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第三節(jié)　核力與核反應(yīng)方程
第1課時(shí)　原子核的組成　核反應(yīng)方程
［分值：60分］
1~7題每題5分，共35分
考點(diǎn)一　原子核的組成
1.盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子后，猜想原子核中還有中子的存在，他的主要依據(jù)是 (　　)
A.原子核外電子數(shù)與質(zhì)子數(shù)相等
B.原子核的質(zhì)量大約是質(zhì)子質(zhì)量的整數(shù)倍
C.原子核的核電荷數(shù)只是質(zhì)量數(shù)的一半或少一些
D.質(zhì)子和中子的質(zhì)量幾乎相等
2.2022年10月，中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所使用蘭州重離子加速器與中國(guó)超重元素研究加速器裝置，成功合成了新核素錒204Ac)，錒204的中子數(shù)為 (　　)
A.115 B.89 C.204 D.293
考點(diǎn)二　核反應(yīng)方程
3.(2023·廣東卷)理論認(rèn)為，大質(zhì)量恒星塌縮成黑洞的過程，受核反應(yīng)C+YO的影響。下列說法正確的是 (　　)
A.Y是β粒子，β射線穿透能力比γ射線強(qiáng)
B.Y是β粒子，β射線電離能力比γ射線強(qiáng)
C.Y是α粒子，α射線穿透能力比γ射線強(qiáng)
D.Y是α粒子，α射線電離能力比γ射線強(qiáng)
4.(多選)(2020·全國(guó)卷Ⅰ)下列核反應(yīng)方程中，X1、X2、X3、X4代表α粒子的有 (　　)
A.HH―→+X1
BHH―→+X2
CUn―→Kr+3X3
DnLi―→ +X4
考點(diǎn)三　原子核的衰變方程
5.(2024·廣州市統(tǒng)考)核廢水排入大海，對(duì)海洋生態(tài)造成惡劣影響。核廢水中含有多種放射性元素，其中銫137的衰變方程為CsBa+X，氚的衰變方程為HHe+Y，下列說法正確的是(　　)
A.X是α粒子，Y是β粒子
B.上述兩個(gè)核反應(yīng)都遵守質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒
C.上述兩個(gè)反應(yīng)中放出的粒子X和Y都是組成原子核的基本粒子
D.被核廢水中的放射性物質(zhì)污染的海產(chǎn)品，通過高溫烹煮后可以消除核輻射
6.(2023·肇慶市高二期末)氫的同位素氚H)具有放射性，會(huì)放射出β射線而衰變成氦3He)，半衰期為12.5年。下列關(guān)于氚的衰變的說法正確的是 (　　)
A.β粒子是原子核的組成部分
B.該衰變方程為HHee
C.100個(gè)氚核經(jīng)過12.5年后將有50個(gè)氚核發(fā)生了衰變
D.通過加熱的方法可以縮短氚核的半衰期
7.據(jù)報(bào)道，香煙會(huì)釋放一種危險(xiǎn)的放射性元素“釙( Po)”，如果每天抽1包香煙，一年后累積的輻射相當(dāng)于 200次胸透的輻射連續(xù)發(fā)生一次α衰變和一次β衰變后產(chǎn)生了新核，新核的中子數(shù)比新核的質(zhì)子數(shù)多 (　　)
A.39個(gè) B.40個(gè) C.42個(gè) D.43個(gè)
8~10題每題6分，11題7分，共25分
8.(2023·深圳市高二期末)人造心臟的放射性同位素動(dòng)力源用的燃料是钚-238，利用能量轉(zhuǎn)換裝置將載能粒子(如α粒子、β粒子和γ射線)的能量轉(zhuǎn)換為電能，钚-238的衰變方程為PuU+X+γ。钚-238的半衰期為87.7年，則下列說法正確的是 (　　)
A.X具有很強(qiáng)的穿透能力
B.γ射線是由钚-238的核外電子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的
C.取10個(gè)钚-238，經(jīng)過87.7年后還剩下5個(gè)钚-238
D.γ射線必須伴隨著α或β射線產(chǎn)生
9.(2023·廣州市模擬)如圖所示的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警器具有穩(wěn)定性好、安全性高的特點(diǎn)，應(yīng)用非常廣泛，其工作原理為：放射源處的镅Am放出的α粒子，使殼內(nèi)氣室空氣電離而導(dǎo)電，當(dāng)煙霧進(jìn)入殼內(nèi)氣室時(shí)，α粒子被煙霧顆粒阻擋，導(dǎo)致工作電路的電流減小，于是蜂鳴器報(bào)警。則 (　　)
A.發(fā)生火災(zāi)時(shí)溫度升高,的半衰期變短
B.這種報(bào)警裝置應(yīng)用了α射線貫穿本領(lǐng)強(qiáng)的特點(diǎn)
C.發(fā)生α衰變的核反應(yīng)方程是PuAme
DAm發(fā)生α衰變的核反應(yīng)方程是AmNpHe
10.由于放射性元素Np的半衰期很短，所以在自然界一直未被發(fā)現(xiàn)，只是在使用人工的方法制造后才被發(fā)現(xiàn)。已知Np 經(jīng)過一系列α衰變和β衰變后變成Bi，下列判斷中正確的是 (　　)
A.Bi的原子核比Np的原子核少28個(gè)中子
BBi的原子核比Np的原子核少8個(gè)中子
C.衰變過程中共發(fā)生了7次α衰變和4次β衰變
D.衰變過程中共發(fā)生了4次α衰變和7次β衰變
11.(多選)(2023·廣州市高二期中)在足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，靜止的鈉的同位素Na發(fā)生衰變，沿與磁場(chǎng)垂直的方向釋放出一個(gè)粒子后，變?yōu)橐粋€(gè)新核，新核與放出粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡均為圓，如圖所示，下列說法正確的是 (　　)
A.新核為Mg
B.軌跡2是新核的運(yùn)動(dòng)軌跡
CNa發(fā)生的是α衰變
D.新核沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)
答案精析
1.C　［當(dāng)盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子后，接著又發(fā)現(xiàn)原子核的核電荷數(shù)與原子核的質(zhì)量數(shù)不相等，大約是原子核質(zhì)量數(shù)的一半或者更少一些，因此猜想在原子核內(nèi)還存在有質(zhì)量且不帶電的中性粒子，故選C。］
2.A
3.D　［根據(jù)核反應(yīng)滿足質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，Y是α粒子He)，三種射線的穿透能力，γ射線最強(qiáng)，α射線最弱；三種射線的電離能力，α射線最強(qiáng)，γ射線最弱。故選D。］
4.BD　［根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒知
HH―→He，A錯(cuò)誤。
HH―→He，B正確。
Un―→Kr+n，C錯(cuò)誤。
nLi―→He，D正確。］
5.B　［根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，X和Y都是電子，是原子核中的中子轉(zhuǎn)變成一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，質(zhì)子留在核中而電子從核中射出，故A錯(cuò)誤；衰變過程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，故B正確；X和Y都是電子，原子核是由質(zhì)子和中子組成的，電子不是組成原子核的基本粒子，故C錯(cuò)誤；半衰期與溫度無關(guān)，只由元素種類決定，即由原子核的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定，與其他因素?zé)o關(guān)，高溫烹煮不能消除核輻射，故D錯(cuò)誤。］
6.B　［β粒子是電子，所以不是原子核的組成部分，故A錯(cuò)誤；根據(jù)衰變時(shí)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)不變，可知衰變方程為HHee，故B正確；半衰期是大量原子核發(fā)生衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)少量的原子核發(fā)生衰變不適用，故C錯(cuò)誤；半衰期由原子核內(nèi)部的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)決定，與外界環(huán)境溫度無關(guān)，所以通過加熱的方法不可以縮短氚核的半衰期，故D錯(cuò)誤。］
7.B　Po連續(xù)發(fā)生一次α衰變和一次β衰變后產(chǎn)生新核的質(zhì)量數(shù)為206，電荷數(shù)為83，則新核的中子數(shù)為206-83=123(個(gè))，比質(zhì)子數(shù)多123-83=40(個(gè))，故選項(xiàng)B正確。］
8.D　［根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可推知X為α粒子，其穿透能力較弱，故A錯(cuò)誤；γ射線是由钚-238原子核由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的，與核外電子無關(guān)，故B錯(cuò)誤；半衰期是針對(duì)大量放射性原子核的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)少數(shù)原子核不適用，故C錯(cuò)誤；γ射線必須伴隨著α或β射線產(chǎn)生，故D正確。］
9.D　［半衰期不因外界環(huán)境的溫度而改變，A錯(cuò)誤；這種報(bào)警裝置應(yīng)用了α射線電離能力強(qiáng)的特點(diǎn)，B錯(cuò)誤；α衰變釋放出氦核，故核反應(yīng)方程是AmNpHe，C錯(cuò)誤，D正確。］
10.C　Bi的原子核有209-83=126個(gè)中子; Np的原子核有237-93=144個(gè)中子，則Bi的原子核比Np的原子核少18個(gè)中子，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；由237-209=4x，93-2x+y=83可得x=7，y=4，即衰變過程中共發(fā)生了7次α衰變和4次β衰變，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。］
11.AB　［根據(jù)動(dòng)量守恒知，放出的粒子與新核的速度方向相反，由左手定則判斷知，放出的粒子應(yīng)帶負(fù)電，是β粒子，所以發(fā)生的是β衰變，根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒知，衰變方程為NaMge，可知新核為Mg，故A正確，C錯(cuò)誤；由題意，靜止的鈉核Na發(fā)生衰變時(shí)動(dòng)量守恒，釋放出的粒子與新核的動(dòng)量大小相等，兩個(gè)粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中都做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，因?yàn)樾潞说碾姾闪看笥谒尫懦龅牧Ｗ与姾闪浚砂霃焦絩=知，新核的運(yùn)動(dòng)軌跡半徑小于粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡半徑，所以軌跡2是新核的軌跡，故B正確；根據(jù)洛倫茲力提供向心力，由左手定則判斷知，新核要沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，故D錯(cuò)誤。］第三節(jié)　核力與核反應(yīng)方程
第1課時(shí)　原子核的組成　核反應(yīng)方程
［學(xué)習(xí)目標(biāo)］　1.知道原子核的組成，會(huì)正確書寫原子核符號(hào)。2.知道核反應(yīng)遵循的規(guī)律，會(huì)正確書寫核反應(yīng)方程(重點(diǎn))。3.知道α衰變和β衰變的特點(diǎn)，能運(yùn)用衰變規(guī)律寫出衰變方程(重難點(diǎn))。
一、原子核的組成
1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，如圖所示為α粒子轟擊氮原子核示意圖。
