高考物理一轮复习第十五单元近代物理天然放射现象核反应核能练习

第3讲 天然放射现象 核反应 核能

1 放射性元素的衰变

(1)原子核的组成

①原子核的组成:原子核由质子和中子组成,质子和中子统称为核子。 ②原子核的符号

③同位素:具有相同的质子数而中子数不同的原子核,在元素周期表中处于同一位置,它们互称为同位素。例如,氢有三种同位素 11H 、12

H 、13

H 。

(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)原子核的衰变

①衰变:原子核自发放出α粒子或β粒子,变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变。

两类衰变的核反应方程分别为:

α衰变:Z Z X →Z -2Z -4Y +24

He

β衰变:Z Z X →Z +1Z Y +-10e

②半衰期:放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。半衰期由原子核内部的因

素决定,跟原子所处的物理、化学状态无关。

江西临川一中月考)(多选)关于天然放射性,下列说法正确的是( )。 A 放射性元素的半衰期与外界的温度无关

B .放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性

C .α、β和γ三种射线中,γ射线的穿透能力最强

D.一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线

【答案】ABC

四川广安市考试)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137

Cs 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137

Cs 的衰变过程,它

们分别是 和 (填入正确选项前的字母)。131I 和137

Cs 原子核中的中子数分别是 和 。

A.X 1Z 56137Ba +01n

B.X 2Z 54131Xe +-10

e

C.X 3Z 56137Ba +-10e

D.X 4Z 54131Xe +11

p

【答案】B C 78 82

2 核力与结合能

(1)核力

①定义:原子核内部,核子间所特有的相互作用力。 ②特点:a.核力是强相互作用的一种表现。

b.核力是短程力,作用范围在1.5×10-15

m 之内。

c.每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用。 (2)结合能

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,叫作原子核的结合能,亦称核能。

(3)比结合能

①定义:原子核的结合能与核子数之比,称作比结合能,也叫平均结合能。

②意义:不同原子核的比结合能不同,某种原子核的比结合能越大,说明核子结合成该种

原子核时平均释放的能量越多,核子结合得越牢固,该种原子核越稳定。

(4)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ΔE=Δmc 2

。

杭州质检)(多选)下列对结合能、比结合能的认识中正确的是( )。

B .自由核子结合为原子核时,可能吸收能量

C .结合能越大的原子核越稳定

D .比结合能越大的原子核越稳定

【答案】AD

福建四校联考)已知氦原子的质量为M He u ,电子的质量为m e u ,质子的质量为m p u ,中

子的质量为m n u ,u 为原子质量单位,且由爱因斯坦质能方程E=mc 2

可知1 u 对应931.5 MeV 的

能量,若取光速c=3×108

m/s,则两个质子和两个中子聚变成一个氦核,释放的能量为( )。 A.[2(m p +m n )-M He ]×931.5 MeV B.[2(m p +m n +m e )-M He ]×931.5 MeV

C.[2(m p +m n +m e )-M He ]·c 2

J

D.[2(m p +m n )-M He ]·c 2

J

【答案】B

3 核裂变、核聚变

(1)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典型的裂变反应方程:

92235U +01n →3689Kr +56144

Ba +301n 。

③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。

(2)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典型的聚变反应方程:

12H +13H →24He +01

n +17.6 MeV 。

云南昆明质量检测)(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源,其一种裂变反应式是 92235U +01n →56144Ba + 3689

Kr +301n 。下列说法正确的有( )。 A .上述裂变反应中伴随着中子放出 B .铀块体积对链式反应的发生无影响 C .铀核的链式反应可人工控制

D .铀核的半衰期会受到环境温度的影响

【答案】AC

(2018海口期末考试)氘和氚发生聚变反应的方程式是 12H +13H →24He +01

n +17.6 MeV,若有2 g 氘和3 g 氚全部发生聚变,N A 为阿伏加德罗常数,则释放的能量是( )。 A .N A ×17.6 MeV B .5N A ×17.6 MeV C .2N A ×17.6 MeV D .3N A ×17.6 MeV

【答案】A

题型一 原子核的衰变问题

1.α衰变、β衰变的比较

衰变类

型 α衰变 β衰变

衰变方程

Z A X →Z -2A -4

Y +24He Z A X →Z +1A Y +-10e 衰变实质 2个质子和2个

中子结合成氦核211H +201n →24

He

1个中子转化为1个质子和1个电子 01n →11H +-1 0e 匀强磁场中 轨迹形

状

衰变规

律

电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒

2.三种射线的比较

射线

名称 比较项目

α射线 β射线 γ射线 组成 高速氦核流

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 Z

1836

静止质量为零 符号

24He

-1 0

e

γ