2022版新教材物理人教版选择性必修第三册学案：第五章 原子核 章末总结 WORD版含解析.docx

1、章末总结体系构建见学用171页 射线 氦原子核 电子流 电磁波 A-4z-2Y AZ+1Y 质量数 半数 新原子核 短程 核子数 mc2综合提升见学用171页提升一核反应方程及其类型例1 2020年12月12日，大亚湾反应堆“中微子实验”正式退役了。在3 275天11小时43分0秒的运行期间，这里产出了一系列重要的中微子研究成果，包括发现第三种中微子振荡模式，使我国的中微子研究跨入国际先进行列。中微子是宇宙中最古老、数量最多的物质粒子，太阳、地球、超新星、宇宙线、核反应堆，甚至人体都在不停地产生中微子，每秒钟有亿万个中微子穿过人们的身体。大多数原子核发生核反应的过程中也都伴有中微子的产生，例如

2、核裂变、核聚变、衰变等。下列关于核反应的说法，正确的是( )A.12H+13H24He+01n是衰变方程，90224Th91234Pa+-10e是衰变方程B. 高速运动的粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，其核反应方程为714N+24He817O+01nC.90234Th衰变为86222Rn，经过3次衰变，2次衰变D.92235U+01n56144Ba+3689Kr+301n是核裂变方程，也是氢弹的核反应方程答案：C解析：12H+13H24He+01n是轻核聚变反应方程，90224Th23491Pa+0-1e是衰变方程，A项错误；高速运动的粒子轰击氮核可从氮核中打出质子，其核反应方程为714N+2

3、4He817O+11H，B项错误；每经过一次衰变，电荷数少2，质量数少4，每经过一次衰变，电荷数多1，质量数不变，90234Th衰变为86222Rn，经过3次衰变，2次衰变，C项正确；92235U+01n14456Ba+8936Kr+301n是核裂变方程，不是氢弹的核反应方程，D项错误。综合提升 1.核反应的四种类型类型可控性核反应方程典例产生条件意义应用衰变衰变自发92238U90234Th+24He所有原子序数大于的元素及个别小于或等于的元素自发进行揭开了人类研究原子核结构的序幕利用放射性元素的半衰期进行文物年代鉴定等衰变自发9023Th81224Pa+0-1e人工转变人工控制714N+2

4、4He817O+11H（卢瑟福发现质子）需要人工用高速粒子进行诱发发现了质子、中子、正电子等基本粒子和一些人工放射性同位素得到人工放射性同位素、作示踪原子24He+48Be612C+01n（查德威克发现中子1327Al+24He1520P+01n（约里奥居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子1520P1420Si+10e重核裂变比较容易进行人工控制82225U+01n56144Ba+268Kr+301n需要中子的轰击和一定的临界体积人类获得新能源的一种重要途径核电站、核潜艇、原子弹等重核裂变很难控制12H+13H24He+01n需要极高的温度，原子核才能获得足够的动能克服库仑斥力人类获得新能

5、源的一种重要途径氢弹、热核反应 2.核反应方程式的书写（1）熟记常见基本粒子的符号是正确书写核反应方程的基础。如质子(11H)、中子(01n)、粒子(24He)、粒子(-10e)、正电子(+10e)、氘核(12H)、氚核(13H)等。（2）掌握核反应方程遵循的规律是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据，由于核反应不可逆，所以书写核反应方程式时只能用“ ”表示反应方向。（3）核反应过程中质量数守恒，电荷数守恒。迁移应用1.四个核反应方程分别为：92235U+10n9038Sr+13654Xe+1001n；92235U23490Th+42He；36Li+10n42He+31H+4.

6、9MeV；12H+31H42He+10n+17.6MeV。下列说法正确的是( )A.都是重核铀的同位素的核反应，故都是重核的裂变反应B.反应前都有一个中子，故都是原子核的人工转变C.生成物中都有氦核，故都是衰变反应D.比放出的能量少，说明比质量亏损得少答案：D解析：是重核的裂变反应，是衰变反应，A项错误；是原子核的人工转变，是轻核的聚变反应，B、C两项错误；比放出的能量少，根据爱因斯坦质能方程可知，比质量亏损得少，故D项正确。2.（2021吉林油田第十一中学高三月考）下列核反应式中，X代表粒子的是( )A. 49Be+42He126C+XB. 90234Th23491Pa+XC. 12H+31

