2013高三物理一轮复习课件：第十六章 放射性元素的衰变 核能

244 4 0 Pu―→92He＋7－1e＋208Pb 94 82
中子数
150
18
0
126
33
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由此可见反应前中子数为 150，反应后的中子总数为 18 ＋126＝144，故此过程中损失了 6 个中子．
[答案] 9 次 α 衰变，6 次 β 衰变 多 12 个质子、24 个 中子 6 个中子
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考点诊断
9 1.下面列出的是一些核反应方程： 30P→ 30 Si＋X，4 Be＋2 15 14 1 4 7 H→10B＋Y；4He＋2He→3Li＋Z，其中( 5 2
)
A．X 是质子，Y 是中子，Z 是正电子 B．X 是正电子，Y 是质子，Z 是中子 C．X 是中子，Y 是正电子，Z 是质子 D．X 是正电子，Y 是中子，Z 是质子
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[解析] 设此过程中发生了 x 次 α 衰变，y 次 β 衰变，则 衰变方程可以写成如下式
244 4 Pu―→x2He＋y－0e＋208Pb 94 1 82
根据衰变中的电荷数守恒与质量数守恒建立下面方程
244＝4x＋208 94＝2x－y＋82
3．近段时间，朝鲜的“核危机”引起了全球的瞩目，其 焦点问题就是朝鲜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出可供研制核武器的钚 239(239 94 Pu)，这种239Pu 可由铀 239(239U)经过 n 次 β 衰变而产生，则 94 92 n 为( ) B．239 D．92
答案 B
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热点题型探究
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题型归纳
题型一 衰变次数的确定 【例 1】 放射性元素钚核244Pu 经过多少次 α、β 衰变后 94 将变成铅核 208Pb？钚核比铅核多多少个质子和中子？此衰变 82 的全过程中共损失了多少个中子？
答案 C
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5．下列关于原子和原子核的说法正确的是( A．β 衰变现象说明电子是原子核的组成部分 B．玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化 C．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短
)
D．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
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15 或吸收的能量叫原子核的 □结合能 ．
16
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3．质能方程． (1)质量亏损：组成原子核的核子质量与原子核的质量之
16 差叫 □质量亏损 ．
(2)质能方程：一定的能量和一定的质量相联系，物体的
□mc2 总能量和它的质量成正比，即 E＝ 17
第二讲 放射性元素的衰变 核能
考点知识诊断
热点题型探 究
难点能力突 破
课后作业
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考点知识诊断
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知识清单
一、天然放射现象 1．天然放射现象． 贝克勒尔发现天然放射现象，揭开了人类研究原子核结构 的序幕．通过对无数放射现象的研究，人们发现了原子序数大
－4 ，即AX―→A－2Y＋4He. Z Z 2
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2．β 衰变：β 衰变的实质是其元素的原子核内的一个中 子变成质子时放射出一个电子．每发生一次 β 衰变，新元素
12 与原元素比较，核电荷数增加 □1 ，质量数不变．
A 0 即AX―→Z＋1Y＋－1e. Z
5．核能的利用途径． (1)重核裂变： 重核俘获一个中子后分裂成为两个(或多个) 中等质量核的反应过程．重核裂变的同时放出几个中子，并 释放出大量核能．为了使铀 235 裂变时发生链式反应：铀块
18 的体积应大于它的□临界 体积．如：
235 1 U＋1n―→92Kr＋141Ba＋30n. 92 0 36 56
□ 很强， 6 电离 作用较弱．能穿透几毫米的铝板．
7 (3)γ 射线： 速度为光速的光子流(波长极短的□电磁波)，
贯穿作用最强，电离作用很弱．能穿透几厘米的铅板．
6
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二、原子核的人工转变 用高能粒子轰击靶核，产生另一种新核的反应过程， 即
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变式训练 1 原子核238U 经放射性衰变①变为原子核234 92 90 Th，继而经放射性衰变，②变为原子核234Pa，再经放射性衰 91 变，③变为原子核234U.放射性衰变①、②和③依次为( 92 A．α 衰变、β 衰变和 β 衰变 B．β 衰变、α 衰变和 β 衰变 C．β 衰变、β 衰变和 α 衰变 D．α 衰变、β 衰变和 α 衰变 )
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解析 根据核反应过程中遵循质量数守恒和电荷数守恒
0 1 的规律， 可知题中所涉及的各粒子为1X→正电子， Y→中子， 0 1 1Z→质子，可知正确选项为
D.
答案 D
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A A′ X＋x―→Z′ Y＋y Z A 其中Z X
是靶核的符号，x
A′ 为入射粒子，Z′Y
是新核，y
是放射出粒子的符号． 1．1919 年，卢瑟福发现质子的核反应方程为
14 1 N＋4He―→17O＋1H 7 2 8
7
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衰变规律可用公式 N＝
.
