資源簡介

章末素養(yǎng)提升
物理 觀念 天然放射 現(xiàn)象：三 種射線 α射線：氦核流，穿透力　　　　，電離作用強 β射線：高速電子流，穿透力　　　　，電離作用較弱 γ射線：是一種電磁波，伴隨α衰變和β衰變而產生，穿透力　　　，電離作用更弱
放射性元 素的衰變 含義：放射性元素是不穩(wěn)定的，會自發(fā)地蛻變?yōu)榱硪环N元素，同時放出　　　　的現(xiàn)象。 ①α衰變：　　　　　 He ②β衰變：　　　　 e
核反應 與核能 結合能：由分散的核子結合成原子核的過程中所釋放出的能量稱為原子核的結合能 比結合能(平均結合能)：比結合能越　　　　，原子核就越穩(wěn)定，比結合能是原子核穩(wěn)定程度的量度 愛因斯坦質能方程：　　　　　　或ΔE=　　　　 重核的裂變：n—→Kr+　　　 輕核的聚變：H　　　 n
基本粒子 粒子的分類：強子、輕子、規(guī)范玻色子 夸克模型
科學 思維 1.能根據(jù)質量數(shù)守恒和電荷數(shù)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(tài)度 與責任 1.了解兩類核能應用的利弊，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(fā)展的影響
例1　(2024·福建卷NiCu+X，則其中的X表示(　　)
AHe Be
Ce Dn
例2　(2023·廣元市高二期中)裝修經常使用的大理石會向空氣中釋放放射性氣體氡Rn)，氡Rn)經過一系列衰變后變成鉛Pb)，其半衰期約為3.8天，氡Rn)是一種無色無味的惰性氣體。世界衛(wèi)生組織研究表明，在許多國家，氡是肺癌的重要病因。一般情況下，大理石即使經過半年時間，氣體氡Rn)的釋放量依然比較高。下列說法正確的是(　　)
A.氡Rn)在夏天要比冬天衰變得更快
B.100個氡Rn)經過3.8天有50個發(fā)生衰變
C.氡Rn)在衰變過程中滿足質量守恒和電荷守恒
D.氡Rn)衰變至鉛Pb)經過4次α衰變和4次β衰變
例3　(2023·涼山州統(tǒng)考)如圖是原子核的比結合能曲線，下列說法正確的是(　　)
A.從曲線上分析，兩個H核合成He釋放約6 MeV的能量
B.兩個H核結合成He，因為質量數(shù)未變，所以不釋放或吸收能量
CU裂變成Kr和Ba的方程為：nBaKr+n
D.從曲線上分析，的結合能小于Ba的結合能
1.比結合能是原子核穩(wěn)定程度的量度。不同種類的原子核的比結合能不同，比結合能越大，原子核就越穩(wěn)定。
2.如果核反應釋放出能量，那么一定是產物的比結合能大于反應物的比結合能。
例4　核電站利用核反應堆工作，鈾核U裂變生成鋇核Ba和氪核Kr。在一個反應堆中用石墨做慢化劑使快中子減速。碳核的質量是中子的12倍，假設中子與碳核的每次碰撞都是彈性正碰，而且認為碰撞前碳核都是靜止的。
(1)試完成鈾核裂變反應方程：
nBaKr+n
兩空分別為　　　　　　、　　　　　　。
(2)已知U、Ba、Kr核以及中子的質量分別是235.043 9 u，140.913 9 u，91.897 3 u和1.008 7 u，計算一個鈾核裂變放出的核能。1 u=1.66×10-27 kg，真空中光速c=3.0×108 m/s；(結果保留兩位有效數(shù)字)
(3)設碰撞前中子的動能是E0，經過一次碰撞，中子失去的動能是多少。
核能的計算方法
(1)由ΔE=Δmc2(Δm單位為“kg”)計算。
(2)由ΔE=Δm×931.5 MeV(Δm單位為“u”)計算。
(3)借助動量守恒和能量守恒計算。
答案精析
弱　強　極強　射線Y
Y　大　E=mc2　Δmc2　n
He
例1　B　［根據(jù)核反應方程中質量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，X的質量數(shù)為0，電荷數(shù)為-1，則X為e。故選B。］
