資源簡介

章末素養提升
物理 觀念 認識原子核 1.法國物理學家　　　　　　發現了天然放射現象，人們認識到原子核具有復雜結構 2.三種射線 α射線：氦核流，穿透力　　　，電離作用　　　 β射線：高速電子流，穿透力　　　　，電離作用較　　 γ射線：是一種電磁波，伴隨α衰變和β衰變而產生，穿透力　　　，電離作用　　　　 3.　　　　發現了質子，并預測了中子的存在 4.　　　　　　發現了中子
原子核的衰變 及半衰期 (1)原子核的衰變：原子核釋放出像α、β這樣的射線而轉變為　　　　的變化，稱為原子核的衰變 (2)半衰期：放射性元素的原子核有　　　　發生衰變需要的時間。經過時間t，該元素的剩余質量m=M(
四種核反應 α衰變 自發 +___________
β衰變 自發 +　　　　+
人工 轉變 人工 控制 He→　　　 H(盧瑟福發現質子)
Be→　　　　 n(查德威克發現中子)
He→　　 n 約里奧—居里夫婦發現放射性同位素，同時發現正電子
Si+_______
重核裂變 比較容易進行人工控制 nKr+　
nSr+　
輕核聚變 很難控制 H→　　 n
物理 觀念 結合能 平均結合能 核能的計算 1.結合能：核子結合成原子核所　　　　　　稱為原子核的結合能 平均結合能(比結合能)：比結合能越　　　，原子核就越穩定，比結合能是原子核穩定程度的量度 2.愛因斯坦質能方程：　　　　　或ΔE=　　　　 3.核能的計算： (1)根據核反應方程，計算核反應前后的質量虧損Δm (2)根據ΔE=Δmc2計算核能 注意：Δm、c、ΔE的單位
科學 思維 1.能根據質量數守恒和電荷數守恒，寫出核反應方程 2.能用半衰期、質量虧損和質能方程計算核能相關問題
科學態度 與責任 1.了解兩類核能應用的利弊了解核能的利用前景，關注受控熱核反應研究的進展 2.關注核技術應用對人類生活和社會發展的影響
例1　(2023·焦作市四中高二模擬)關于核衰變和核反應的類型，下列表述正確的有(　　)
A.Hn是輕核聚變
B.NHeH是β衰變
C.He是人工核轉變
D.Kr+2是重核裂變
例2　(2024·福建卷)Cu+X，則其中的X表示(　　)
A. B.
C. D.
例3　(2023·泰州市高二期末)核能具有高效、清潔等優點，利用核能是當今世界解決能源問題的一個重要方向。原子核的比結合能隨質量數變化的曲線如圖所示，根據該曲線可知，下列說法正確的是(　　)
A.核比核更穩定
B.核的結合能約為1 MeV
C.兩個核結合成核時釋放能量約為24 MeV
D.核和核的平均核子質量相等
例4　(2023·赤峰市二中高二月考)如圖所示，P為勻強磁場中一點，某放射性元素的原子核靜止在P點，該原子核發生衰變后，放出一個氦核()和一個新核，它們速度方向與磁場垂直，其軌跡均為圓弧，半徑之比為45∶1，重力、阻力和氦核與新核間的庫侖力均不計。下列說法正確的是(　　)
A.放射性元素原子核的電荷數是90
B.可能的衰變方程為He
C.氦核和新核動量之比是1∶45
D.衰變前核的質量等于衰變后氦核和新核的總質量
例5　(2023·連云港市中學高二月考)氘核的質量為2.013 553 u，質子的質量是1.007 277 u，中子的質量是1.008 665 u。(1 u相當于931.5 MeV能量，普朗克常量h=6.63×10-34 J·s，e=1.6×10-19 C，結果保留三位有效數字)。
(1)寫出一個質子和一個中子結合為氘核時的核反應方程。
(2)氘核的結合能和比結合能各是多少？
(3)如果該反應釋放的核能是以射出一個光子的形式釋放，則光子的頻率是多少？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例6　(2023·江蘇蘇州市高二期末)海水中有豐富的氘，可以充當未來的重要能源，兩個氘核聚合成一個氦核(同位素)的同時放出一個中子，并釋放出巨大的能量，若其中氘核的質量為m0，中子的質量為m1，氦核的質量為m2，光在真空中的速度為c。
(1)寫出該核反應方程并求該核反應釋放的核能；
