)22286Rn→28148Po＋24He (2)设钋核的反冲速度大小为 v，由动量守恒定律有 0＝mv0－Mv，v＝mMv0. (3)衰变过程中产生的机械能 ΔE＝21mv02＋12Mv2＝（M＋2mM）mv20.
由爱因斯坦质能方程有 ΔE＝Δmc2.
产生这些机械能亏损的质量
Δm＝Δc2E＝（M＋2Mmc）2 mv20.
解析：β 衰变时释放出电子(－01e)，α衰变时释放出氦原子核(24He)， 可知选项 B、D 错误；选项 A 中一个氚核和一个氘核结合成一个氦 核并释放出一个中子是典型的核聚变反应；选项 C 中一个 U235 原 子核吸收一个中子，生成一个 Ba 原子核和一个 Kr 原子核并释放出 三个中子是核裂变反应，A、C 正确．
动量守恒定律
动量守恒定律动量守恒定律是物理学中一个重要的基本定律，它描述了在一个系统内，总的动量在时间中保持不变。
本文将详细讨论动量守恒定律的原理和应用。
1. 动量的定义和计算方法动量是物体运动的一种特性，它等于物体的质量与速度的乘积。
动量的计算公式为：p = m * v，其中p表示动量，m表示物体的质量，v 表示物体的速度。
2. 动量守恒定律的表达式根据动量守恒定律，当一个系统内没有外力作用时，系统内各个物体的动量之和保持不变。
数学表达式为：Σp初= Σp末，即系统的初始总动量等于系统的末总动量。
3. 动量守恒定律的原理解释动量守恒定律是基于牛顿第三定律的。
根据牛顿第三定律，物体之间的相互作用力具有相等且反向的性质，通过施加力使物体的动量改变时，会引起受力物体对施力物体的同大异向的反作用力，从而导致动量守恒。
由于相互作用力具有相反的作用效果，物体之间的动量改变互相抵消，所以系统内的总动量保持不变。
4. 动量守恒定律的应用动量守恒定律在物理学中具有广泛的应用，以下是几个常见的应用例子：4.1 碰撞问题在碰撞问题中，动量守恒定律可以用来计算碰撞前后物体的速度变化和反弹角度等信息。
在弹性碰撞中，碰撞前后动能保持不变，根据动量守恒定律可以得到碰撞后物体的速度。
4.2 火箭推进原理火箭推进原理是基于动量守恒定律的。
当火箭燃烧燃料产生废气喷射时，废气向相反的方向冲出，由于动量守恒，火箭就会产生向前的推力。
4.3 运动装置设计在设计运动装置时，需要考虑动量守恒定律。
通过调节物体的质量和速度，可以实现运动装置的平衡和稳定运动。
5. 动量守恒定律的局限性和扩展动量守恒定律在某些情况下并不适用，比如在存在外力的情况下，系统的总动量会改变。
此外，动量守恒定律只适用于不受相对论效应影响的低速运动。
对于高速运动和微观领域的粒子行为，需要使用狭义相对论中的动量守恒定律。
总结：动量守恒定律是描述物体运动的基本原理之一。
通过分析物体的质量和速度，可以应用动量守恒定律解决各种物理问题。
第14讲 动量守恒定律 原子结构和原子核
真题与定位
考向与预测
2．应用动量守恒定律解题的步骤 (1)选取研究系统和研究过程． (2)分析系统的受力情况，判断系统动量是否守恒． (3)规定正方向，确定系统的初、末状态的动量的大小和方 向． (4)根据动量守恒定律列方程求解．
(5)对求解的结果加以分析、验证和说明．
真题与定位
考向与预测
【预测1】 (1)大量氢原子处于不同能量激发态，发生跃迁时放出三种不
真题与定位
考向与预测
(2) 在 光 滑 的 水 平 面 上 ， 质 量 为 m1 的 小 球 A 以 速 率 v0 向 右 运
动．在小球A的前方O处有一质量为m2的小球B处于静止状态，
如图6－14－3所示．小球A与小球B发生正碰后小球A与小球B 均向右运动．小球B被在Q点处的墙壁弹回后与小球A在P点相
真题与定位
考向与预测
(ⅱ)由②式可知 v2＜v1，A 将继续压缩弹簧，直至 A、B、C 三者速度相同，设此速度为 v3，此时弹簧被压缩至最短，其 弹性势能为 Ep，由动量守恒定律和能量守恒定律得 mv0＝3mv3⑤ 1 2 1 mv0－ΔE＝ ×(3m)v2＋Ep⑥ 3 2 2 13 2 联立④⑤⑥式得 Ep＝ mv0. 48
答案
(1)D (2)2
真题与定位 考向与预测
1．解决氢原子能级跃迁问题的三点技巧 (1)每个氢原子每次跃迁能吸收或辐射一个特定频率的光子． (2)一群原子和一个原子不同，它们的核外电子向基态跃迁时 发射光子的种类 nn－1 2 N＝Cn＝ . 2
(3)计算氢原子能级跃迁放出或吸收光子的频率和波长时， 能级的能量值均为负值，且单位为“eV”，计算时要换算成 “J”．
(
)．
图6－14－2
真题与定位
能量守恒和动量守恒在核能反应中的应用