例2　D　［半衰期不受溫度影響，氡Rn)在夏天和冬天衰變得一樣快，故A錯誤；半衰期是針對大量放射性元素原子核的統(tǒng)計規(guī)律，對少數(shù)個別放射性元素原子核沒有意義，故B錯誤；衰變過程中伴有能量釋放，因此會有質量虧損，則氡Rn)在衰變過程中不滿足質量守恒，滿足電荷守恒，故C錯誤；設氡Rn)衰變至鉛Pb)經過x次α衰變和y次β衰變，Pb+He+e，則根據(jù)電荷數(shù)守恒和質量數(shù)守恒有86=82+2x-y，222=206+4x，解得x=4，y=4，則氡Rn)衰變至鉛Pb)經過4次α衰變和4次β衰變，故D正確。］
例3　C　［從曲線上分析，核的比結合能約為7 MeV，H核的比結合能約為1 MeV，則兩個H核結合成He核時釋放能量為ΔE=4×7 MeV-2×2×1 MeV=24 MeV，A、B錯誤；根據(jù)核反應的質量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，裂變成Kr和Ba的方程為nBaKr+n，C正確；從曲線上分析，的比結合能小于Ba的比結合能，但是的結合能大于Ba的結合能，D錯誤。］
例4　(1)56　92　(2)3.2×10-11 J　(3)E0
解析　(1)根據(jù)電荷數(shù)和質量數(shù)守恒可得：
核反應方程為UnBaKr+n
(2)核反應過程中的質量虧損為
Δm=(235.043 9+1.008 7-140.913 9-91.897 3-3×1.008 7) u=0.215 3 u
由愛因斯坦質能方程得一個鈾核裂變放出的能量為ΔE=Δmc2=0.215 3×1.66×10-27×(3×108)2 J≈3.2×10-11 J
(3)設中子和碳核的質量分別為m和M，碰撞前中子的速度為v0，碰撞后中子和碳核的速度分別為v和v'，根據(jù)動量守恒定律，可得mv0=mv+Mv'
根據(jù)彈性碰撞中能量守恒，
可得E0=m=mv2+Mv'2
解得v=v0
已知M=12m，可得v=-v0
則在碰撞過程中中子損失的能量為
ΔE=m-mv2=E0。(共15張PPT)
DIWUZHANG
第五章
章末素養(yǎng)提升
物理 觀念 天然放射 現(xiàn)象：三 種射線 α射線：氦核流，穿透力 ，電離作用強
β射線：高速電子流，穿透力 ，電離作用較弱
γ射線：是一種電磁波，伴隨α衰變和β衰變而產生，穿透力 ，電離作用更弱
放射性元 素的衰變 含義：放射性元素是不穩(wěn)定的，會自發(fā)地蛻變?yōu)榱硪环N元素，同時放出 的現(xiàn)象。
①α衰變：—→_________He
②β衰變：—→_________e
再現(xiàn)
素養(yǎng)知識
弱
強
極強
射線
Y
Y
物理 觀念 核反應 與核能 結合能：由分散的核子結合成原子核的過程中所釋放出的能量稱為原子核的結合能
比結合能(平均結合能)：比結合能越 ，原子核就越穩(wěn)定，比結合能是原子核穩(wěn)定程度的量度
愛因斯坦質能方程： 或ΔE=______
重核的裂變：n—→Kr+_____
輕核的聚變：H—→________n
基本粒子 粒子的分類：強子、輕子、規(guī)范玻色子
夸克模型
大
E=mc2
Δmc2
n
He
科學思維 1.能根據(jù)質量數(shù)守恒和電荷數(shù)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(tài)度 與責任 1.了解兩類核能應用的利弊，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(fā)展的影響
　(2024·福建卷NiCu+X，則其中的X表示
AHe Be
Ce Dn
例1
√
提能
綜合訓練
根據(jù)核反應方程中質量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，X的質量數(shù)為0，電荷數(shù)為-1，則X為e。故選B。
　(2023·廣元市高二期中)裝修經常使用的大理石會向空氣中釋放放射性氣體氡Rn)，氡Rn)經過一系列衰變后變成鉛Pb)，其半衰期約為3.8天，氡Rn)是一種無色無味的惰性氣體。世界衛(wèi)生組織研究表明，在許多國家，氡是肺癌的重要病因。一般情況下，大理石即使經過半年時間，氣體氡Rn)的釋放量依然比較高。下列說法正確的是