(2)若兩個氘核以相同大小的動能對心正碰，求反應后產生的中子與氦核的動能之比。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
答案精析
貝可勒爾　弱　強　較強　弱　極強　更弱　盧瑟福
查德威克　新核　半數He　　　　　　n　1n　　釋放的能量　大　E=mc2　Δmc2
例1　A　[HHen是輕核聚變，A正確；HeH是原子核的人工轉變方程，B錯誤；He是α衰變方程，C錯誤；Kr+2是β衰變，選項D錯誤。]
例2　B　[根據核反應方程中質量數和電荷數守恒可知，X的質量數為0，電荷數為-1，則X為。故選B。]
例3　C　[比結合能越大的原子核越穩定，核的比結合能比核的比結合能低，因此，核比核更穩定，A錯誤；核的比結合能為1 MeV，核由兩個核子組成，因此，核的結合能為2×1 MeV=2 MeV，B錯誤；的結合能為4×7 MeV=28 MeV，兩個核結合成核時釋放能量約為28 MeV-2×2 MeV=24 MeV，C正確；兩個核結合成核時釋放能量，發生質量虧損，而反應前后的核子數不變，因此，核和核的平均核子質量不相等，D錯誤。]
例4　B　[由于放出氦核()和新核的過程，系統的動量守恒，則有m氦v氦=m新v新
所以氦核和新核動量比是1∶1，則C錯誤；由于放出的氦核()和新核在磁場中做勻速圓周運動，根據洛倫茲力提供向心力有Bqv=m，
解得R=
則它們的軌道半徑與它們所帶的電荷數成反比，所以q氦∶q新=1∶45，則新核所帶的電荷數為90，由于核反應過程電荷數、質量數守恒，則放射性元素原子核的電荷數是92，所以可能的衰變方程為He，則A錯誤；B正確；因為衰變過程釋放能量，所以衰變前核的質量大于衰變后氦核和新核的總質量，則D錯誤。]
例5　(1)nH
(2)2.23 MeV　1.12 MeV
(3)5.38×1020 Hz
解析　(1)一個質子和一個中子結合為氘核時的核反應方程nH
(2)一個質子和一個中子結合為氘核時質量虧損
Δm=1.007 277 u+1.008 665 u-2.013 553 u=0.002 389 u
放出的能量為ΔE=0.002 389×931.5 MeV≈2.23 MeV
可知氘核的結合能為2.23 MeV，氘核的比結合能為E'== MeV≈1.12 MeV
(3)核能以射出一個光子的形式釋放，則光子的頻率是ν== Hz≈5.38×1020 Hz。
例6　(1)HHen　(2m0-m1-m2)c2　(2)3∶1
解析　(1)核反應過程中，原子核的質量數與核電荷數守恒，
則可寫出核反應方程為HHen
核反應中的質量虧損為Δm=2m0-m1-m2
核反應所釋放的核能為ΔE=Δmc2=(2m0-m1-m2)c2
(2)把兩個氘核作為一個系統，碰撞過程系統的動量守恒，由于碰撞前兩氘核的動能相等，其動量等大反向，因此反應前后系統的總動量為零，即mHevHe+mnvn=0
根據動能與動量的大小關系有Ek=mv2=，氦核與中子的質量之比等于質量數之比，即有mHe∶mn=3∶1，解得反應后產生的中子與氦核的動能之比Ekn∶EkHe=3∶1。(共22張PPT)
DIWUZHANG
第5章
章末素養提升
再現
素養知識
物理 觀念 認識 原子核 1.法國物理學家　　　　　發現了天然放射現象，人們認識到原子核具有復雜結構
2.三種射線
α射線：氦核流，穿透力　　，電離作用___
β射線：高速電子流，穿透力　　　，電離作用較___
γ射線：是一種電磁波，伴隨α衰變和β衰變而產生，穿透力
　　　，電離作用_____
3.　　　　發現了質子，并預測了中子的存在
4.　　　　　發現了中子
貝可勒爾
弱
強
較強
弱
極強
更弱
盧瑟福
查德威克
物理 觀念 原子核的衰變及半衰期 1.原子核的衰變：原子核釋放出像α、β這樣的射線而轉變為　　　的變化，稱為原子核的衰變
2.半衰期：放射性元素的原子核有　　　發生衰變需要的時間。經過時間t，該元素的剩余質量m=M(
新核
半數
物理 觀念 四種 核反應 α衰變 自發 +_____
β衰變 自發 + +
人工 轉變 人工 控制 He→H(盧瑟福發現質子)
Be→_____n(查德威克發現中子)