7、HX+10nD. 1530P3014Si+X答案：C解析：按照质量数守恒、电荷数守恒的规律，可分别判断各项中X是什么粒子。提升二半衰期及衰变次数的计算例2 （2021浙江嘉兴高三月考）1926年首次结合放射性氡应用了示踪技术，后来又进行了多领域的生理、病理和药理研究。氡的放射性同位素最常用的是86222Rn。86222Rn经过m次衰变和n次衰变后变成稳定的82206Pb。则( )A. 式子中的m=4，n=2B. 核反应方程为86222Rn42He+20682PbC. 86222Rn的比结合能小于82206Pb的比结合能D. 通过改变温度等外部条件，可以控制放射性氡的半衰期答案：C解析：根据核反

8、应的质量数和电荷数守恒可知222=206+4m，86-2m+n=82，解得m=4，n=4，A项错误；核反应方程为86222Rn20682Pb+424He+4-10e，B项错误；该反应放出核能，则86222Rn的比结合能小于82206Pb的比结合能，C项正确；半衰期与外部条件无关，D项错误。综合提升 1.衰变、衰变的比较衰变类型衰变衰变衰变方程ZAXZ-2A-4Y+24HeZAXZ+1AY+-10e衰变实质2个质子和2个中子结合成一个整体射出1个中子转化为1个质子和1个电子211H+201n24He01n111H+-10e衰变规律电荷数守恒、质量数守恒 2.确定衰变次数的方法（1）衰变方程：zA

9、XzAY+n24He+m-10e（2）求解方法：根据质量数、电荷数守恒得A=A+4n，Z=Z+2n-m，两式联立求解衰变次数n和衰变次数m。 3.半衰期（1）概念：大量放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间。对个别或少量原子核，无半衰期可言。（2）计算公式：N余=N原(12)n或m余=m原(12)n，其中n=t泵，为半衰期。迁移应用1.放射性元素A经过2次衰变和1次衰变后生成一新元素B，则元素B在元素周期表中的位置较元素A的位置向前移动了( )A. 1位B. 2位C. 3位D. 4位答案：C解析：发生一次衰变电荷数减少2，发生一次衰变电荷数增加1，据题意，电荷数变化为：-22+1=-3，

10、新元素位置向前移动了3位。2.大量的某放射性元素经过11.4天有78的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为( )A. 11.4天B. 7.6天C. 5.7天D. 3.8天答案：D解析：经过了11.4天还有18的原子核没有衰变，可知该放射性元素经过了3个半衰期，即可算出半衰期是3.8天。提升三核能的计算例3 已知氘核的平均结合能为1.1MeV，氦核的平均结合能为1.1MeV，则两个氘核结合成一个氦核时( )A. 释放出4.9MeV的能量B. 释放出6.0MeV的能量C. 释放出24.0MeV的能量D. 吸收4.9MeV的能量答案：C解析：依据题意可写出两个氘核结合成一个氦核的核反应方程为12H+2

11、1H42He，因氘核的平均结合能为1.1MeV，氦核的平均结合能为7.1MeV，故释放的核能为E=47.1MeV-221.1MeV=24.0MeV，故C项正确。综合提升 1.根据质能方程计算（1）根据核反应方程，计算核反应前和核反应后的质量亏损m。（2）根据爱因斯坦质能方程E=mc2计算核能。其中m的单位是千克，E的单位是焦耳。 2.利用原子质量单位u和电子伏特计算（1）明确原子质量单位u和电子伏特之间的关系1u=1.660510-27kg，1eV=1.60217810-19J由E=mc2得E=1.660510-27(2.998108)21.60217810-19eV=931.5MeV（2）根

12、据1原子质量单位(u)相当于931.5MeV的能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以931.5MeV，即E=m931.5MeV。其中m的单位是u，E的单位是MeV。 3.根据能量守恒和动量守恒来计算核能参与核反应的粒子所组成的系统，在核反应过程中的动量和能量是守恒的，因此，利用动量守恒和能量守恒可以计算出核能的变化。 4.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。 5.应用阿伏加德罗常数计算核能若要计算具有宏观质量的物质中所有原子核都发生核反