(1)用α粒子轟擊多種原子核，都打出了質(zhì)子，說明了什么問題？
(2)絕大多數(shù)原子核的質(zhì)量數(shù)都大于其質(zhì)子數(shù)，說明了什么問題？
1.質(zhì)子(p)
(1)1919年，盧瑟福用　　　　轟擊氮原子核發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子。
(2)質(zhì)子帶　　　　電，電荷量e=+1.6×10-19 C，mp=1.672 6×10-27 kg。
2.中子(n)
(1)盧瑟福預(yù)言，原子核內(nèi)應(yīng)該還存在著一種質(zhì)量跟質(zhì)子差不多的　　　　的中性粒子，稱為中子。　　　　　　　　通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了中子的存在，中子是原子核的組成部分。
(2)mn=1.674 9×10-27 kg。
3.原子核的組成：原子核由　　　　和　　　組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為　　　　。
4.原子核的表示：
例1　已知鐳的原子序數(shù)是88，原子核的質(zhì)量數(shù)是226，問：
(1)鐳核中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)分別是多少？
(2)鐳核的核電荷數(shù)和所帶的電荷量分別是多少？(e=1.6×10-19 C)
(3)鐳原子核外有幾個(gè)電子？
二、核反應(yīng)方程
1.核反應(yīng)：利用天然放射性的高速粒子或人工加速的粒子去轟擊　　　　　　　　，以產(chǎn)生新的原子核的過程叫作核反應(yīng)。
2.反應(yīng)能：在核反應(yīng)過程中，原子核的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)會(huì)發(fā)生變化，同時(shí)伴隨著　　　　的釋放或吸收，所放出或吸收的能量叫作反應(yīng)能。
3.盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程：
NHe→　　　　　　　 H；
查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程：
BeHe→　　　　　　　 n。
4.核反應(yīng)遵循的規(guī)律：在核反應(yīng)過程中，方程兩邊總的　　　　　　和　　　　　　是守恒的。
例2　完成下列核反應(yīng)方程，并指出其中哪個(gè)是發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程，哪個(gè)是發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程。
(1NnC+　　　　；
(2NHeO+　　　　；
(3Bn→　　　 He；
(4BeHe→　　　 n；
(5FeHCo +　　　　。
書寫核反應(yīng)方程時(shí)要注意
(1)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒；
(2)中間用箭頭，不能寫成等號(hào)；
(3)核反應(yīng)方程遵守質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，核反應(yīng)過程中，一般會(huì)發(fā)生質(zhì)量的變化。
三、原子核的衰變方程
1.衰變類型
(1) α衰變：
原子核放出α粒子的衰變。進(jìn)行α衰變時(shí)，質(zhì)量數(shù)　　　　，電荷數(shù)　　　 U的α衰變方程：
UTh+　　　　。
(2)β衰變：
原子核放出β粒子的衰變。進(jìn)行β衰變時(shí)，質(zhì)量數(shù)　　　　，電荷數(shù)　　　 ,ThPa+　　　　　　　　。
2.衰變規(guī)律：　　　　守恒，　　　　守恒。
如圖為α衰變、β衰變示意圖。
(1)當(dāng)原子核發(fā)生α衰變時(shí)，原子核的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)如何變化？其實(shí)質(zhì)是什么？
(2)當(dāng)原子核發(fā)生β衰變時(shí)，新核的核電荷數(shù)相對(duì)原來的原子核在元素周期表中的位置怎樣變化？
(3)原子核中沒有電子，β衰變中的電子來自哪里？
例3　(2024·佛山市開學(xué)考試)1898年，居里夫婦從鈾礦石中發(fā)現(xiàn)鐳Ra)。鐳Ra)具有放射性，衰變方程如下：Rn+X，衰變過程還會(huì)放出γ射線，下列說法正確的是 (　　)
A.X是e
B.X是He
C.由于地球的溫室效應(yīng)，鐳的半衰期將會(huì)增加
D.核衰變放出的γ射線是電子發(fā)生躍遷產(chǎn)生的
原子核衰變的理解
衰變類型 α衰變 β衰變
衰變方程 XYHe XYe
衰變實(shí)質(zhì) 2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成氦核H+nHe 1個(gè)中子轉(zhuǎn)化為1個(gè)質(zhì)子和1個(gè)電子nHe
衰變規(guī)律 電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒、動(dòng)量守恒
例4　U核經(jīng)一系列的衰變后變?yōu)镻b核，問：
(1)一共經(jīng)過幾次α衰變和幾次β衰變？
(2Pb與U相比，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)各少了多少？
1.衰變方程的書寫：衰變方程用“→”，而不用“=”表示，因?yàn)樗プ兎匠瘫硎镜氖窃雍说淖兓皇腔瘜W(xué)反應(yīng)。
2.衰變次數(shù)的判斷技巧
(1)方法：設(shè)放射性元素X經(jīng)過n次α衰變和m次β衰變后，變成穩(wěn)定的新元素Y，則衰變方程為Y+He+e
根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可列方程：
A=A'+4n，Z=Z'+2n-m。
(2)技巧：為了確定衰變次數(shù)，一般先由質(zhì)量數(shù)的改變確定α衰變的次數(shù)(這是因?yàn)棣滤プ兊拇螖?shù)多少對(duì)質(zhì)量數(shù)沒有影響)，然后根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù)。
答案精析
一、
（1）說明質(zhì)子是原子核的組成部分。
（2）說明原子核中除了質(zhì)子外還有其他粒子。
梳理與總結(jié)
1.（1）α粒子　（2）正
2.（1）不帶電　查德威克
3.質(zhì)子　中子　核子
例1　(1)88　138　(2)88　1.408×10-17 C　(3)88
解析　(1)原子核的質(zhì)量數(shù)等于核內(nèi)質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和，鐳核中的質(zhì)子數(shù)等于原子序數(shù)，故質(zhì)子數(shù)為88，中子數(shù)N等于原子核的質(zhì)量數(shù)A與質(zhì)子數(shù)Z之差，即N=A-Z=226-88=138。
(2)鐳核的核電荷數(shù)和所帶的電荷量分別是：Z=88，Q=Ze=88×1.6×10-19 C=1.408×10-17 C。
(3)鐳原子呈電中性，則核外電子數(shù)等于核電荷數(shù)，故核外電子數(shù)為88。
二、
1.原子核
2.能量
3.OC
4.質(zhì)量數(shù)　電荷數(shù)
例2　(1)　(2)，發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程　(3)　(4)，發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程　(5n
三、
1.（1）減少4　減少2He　（2）不變　加1e
2.電荷數(shù)　質(zhì)量數(shù)
討論與交流
（1）原子核發(fā)生α衰變時(shí)，質(zhì)子數(shù)減少2，中子數(shù)減少2。α衰變的實(shí)質(zhì)是兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)氦核。
（2）原子核發(fā)生β衰變時(shí)，新核的核電荷數(shù)增加1，新核在元素周期表中的位置向后移動(dòng)一位。
(3)β衰變的實(shí)質(zhì)：原子核中的中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子且放出一個(gè)電子即β粒子，使新核電荷數(shù)增加1，而新核的質(zhì)量數(shù)不改變，即 ：He。
例3　B　［根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，X的質(zhì)量數(shù)是226-222=4，電荷數(shù)是88-86=2，X是He，故A錯(cuò)誤，B正確；半衰期是放射性元素本身的屬性，與溫度無關(guān)，由于地球的溫室效應(yīng)，鐳的半衰期不變，故C錯(cuò)誤；核衰變放出的γ射線是原子核受激發(fā)放射出來的，故D錯(cuò)誤。］
例4　(1)8次α衰變和6次β衰變　(2)10　22
解析　(1)設(shè)U衰變?yōu)镻b經(jīng)過x次α衰變和y次β衰變。由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得
238=206+4x ①
92=82+2x-y ②
聯(lián)立①②解得x=8，y=6
即一共經(jīng)過8次α衰變和6次β衰變。
(2)由于每發(fā)生一次α衰變質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)均減少2，每發(fā)生一次β衰變中子數(shù)減少1，而質(zhì)子數(shù)增加1，故Pb較U質(zhì)子數(shù)少10，中子數(shù)少22。(共47張PPT)
DIWUZHANG
第五章
第1課時(shí)　原子核的組成　
核反應(yīng)方程
1.知道原子核的組成，會(huì)正確書寫原子核符號(hào)。
2.知道核反應(yīng)遵循的規(guī)律，會(huì)正確書寫核反應(yīng)方程(重點(diǎn))。
3.知道α衰變和β衰變的特點(diǎn)，能運(yùn)用衰變規(guī)律寫出衰變方程(重難點(diǎn))。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
一、原子核的組成
二、核反應(yīng)方程
課時(shí)對(duì)點(diǎn)練
三、原子核的衰變方程
內(nèi)容索引
原子核的組成
一
1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，如圖所示為α粒子轟擊氮原子核示意圖。
(1)用α粒子轟擊多種原子核，都打出了質(zhì)子，說明了什么問題？
答案　說明質(zhì)子是原子核的組成部分。
(2)絕大多數(shù)原子核的質(zhì)量數(shù)都大于其質(zhì)子數(shù)，說明了什么問題？
答案　說明原子核中除了質(zhì)子外還有其他粒子。
1.質(zhì)子(p)
(1)1919年，盧瑟福用 轟擊氮原子核發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子。
(2)質(zhì)子帶 電，電荷量e=+1.6×10-19 C，mp=1.672 6×10-27 kg。
2.中子(n)
(1)盧瑟福預(yù)言，原子核內(nèi)應(yīng)該還存在著一種質(zhì)量跟質(zhì)子差不多的________
的中性粒子，稱為中子。 通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了中子的存在，中子是原子核的組成部分。
(2)mn=1.674 9×10-27 kg。
梳理與總結(jié)
α粒子
正
不帶電
查德威克
3.原子核的組成：原子核由 和 組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為 。
4.原子核的表示：
質(zhì)子
中子
核子
　已知鐳的原子序數(shù)是88，原子核的質(zhì)量數(shù)是226，問：
(1)鐳核中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)分別是多少？
例1