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核子在结合成原子核时出现质量亏损 Δm，其能量也要 相应地减少，即 ΔE＝Δmc2.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 ΔE＝Δmc2.
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4．核能的计算． 根据 1 原子质量单位(u)相当于 931.5meV 能量，用核子 结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以 931.5meV， 即 ΔE＝Δm×931.5meV.注意该式中 Δm 单位是 u，ΔE 单位 的是 MeV.
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8 子核反应遵守 □质量数 和
9 □电荷数
守恒．
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三、原子核的衰变 原子核自发地放出某种粒子而转变为新核的变化． 1．α衰变：α衰变的实质是其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)，每发生一次α衰
10 变，新元素与原元素比较，核电荷数减少 □2，质量数减少 11 □4
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第十六章 原子结构 原子核
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N0
t 2τ
或 m＝ t 表示．式中的 N0， 2τ
m0
m0 表示元素在 t＝0 时的原子核数、质量，τ 为半衰期，N、 m 表示这种元素的原子核在经过时间 t 后尚未衰变的原子核 数与质量．8《恒谦教育教学资源库》
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2．1932 年，查德威克发现中子的核反应方程为
有核力作用，超过这个距离，核力就迅速减小为零．由于质
14 0.8×10－15 m，所以每个核子只能 子和中子的半径约为 □
跟它的相邻的核子间才有力的作用． (3)核力是很强的力．
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2．核能． 由于原子核中的核子间存在强大的核力，使得原子核成 为一个坚固的集合体，要把原子核中的核子拆散，就得克服 核力而做巨大的功，反之，要把核子集合成一个原子核，就 要放出巨大的能量． 单个核子结合成原子核或原子核分裂成单个核子，放出
解之得 x＝9，y＝6
故此过程经历了 9 次 α 衰变与 6 次 β 衰变．
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钚核244Pu 的质子数为 94、中子数为 150，铅核208Pb 的 94 82 质子数为 82、中子数为 126，故它们的质子数相差 12、中子 数相差 24. 此核反应的全过程中各部分的中子数如下式
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(2)轻核聚变：某些轻核结合成质量较大的核，同时释放 出大量核能的反应过程，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，因此聚变反应又叫热核反应，
3 如：2H＋1H―→4He＋1n. 1 2 0
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A．2 C．145
答案 A
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4．现已建成的核电站发电的能量来自于( A．天然放射性元素衰变放出的能量 B．人工放射性同位素放出的能量 C．重核裂变放出的能量 D．化学反应放出的能量
)
解析 现在核电站所用原料主要是铀，利用铀裂变放出 的核能发电，故 C 项正确．
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四、核能 1．核力：相邻核子之间的作用力． (1)核力与核子是否带电无关，质子与质子之间、质子与 中子之间、中子与中子之间都可以有核力作用．
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13 (2)核力是短程力，只在 □1.5×10－15 m 的极短距离内
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3．γ 衰变：γ 衰变是伴随着 α 衰变和 β 衰变同时发生的， γ 衰变不改变原子核的电荷数和质量数． 4．半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的 时间．半衰期由放射性元素的原子核内部本身的因素决定， 跟原子所处在物理状态和化学状态无关．
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解析 设 α 衰变和 β 衰变的次数分别为 x 和 y，则
4x＝235－207 2x－y＝92－82
质量数守恒 电荷数守恒
解得 x＝7，y＝4，故选 B.
答案 B
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1 于□83 的所有天然存在的元素都有放射性，原子序数小于
2 □83 的天然存在的元素有些也有放射性，它们放射出来的射
线共有三种．
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2．三种射线． 1 3 (1)α 射线：速度为光速 的氦核流， □贯穿作用弱， 10
4 □电离 作用很强．不能穿透薄纸或薄铝箔． 5 (2)β 射线：速度约为光速 99%的电子流， □贯穿 作用
2． 235U 衰变为207Pb， 从 92 要经过 α 衰变和 β 衰变的次数是 82 ( ) A．14 次 α 衰变和 10 次 β 衰变 B．7 次 α 衰变和 4 次 β 衰变 C．10 次 α 衰变和 14 次 β 衰变 D．4 次 α 衰变和 7 次 β 衰变
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9 Be＋4He―→12C＋1n 4 2 6 0
3．1934 年，约里奥· 居里夫妇发现了放射性同位素核反 应方程为
27 4 30 1 13Al＋2He―→15P＋0n 30 P―→30Si＋0e 15 14 1
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原子核的人工转变使人们推知原子核的组成：由质子和 中子组成． 核电荷数＝质子数、 质量数＝质子数＋中子数． 原
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解析 原子核是由质子和中子组成的，β 衰变是核内中 子转变成为质子同时生成电子，即 β 粒子，故 A 错；半衰期 由原子核本身决定，与外界环境因素无关，C 错；比结合能 越大表示原子核中核子结合得越牢固，D 错；玻尔提出的氢 原子能级不连续就是原子能量量子化，B 对．