A.氡Rn)在夏天要比冬天衰變得更快
B.100個氡Rn)經過3.8天有50個發(fā)生衰變
C.氡Rn)在衰變過程中滿足質量守恒和電荷守恒
D.氡Rn)衰變至鉛Pb)經過4次α衰變和4次β衰變
例2
√
半衰期不受溫度影響，氡Rn)在夏天和冬天衰變得一樣快，故A錯誤；
半衰期是針對大量放射性元素原子核的統(tǒng)計規(guī)律，對少數(shù)個別放射性元素原子核沒有意義，故B錯誤；
衰變過程中伴有能量釋放，因此會有質量虧損，則氡Rn)在衰變過程中不滿足質量守恒，滿足電荷守恒，故C錯誤；
設氡Rn)衰變至鉛Pb)經過x次α衰變和y次β衰變，Pb
+He+e，則根據(jù)電荷數(shù)守恒和質量數(shù)守恒有86=82+2x-y，222=206+4x，解得x=4，y=4，則氡Rn)衰變至鉛Pb)經過4次α衰變和4次β衰變，故D正確。
　(2023·涼山州統(tǒng)考)如圖是原子核的比結合能曲線，下列說法正確的是
A.從曲線上分析，兩個H核合成He釋放約6 MeV的能量
B.兩個H核結合成He，因為質量數(shù)
未變，所以不釋放或吸收能量
CU裂變成Kr和Ba的方程為：
nBaKr+n
D.從曲線上分析，的結合能小于
Ba的結合能
例3
√
從曲線上分析，核的比結合能約為
7 MeV，H核的比結合能約為1 MeV，
則兩個H核結合成He核時釋放能量
為ΔE=4×7 MeV-2×2×1 MeV=24 MeV，
A、B錯誤；
根據(jù)核反應的質量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，
Kr和Ba的方程為nBaKr+n，C正確；
從曲線上分析，Ba的比結合能，但是Ba的結合能，D錯誤。
總結提升
1.比結合能是原子核穩(wěn)定程度的量度。不同種類的原子核的比結合能不同，比結合能越大，原子核就越穩(wěn)定。
2.如果核反應釋放出能量，那么一定是產物的比結合能大于反應物的比結合能。
　核電站利用核反應堆工作，鈾核U裂變生成鋇核Ba和氪核Kr。在一個反應堆中用石墨做慢化劑使快中子減速。碳核的質量是中子的12倍，假設中子與碳核的每次碰撞都是彈性正碰，而且認為碰撞前碳核都是靜止的。
(1)試完成鈾核裂變反應方程：
nBaKr+n
兩空分別為　　、　　。
例4
56
92
根據(jù)電荷數(shù)和質量數(shù)守恒可得：
核反應方程為UnBaKr+n
(2)已知U、Ba、Kr核以及中子的質量分別是235.043 9 u，140.913 9 u，91.897 3 u和1.008 7 u，計算一個鈾核裂變放出的核能。1 u=1.66×10-27 kg，真空中光速c=3.0×108 m/s；(結果保留兩位有效數(shù)字)
核反應過程中的質量虧損為
Δm=(235.043 9+1.008 7-140.913 9-91.897 3-3×1.008 7) u=0.215 3 u
由愛因斯坦質能方程得一個鈾核裂變放出的能量為ΔE=Δmc2=0.215 3
×1.66×10-27×(3×108)2 J≈3.2×10-11 J
答案　3.2×10-11 J
(3)設碰撞前中子的動能是E0，經過一次碰撞，中子失去的動能是多少。
答案　E0
設中子和碳核的質量分別為m和M，碰撞前中子的速度為v0，碰撞后中子和碳核的速度分別為v和v'，根據(jù)動量守恒定律，可得mv0=mv+Mv'
根據(jù)彈性碰撞中能量守恒，
可得E0=m=mv2+Mv'2
解得v=v0
已知M=12m，
可得v=-v0
則在碰撞過程中中子損失的能量為ΔE=m-mv2=E0。
總結提升
核能的計算方法
(1)由ΔE=Δmc2(Δm單位為“kg”)計算。
(2)由ΔE=Δm×931.5 MeV(Δm單位為“u”)計算。
(3)借助動量守恒和能量守恒計算。

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