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第五章 原子核
人教版 選擇性必修第三冊
（復習與提升）
目錄
CONTENTS
1
知識清單
2
重點突破
3
核裂變和核聚變
4
原子核衰變的綜合問題
01
知識清單
知識清單
天然放射現象：3種射線(α射線、β射線、γ射線)的本質和性質
探測射線的儀器：威耳遜云室
質子(___)
放射性元素
的衰變
意義：原子核_______放出某種粒子而轉變為新核
α衰變：
衰變方程式
原子核的組成
中子(___)
β衰變：
自發地
知識清單
放射性元素的衰變
規律：衰變過程遵守_______守恒、_______守恒、
動量守恒；釋放的能量以放出粒子和反沖核的
動能及γ光子能量的形式表現出來
半衰期：大量原子核有____發生衰變需要的時間，
它由核_________的因素決定，與原子所處的物
理、化學狀態_____
人工
轉變
質子的發現：
中子的發現：
放射性同位素和正電子的發現：
質量數
電荷數
半數
內部自身
無關
知識清單
核反應
與核能
核能
核反應
核力：短程力，只與_____核子發生作用
結合能：原子核是核子憑借核力結合在一起構成
的，要把它們_____所需要的能量就是原子核的
結合能
比結合能(平均結合能)：比結合能越___，原子核
中核子結合得越牢固，原子核越穩定
愛因斯坦質能方程：E＝mc2或ΔE＝______
重核的裂變：
輕核的聚變：
“基本”粒子
鄰近
分開
大
Δmc2
02
重點突破
原子核的衰變及半衰期
1.α衰變和β衰變的比較
α衰變 β衰變
衰變方程 X Y He X Y e
衰變實質 2個質子和2個中子結合成一個整體 1個中子轉化為1個質子和1個電子
H+ n He n H e
勻強磁 場中軌 跡形狀
衰變規律 電荷數守恒、質量數守恒
原子核的衰變及半衰期
2.半衰期
(1)定義:放射性元素的原子核有半數發生衰變所需的時間,叫作這種元素的半衰期。
(2)意義:表示衰變的快慢。
(3)決定因素:放射性元素衰變的快慢是由核內部自身的因素決定的,跟原子所處的化
學狀態和外部條件無關。
(4)公式:N余=N原 ,m余=m原 。
提示：半衰期是統計規律,適用于對大量原子核的分析判斷,凡是用“個”來描述的,
都不是大量原子核。
原子核的衰變及半衰期
【例題】自然界中一些放射性重元素往往會發生一系列連續的遞次衰變，又稱為放射
系或衰變鏈。每個衰變鏈都有一個半衰期很長的始祖核素，經過若干次連續衰變，直
至生成一個穩定核素。已知 的衰變鏈如圖所示。下列判斷中正確的是( )
A. 圖中的橫坐標表示核電荷數，縱坐標表示中子數
B. 衰變最終生成的穩定核素為
C. 衰變最終生成穩定核素，共有兩種不同
的衰變路徑
D. 衰變最終生成穩定核素，共發生了7次
衰變，2次 衰變
A
原子核的衰變及半衰期
解析:根據鈾235具有92個質子和143個中子，可知圖中的橫坐標表示
核電荷數，縱坐標表示中子數，故A正確；由題圖可知， 衰變最終
生成的穩定核素為，故B錯誤；衰變路徑有4種，故C錯誤；
衰變最終生成穩定核素，經過 衰變的次數，
衰變的次數 ，故D錯誤。
原子核的衰變及半衰期
【例題5】　(2022·山東卷)碘125衰變時產生γ射線,醫學上利用此特性可治療某些疾病。碘125的半衰期為60天,若將一定質量的碘125植入患者病灶組織,經過180天剩余碘125的質量為剛植入時的(　　)