He→_____n 約里奧—居里夫婦發現放射性同位素，同時發現正電子
Si+____
物理 觀念 四種核反應 重核裂變 比較容易進行人工控制 nKr+____
nSr+_____
輕核聚變 很難控制 H→_____n
n
1n
物理 觀念 結合能 平均結合能 核能的計算 1.結合能：核子結合成原子核所　　　　　　稱為原子核的結合能
平均結合能(比結合能)：比結合能越　　，原子核就越穩定，比結合能是原子核穩定程度的量度
2.愛因斯坦質能方程：　　　　或ΔE=______
3.核能的計算：
(1)根據核反應方程，計算核反應前后的質量虧損Δm
(2)根據ΔE=Δmc2計算核能
注意：Δm、c、ΔE的單位
釋放的能量
大
E=mc2
Δmc2
科學 思維 1.能根據質量數守恒和電荷數守恒，寫出核反應方程
2.能用半衰期、質量虧損和質能方程計算核能相關問題
科學態度 與責任 1.了解兩類核能應用的利弊了解核能的利用前景，關注受控熱核反應研究的進展
2.關注核技術應用對人類生活和社會發展的影響
　(2023·焦作市四中高二模擬)關于核衰變和核反應的類型，下列表述正確的有
A.Hn是輕核聚變
B.NHeH是β衰變
C.He是人工核轉變
D.Kr+2是重核裂變
例1
提能
綜合訓練
√
HHen是輕核聚變，A正確；
HeH是原子核的人工轉變方程，B錯誤；
He是α衰變方程，C錯誤；
Kr+2是β衰變，選項D錯誤。
　(2024·福建卷)Cu+X，則其中的X表示
A. B.
C. D.
例2
√
根據核反應方程中質量數和電荷數守恒可知，X的質量數為0，電荷數為-1，則X為。故選B。
　(2023·泰州市高二期末)核能具有高效、清潔等優點，利用核能是當今世界解決能源問題的一個重要方向。原子核的比結合能隨質量數變化的曲線如圖所示，根據該曲線可知，下列說法正確的是
A.核比核更穩定
B.核的結合能約為1 MeV
C.兩個核結合成核時釋放能量
　約為24 MeV
D.核和核的平均核子質量相等
例3
√
比結合能越大的原子核越穩定，
核的比結合能比核的比結合能低，
因此，核更穩定，A錯誤；
核的比結合能為1 MeV，核由兩
個核子組成，因此，核的結合能為
2×1 MeV=2 MeV，B錯誤；
的結合能為4×7 MeV=28 MeV，兩個核時釋放能量約為28 MeV-2×2 MeV=24 MeV，C正確；
兩個核時釋放能量，發生質量虧損，而反應前后的核子數不變，因此，核的平均核子質量不相等，D錯誤。
　 (2023·赤峰市二中高二月考)如圖所示，P為勻強磁場中一點，某放射性元素的原子核靜止在P點，該原子核發生衰變后，放出一個氦核()和一個新核，它們速度方向與磁場垂直，其軌跡均為圓弧，半徑之比為45∶1，重力、阻力和氦核與新核間的庫侖力均不計。下列說法正確的是
A.放射性元素原子核的電荷數是90
B.可能的衰變方程為He
C.氦核和新核動量之比是1∶45
D.衰變前核的質量等于衰變后氦核和新核的總質量
例4
√
