2021版高中物理全程复习方略配套课件：选修3-放射性元素的衰变核能

【解题指南】根据质量数守恒和电荷数守恒书写核反应方程，
根据质能方程计算核能.
【规范解答】选B.质子和中子聚变结合成一个氘核，其质量数
为2，A错；质量亏损即为质子与中子质量之和与氘核的质量之
差，B项正确；质能方程中，ΔE=Δmc2，C项错；光子波长
λ=
,D项错.
【总结提升】解决核反应方程及核能问题的规范解法 (1)要熟悉和掌握教材中出现的主要核反应方程式,并知道其意义 ; (2)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”. (3)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”.
与核能相关的综合问题 【例证3】(2012·福州模拟)一个质子和一个中子聚变结合成一 个氘核，同时辐射一个γ光子.已知质子、中子，氘核的质量分 别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c.下列说法 正确的是( ) A.核反应方程是 B.聚变反应中的质量亏损Δm=m1+m2-m3 C.辐射出的γ光子的能量E=(m3-m1-m2)c D.γ光子的波长λ=
核反应方程典例
____
(约里奥— 居里夫妇
发现放射
____
性同位素 及正电子)
____
_____
_____
关于核反应的三点说明 (1)核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向 箭头表示反应方向，不能用等号连接. (2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个 守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程. (3)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒.
衰变与其射线 【例证1】(2011·重庆高考)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
【解题指南】解答本题时应注意理解： (1)天然放射现象中三种射线的产生机理. (2)影响天然放射现象的因素. 【解析】选D.α射线是在α衰变中产生的，本质是氦核，A错误 ； β射线是在β衰变中产生的，本质是高速电子束，B错误； γ 射线是发生α衰变和β衰变时原子核发生能级跃迁而产生的电磁 波，C错误；物质的放射性由原子核内部自身的因素决定，与原 子所处的化学状态和外部条件无关,D正确.
考点3 核能
1.核力：核子间的作用力.核力是_短__程__力，作用范围在1.5× 10-15 m之内，只在相邻的核子间发生作用 2.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 3.质能方程、质量亏损 爱因斯坦质能方程E=__m_c2_，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=_Δ__m_c_2_.
核反应类型与核反应方程
【例证2】(2011·北京高考)表示放射性元素碘131( )β
衰变的方程是( )
A.
B.
C.
D.
【解题指南】解答本题时要把握以下两点：
(1)在原子核衰变过程中，质量数守恒，电荷数守恒.
(2)β 衰变是原子核放出高速电子流.
【自主解答】选B.碘( )的原子核内一个中子放出一个电子，
是轻核聚变
D.
是重核裂变
【解题指南】弄清衰变、人工转变、裂变、聚变的区别并熟记典 型的核反应方程，在此基础上求解此题. 【解析】选D.衰变是原子核自发地放出α或β粒子的核反应，衰变 方程的特点是箭头的左边只有一个原子核，箭头的右边出现α或β 粒子；用α粒子去轰击原子核产生新核的过程，是人工转变；聚 变反应的特点是箭头的左边是两个轻核，箭头的右边是较大质量 的原子核；裂变方程的特点是箭头的左边是重核与中子反应，箭 头右边是中等质量的原子核.综上所述，A、B、C正确,故选D.
变成一个质子，质量数没有发生变化，核电荷数增加1，所以生
成54号元素 Xe，放出一个电子.B选项正确.
【总结提升】核反应方程的书写方法 (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( )、中子( )、α粒子( )、β粒子( )、正电子 ( )、氘核( )、氚核( )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，所以要理解并应用好质量数 守恒和电荷数守恒的规律. (3)熟悉核反应的四种基本类型，可以帮助我们理清思路，很快 写出正确的核反应方程.
【总结提升】解答本题关键在于搞清三种射线的性质，以及半 衰期及同位素的概念.对易错选项及错误原因具体分析如下：
易错角度
错误原因
分不清α、β、γ射线的性质，实际上α射线为 易错选A 高速氦核流，β射线为高速电子流，γ射线为
光子流
误认为γ射线的频率小于可见光的频率，而实 易错选B
际上γ射线的频率大于可见光的频率
2021版高中物理全程复 习方略配套课件：选修 3-放射性元素的衰变核
能
2020/9/11
考点1 三种射线、两种衰变
1.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___. (4)放射性同位素的应用与防护. ①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. ②应用：消除静电、工业探伤、作_示__踪__原__子__等. ③防护：防止放射性对人体组织的伤害.