能量守恒和动量守恒在核能反应中的应用在物理学中，能量守恒和动量守恒是两个重要的基本定律。
它们的应用范围涵盖了各个领域，包括核能反应。
在核能反应中，能量守恒和动量守恒发挥着至关重要的作用。
本文将探讨能量守恒和动量守恒在核能反应中的应用，引发读者对核能反应的深入思考。
能量守恒是指在任何物理系统中，能量的总量是不变的。
在核能反应中，能量守恒的应用主要体现在反应的能量变化和释放中。
核反应中的核能转化为其他形式的能量，如热能、光能等。
核能反应的产物包括中子、质子、γ射线等，它们携带着能量。
根据能量守恒定律，反应前后总的能量必须保持不变。
这就要求我们在计算核能反应的能量变化时，必须考虑反应物和产物的能量之和。
以核裂变为例，核裂变是指重核的原子核在受到中子轰击后分裂成两个或更多的碎片。
这个过程中，能量守恒定律起到了重要的作用。
裂变过程中，能量被释放出来，其中一部分转化为裂变产物的动能。
根据能量守恒定律，裂变碎片的动能之和应该等于原核的势能。
通过测量裂变碎片的动能，我们可以间接地得知原核的势能大小。
动量守恒是指在任何封闭系统中，物体之间的总动量保持不变。
在核能反应中，动量守恒的应用体现在反应物质和产物的动量之间的关系上。
核能反应涉及到多个粒子的碰撞和散射，每个粒子都有自己的动量。
根据动量守恒定律，反应物质和产物在碰撞前后的总动量必须相等。
以核聚变为例，核聚变是指轻核的原子核在高温高压条件下融合成较重的原子核的过程。
在核聚变反应中，动量守恒定律起到了关键的作用。
聚变反应涉及到两个或多个核粒子的碰撞和散射。
例如，氘氚聚变反应中，氘和氚融合成了氦和中子。
根据动量守恒定律，反应物的动量之和等于产物的动量之和。
通过测量反应物和产物的质量和速度，我们可以计算出碰撞和散射过程中的动量。
除了能量守恒和动量守恒，核能反应还涉及到其他的物理量，如角动量和电荷守恒。
这些守恒定律共同构成了核能反应理论的基础。
它们的应用不仅可以解释核反应中的各种现象，还可以用于设计核能反应堆和核武器。
高中物理选修三 新教材 学习笔记第5章 专题强化 核反应类型 动量守恒定律和能量守恒定律在核反应中
核反应类型动量守恒定律和能量守恒定律在核反应中的应用[学习目标] 1.了解四种核反应的特征，会根据质量数守恒和电荷数守恒书写核反应方程. 2.熟练掌握核能的计算方法.3.学会结合动量守恒定律和能量守恒定律解决核反应相关问题．一、四种核反应1．四种核反应的理解(1)衰变：放射性元素的原子核自发放出某种粒子后变成新的原子核的变化．①α衰变：A Z X→A－4Y＋42HeZ－2Y＋0－1e②β衰变：A Z X→AZ＋1(2)原子核的人工转变：用人工的方法，使原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程．①质子的发现：14 7N＋42He→17 8O＋11H(卢瑟福)②中子的发现：94Be＋42He→12 6C＋10n(查德威克)③放射性同位素和正电子的发现：27Al＋42He→3015P＋10n1330P→3014Si＋0＋1e15(3)核裂变：一个重核分裂成两个中等质量的核，这样的核反应叫作核裂变．235U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n92235U＋10n→136 54Xe＋9038Sr＋1010n92(4)核聚变：两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫作核聚变．2H＋31H→42He＋10n12．解题时的注意事项(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)、氘核(21H)、氚核(31H)．(2)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(2021·汕头市高二期末)能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列关于核反应方程的说法正确的是：()A．衰变方程238 92U→234 90Th＋X中X是质子B．核裂变反应方程235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋b10n中b＝3C．核聚变反应方程31H＋21H→42He＋a10n中a＝2D．