原子核的質(zhì)量數(shù)等于核內(nèi)質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和，鐳核中的質(zhì)子數(shù)等于原子序數(shù)，故質(zhì)子數(shù)為88，中子數(shù)N等于原子核的質(zhì)量數(shù)A與質(zhì)子數(shù)Z之差，即N=A-Z=226-88=138。
答案　88　138　
(2)鐳核的核電荷數(shù)和所帶的電荷量分別是多少？(e=1.6×10-19 C)
鐳核的核電荷數(shù)和所帶的電荷量分別是：Z=88，Q=Ze=88×1.6×10-19 C
=1.408×10-17 C。
答案　88　1.408×10-17 C　
(3)鐳原子核外有幾個(gè)電子？
鐳原子呈電中性，則核外電子數(shù)等于核電荷數(shù)，故核外電子數(shù)為88。
答案　88
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核反應(yīng)方程
二
1.核反應(yīng)：利用天然放射性的高速粒子或人工加速的粒子去轟擊 ，以產(chǎn)生新的原子核的過程叫作核反應(yīng)。
2.反應(yīng)能：在核反應(yīng)過程中，原子核的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)會(huì)發(fā)生變化，同時(shí)伴隨著 的釋放或吸收，所放出或吸收的能量叫作反應(yīng)能。
3.盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程：
H；
查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程：
n。
4.核反應(yīng)遵循的規(guī)律：在核反應(yīng)過程中，方程兩邊總的 和_______是守恒的。
原子核
能量
質(zhì)量數(shù)
電荷數(shù)
　完成下列核反應(yīng)方程，并指出其中哪個(gè)是發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程，哪個(gè)是發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程。
(1C+　　；
(2O+　　　；
(3He；
(4n；
(5Co +　　　。
例2
答案　發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程
答案　發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程
總結(jié)提升
書寫核反應(yīng)方程時(shí)要注意
(1)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒；
(2)中間用箭頭，不能寫成等號(hào)；
(3)核反應(yīng)方程遵守質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，核反應(yīng)過程中，一般會(huì)發(fā)生質(zhì)量的變化。
返回
原子核的衰變方程
三
1.衰變類型
(1) α衰變：
原子核放出α粒子的衰變。進(jìn)行α衰變時(shí)，質(zhì)量數(shù)________，電荷數(shù)_________,U的α衰變方程：
______。
(2)β衰變：
原子核放出β粒子的衰變。進(jìn)行β衰變時(shí)，質(zhì)量數(shù) ，電荷數(shù)_____,
Th的β衰變方程：
______。
2.衰變規(guī)律： 守恒， 守恒。
減少4
減少2
He
不變
加1
e
電荷數(shù)
質(zhì)量數(shù)
如圖為α衰變、β衰變示意圖。
討論與交流
(1)當(dāng)原子核發(fā)生α衰變時(shí)，原子核的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)如何變化？其實(shí)質(zhì)是什么？
答案　原子核發(fā)生α衰變時(shí)，質(zhì)子數(shù)減少2，中子數(shù)減少2。α衰變的實(shí)質(zhì)是兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)氦核。
(2)當(dāng)原子核發(fā)生β衰變時(shí)，新核的核電荷數(shù)相對(duì)原來的原子核在元素周期表中的位置怎樣變化？
答案　原子核發(fā)生β衰變時(shí)，新核的核電荷數(shù)增加1，新核在元素周期表中的位置向后移動(dòng)一位。
(3)原子核中沒有電子，β衰變中的電子來自哪里？
答案　 β衰變的實(shí)質(zhì)：原子核中的中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子且放出一個(gè)電子即β粒子，使新核電荷數(shù)增加1，而新核的質(zhì)量數(shù)不改變，即 ：e。
　(2024·佛山市開學(xué)考試)1898年，居里夫婦從鈾礦石中發(fā)現(xiàn)鐳Ra)。鐳Ra)具有放射性，衰變方程如下：Rn+X，衰變過程還會(huì)放出γ射線，下列說法正確的是
A.X是e
B.X是He
C.由于地球的溫室效應(yīng)，鐳的半衰期將會(huì)增加
D.核衰變放出的γ射線是電子發(fā)生躍遷產(chǎn)生的
例3
√
根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，X的質(zhì)量數(shù)是226-222=4，電荷數(shù)是88-86=2，X是He，故A錯(cuò)誤，B正確；
半衰期是放射性元素本身的屬性，與溫度無關(guān)，由于地球的溫室效應(yīng)，鐳的半衰期不變，故C錯(cuò)誤；
核衰變放出的γ射線是原子核受激發(fā)放射出來的，故D錯(cuò)誤。
總結(jié)提升
原子核衰變的理解
衰變類型 α衰變 β衰變
衰變方程 He e
衰變實(shí)質(zhì) 2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成氦核He 1個(gè)中子轉(zhuǎn)化為1個(gè)質(zhì)子和1個(gè)電子e
衰變規(guī)律 電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒、動(dòng)量守恒
　Pb核，問：
(1)一共經(jīng)過幾次α衰變和幾次β衰變？
例4
設(shè)U衰變?yōu)镻b經(jīng)過x次α衰變和y次β衰變。由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得
238=206+4x①
92=82+2x-y②
聯(lián)立①②解得x=8，y=6
即一共經(jīng)過8次α衰變和6次β衰變。
答案　8次α衰變和6次β衰變　
(2U相比，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)各少了多少？
由于每發(fā)生一次α衰變質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)均減少2，每發(fā)生一次β衰變中子數(shù)減少1，而質(zhì)子數(shù)增加1，故Pb較U質(zhì)子數(shù)少10，中子數(shù)少22。
答案　10　22
總結(jié)提升
1.衰變方程的書寫：衰變方程用“→”，而不用“=”表示，因?yàn)樗プ兎匠瘫硎镜氖窃雍说淖兓皇腔瘜W(xué)反應(yīng)。
2.衰變次數(shù)的判斷技巧
(1)方法：設(shè)放射性元素X經(jīng)過n次α衰變和m次β衰變后，變成穩(wěn)定的新元素Y，則衰變方程為e
根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可列方程：
A=A'+4n，Z=Z'+2n-m。
(2)技巧：為了確定衰變次數(shù)，一般先由質(zhì)量數(shù)的改變確定α衰變的次數(shù)(這是因?yàn)棣滤プ兊拇螖?shù)多少對(duì)質(zhì)量數(shù)沒有影響)，然后根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù)。
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課時(shí)對(duì)點(diǎn)練
四
考點(diǎn)一　原子核的組成
1.盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子后，猜想原子核中還有中子的存在，他的主要依據(jù)是
A.原子核外電子數(shù)與質(zhì)子數(shù)相等
B.原子核的質(zhì)量大約是質(zhì)子質(zhì)量的整數(shù)倍
C.原子核的核電荷數(shù)只是質(zhì)量數(shù)的一半或少一些
D.質(zhì)子和中子的質(zhì)量幾乎相等
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基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練
√
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11
當(dāng)盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子后，接著又發(fā)現(xiàn)原子核的核電荷數(shù)與原子核的質(zhì)量數(shù)不相等，大約是原子核質(zhì)量數(shù)的一半或者更少一些，因此猜想在原子核內(nèi)還存在有質(zhì)量且不帶電的中性粒子，故選C。
2.2022年10月，中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所使用蘭州重離子加速器與中國(guó)超重元素研究加速器裝置，成功合成了新核素錒204Ac)，錒204的中子數(shù)為
A.115 B.89 C.204 D.293
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√
考點(diǎn)二　核反應(yīng)方程
3.(2023·廣東卷)理論認(rèn)為，大質(zhì)量恒星塌縮成黑洞的過程，受核反應(yīng)O的影響。下列說法正確的是
A.Y是β粒子，β射線穿透能力比γ射線強(qiáng)
B.Y是β粒子，β射線電離能力比γ射線強(qiáng)
C.Y是α粒子，α射線穿透能力比γ射線強(qiáng)
D.Y是α粒子，α射線電離能力比γ射線強(qiáng)
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√
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根據(jù)核反應(yīng)滿足質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，Y是α粒子He)，三種射線的穿透能力，γ射線最強(qiáng)，α射線最弱；三種射線的電離能力，α射線最強(qiáng)，γ射線最弱。故選D。
11
4.(多選)(2020·全國(guó)卷Ⅰ)下列核反應(yīng)方程中，X1、X2、X3、X4代表α粒子的有
A.H―→+X1
BH―→+X2
Cn―→Kr+3X3
DLi―→ +X4
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√
11
√
根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒知
H―→He，A錯(cuò)誤。
H―→He，B正確。
n―→n，C錯(cuò)誤。
Li―→He，D正確。
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考點(diǎn)三　原子核的衰變方程
5.(2024·廣州市統(tǒng)考)核廢水排入大海，對(duì)海洋生態(tài)造成惡劣影響。核廢水中含有多種放射性元素，其中銫137的衰變方程為He+Y，下列說法正確的是
A.X是α粒子，Y是β粒子
B.上述兩個(gè)核反應(yīng)都遵守質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒
C.上述兩個(gè)反應(yīng)中放出的粒子X和Y都是組成原子核的基本粒子
D.被核廢水中的放射性物質(zhì)污染的海產(chǎn)品，通過高溫烹煮后可以消除核
輻射
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根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，X和Y都是電子，是原子核中的中子轉(zhuǎn)變成一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，質(zhì)子留在核中而電子從核中射出，故A錯(cuò)誤；