②特点: a.裂变过程中能够放出巨大的能量; b.裂变的同时能够放出2～3(或更多)个中子; c.裂变的产物不是惟一的.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典型的分裂方程:
(2)轻核聚变. ①定义：某些轻核结合成质量数较大的原子核的反应过程. ②特点:a.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. b.聚变反应比裂变反应更剧烈. c.对环境污染较少. d.自然界中聚变反应原料丰富. ③典型的聚变方程:
6. (钍)经过一系列α衰变和β衰变,变成 7. 法错误的是( ) 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
(铅).以下说
【解析】选C.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.(2011·上海高考)天然放射性元 素放出的三种射线的穿透能力实验 结果如图所示，由此可推知( ) A.②来自于原子核外的电子 B.①的电离作用最强，是一种电磁波 C.③的电离作用较强，是一种电磁波 D.③的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子
【解析】选D.从穿透能力上看，③能穿透铝板进入铅板，③必 然是γ射线，γ射线是原子核内发出的高频光子，属于电磁波， 电离作用弱，故D正确，C错误；②能穿透纸板进入铝板，②必 然是β射线，是原子核内发射出的电子流，A错误；纸板能够挡 住①，则①是α射线，它的电离作用最强，但它是氦原子核，不 是电磁波，B错误.
2.原子核的衰变 (1)原子核放出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. (2)分类. α衰变： → +____ β衰变： → +____ (3)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.
3. 测年法是利用 衰变规律对古生物进行年代测定的方
4. 法，若以横坐标t表示时间，纵坐标m表示任意时刻 的质量，
5. m0为t=0时 6. 是( )
的质量.下面四幅图中能正确反映
衰变规律的
【解析】选C.由公式m=m0· 并结合数学知识可知C正确.
4.原子核 与氘核 反应生成一个α粒子和一个质子.由此可
【解题指南】解答本题时要把握以下三点：(1)半衰期的长短代 表了衰变的快慢.(2)光子能量大小由频率高低决定.(3)同位素的 核电荷数相同. 【自主解答】选D.β射线是高速运动的电子流，不是氦原子核， A错误；γ射线的频率大于可见光的频率，根据E=hν可知，γ射 线光子能量大于可见光光子能量，B错误；半衰期越短，衰变越 快，C错误；铯133和铯137都是铯元素，是质子数相同而中子 数不同的同位素，所以D正确.
1.对核力的三点说明 (1)核力是强相互作用的一种表现； (2)核力是短程力，作用范围在1.5×10-15 m之内； (3)每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用. 2.结合能与比结合能 (1)结合能：把构成原子核的结合在一起的核子分开所需的能量 .
(2)比结合能： ①定义：原子核的结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫 平均结合能. ②特点：不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越大 ，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定. 3.获得核能的途径 (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.
1.三种射线的比较
射线名称 比较项目
组成
带电量 质量 符号
α射线 β射线
γ射线
高速氦核流
高速电 子流
2e
-e
光子流(高频 电磁波)
0
4mp
静止质量为零
γ
射线名称 比较项目
α射线 β射线
速度
可达0.1c 可达0.99c
垂直进入电场或磁场 的偏转情况
贯穿本领 对空气的电离作用
偏转
最弱 很强
偏转 较强 较弱
考点2 核反应的四种类型
核反应的四种类型比较
类型
可控性
α衰变 衰变
β衰变
百度文库
自发 自发
人工转变 人工控制
核反应方程典例 _____ _____ _____
(卢瑟福发现质子) _____
(查德威克发现中子)
类型 可 控 性
人工转变 人工控制
重核裂变 轻核聚变
比较容易 进行人工 控制 除氢弹外 无法控制
γ射线 c
不偏转 最强 很弱
2.α衰变、β衰变的比较
衰变类型
α衰变
β衰变
衰变方程
衰变实质
2个质子和2个中子 结合成一个整体射 出
1个中子转化为1个质 子和1个电子
衰变类型
匀强磁场中轨 迹形状
α衰变
β衰变
衰变规律
电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒
3.对半衰期的两点说明 (1)根据半衰期的概念,可总结出公式. N余=N原( )t/τ，m余=m原( )t/τ.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. (2)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.
(4)根据平均结合能来计算核能. 原子核的结合能＝平均结合能×核子数. (5)有时可结合动量守恒和能量守恒进行分析计算，此时应注意 动量、动能关系式p2=2mEk的应用.
1.(2011·浙江高考)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
知( )
A.A=2,Z=1
B.A=2,Z=2
C.A=3,Z=3
D.A=3,Z=2
【解析】选D.写出核反应方程：
，由质量数守恒和电
荷数守恒，列方程：A+2=4+1,Z+1=2+1,解得:A=3,Z=2,故
选项D正确.
5.关于核衰变和核反应的类型，下列表述不正确的有( )
A.
是α衰变
B.
是人工转变
C.