衰变方程234 90Th→234 91Pa＋Y中Y是中子针对训练在下列描述核反应的方程中，属于α衰变的是________，属于β衰变的是______，属于核裂变的是______，属于核聚变的是________．(填正确答案前的字母)A.14 6C→14 7N＋0－1eB.3215P→3216S＋0－1eC.238 92U→234 90Th＋42HeD.14 7N＋42He→17 8O＋11HE.235 92U＋10n→140 54Xe＋9438Sr＋210nF.31H＋21H→42He＋10n例2(2021·淮安市期中)嫦娥四号探测器上安装了一块核电池，利用放射性同位素发射的高能射线照射热电元件，将热能转化为电能，符合这种核电池原理的核反应方程是()A.21H＋31H→42He＋10nB.14 7N＋42He→17 8O＋11HC.238 94Pu→42He＋234 92UD.235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n二、动量守恒定律和能量守恒定律在核反应中的应用动量守恒定律和能量守恒定律作为力学的两大规律，不仅适用于宏观物体的相互作用，也适用于微观粒子的相互作用．原子核的衰变、人工核转变、核聚变反应中同样遵循动量守恒和能量守恒．例3英国物理学家考克饶夫和爱尔兰物理学家瓦尔顿建造了一台粒子加速器，他们获得了高速运动的质子，用来轰击静止的锂原子核(73Li)，形成一个不稳定的复合核后分解成两个相同的原子核．(1)写出核反应方程式；(2)已知质子的质量为m，初速度为v0，反应后产生的一个原子核速度大小为1.5v0，方向与质子运动方向相同，求反应过程中释放的核能．(设反应过程释放的核能全部转变为动能)例4(2021·江苏常州市第二中学高二期中)一个静止的铀核232 92U(原子质量为232.037 2 u)放出一个α粒子(原子质量为4.002 6 u)后衰变成钍核22890Th(原子质量为228.028 7 u)，已知1 u 相当于931.5 MeV的能量(结果保留三位有效数字)．(1)写出铀核的衰变反应方程；(2)算出该衰变反应中释放出的核能；(3)若释放的核能全部转化为新核的动能，则α粒子的动能为多少？计算核能的常用方法1．根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2计算核能．2．根据1 u相当于931.5 MeV能量来计算．3．在无光子辐射的情况下，核反应中释放的核能全部转化为生成的新核和新粒子的动能．针对训练(2021·菏泽市高二期末)太阳中含有大量的氘核，因氘核不断发生核反应释放大量的核能，以光和热的形式向外辐射．若已知两个氘核21H聚变产生一个中子10n和一个氦核32He.已知氘核质量为2.013 6 u，氦核质量为3.015 0 u，中子质量为1.008 7 u，1 u的质量相当于931.5 MeV的能量．则：(计算结果保留两位小数)(1)写出核反应方程；(2)求核反应中释放的核能；(3)在两氘核以相等的动能0.35 MeV进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，求反应中产生的中子和氦核的动能．。
2023年高三物理二轮专题复习原子核
例：关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的有( D )
A．放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到 了消除有害静电的目的
B．利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视 C．用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一定是
成为更优秀的品种 D．用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常
核子数要减少 D．重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核
能
二、核反应 3.核聚变 （1）聚变反应：两个轻核结合成质量较大的原子核的反应。 （2）典型聚变反应： （3）反应条件：轻核的距离要达到10－15m以内， 聚变可以通过
高温来实现，因此又叫热核反应。 （4）核聚变的应用：核武器——氢弹；太阳能；探索可控热核反应
重核裂变与轻核聚变的比较
重核裂变
轻核聚变
重核分裂成两个或多个中等质量的原 两个轻核结合成质量较大的原子核，
反应原理
子核，放出核能
放出核能