衰變過程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，故B正確；
X和Y都是電子，原子核是由質(zhì)子和中子組成的，電子不是組成原子核的基本粒子，故C錯(cuò)誤；
半衰期與溫度無關(guān)，只由元素種類決定，即由原子核的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定，與其他因素?zé)o關(guān)，高溫烹煮不能消除核輻射，故D錯(cuò)誤。
6.(2023·肇慶市高二期末)氫的同位素氚H)具有放射性，會(huì)放射出β射線而衰變成氦3He)，半衰期為12.5年。下列關(guān)于氚的衰變的說法正確的是
A.β粒子是原子核的組成部分
B.該衰變方程為e
C.100個(gè)氚核經(jīng)過12.5年后將有50個(gè)氚核發(fā)生了衰變
D.通過加熱的方法可以縮短氚核的半衰期
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√
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β粒子是電子，所以不是原子核的組成部分，故A錯(cuò)誤；
根據(jù)衰變時(shí)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)不變，可知衰變方程為e，故B正確；
半衰期是大量原子核發(fā)生衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)少量的原子核發(fā)生衰變不適用，故C錯(cuò)誤；
半衰期由原子核內(nèi)部的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)決定，與外界環(huán)境溫度無關(guān)，所以通過加熱的方法不可以縮短氚核的半衰期，故D錯(cuò)誤。
7.據(jù)報(bào)道，香煙會(huì)釋放一種危險(xiǎn)的放射性元素“釙()”，如果每天抽1包香煙，一年后累積的輻射相當(dāng)于 200次胸透的輻射連續(xù)發(fā)生一次α衰變和一次β衰變后產(chǎn)生了新核，新核的中子數(shù)比新核的質(zhì)子數(shù)多
A.39個(gè) B.40個(gè) C.42個(gè) D.43個(gè)
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√
連續(xù)發(fā)生一次α衰變和一次β衰變后產(chǎn)生新核的質(zhì)量數(shù)為206，電荷數(shù)為83，則新核的中子數(shù)為206-83=123(個(gè))，比質(zhì)子數(shù)多123-83=40(個(gè))，故選項(xiàng)B正確。
8.(2023·深圳市高二期末)人造心臟的放射性同位素動(dòng)力源用的燃料是钚-238，利用能量轉(zhuǎn)換裝置將載能粒子(如α粒子、β粒子和γ射線)的能量轉(zhuǎn)換為電能，钚-238的衰變方程為U+X+γ。钚-238的半衰期為87.7年，則下列說法正確的是
A.X具有很強(qiáng)的穿透能力
B.γ射線是由钚-238的核外電子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的
C.取10個(gè)钚-238，經(jīng)過87.7年后還剩下5個(gè)钚-238
D.γ射線必須伴隨著α或β射線產(chǎn)生
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能力綜合練
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根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可推知X為α粒子，其穿透能力較弱，故A錯(cuò)誤；
γ射線是由钚-238原子核由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的，與核外電子無關(guān)，故B錯(cuò)誤；
半衰期是針對(duì)大量放射性原子核的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)少數(shù)原子核不適用，故C錯(cuò)誤；
γ射線必須伴隨著α或β射線產(chǎn)生，故D正確。
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9.(2023·廣州市模擬)如圖所示的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警器具有穩(wěn)定性好、安全性高的特點(diǎn)，應(yīng)用非常廣泛，其工作原理為：放射源處的镅Am放出的α粒子，使殼內(nèi)氣室空氣電離而導(dǎo)電，當(dāng)煙霧進(jìn)入殼內(nèi)氣室時(shí)，α粒子被煙霧顆粒阻擋，導(dǎo)致工作電路的電流減小，于是蜂鳴器報(bào)警。則
A.發(fā)生火災(zāi)時(shí)溫度升高,的半衰
期變短
B.這種報(bào)警裝置應(yīng)用了α射線貫穿本領(lǐng)
強(qiáng)的特點(diǎn)
C.發(fā)生α衰變的核反應(yīng)方程是e
DHe
√
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11
半衰期不因外界環(huán)境的溫度而改變，A錯(cuò)誤；
這種報(bào)警裝置應(yīng)用了α射線電離能力強(qiáng)的特點(diǎn)，B錯(cuò)誤；
α衰變釋放出氦核，故核反應(yīng)方程是He，C錯(cuò)誤，D正確。
10.由于放射性元素
Bi，下列判斷中正確的是
A.Np的原子核少28個(gè)中子
BNp的原子核少8個(gè)中子
C.衰變過程中共發(fā)生了7次α衰變和4次β衰變
D.衰變過程中共發(fā)生了4次α衰變和7次β衰變
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的原子核有209-83=126個(gè)中子; Np的原子核有237-93=144個(gè)中子，則Bi的原子核比Np的原子核少18個(gè)中子，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；
由237-209=4x，93-2x+y=83可得x=7，y=4，即衰變過程中共發(fā)生了7次α衰變和4次β衰變，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。
11.(多選)(2023·廣州市高二期中)在足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，靜止的鈉的同位素Na發(fā)生衰變，沿與磁場(chǎng)垂直的方向釋放出一個(gè)粒子后，變?yōu)橐粋€(gè)新核，新核與放出粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡均為圓，如圖所示，下列說法正確的是
A.新核為Mg
B.軌跡2是新核的運(yùn)動(dòng)軌跡
CNa發(fā)生的是α衰變
D.新核沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)
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√
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根據(jù)動(dòng)量守恒知，放出的粒子與新核的速度方向相反，由左手定則判斷知，放出的粒子應(yīng)帶負(fù)電，是β粒子，所以發(fā)生的是β衰變，根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒知，衰變方程為e，可知新核為Mg，故A正確，C錯(cuò)誤；
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由題意，靜止的鈉核Na發(fā)生衰變時(shí)動(dòng)量守
恒，釋放出的粒子與新核的動(dòng)量大小相等，
兩個(gè)粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中都做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，
因?yàn)樾潞说碾姾闪看笥谒尫懦龅牧Ｗ与姾?br/>量，由半徑公式r=知，新核的運(yùn)動(dòng)軌跡半徑小于粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡半徑，所以軌跡2是新核的軌跡，故B正確；
根據(jù)洛倫茲力提供向心力，由左手定則判斷知，新核要沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，故D錯(cuò)誤。
返回第2課時(shí)　核力與結(jié)合能
［分值：60分］
1~6題每題4分，共24分
考點(diǎn)一　核力
1.物理學(xué)上的四種基本相互作用是 (　　)
A.萬有引力、相互作用力、電磁相互作用、強(qiáng)相互作用
B.重力、彈力、摩擦力、其他力
C.作用力、反作用力、電磁相互作用、強(qiáng)相互作用
D.萬有引力、電磁相互作用、弱相互作用、強(qiáng)相互作用
2.(多選)下列說法正確的是 (　　)
A.核力是短程力，作用范圍很小，只在鄰近核子間發(fā)生
B.核力可能是引力，也可能是斥力。核力把核子緊緊束縛在核內(nèi)，形成穩(wěn)定的原子核，但又不會(huì)融合在一起
C.質(zhì)子間、中子間、質(zhì)子和中子之間都可能有核力
D.核力是一種弱相互作用，在其作用范圍內(nèi)，核力比庫侖力大得多
考點(diǎn)二　結(jié)合能
3.關(guān)于原子核的結(jié)合能，下列說法正確的是 (　　)
A.原子核的比結(jié)合能等于將其完全分解成自由核子所需能量的最小值
B.原子核衰變成α粒子和另一原子核，并釋放出能量，衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定小于原來原子核的結(jié)合能
C.重核與中等大小的原子核相比較，重核的比結(jié)合能小
D.比結(jié)合能越大，原子核越不穩(wěn)定
4.如圖所示，圖線表示原子核的比結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)A的關(guān)系，據(jù)此下列說法正確的是 (　　)
A.重核，如鈾核U，因?yàn)樗暮俗佣啵肆Υ螅越Y(jié)合得堅(jiān)固而穩(wěn)定
B.鋰核Li的比結(jié)合能比鈾核的比結(jié)合能小，因而鋰核比鈾核結(jié)合得更堅(jiān)固、更穩(wěn)定
C.比結(jié)合能的定義是原子核的結(jié)合能與其核子數(shù)之比，比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定
D.以上三個(gè)表述都錯(cuò)誤
考點(diǎn)三　質(zhì)量虧損與核能的計(jì)算
5.下列有關(guān)質(zhì)能方程的說法中，正確的是 (　　)
A.愛因斯坦質(zhì)能方程反映了物體的質(zhì)量就是能量，它們之間可以相互轉(zhuǎn)化
B.由E=mc2可知，能量與質(zhì)量之間存在著正比關(guān)系，可以用物體的質(zhì)量作為它所蘊(yùn)藏的能量的量度
C.核反應(yīng)中發(fā)生的“質(zhì)量虧損”是消失的質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰?br/>D.因?yàn)樵诤朔磻?yīng)中產(chǎn)生能量，有質(zhì)量的轉(zhuǎn)化，所以系統(tǒng)只有質(zhì)量數(shù)守恒，系統(tǒng)的總能量和總質(zhì)量并不守恒
6.原子質(zhì)量單位為u，1 u相當(dāng)于931.5 MeV的能量，真空中光速為c，當(dāng)質(zhì)量分別為m1 kg和m2 kg的原子核結(jié)合為質(zhì)量為M kg的原子核時(shí)釋放出的能量是 (　　)
A.(M-m1-m2)u·c2
B.(m1+m2-M)u×931.5 J
C.(m1+m2-M)c2 J
D.(m1+m2-M)×931.5 MeV
7~9題每題6分，10題8分，11題10分，共36分
7.已知中子的質(zhì)量為mn，質(zhì)子的質(zhì)量為mp，氦核He)的質(zhì)量為m，真空中光速為c，則氦核的比結(jié)合能為 (　　)
