高中物理 第三章 原子核章末整合导学案 教科版选修3-5-教科版高二选修3-5物理学案VIP免费

第三章原子核章末整合一、对核反应方程及类型的理解1．四类核反应方程的比较名称核反应方程时间其它衰变α衰变U―→Th＋He1896年贝可勒尔β衰变Th―→Pa＋e裂变U＋n―→Sr＋Xe＋10n＋141MeV1938年原子弹原理聚变H＋H―→He＋n＋17.6MeV氢弹原理人工转变正电子Al＋He―→P＋nP―→Si＋e1934年约里奥—居里夫妇发现质子N＋He―→O＋H1919年卢瑟福发现中子Be＋He―→C＋n1932年查德威克2.解题时注意事项(1)熟记一些粒子的符号α粒子(He)、质子(H)、中子(n)、电子(e)、氘核(H)、氚核(H)(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】(多选)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.N＋He―→O＋XB.Al＋He―→P＋XC.H＋H―→He＋XD.U＋X―→Sr＋Xe＋10X答案BCDAB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(H)；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(n)；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(n)；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(n)，故方程中X是中子的核反应为B、C、D.其中A、B为原子核的人工转变．针对训练1完成下列核反应方程．A.7N＋He―→8O＋________B.P―→Si＋________C.92U＋n―→Sr＋54Xe＋________D.H＋H―→________＋n其中属于衰变的是________，属于人工转变的是________，属于裂变的是________，属于聚变的是________．答案He10nHeBACD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＝N0n或m＝m0n，其中n＝，τ为半衰期．2．确定衰变次数的方法(1)X―→Y＋nHe＋me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】一个Bi原子核中含有的中子数是多少个？Bi具有放射性，现有Bi元素16g，经15天，该元素还剩2g，则该元素的半衰期为多少天？答案1275解析一个Bi原子核中含有的中子个数为210－83＝127.根据m余＝m原n知n＝3＝，所以τ＝5天．针对训练2放射性元素U衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成Bi，而Bi可以经一次衰变变成X(X代表某种元素)，也可以经一次衰变变成Tl，X和Tl最后都变成Pb，衰变路径如图1所示．则()图1A．a＝82，b＝211B.Bi―→X是β衰变，Bi―→Tl是α衰变C.Bi―→X是α衰变，Bi―→Tl是β衰变D.Tl经过一次α衰变变成Pb答案B解析由Bi―→X，质量数不变，说明发生的是β衰变，同时知a＝84.由Bi―→Tl是核电荷数减2，说明发生的是α衰变，同时知b＝206，由Tl―→Pb发生了一次β衰变．故选B.三、核能的计算方法1．利用质能方程来计算核能(1)根据核反应方程，计算核反应前与核反应后的质量亏损Δm.(2)根据爱因斯坦质能方程E＝mc2或ΔE＝Δmc2计算核能．方程ΔE＝Δmc2中若Δm的单位用“kg”、c的单位用“m/s”，则ΔE的单位为“J”；若Δm的单位用“u”，可直接用质量与能量的关系式1u相当于931.5MeV推算ΔE，此时ΔE的单位为“兆电子伏(MeV)”，即1u＝1.66×10－27kg，相当于931.5MeV，即原子质量单位1u对应的能量为931.5MeV，这个结论可在计算中直接应用．2．利用平均结合能来计算核能原子核的结合能＝核子的平均结合能×核子数．核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差，就是该次核反应所释放(或吸收)的核能．【例3】试计算用α粒子轰击铍(Be)核发现中子的核反应中所释放的能量．(已知铍核、碳核、α粒子和中子的质量分别为mBe＝9.01219u，mC＝12.000u，mα＝4.0026u，mn＝1.008665u．1u＝1.660566×10－27kg)答案5.705MeV(或9.15×1...