放能多少
聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量要大3～4倍
核废料处理 难度
聚变反应的核废料处理要比裂变反应简单得多
原料的蕴藏 量
核裂变燃料铀在地球上储量有限，尤 其用于核裂变的铀235在铀矿石中只
射线种类
组成
α射线
α粒子是氦原 子核He
β射线
β粒子是高速 电子流e
γ射线
波长很短的 电磁波
速度 约c 接近c 等于c
贯穿本领 电离作用 很小，一张薄纸
很强 就能挡住 很大，能穿过几
较弱 毫米厚的铝板 最大，能穿过几
很小 厘米厚的铅板
3.原子核的组成 质子的发现：1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核获得了质子。 中子的发现：1932年查德威克用α粒子轰击铍(Be)原子核获得了
动量守恒定律
动量守恒定律在我们的日常生活和物理学的广阔世界中，有一个极其重要的定律——动量守恒定律。
它就像是一把神奇的钥匙，能够帮助我们解开许多物理现象背后的谜团。
那到底什么是动量守恒定律呢？简单来说，动量守恒定律指的是在一个不受外力或者所受外力之和为零的系统中，系统的总动量保持不变。
这里的“动量”，可不是我们平常理解的那种动力或者力量，它是一个比较专业的物理概念。
动量等于物体的质量乘以它的速度。
为了更好地理解动量守恒定律，咱们来想象一个常见的场景。
比如说，在一个光滑的冰面上，有两个滑冰的人，一个比较强壮，体重较重，我们叫他甲；另一个相对瘦弱，体重较轻，我们叫他乙。
一开始，甲以一定的速度向前滑行，乙静止不动。
当甲撞到乙之后，会发生什么呢？按照动量守恒定律，甲的一部分动量会传递给乙，最终两人会以不同的速度一起向前滑行，但是他们这个整体的总动量，也就是质量和速度的乘积之和，在碰撞前后是不变的。
再举一个例子，假设在一个没有摩擦力的理想环境中，有一辆静止的玩具车，质量是 m1，旁边有一个质量为 m2 的小球以速度 v 向玩具车滚去。
当小球撞到玩具车并粘在上面后，它们会一起向前运动。
根据动量守恒定律，m2×v ＝（m1 ＋ m2）×v' ，其中 v' 就是它们共同运动的速度。
动量守恒定律在很多领域都有着广泛的应用。
比如在火箭发射中，火箭燃料燃烧产生的高温高压气体向下高速喷出，这些气体具有很大的动量。
根据动量守恒定律，火箭就会获得向上的动量，从而实现升空。
在微观世界中，动量守恒定律同样适用。
比如在粒子的碰撞实验中，即使我们无法直接观察到粒子的运动细节，但通过测量碰撞前后粒子的动量，就能够验证动量守恒定律，并进一步了解微观粒子的性质和相互作用。
在实际问题中，要判断一个系统是否满足动量守恒定律，关键是要看这个系统是否受到外力的作用。
如果系统所受的外力可以忽略不计，或者外力的合力为零，那么我们就可以认为这个系统的动量是守恒的。
2023届高考物理一轮复习专题讲义：原子核
高考物理一轮复习《原子核》专题讲义[考点梳理]【考点一】原子核的组成1.天然放射现象（1）放射性与放射性元素:物质放射出射线的性质称为，具有放射性的元素称为放射性。
（2）天然放射现象:原子序数大于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于或等于83的元素，有的也能发出射线。
放射性元素自发地发出射线的现象，叫作放射现象。
2.射线的本质（1）三种射线种类α射线β射线γ射线来源原子核内组成氦核流高速电子流光子流(高频电磁波)带电荷量2e -e 0质量4m p,m p=1.67×10-27 kg静止质量为零速度0.1c 0.99c c(光速)在电磁场中偏转与α射线的偏转方向相反不偏转穿透本领最弱,用纸能挡住较强,能穿透几毫米的铝板最强,能穿透几厘米的铅板对空气的电离作用很强较弱很弱（2）射线的来源:射线来自，这说明原子核内部是有的。
3.放射性同位素的应用与防护a.放射性同位素:有放射性同位素和放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质。
b.应用:消除静电、工业探伤、做示踪原子等。
c.防护:防止放射性对人体组织的伤害。
4.原子核的组成（1）原子核由质子和中子组成，质子带电荷，电荷量与一个电子的电荷量，中子不带电。
质子和中子统称为核子。
（2）电荷数和质量数①电荷数(Z)= 数=元素的原子序数=原子的数。
②质量数(A)=核子数= 数+ 数。
注意:原子核的电荷数不是它所带的电荷量,质量数也不是它的质量。