A. B.
C. D.
8.一個(gè)靜止的鈾核U放出一個(gè)X粒子后衰變成釷核Th，該核衰變方程式為UThX，已知鈾核原子質(zhì)量為232.037 2 u，釷核原子質(zhì)量為228.028 7 u，X粒子的質(zhì)量為4.002 6 u，u為原子質(zhì)量單位。下列說法正確的是 (　　)
A.該核反應(yīng)方程式中，m=1，n=1
B.該核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損為0.005 9 u
C.鈾核U的結(jié)合能大于Th與X的結(jié)合能之和
D.若增加鈾核溫度及其所受壓力，它的半衰期將會(huì)變小
9.(2024·深圳市開學(xué)考試)我國(guó)著名物理學(xué)家王淦昌早在1941年就發(fā)表論文，提出了一種探測(cè)中微子的方案：7Be原子核可以俘獲原子的K層電子而成為7Li的激發(fā)態(tài)(7Li)*，并放出中微子(當(dāng)時(shí)寫作η)，即7Be+e→(7Li)*+η。而(7Li)*又可以放出光子γ而回到基態(tài)7Li，即(7Li)*→7Li+γ。下列說法正確的是 (　　)
A.7Be+e→(7Li)*+η是衰變
B.(7Li)*和7Li的核子數(shù)相同
C.(7Li)*和7Li的比結(jié)合能相同
D.(7Li)*→7Li+γ的過程中，由于質(zhì)量數(shù)守恒，故未出現(xiàn)質(zhì)量虧損
10.(8分)(2023·深圳市高二期末)一個(gè)鋰核Li)受到一個(gè)質(zhì)子的轟擊，變成兩個(gè)α粒子。已知質(zhì)子的質(zhì)量是1.672 6×10-27 kg，鋰核的質(zhì)量是11.650 5×10-27 kg，氦核的質(zhì)量是6.646 6×10-27 kg，光速c=3×108 m/s。
(1)(2分)寫出上述核反應(yīng)的方程；
(2)(6分)計(jì)算上述核反應(yīng)釋放的能量。
11.(10分H的質(zhì)量是3.016 050 u，質(zhì)子的質(zhì)量是1.007 277 u，中子的質(zhì)量是1.008 665 u。1 u相當(dāng)于931.5 MeV的能量，普朗克常量h=6.63×10-34 J·s，1 MeV=1.6×10-13 J。(計(jì)算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)
(1)(5分)一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合為氚核時(shí)，是吸收還是放出能量？該能量為多少？
(2)(2分)氚核的結(jié)合能和比結(jié)合能各是多少？
(3)(3分)如果此能量是以光子形式放出的，則光子的頻率是多少？
答案精析
1.D　［到現(xiàn)在為止，物理學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了四種基本的相互作用。它們是萬有引力、電磁相互作用、強(qiáng)相互作用、弱相互作用，故A、B、C錯(cuò)誤，D正確。］
2.ABC　［核力作用的范圍在10-15 m內(nèi)，只在鄰近核子間發(fā)生，是短程力，A正確；核力可能表現(xiàn)為引力，也可能表現(xiàn)為斥力，B正確；核力是核子之間的強(qiáng)相互作用，C正確，D錯(cuò)誤。］
3.C　［比結(jié)合能是結(jié)合能除以核子數(shù)，故A錯(cuò)誤；原子核衰變成α粒子和另一原子核，要釋放能量，衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原來原子核的結(jié)合能，故B錯(cuò)誤；中等大小的原子核的比結(jié)合能比重核的大，故C正確；比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，故D錯(cuò)誤。］
4.C　［組成原子核的核子越多，它的比結(jié)合能并不是越大；比結(jié)合能越大，原子核中的核子結(jié)合得越牢固，原子核才越穩(wěn)定，C正確。］
5.B　［E=mc2說明能量和質(zhì)量之間存在著聯(lián)系，即能量與質(zhì)量之間存在著正比關(guān)系，但并不說明能量和質(zhì)量之間存在相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；核反應(yīng)中發(fā)生的“質(zhì)量虧損”并不是指消失的質(zhì)量轉(zhuǎn)變成了能量，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；系統(tǒng)的總能量守恒，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。］
6.C　［核反應(yīng)過程中，反應(yīng)前后原子核的質(zhì)量虧損為Δm=(m1+m2-M)kg，則釋放的能量為ΔE=Δmc2=(m1+m2-M)c2 J，故C正確。］
7.A　［由題可知，氦核由兩個(gè)質(zhì)子與一個(gè)中子結(jié)合而成，且核子結(jié)合過程中會(huì)釋放能量，即產(chǎn)生質(zhì)量虧損。因此根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程可求得氦核的結(jié)合能ΔE=(mn+2mp-m)c2，比結(jié)合能為E==，故選A。］
8.B　［核反應(yīng)過程遵守質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，則m=92-90=2，n=232-228=4，A錯(cuò)誤；質(zhì)量虧損為Δm=232.037 2 u-228.028 7 u-4.002 6 u=0.005 9 u，B正確；衰變產(chǎn)物比鈾核穩(wěn)定，比結(jié)合能大，則衰變產(chǎn)物總的結(jié)合能大，所以鈾核U的結(jié)合能小于Th與X的結(jié)合能之和，C錯(cuò)誤；放射性元素的半衰期是由原子核自身因素決定的，與外界的物理和化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，故D錯(cuò)誤。］
9.B　［7Be+e→(7Li)*+η是原子核的人工轉(zhuǎn)變，故A錯(cuò)誤；(7Li)*可以放出光子γ而回到基態(tài)7Li，7Li和(7Li)*質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)沒有變化，則核子數(shù)不變，故B正確；7Li比(7Li)*更穩(wěn)定，7Li的比結(jié)合能大于(7Li)*的比結(jié)合能，故C錯(cuò)誤；核反應(yīng)(7Li)*→7Li+γ中放出了能量，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程知，該反應(yīng)過程發(fā)生了質(zhì)量虧損，故D錯(cuò)誤。］
10.(1LiH→He　(2)2.691×10-12 J
解析　(1)該核反應(yīng)方程為
LiH→He。
(2)核反應(yīng)的質(zhì)量虧損Δm=mLi+mp-2mα=(11.650 5×10-27+1.672 6×10-27-2×6.646 6×10-27) kg=2.99×10-29 kg
釋放的能量
ΔE=Δmc2=2.99×10-29×(3×108)2 J=2.691×10-12 J。
11.(1)放出能量　7.97 MeV　(2)7.97 MeV
2.66 MeV　(3)1.92×1021 Hz
解析　(1)一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成氚核的核反應(yīng)方程是H+nH
反應(yīng)前各核子總質(zhì)量為mp+2mn=1.007 277 u+2×1.008 665 u=3.024 607 u
反應(yīng)后新核的質(zhì)量為mH=3.016 050 u
質(zhì)量虧損為
Δm=3.024 607 u-3.016 050 u=0.008 557 u
因反應(yīng)前的總質(zhì)量大于反應(yīng)后的總質(zhì)量，故此核反應(yīng)釋放能量，釋放的核能為
ΔE=0.00 855 7×931.5 MeV=7.97 MeV。
(2)氚核的結(jié)合能為ΔE=7.97 MeV，它的比結(jié)合能為=2.66 MeV。
(3)放出光子的頻率為
ν== Hz
=1.92×1021 Hz。第2課時(shí)　核力與結(jié)合能
［學(xué)習(xí)目標(biāo)］　1.知道核力的概念、特點(diǎn)和四種基本相互作用。2.理解結(jié)合能和比結(jié)合能的概念(重點(diǎn))。3.知道原子核的質(zhì)量虧損，并能應(yīng)用質(zhì)能方程進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算(重難點(diǎn))。
一、核力及四種基本相互作用
原子核是由中子和質(zhì)子構(gòu)成的(如圖)。在原子核那樣狹小的空間里，是什么力量把帶正電的質(zhì)子緊緊地束縛在一起而不飛散開呢？


1.核力：組成原子核的　　　　之間存在一種很強(qiáng)的相互作用力，它使核子能夠克服庫侖斥力而緊密地結(jié)合在一起，形成穩(wěn)定的原子核，這種力被稱為　　　　　　。核力屬于　　　　　　　　。
2.強(qiáng)相互作用的特點(diǎn)：強(qiáng)相互作用力是　　　　，在小于0.5×10-15 m的距離內(nèi)，核力表現(xiàn)為　　　　，在0.5×10-15~2×10-15 m距離內(nèi)表現(xiàn)為　　　　，在大于2×10-15 m的距離時(shí)核力迅速減小為零。
3.弱相互作用：弱相互作用的力程比強(qiáng)相互作用更　　　　，為　　　　 m。最早觀察到的弱相互作用現(xiàn)象是原子核的β衰變。
4.四種基本相互作用
(1)原子核中粒子所受的萬有引力和電磁力可以達(dá)到平衡。 (　　)
(2)核力是強(qiáng)相互作用，在任何情況下都比庫侖力大。 (　　)
(3)弱相互作用是引起原子核β衰變的原因。 (　　)
(4)核力的作用范圍只有約10-15 m。 (　　)
(5)中子和中子之間不會(huì)有核力作用。 (　　)
二、結(jié)合能
1.結(jié)合能：把原子核拆散成核子，需要克服　　　　做功，也就說需要提供一定的能量，核子結(jié)合成原子核時(shí)也會(huì)放出一定的能量。我們把這個(gè)能量叫作原子核的結(jié)合能。
2.(1)公式：ΔE=　　　　　　　　(式中ΔE為結(jié)合能，Δm為質(zhì)量虧損)
(2)意義：核反應(yīng)中　　　　　　　　　　與反應(yīng)中釋放的　　　　相對(duì)應(yīng)。
3.比結(jié)合能
原子核的結(jié)合能與　　　　　　　　之比被稱為該原子核的比結(jié)合能，也叫　　　　　　　　。它反映了一個(gè)原子核內(nèi)核子相互結(jié)合的緊密程度，比結(jié)合能越大，原子核越　　　　　　。