由于放出氦核()和新核的過程，系統的動量守恒，
則有m氦v氦=m新v新
所以氦核和新核動量比是1∶1，則C錯誤；
由于放出的氦核()和新核在磁場中做勻速圓周運
動，根據洛倫茲力提供向心力有Bqv=m，
解得R=
則它們的軌道半徑與它們所帶的電荷數成反比，所以
q氦∶q新=1∶45，則新核所帶的電荷數為90，由于核反
應過程電荷數、質量數守恒，則放射性元素原子核的
電荷數是92，所以可能的衰變方程為He，
則A錯誤；
B正確；
因為衰變過程釋放能量，所以衰變前核的質量大于衰變后氦核和新核的總質量，則D錯誤。
　 (2023·連云港市中學高二月考)氘核的質量為2.013 553 u，質子的質量是1.007 277 u，中子的質量是1.008 665 u。(1 u相當于931.5 MeV能量，普朗克常量h=6.63×10-34 J·s，e=1.6×10-19 C，結果保留三位有效數字)。
(1)寫出一個質子和一個中子結合為氘核時的核反應方程。
例5
答案　nH
一個質子和一個中子結合為氘核時的核反應方程nH
(2)氘核的結合能和比結合能各是多少
答案　2.23 MeV　1.12 MeV
一個質子和一個中子結合為氘核時質量虧損
Δm=1.007 277 u+1.008 665 u-2.013 553 u=0.002 389 u
放出的能量為ΔE=0.002 389×931.5 MeV≈2.23 MeV
可知氘核的結合能為2.23 MeV，氘核的比結合能為E'== MeV≈
1.12 MeV
(3)如果該反應釋放的核能是以射出一個光子的形式釋放，則光子的頻率是多少
答案　5.38×1020 Hz
核能以射出一個光子的形式釋放，則光子的頻率是
ν== Hz≈5.38×1020 Hz。
　 (2023·江蘇蘇州市高二期末)海水中有豐富的氘，可以充當未來的重要能源，兩個氘核聚合成一個氦核(同位素)的同時放出一個中子，并釋放出巨大的能量，若其中氘核的質量為m0，中子的質量為m1，氦核的質量為m2，光在真空中的速度為c。
(1)寫出該核反應方程并求該核反應釋放的核能；
例6
答案　HHen　(2m0-m1-m2)c2
核反應過程中，原子核的質量數與核電荷數守恒，
則可寫出核反應方程為HHen
核反應中的質量虧損為Δm=2m0-m1-m2
核反應所釋放的核能為ΔE=Δmc2=(2m0-m1-m2)c2
(2)若兩個氘核以相同大小的動能對心正碰，求反應后產生的中子與氦核的動能之比。
答案　3∶1
把兩個氘核作為一個系統，碰撞過程系統的動量守恒，由于碰撞前兩氘核的動能相等，其動量等大反向，因此反應前后系統的總動量為零，
即mHevHe+mnvn=0
根據動能與動量的大小關系有
Ek=mv2=
氦核與中子的質量之比等于質量數之比，即有
mHe∶mn=3∶1，
解得反應后產生的中子與氦核的動能之比
Ekn∶EkHe=3∶1。

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