13、应所放出的能量，应用阿伏加德罗常数计算核能较为简便。（1）根据物体的质量m和摩尔质量M由n=mM求出物质的量，并求出原子核的个数：N=NAn=NAmM。（2）由题设条件求出一个原子核与另一个原子核反应放出或吸收的能量E0（或直接从题目中找出E0）。（3）再根据E=NE0求出总能量。迁移应用1.利用氦3(23He)和氘进行的聚变反应安全无污染，容易控制。月球上有大量的氦3，每个航天大国都将获取氦3作为开发月球的重要目标之一。已知两个氘核聚变生成一个氦3和一个中子的核反应方程是：212H32He+10n+3.26MeV，若有2g氘全部发生聚变，则释放的能量是（NA为阿伏加德罗常数）( )A. 0.

14、53.26MeVB. 3.26MeVC. 0.5NA3.26MeVD. NA3.26MeV答案：C解析：2g氘共有NA个氘核，每2个氘核反应就放出3.26MeV能量，所以释放的能量为0.5NA3.26MeV。2.一个氘核(12H)和一个氚核(13H)结合成一个氦核(24He)，同时放出一个中子，已知氘核质量为m1=2.0141u，氚核质量为m2=3.0160u，氦核质量为m3=4.0026u，中子质量为m4=1.008665u，1u相当于931.5MeV的能量。（1）写出聚变的核反应方程；（2）求此反应过程中释放的能量为多少？平均每个核子释放出多少核能？答案：（1）12H+31H42He+10

15、n（2）17.5MeV3.5MeV解析：（1）核反应方程为12H+31H42He+10n（2）此反应过程的质量亏损为m=2.0141u+3.0160u-4.0026u-1.008665u=0.018835u，E=0.018835931.5MeV17.5MeV。平均每个核子释放的核能为17.55MeV=3.5MeV。高考体验见学用171页1.（2021全国甲，17，6分）如图，一个原子核X经图中所示的一系列、衰变后，生成稳定的原子核Y，在此过程中放射出电子的总个数为( )A.6B.8C.10D.14答案：C解析：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，叫作这种元素的半衰期。从图中可以看出，质

16、量为m0的113Sn衰变时，从23m0衰变一半到13m0所用时间为t=182.4d-67.3d=115.1d，所以半衰期为115.1d，选项C正确，选项A、B、D错误。2.（多选）（2020课标，19，6分）下列核反应方程中，X1、X2、X3、X4代表粒子的有( )A.12H+21H10n+X1B.12H+31H10n+X2C.92235U+10n14456Ba+8936Kr+3X3D.01n+63Li31H+X4答案：B ; D解析：粒子为氦原子核24He，根据核反应方程遵守电荷数守恒和质量数守恒，A选项中的X1为23He，B选项中的X2为24He，C选项中的X3为中子01n，D选项中的X4

17、为24He。3.（2020课标，18，6分）氘核12H可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式612H224He+211H+201n+43.15MeV表示。海水中富含氘，已知1kg海水中含有的氘核约为1.01022个，若全都发生聚变反应，其释放的能量与质量为M的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知1kg标准煤燃烧释放的热量约为2.9107J，1MeV=1.610-13J，则M约为( )A.40kg B.100kg C.400kg D.1000kg答案：C解析：由1kg海水中的氘核聚变释放的能量与质量为M的标准煤燃烧释放的热量相等，有：2.9107M(J)=1.01022643.151.61

18、0-13(J)，解得M400kg，故C选项正确。4.（多选）（2020课标，19，6分）1934年，约里奥-居里夫妇用粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位素X，反应方程为24He+2713AlX+10n。X会衰变成原子核Y，衰变方程为XY+01e。则( )A.X的质量数与Y的质量数相等B.X的电荷数比Y的电荷数少1C.X的电荷数比1327Al的电荷数多2D.X的质量数与1327Al的质量数相等答案：A ; C解析：设X和Y的电荷数分别为n1和n2，质量数分别为m1和m2，则反应方程为24He+1327Aln1m1X+01n，n2m1Xm2n2Y+01e根据反应方程电荷数和质量数守恒，解得2+13=n1，n1=n2+1；4+27=m1+1，m1=m2+0解得n1=15，n2=14，m1=30，m2=30 ,即X的质量数与Y的质量数相等，X的电荷数比Y的电荷数多1，1530X电荷数比1327Al的电荷数多2，1530X的质量数比1327Al的质量数多3，A、C正确，B、D错误。