（3）原子核常用符号A Z X表示，X为元素符号，A表示核的数，Z表示核的数(即原子序数)。
[典例1]在贝克勒尔发现天然放射现象后,人们对放射线的性质进行了深入的研究。
如图所示,放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是( )A.①表示γ射线，③表示α射线B.②表示β射线，③表示α射线C.④表示α射线，⑤表示γ射线D.⑤表示β射线，⑥表示α射线【考点二】放射性元素的衰变1.原子核的衰变（1）定义:原子核放出粒子或粒子，会变成新的原子核，我们把一种元素经放射过程变成另一种元素的现象，称为原子核的衰变。
高考物理知识点之原子结构与原子核
高考物理知识点之原子结构与原子核考试要点基本概念一、原子模型1．J ．J 汤姆生模型（枣糕模型）——1897年发现电子，认识到原子有复杂结构。
2．卢瑟福的核式结构模型（行星式模型）α粒子散射实验是用α粒子轰击金箔，结果：绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了较大的偏转。
这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。
卢瑟福由α粒子散射实验提出模型：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间运动。
由α粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是10-15m 。
3．玻尔模型（引入量子理论） （1）玻尔的三条假设（量子化）①轨道量子化：原子只能处于不连续的可能轨道中，即原子的可能轨道是不连续的②能量量子化：一个轨道对应一个能级，轨道不连续，所以能量值也是不连续的，这些不连续的能量值叫做能级。
在这些能量状态是稳定的，并不向外界辐射能量，叫定态③原子可以从一个能级跃迁到另一个能级。
原子由高能级向低能级跃迁时，放出光子，在吸收一个光子或通过其他途径获得能量时，则由低能级向高能级12E E h -=γ（量子跃迁。
原子在两个能级间跃迁时辐射或吸收光子的能量化就是不连续性，n 叫量子数。
）（2）从高能级向低能级跃迁时放出光子；从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子，也可能是由于碰撞（用加热α粒子散射实验卢瑟福玻尔结构α粒子氢原子的能级图n E /eV∞ 0 1 -13.62 -3.43 4 -0.853 E 1E 2E 3的方法，使分子热运动加剧，分子间的相互碰撞可以传递能量）。
原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子；而从某一能级到被电离可以吸收能量大于或等于电离能的任何频率的光子。
（如在基态，可以吸收E ≥13.6eV 的任何光子，所吸收的能量除用于电离外，都转化为电离出去的电子的动能）。
核能与核能守恒
核能与核能守恒核能是指由原子核内部结构的变化所释放出的能量，通常是指核裂变和核聚变反应释放出的能量。
核能守恒定律是物理学中的基本定律之一，它要求在一个封闭系统中，核反应所释放的能量总和必须等于核反应之前的能量总和。
本文将探讨核能与核能守恒定律的相关性，以及核能在现代社会中的应用。
一、核能的概念与原理核能是指由核反应过程中释放的能量。
核反应包括核裂变和核聚变两种形式。
核裂变是指重核（如铀、钚等）被撞击而分裂成两个或更多的轻核并释放能量的过程。
核聚变是指两个或两个以上的轻核发生碰撞并融合形成一个更重的核同时释放能量的过程。
核能守恒定律是指在一个封闭系统中，核反应之前的能量总和必须等于核反应之后的能量总和。
这一定律是基于能量守恒定律的延伸，旨在描述核反应中能量的守恒原则。
根据这一定律，核反应中释放的能量将以某种形式继续存在，例如热能、光能等。
二、核能的应用核能具有高能量密度、无排放气体、连续供能等特点，因此在现代社会中，核能得到了广泛的应用。
以下是几个主要领域中核能的应用：1. 发电：核能被广泛应用于核能发电站中。
在核能发电站中，核燃料经过裂变或聚变反应释放能量，并通过核反应堆将能量转化为热能，最后通过蒸汽轮机产生电能。
核能发电能够在相对小的空间内提供巨大的能量输出，同时又减少了大量的碳排放，是一种清洁能源的选择。
2. 医学：核能在医学领域中有着广泛的应用。
例如，核能可以用于医学影像学中，如CT、PET等设备中的放射性同位素用于体内器官成像。
此外，核能还可以应用于医学放射治疗中，如癌症放疗等。