1.如圖所示是不同原子核的比結(jié)合能隨質(zhì)量數(shù)變化的曲線。
(1)從圖中看出，中等質(zhì)量的原子核與重核、輕核相比，比結(jié)合能有什么特點(diǎn)？
(2)比結(jié)合能較小的原子核轉(zhuǎn)化為比結(jié)合能較大的原子核時(shí)是吸收能量還是釋放能量？
2.核反應(yīng)前后質(zhì)量虧損是否與在核反應(yīng)方程中質(zhì)量數(shù)守恒相矛盾？
3.在研究微觀粒子時(shí)，為方便表示，人們將碳12原子質(zhì)量的十二分之一記為原子質(zhì)量單位u，即1 u=1.660 6×10-27 kg，試用ΔE=Δmc2證明：質(zhì)量虧損1 u相當(dāng)于釋放931.5 MeV的能量。(已知真空中光速c=2.997 9×108 m/s，e=1.602 2×10-19 C)
例1　下列關(guān)于結(jié)合能和比結(jié)合能的說法中，正確的是 (　　)
A.核子結(jié)合成原子核吸收的能量或把原子核拆解成核子放出的能量稱為結(jié)合能
B.比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，因此它的結(jié)合能也一定越大
C.重核與中等大小的原子核相比較，重核的比結(jié)合能大
D.中等大小的原子核的結(jié)合能和比結(jié)合能均比輕核的大
例2　原子核的比結(jié)合能曲線如圖所示。根據(jù)該曲線，下列判斷正確的是 (　　)
A.He核的結(jié)合能約為14 MeV
BLi核比He核更穩(wěn)定
C.兩個(gè)H核結(jié)合成He核時(shí)釋放能量
DU核中核子的比結(jié)合能比Kr核中的大
例3　(2023·全國(guó)乙卷)2022年10月，全球眾多天文設(shè)施觀測(cè)到迄今最亮伽馬射線暴，其中我國(guó)的“慧眼”衛(wèi)星、“極目”空間望遠(yuǎn)鏡等裝置在該事件觀測(cè)中作出重要貢獻(xiàn)。由觀測(cè)結(jié)果推斷，該伽馬射線暴在1分鐘內(nèi)釋放的能量量級(jí)為1048 J。假設(shè)釋放的能量來自物質(zhì)質(zhì)量的減少，則每秒平均減少的質(zhì)量量級(jí)為(光速為3×108 m/s) (　　)
　　　　　　　　　　　 　　　　　
A.1019 kg B.1024 kg
C.1029 kg D.1034 kg
例4　當(dāng)太陽的溫度升至某一溫度時(shí)，太陽內(nèi)部會(huì)發(fā)生氦閃：三個(gè)He生成一個(gè)C，瞬間釋放大量的核能。已知C的質(zhì)量是mC=12.000 0 uHe的質(zhì)量是mHe=4.002 6 u，1 u相當(dāng)于931.5 MeV的能量。根據(jù)以上材料，完成下面問題：(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)
(1)寫出氦閃時(shí)的核反應(yīng)方程；
(2)計(jì)算一次氦閃過程釋放的能量；
(3)求4 kg的He發(fā)生氦閃時(shí)釋放的能量相當(dāng)于多少千克的標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒釋放的能量。已知1 kg的標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒釋放的能量約為2.9×107 J，1 MeV=1.6×10-13 J，NA=6.02×1023 mol-1。
核能的計(jì)算方法
1.根據(jù)核反應(yīng)過程，計(jì)算核反應(yīng)前和核反應(yīng)后的質(zhì)量虧損Δm。
2.根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE=Δmc2計(jì)算核能。
(1)若Δm的單位是千克，則需要將c=3×108 m/s代入，計(jì)算得到的ΔE的單位為焦耳。
(2)若Δm的單位是原子質(zhì)量單位u，則可用ΔE=Δm×931.5 MeV計(jì)算，即用質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位數(shù)乘931.5 MeV。(1 u相當(dāng)于931.5 MeV)
3.在無光子輻射的情況下，核反應(yīng)中釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為生成的新核和新粒子的動(dòng)能。
答案精析
一、
質(zhì)子之間還存在著核力作用。
梳理與總結(jié)
1.核子　核力　強(qiáng)相互作用
2.短程力　斥力　引力
3.短　10-18
易錯(cuò)辨析
(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×
二、
1.核力　2.（1）Δmc2　（2）虧損的質(zhì)量　能量
3.核子數(shù)　平均結(jié)合能　穩(wěn)定
討論與交流
1.（1）由曲線可以看出中等質(zhì)量的原子核的比結(jié)合能較大，原子核最穩(wěn)定，輕核和重核的比結(jié)合能都比中等質(zhì)量的原子核比結(jié)合能要小。
（2）釋放能量。
2.不矛盾。所謂質(zhì)量虧損，并不是質(zhì)量消失，而是減少的質(zhì)量在核子結(jié)合成原子核的過程中以能量的形式輻射出去了。反過來，把原子核分裂成核子，總質(zhì)量要增加，總能量也要增加，增加的能量要由外部供給。質(zhì)量數(shù)守恒實(shí)質(zhì)是反應(yīng)前后核子數(shù)保持不變。
3.根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE=Δmc2知，
質(zhì)量虧損1 u對(duì)應(yīng)的能量
ΔE=Δmc2=1.660 6×10-27 kg×（2.997 9×108）2≈1.492 4×10-10 J，
又因?yàn)? eV=1.602 2×10-19 J，
則有ΔE=1.492 4×10-10 J≈931.5 MeV。
例1　D　［核子結(jié)合成原子核要放出能量，原子核拆解成核子要吸收能量，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，但結(jié)合能不一定越大，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；中等大小的原子核的比結(jié)合能比輕核、重核的大，且核子數(shù)比輕核多，因此它的結(jié)合能也比輕核大，C選項(xiàng)錯(cuò)誤，D選項(xiàng)正確。］
例2　C　He核有4個(gè)核子，由比結(jié)合能圖線可知,核的比結(jié)合能約為7 MeV，其結(jié)合能約為28 MeV，故A錯(cuò)誤；比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，由圖像可知,核比Li核的比結(jié)合能大核比Li核更穩(wěn)定，故B錯(cuò)誤；兩個(gè)H核結(jié)合成He核時(shí)，核子的比結(jié)合能變大，結(jié)合時(shí)要放出能量，故C正確；由比結(jié)合能圖線知,核中核子的比結(jié)合能比Kr核中的小，故D錯(cuò)誤。
］
例3　C　［根據(jù)質(zhì)能方程ΔE=Δmc2可知，每秒平均減少的質(zhì)量為Δm== kg= kg，則每秒平均減少的質(zhì)量量級(jí)為1029 kg，故選C。］
例4　(1)HeC　(2)7.27 MeV　
(3)8.05×106 kg
解析　(1)核反應(yīng)方程為HeC。
(2)氦閃過程中質(zhì)量虧損為：
Δm=3mHe-mC=0.007 8 u
釋放的核能為：
ΔE=Δmc2=931.5×0.007 8 MeV≈7.27 MeV
(3)設(shè)4 kg的He的物質(zhì)的量為n，則n=，M=4 g/mol，設(shè)4 kg的He中含有He的個(gè)數(shù)為N，則N=nNA，NA=6.02×1023 mol-1，結(jié)合核反應(yīng)方程，反應(yīng)釋放的總能量為E=·ΔE，設(shè)對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)煤的質(zhì)量為m0，則m0=，聯(lián)立解得m0≈8.05×106 kg。(共49張PPT)
DIWUZHANG
第五章
第2課時(shí)　核力與結(jié)合能
1.知道核力的概念、特點(diǎn)和四種基本相互作用。
2.理解結(jié)合能和比結(jié)合能的概念(重點(diǎn))。
3.知道原子核的質(zhì)量虧損，并能應(yīng)用質(zhì)能方程進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算(重難點(diǎn))。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
一、核力及四種基本相互作用
二、結(jié)合能
課時(shí)對(duì)點(diǎn)練
內(nèi)容索引
核力及四種基本相互作用
一
原子核是由中子和質(zhì)子構(gòu)成的(如圖)。在原子核那樣狹小的空間里，是什么力量把帶正電的質(zhì)子緊緊地束縛在一起而不飛散開呢？
答案　質(zhì)子之間還存在著核力作用。
1.核力：組成原子核的 之間存在一種很強(qiáng)的相互作用力，它使核子能夠克服庫侖斥力而緊密地結(jié)合在一起，形成穩(wěn)定的原子核，這種力被稱為 。核力屬于 。
2.強(qiáng)相互作用的特點(diǎn)：強(qiáng)相互作用力是 ，在小于0.5×10-15 m的距離內(nèi)，核力表現(xiàn)為 ，在0.5×10-15~2×10-15 m距離內(nèi)表現(xiàn)為 ，在大于2×10-15 m的距離時(shí)核力迅速減小為零。
3.弱相互作用：弱相互作用的力程比強(qiáng)相互作用更 ，為 m。最早觀察到的弱相互作用現(xiàn)象是原子核的β衰變。
梳理與總結(jié)
核子
核力
強(qiáng)相互作用
短程力
斥力
引力
短
10-18
4.四種基本相互作用
(1)原子核中粒子所受的萬有引力和電磁力可以達(dá)到平衡。(　　)
(2)核力是強(qiáng)相互作用，在任何情況下都比庫侖力大。(　　)
(3)弱相互作用是引起原子核β衰變的原因。(　　)
(4)核力的作用范圍只有約10-15 m。(　　)
(5)中子和中子之間不會(huì)有核力作用。(　　)
×
√
√
×
×
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結(jié)合能
二
1.結(jié)合能：把原子核拆散成核子，需要克服 做功，也就說需要提供一定的能量，核子結(jié)合成原子核時(shí)也會(huì)放出一定的能量。我們把這個(gè)能量叫作原子核的結(jié)合能。
2.(1)公式：ΔE= (式中ΔE為結(jié)合能，Δm為質(zhì)量虧損)
(2)意義：核反應(yīng)中 與反應(yīng)中釋放的 相對(duì)應(yīng)。
3.比結(jié)合能
原子核的結(jié)合能與 之比被稱為該原子核的比結(jié)合能，也叫______