A. B.
C. D.
B
解析：設剛植入時碘的質量為m0,經過180天后的質量為m,根據m= m0,代入數據解得m=m0=m0=m0,B項正確。
核反應及核能的計算
1.核反應的四種類型
核反應　核反應類型
2.核能的計算方法
(1)根據ΔE＝Δmc2計算，計算時Δm的單位是“kg”，c的單位是“m/s”，ΔE的單位是“J”。
(2)根據ΔE＝Δm×931.5 MeV/u計算。因1原子質量單位(1 u)相當于931.5 MeV，所以計算時Δm的單位是“u”，ΔE的單位是“MeV”。
(3)根據核子比結合能來計算核能
原子核的結合能＝核子比結合能×核子數。
核反應　核反應類型
【例題】關于核反應的知識,下列說法正確的是 (　 )
A Rn Po+X,X是α粒子
B.中子轟擊 U,一定能發生鏈式反應
C U n Ba Kr+ n是核裂變方程,也是氫彈的核反應方程
D U核的平均結合能大于 Ba核的平均結合能
解析：由質量數和電荷數守恒可得X是 He,A正確;發生鏈式反應,要求是慢中子,且
鈾塊的體積必須超過臨界體積,B錯誤 U n→ Kr+ n是原子彈的核反應方
程,核反應過程中會釋放核能,生成的 Ba核更穩定,可得 U核的平均結合能小于
Ba核的平均結合能,C、D均錯誤。
A
核反應　核反應類型
BC
核反應　核反應類型
03
核裂變和核聚變
核裂變和核聚變
(3)典型的核裂變反應方程
核裂變和核聚變
核裂變和核聚變
A
核裂變和核聚變
【例題】 原子核的比結合能與質量數的關系圖像如圖所示，下列說法
錯誤的是( )
C
A. 原子核的結合能等于把其完全分解成自由
核子所需的最小能量
B. 比結合能越大，原子核越穩定
C. 核比核的比結合能小，所以 核比
核更穩定
D. 裂變成中等質量的核，會發生質量虧
損，釋放能量
核裂變和核聚變
解析：根據結合能的定義可知，原子核的結合能等于使其完全分解成自
由核子所需的最小能量，故A正確；比結合能反映原子核的穩定程度，比
結合能越大，原子核越穩定，故B正確；由題圖可知核比 核的比結
合能小，所以核比核更不穩定，故C錯誤； 裂變成中等質量的
核，會發生質量虧損，根據公式 ，要釋放能量，故D正確。
04
原子核衰變的綜合問題
磁場中的原子核衰變與動量守恒的綜合問題
原子核衰變過程中， 粒子、 粒子和新原子核在磁場中的軌跡
靜止的原子核在勻強磁場中自發衰變，其軌跡為兩相切圓， 衰
變時兩圓外切， 衰變時兩圓內切，根據動量守恒定律
和知，半徑小的為新核，半徑大的為 粒子或 粒子，其特點
對比如表：
磁場中的原子核衰變與動量守恒的綜合問題
衰變類型 衰變方程 勻強磁場中軌跡特點
衰變 _____________________________________________
兩圓外切， 粒子軌跡半徑大
衰變 ____________________________________
兩圓內切， 粒子軌跡半徑大
磁場中的原子核衰變與動量守恒的綜合問題
【例題】多選原來靜止在勻強磁場中的某種放射性元素的原子核，衰變后
產生的新核和 粒子在磁場中運動徑跡如圖所示，假定原子核 衰變時釋
放的核能全部轉化為核和 粒子的動能，已知核的動能為 ，光速為 ，
下列說法正確的是( )
ABC
A. 衰變方程為，其中 粒子由 核中兩個
中子和兩個質子結合而成
B. 核和 粒子在磁場中運動方向都為逆時針方向
C. 該反應中質量虧損為
D. 核和 粒子運動的半徑之比為
磁場中的原子核衰變與動量守恒的綜合問題
解析：根據質量數守恒和電荷數守恒，衰變方程為 ，其中 粒子由 核
中兩個中子和兩個質子結合而成，故A正確；根據左手定則，核和 粒子在磁場中運
動方向都為逆時針方向，故B正確；根據，，可得，衰
變后產生的核和 粒子動量大小相等，有，解得 粒子的動能
，衰變后產生的核和 粒子總動能為，根據質
能方程有 ，解得質量虧損，故C正確；粒子在磁場中做勻速圓周
運動的半徑 ，因為核和 粒子動量大小相等，所以有
，故D錯誤。
磁場中的原子核衰變與動量守恒的綜合問題
【例題】 在磁感應強度為 的勻強磁場中，一個靜止的放射性原子核發生了一次
衰變，放射出的 粒子 在與磁場垂直的平面內做圓周運動，其軌道半徑為。
以、分別表示 粒子的質量和電荷量，生成的新核用 表示。下面說法不正確的
是( )
A. 發生衰變后產生的 粒子與新核 在磁場中運動的軌跡正確的是圖丙
B. 新核在磁場中運動的半徑為
C. 粒子的圓周運動可以等效成一個環形電流，且電流大小為
D. 若衰變過程中釋放的核能都轉化為 粒子和新核的動能，則衰變過
程中的質量虧損為
A
磁場中的原子核衰變與動量守恒的綜合問題
解析：由動量守恒可知衰變后產生的 粒子與新核 運動方向相反，動量大小相等，
由可知 粒子運動半徑大，由左手定則可知兩粒子做圓周運動方向相同，軌
跡外切，丁圖正確，故A錯誤；由 可知，新核在磁場中運動的半徑
為 ，故B正確；圓周運動的周期為，環形電流為，故
C正確；對 粒子由洛倫茲力提供向心力可得，由質量關系可知衰變后新核
質量為，由衰變過程中動量守恒可得 ，則，系統增
加的能量為 ，由質能方程可得，聯立解得衰變過程中
的質量虧損為 ，故D正確。
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