3. 工业：核能在工业领域具有广泛的应用。
例如，核能可以用于石油精炼、化学合成和核素制备等过程中的热源。
此外，核能还可以用于潜艇和航空器动力系统的供能。
三、核能与环境保护核能作为一种清洁能源，被广泛认为是减少温室气体排放、保护环境的重要手段之一。
与化石燃料相比，核能发电过程中几乎不产生温室气体排放，因此在缓解气候变化、改善空气质量等方面具有重要意义。
物理核反应的“守恒规律”与“核能计算”问题
核反应的“守恒规律”与“核能计算”问题—’08备考综合热身辅导系列山东平原一中 魏德田 253100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。
我们则把系统释放或吸收的这种能量，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、吸收核能等两大类型。
其中，又以研究发生质量亏损和释放核能的一类核反应为教学重点。
进而，此类核反应又可分为衰变、嬗变、裂变和聚变等四种。
因此，在本文中亦基本遵循这一原则，初步探讨一下此类问题的解题规律。
一、破解依据欲解决核反应中有关“守恒规律”与“核能的计算”问题，试归纳以下几条“依据”： ㈠五个守恒：⑴质量数守恒；⑵质子数（或核电荷数）守恒；⑶质量守恒（“亏损质量”与释放或吸收的“核能”相当）；⑷能量守恒。
⑸对衰变、嬗变等过程，间或应用动量守恒。
㈡两个方程：⑴质能方程：2mv E =，m 指运动质量。
⑵核能：2c m E ⋅∆=∆㈢一个半衰期（τ）：反映衰变的速度。
⑴剩余核数：τt N N )21(0=；⑵剩余质量：τt m m )21(0=。
㈣核能的计算．．．．．：⑴)(2J c m E ⋅∆=∆或)(5.931MeV m E ⋅∆=∆——质能关系。
其中21m m m ∑-∑=∆， 21m m ∑∑、分别为诸反应物、生成物的静止质量，m ∆为反应物、生．．．．．．成物的静止质量之差．．．．．．．．．，亦即核反应的质量亏损。
若，0m ＞∆则，0E ＞∆为释放核能的情形；若，0m ＜∆则，0E ＜∆为吸收核能的情形。
⑵若不计光子辐射的能量时，则有E E k ∆=∆，即核能（动能）的增加．．．．．．．．．．k E ∆等于．． “系．．统能量”的减少．．．．．．．E ∆；反之亦反之．．．．．．。
㈤核力及其做功问题：⑴核力的性质：⑴是引力，与核子（质子、中子等）是否带电无关；⑵短程力，作用距离小于m 15100.2-⨯；（由于核子距离为m 15108.0-⨯，因而核力只存在于相邻的核子之间，距离稍远则迅速减为零。
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1．表示放射性元素碘131(13153I)β衰变的方程是()
A.13153I→12751Sb＋42He
B.13153I→13154Xe＋0－1e
C.13153I→13053I＋10n
D.13153I→13052Te＋11H
解析：β衰变释放出电子0－1e，根据质量数守恒和电荷数守恒可进一步确定选项B正确．答案：B
2．关于天然放射现象，下列说法正确的是()
A．α射线是由氦原子核衰变产生
B．β射线是由原子核外电子电离产生
C．γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生
D．通过化学反应不能改变物质的放射性
解析：α射线是α衰变时射出的由氦原子核组成的高速粒子流，故选项A错误．β射线是发生β衰变时从原子核内部射出的高速电子流，故选项B错误．γ射线是原子核受到激发后产生的，故选项C错误．物质的放射性由原子核的内部结构决定，与物质是以单质形式还是以化合物形式存在无关，也不受温度、压强等外界因素的影响，故选项D正确．答案：D
3．核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137.碘131的半衰期约为8天，会释放β射线．铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射γ射线．下列说法正确的是()
A．碘131释放的β射线由氦核组成
B．铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量
C．与铯137相比，碘131衰变更慢
D．铯133和铯137含有相同的质子数
解析：β射线由高速电子流组成，选项A错误．γ射线为高频电磁波，光子能量远大于可见光光子的能量，选项B错误．碘131半衰期小，说明衰变快，选项C错误．铯133和铯137为同位素，具有相同的质子数，不同的中子数，选项D正确．