________。它反映了一個(gè)原子核內(nèi)核子相互結(jié)合的緊密程度，比結(jié)合能越大，原子核越 。
核力
Δmc2
虧損的質(zhì)量
能量
核子數(shù)
平均
結(jié)合能
穩(wěn)定
1.如圖所示是不同原子核的比結(jié)合能隨質(zhì)量數(shù)變化的曲線。
(1)從圖中看出，中等質(zhì)量的原子核與重核、輕核相比，比結(jié)合能有什么特點(diǎn)？
討論與交流
答案　由曲線可以看出中等質(zhì)量的原子核的比結(jié)合能較大，原子核最穩(wěn)定，輕核和重核的比結(jié)合能都比中等質(zhì)量的原子核比結(jié)合能要小。
(2)比結(jié)合能較小的原子核轉(zhuǎn)化為比結(jié)合能較大的原子核時(shí)是吸收能量還是釋放能量？
答案　釋放能量。
2.核反應(yīng)前后質(zhì)量虧損是否與在核反應(yīng)方程中質(zhì)量數(shù)守恒相矛盾？
答案　不矛盾。所謂質(zhì)量虧損，并不是質(zhì)量消失，而是減少的質(zhì)量在核子結(jié)合成原子核的過程中以能量的形式輻射出去了。反過來，把原子核分裂成核子，總質(zhì)量要增加，總能量也要增加，增加的能量要由外部供給。質(zhì)量數(shù)守恒實(shí)質(zhì)是反應(yīng)前后核子數(shù)保持不變。
3.在研究微觀粒子時(shí)，為方便表示，人們將碳12原子質(zhì)量的十二分之一記為原子質(zhì)量單位u，即1 u=1.660 6×10-27 kg，試用ΔE=Δmc2證明：質(zhì)量虧損1 u相當(dāng)于釋放931.5 MeV的能量。(已知真空中光速c=2.997 9×108 m/s，e=1.602 2×10-19 C)
答案　根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE=Δmc2知，
質(zhì)量虧損1 u對(duì)應(yīng)的能量
ΔE=Δmc2=1.660 6×10-27 kg×(2.997 9×108)2≈1.492 4×10-10 J，
又因?yàn)? eV=1.602 2×10-19 J，
則有ΔE=1.492 4×10-10 J≈931.5 MeV。
　下列關(guān)于結(jié)合能和比結(jié)合能的說法中，正確的是
A.核子結(jié)合成原子核吸收的能量或把原子核拆解成核子放出的能量稱為
結(jié)合能
B.比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，因此它的結(jié)合能也一定越大
C.重核與中等大小的原子核相比較，重核的比結(jié)合能大
D.中等大小的原子核的結(jié)合能和比結(jié)合能均比輕核的大
例1
√
核子結(jié)合成原子核要放出能量，原子核拆解成核子要吸收能量，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；
比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，但結(jié)合能不一定越大，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；
中等大小的原子核的比結(jié)合能比輕核、重核的大，且核子數(shù)比輕核多，因此它的結(jié)合能也比輕核大，C選項(xiàng)錯(cuò)誤，D選項(xiàng)正確。
　原子核的比結(jié)合能曲線如圖所示。根據(jù)該曲線，下列判斷正確的是
A.He核的結(jié)合能約為14 MeV
BHe核更穩(wěn)定
C.兩個(gè)He核時(shí)釋放能量
DKr核
中的大
例2
√
核有4個(gè)核子，由比結(jié)合能圖線
可知,核的比結(jié)合能約為7 MeV，
其結(jié)合能約為28 MeV，故A錯(cuò)誤；
比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，由
圖像可知,核比Li核的比結(jié)合能大核比Li核更穩(wěn)定，故B錯(cuò)誤；
兩個(gè)H核結(jié)合成He核時(shí)，核子的比結(jié)合能變大，結(jié)合時(shí)要放出能量，故C正確；
由比結(jié)合能圖線知,核中核子的比結(jié)合能比Kr核中的小，故D錯(cuò)誤。
　(2023·全國(guó)乙卷)2022年10月，全球眾多天文設(shè)施觀測(cè)到迄今最亮伽馬射線暴，其中我國(guó)的“慧眼”衛(wèi)星、“極目”空間望遠(yuǎn)鏡等裝置在該事件觀測(cè)中作出重要貢獻(xiàn)。由觀測(cè)結(jié)果推斷，該伽馬射線暴在1分鐘內(nèi)釋放的能量量級(jí)為1048 J。假設(shè)釋放的能量來自物質(zhì)質(zhì)量的減少，則每秒平均減少的質(zhì)量量級(jí)為(光速為3×108 m/s)
A.1019 kg B.1024 kg
C.1029 kg D.1034 kg
例3
√
根據(jù)質(zhì)能方程ΔE=Δmc2可知，每秒平均減少的質(zhì)量為Δm= kg= kg，則每秒平均減少的質(zhì)量量級(jí)為1029 kg，故選C。
　當(dāng)太陽的溫度升至某一溫度時(shí)，太陽內(nèi)部會(huì)發(fā)生氦閃：三個(gè)
的質(zhì)量是mHe=4.002 6 u，1 u相當(dāng)于931.5 MeV的能量。根據(jù)以上材料，完成下面問題：(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)
(1)寫出氦閃時(shí)的核反應(yīng)方程；
例4
答案　C　
核反應(yīng)方程為C。
(2)計(jì)算一次氦閃過程釋放的能量；
答案　7.27 MeV　
氦閃過程中質(zhì)量虧損為：
Δm=3mHe-mC=0.007 8 u
釋放的核能為：
ΔE=Δmc2=931.5×0.007 8 MeV≈7.27 MeV
(3)求4 kg的He發(fā)生氦閃時(shí)釋放的能量相當(dāng)于多少千克的標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒釋放的能量。已知1 kg的標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒釋放的能量約為2.9×107 J，
1 MeV=1.6×10-13 J，NA=6.02×1023 mol-1。
答案　8.05×106 kg
設(shè)4 kg的He的物質(zhì)的量為n，則n=，M=4 g/mol，設(shè)4 kg的He中含有He的個(gè)數(shù)為N，則N=nNA，NA=6.02×1023 mol-1，結(jié)合核反應(yīng)方程，反應(yīng)釋放的總能量為E=·ΔE，設(shè)對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)煤的質(zhì)量為m0，則m0=，聯(lián)立解得m0≈8.05×106 kg。
總結(jié)提升
核能的計(jì)算方法
1.根據(jù)核反應(yīng)過程，計(jì)算核反應(yīng)前和核反應(yīng)后的質(zhì)量虧損Δm。
2.根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE=Δmc2計(jì)算核能。
(1)若Δm的單位是千克，則需要將c=3×108 m/s代入，計(jì)算得到的ΔE的單位為焦耳。
(2)若Δm的單位是原子質(zhì)量單位u，則可用ΔE=Δm×931.5 MeV計(jì)算，即用質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位數(shù)乘931.5 MeV。(1 u相當(dāng)于931.5 MeV)
3.在無光子輻射的情況下，核反應(yīng)中釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為生成的新核和新粒子的動(dòng)能。
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課時(shí)對(duì)點(diǎn)練
三
考點(diǎn)一　核力
1.物理學(xué)上的四種基本相互作用是
A.萬有引力、相互作用力、電磁相互作用、強(qiáng)相互作用
B.重力、彈力、摩擦力、其他力
C.作用力、反作用力、電磁相互作用、強(qiáng)相互作用
D.萬有引力、電磁相互作用、弱相互作用、強(qiáng)相互作用
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基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練
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到現(xiàn)在為止，物理學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了四種基本的相互作用。它們是萬有引力、電磁相互作用、強(qiáng)相互作用、弱相互作用，故A、B、C錯(cuò)誤，D正確。
2.(多選)下列說法正確的是
A.核力是短程力，作用范圍很小，只在鄰近核子間發(fā)生
B.核力可能是引力，也可能是斥力。核力把核子緊緊束縛在核內(nèi)，形成
穩(wěn)定的原子核，但又不會(huì)融合在一起
C.質(zhì)子間、中子間、質(zhì)子和中子之間都可能有核力
D.核力是一種弱相互作用，在其作用范圍內(nèi)，核力比庫侖力大得多
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核力作用的范圍在10-15 m內(nèi)，只在鄰近核子間發(fā)生，是短程力，A正確；
核力可能表現(xiàn)為引力，也可能表現(xiàn)為斥力，B正確；
核力是核子之間的強(qiáng)相互作用，C正確，D錯(cuò)誤。
考點(diǎn)二　結(jié)合能
3.關(guān)于原子核的結(jié)合能，下列說法正確的是
A.原子核的比結(jié)合能等于將其完全分解成自由核子所需能量的最小值
B.原子核衰變成α粒子和另一原子核，并釋放出能量，衰變產(chǎn)物的結(jié)合
能之和一定小于原來原子核的結(jié)合能
C.重核與中等大小的原子核相比較，重核的比結(jié)合能小
D.比結(jié)合能越大，原子核越不穩(wěn)定
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比結(jié)合能是結(jié)合能除以核子數(shù)，故A錯(cuò)誤；
原子核衰變成α粒子和另一原子核，要釋放能量，衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原來原子核的結(jié)合能，故B錯(cuò)誤；
中等大小的原子核的比結(jié)合能比重核的大，故C正確；
比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，故D錯(cuò)誤。
11
4.如圖所示，圖線表示原子核的比結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)A的關(guān)系，據(jù)此下列說法正確的是
A.重核，如鈾核U，因?yàn)樗暮俗佣啵?br/>核力大，所以結(jié)合得堅(jiān)固而穩(wěn)定
B.鋰核Li的比結(jié)合能比鈾核的比結(jié)合能
小，因而鋰核比鈾核結(jié)合得更堅(jiān)固、
更穩(wěn)定
C.比結(jié)合能的定義是原子核的結(jié)合能與其
核子數(shù)之比，比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定
D.以上三個(gè)表述都錯(cuò)誤
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組成原子核的核子越多，它的比結(jié)合能并不是越大；比結(jié)合能越大，原子核中的核子結(jié)合得越牢固，原子核才越穩(wěn)定，C正確。
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考點(diǎn)三　質(zhì)量虧損與核能的計(jì)算
5.下列有關(guān)質(zhì)能方程的說法中，正確的是
A.愛因斯坦質(zhì)能方程反映了物體的質(zhì)量就是能量，它們之間可以相互轉(zhuǎn)化
B.由E=mc2可知，能量與質(zhì)量之間存在著正比關(guān)系，可以用物體的質(zhì)量
作為它所蘊(yùn)藏的能量的量度
C.核反應(yīng)中發(fā)生的“質(zhì)量虧損”是消失的質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰?br/>D.因?yàn)樵诤朔磻?yīng)中產(chǎn)生能量，有質(zhì)量的轉(zhuǎn)化，所以系統(tǒng)只有質(zhì)量數(shù)守恒，
系統(tǒng)的總能量和總質(zhì)量并不守恒
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E=mc2說明能量和質(zhì)量之間存在著聯(lián)系，即能量與質(zhì)量之間存在著正比關(guān)系，但并不說明能量和質(zhì)量之間存在相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；
核反應(yīng)中發(fā)生的“質(zhì)量虧損”并不是指消失的質(zhì)量轉(zhuǎn)變成了能量，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；
系統(tǒng)的總能量守恒，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。
6.原子質(zhì)量單位為u，1 u相當(dāng)于931.5 MeV的能量，真空中光速為c，當(dāng)質(zhì)量分別為m1 kg和m2 kg的原子核結(jié)合為質(zhì)量為M kg的原子核時(shí)釋放出的能量是
A.(M-m1-m2)u·c2
B.(m1+m2-M)u×931.5 J
C.(m1+m2-M)c2 J
D.(m1+m2-M)×931.5 MeV
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核反應(yīng)過程中，反應(yīng)前后原子核的質(zhì)量虧損為Δm=(m1+m2-M)kg，則釋放的能量為ΔE=Δmc2=(m1+m2-M)c2 J，故C正確。
7.已知中子的質(zhì)量為mn，質(zhì)子的質(zhì)量為mp，氦核He)的質(zhì)量為m，真空中光速為c，則氦核的比結(jié)合能為
A.
C.
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能力綜合練
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由題可知，氦核由兩個(gè)質(zhì)子與一個(gè)中子結(jié)合而成，且核子結(jié)合過程中會(huì)釋放能量，即產(chǎn)生質(zhì)量虧損。因此根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程可求得氦核的結(jié)合能ΔE=(mn+2mp-m)c2，比結(jié)合能為E=，故選A。
8.一個(gè)靜止的鈾核
X，已知鈾核原子質(zhì)量為232.037 2 u，釷核原子質(zhì)量為228.028 7 u，X粒子的質(zhì)量為4.002 6 u，u為原子質(zhì)量單位。下列說法正確的是
A.該核反應(yīng)方程式中，m=1，n=1
B.該核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損為0.005 9 u
C.鈾核Th與X的結(jié)合能之和
D.若增加鈾核溫度及其所受壓力，它的半衰期將會(huì)變小
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核反應(yīng)過程遵守質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，則m=92-90=2，n=232-228=4，A錯(cuò)誤；
質(zhì)量虧損為Δm=232.037 2 u-228.028 7 u-4.002 6 u=0.005 9 u，B正確；
衰變產(chǎn)物比鈾核穩(wěn)定，比結(jié)合能大，則衰變產(chǎn)物總的結(jié)合能大，所以鈾核U的結(jié)合能小于Th與X的結(jié)合能之和，C錯(cuò)誤；
放射性元素的半衰期是由原子核自身因素決定的，與外界的物理和化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，故D錯(cuò)誤。
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9.(2024·深圳市開學(xué)考試)我國(guó)著名物理學(xué)家王淦昌早在1941年就發(fā)表論文，提出了一種探測(cè)中微子的方案：7Be原子核可以俘獲原子的K層電子而成為7Li的激發(fā)態(tài)(7Li)*，并放出中微子(當(dāng)時(shí)寫作η)，即7Be+e→(7Li)*+η。而(7Li)*又可以放出光子γ而回到基態(tài)7Li，即(7Li)*→7Li+γ。下列說法正確的是
A.7Be+e→(7Li)*+η是衰變
B.(7Li)*和7Li的核子數(shù)相同
C.(7Li)*和7Li的比結(jié)合能相同
D.(7Li)*→7Li+γ的過程中，由于質(zhì)量數(shù)守恒，故未出現(xiàn)質(zhì)量虧損
√
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7Be+e→(7Li)*+η是原子核的人工轉(zhuǎn)變，故A錯(cuò)誤；
(7Li)*可以放出光子γ而回到基態(tài)7Li，7Li和(7Li)*質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)沒有變化，則核子數(shù)不變，故B正確；
7Li比(7Li)*更穩(wěn)定，7Li的比結(jié)合能大于(7Li)*的比結(jié)合能，故C錯(cuò)誤；
核反應(yīng)(7Li)*→7Li+γ中放出了能量，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程知，該反應(yīng)過程發(fā)生了質(zhì)量虧損，故D錯(cuò)誤。
10.(2023·深圳市高二期末)一個(gè)鋰核Li)受到一個(gè)質(zhì)子的轟擊，變成兩個(gè)α粒子。已知質(zhì)子的質(zhì)量是1.672 6×10-27 kg，鋰核的質(zhì)量是11.650 5×10-27 kg，氦核的質(zhì)量是6.646 6×10-27 kg，光速c=3×108 m/s。
(1)寫出上述核反應(yīng)的方程；
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答案　He　
該核反應(yīng)方程為
He。
(2)計(jì)算上述核反應(yīng)釋放的能量。
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答案　2.691×10-12 J
核反應(yīng)的質(zhì)量虧損Δm=mLi+mp-2mα=(11.650 5×10-27+1.672 6×10-27-2×6.646 6×10-27) kg=2.99×10-29 kg
釋放的能量
ΔE=Δmc2=2.99×10-29×(3×108)2 J=2.691×10-12 J。
11.的質(zhì)量是3.016 050 u，質(zhì)子的質(zhì)量是1.007 277 u，中子的質(zhì)量是1.008 665 u。1 u相當(dāng)于931.5 MeV的能量，普朗克常量h=6.63×10-34 J·s，1 MeV=1.6×10-13 J。(計(jì)算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)
(1)一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合為氚核時(shí)，是吸收還是放出能量？該能量為多少？
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答案　放出能量　7.97 MeV　
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一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成氚核的核反應(yīng)方程是H
反應(yīng)前各核子總質(zhì)量為mp+2mn=1.007 277 u+2×1.008 665 u=3.024 607 u
反應(yīng)后新核的質(zhì)量為mH=3.016 050 u
質(zhì)量虧損為
Δm=3.024 607 u-3.016 050 u=0.008 557 u
因反應(yīng)前的總質(zhì)量大于反應(yīng)后的總質(zhì)量，故此核反應(yīng)釋放能量，釋放的核能為
ΔE=0.00 855 7×931.5 MeV=7.97 MeV。
(2)氚核的結(jié)合能和比結(jié)合能各是多少？
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答案　7.97 MeV　2.66 MeV　
氚核的結(jié)合能為ΔE=7.97 MeV，它的比結(jié)合能為=2.66 MeV。
(3)如果此能量是以光子形式放出的，則光子的頻率是多少？
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答案　1.92×1021 Hz
放出光子的頻率為
ν= Hz=1.92×1021 Hz。
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