答案：D
4．在存放放射性元素时，若把放射性元素①置于大量水中；②密封于铅盒中；③与轻核元素结合成化合物．则()
A．措施①可减缓放射性元素衰变
B．措施②可减缓放射性元素衰变
C．措施③可减缓放射性元素衰变
D．上述措施均无法减缓放射性元素衰变
解析：放射性元素的衰变快慢由其原子核内部结构决定，与外界因素无关，所以A、B、
C 、错误，
D 正确．
答案：D
5．碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰期为8天．
①碘131核的衰变方程：131 53I→________(衰变后的元素用X 表示)．
②经过________天有75%的碘131核发生了衰变．
解析：①根据衰变过程电荷数守恒与质量数守恒可得衰变方程：131 53I ―→131 53X ＋
－1e ；②
每经1个半衰期，有半数原子核发生衰变，经2个半衰期将剩余14，即有75%发生衰变，即
经过的时间为16天．
答案：①131 54X ＋ 0－1e ②16 6．第一代实用核反应堆以铀235为裂变燃料，而在天然铀中占99%的铀238却不能利用，为了解决这个问题，科学家们研究出快中子增殖反应堆，使铀238变成高效核燃料．在反应堆中，使用的核燃料是钚239，裂变时释放出快中子，周围的铀238吸收快中子后变成铀239，铀239(239 92U)很不稳定，经过________次β衰变后变成钚239(239
94Pu)，处于激发态的钚239放出γ射线后，其原子序数将________(选填“增大”、“减小”或“不变”)．
解析：铀239(239 92U)和钚239(239 94Pu)的质量数相同，电荷数相差2，每一次β衰变电荷数
增加1，说明铀239(239 92U)经过2次β衰变变成钚239(错误!Pu)；放出γ射线电荷数不变，所以原子序数不变．
答案：2 不变
7．(1)232 90Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变，变成208 82Pb(铅)．以下说法正确的是( )
(2)约里奥—居里夫妇发现放射性元素3015P 衰变成3014Si 的同时放出
另一种粒子，这种粒子是__________.3215P 是30
15P 的同位素，被广泛应用
于生物示踪技术，1 mg 的3215P 随时间衰变的关系如图所示，请估算 4
mg 的3215P 经多少天的衰变后还剩0.25 mg? 解析：(1)设α衰变次数为x ，β衰变次数为y ，由质量数守恒和电
荷数守恒得232＝208＋4x,90＝82＋2x －y ，解得x ＝6，y ＝4，C 错、D 对．
铅核、钍核的质子数分别为82、90，故A 对．
铅核、钍核的中子数分别为126、142，故B 对．
(2)写出衰变方程为3015P→3014Si ＋01e ，故这种粒子为01e(正电子)由m －t 图知3215P 的半衰期为
14天，由m 余＝m 原(12)t τ得
0．25 mg ＝4mg×(12)t 14，故t ＝56天．
答案：(1)ABD (2)正电子 56天
8．(2012年日照模拟)一静止的氡核(222 86Rn)发生α衰变，放出一个速度为v 0、质量为m 的α粒子和一个质量为M 的反冲核钋(Po)，若氡核发生衰变时，释放的能量全部转化为α粒子和钋核的动能．
即：v ＝mν0M .
(3)由质能方程可知
E ＝Δmc 2
＝12mν20＋12Mν2 Δmc 2
＝12mν20＋12M (mν0M )2 解得：Δm ＝M ＋m mν202Mc 2. 答案：(1)222 86Rn→218 84Po ＋42He (2)mν0M (3)M ＋m mν202Mc 2 9．静止的氮核14 7N 俘获一个速度为2.3×
107m/s 的中子，发生核反应后若只产生了两个新粒子，其中一个粒子为氦核(42He)，它的速度大小是8.0×
106m/s ，方向与反应前的中子速度方向相同．
＝m 2v 2＋m 3v 3
代入数值，得v 3＝－8.2×
105m/s 即反应后生成的新核的速度大小为8.2×
105m/s 方向与反应前中子的速度方向相反
(2)反应前的总动能E 1＝12m 1v 21
反应后的总动能E 2＝12mv 22＋12m 3v 23
经计算知E1＞E2，故可知反应中发生了质量盈余，没有亏损．答案：(1) 147N＋10n→115B＋42He
8．2×105m/s与反应前中子的速度方向相反
(2)见解析。