高中物理-原子核章末復習

1、5高中物理-原子核章末復習【知識網(wǎng)絡梳理】中子0n質(zhì)子1h原子核 核子：質(zhì)子與中子的統(tǒng)稱核力：只存在于相鄰核子間的強相互作用力，是短程力衰變衰變衰變質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)原子核,一中子的發(fā)現(xiàn)人工轉(zhuǎn)變原子核的轉(zhuǎn)變正電子的發(fā)現(xiàn)放射性同位素及其應用裂變聚變核能、愛因斯坦的質(zhì)能方程 E mc2(或 E mc2)【知識要點與方法指導】一、重點、難點、方法1 .物理學史(1)貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，說明原子核有復雜的結(jié)構(gòu)。(2)盧瑟福用 粒子轟擊氮原子核的實驗，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子。(3)查德威克用 粒子轟擊鍍原子核實驗，發(fā)現(xiàn)了中子。(4)約里奧居里夫婦用粒子轟擊鋁箔的實驗，發(fā)現(xiàn)了放射性同位素和正電子。2 .原子核衰變法則

2、衰變過程中遵守電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒。衰變：ZAxA 2Y4He衰變：AXzAiY0ie3.幾個重要的核反應核反應方程式與其相關的重要內(nèi)容14N 2 He187 0 1H質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)(1919年)9c4 i i12 c 1dBe 2 He6 C o n中子的發(fā)現(xiàn)(1932年)27 Al4 i i30 _ 113Al2 He15 P 0 n人工放射性同位素的發(fā)現(xiàn)30 30 c 015 P14 Si1 e正電子的發(fā)現(xiàn)(1934年)235 - 190 c136、/“192 U 0 n38 Sr 54 Xe+100n235 1141 -92 “ 門 192 U0 n 56 Ba 36 Kr+30n重核的

3、裂變2H 3 H 2 He 0 n輕核的裂變二、要點深化1 .三種射線在電場和磁場中偏轉(zhuǎn)的特點和判斷方法。(1)不論在電場還是磁場中，射線總是做勻速直線運動，不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。根據(jù)上述特點，在電場或磁場中不發(fā)生偏轉(zhuǎn)的射線是射線。(2)射線和 射線在電場中偏轉(zhuǎn)的特點。在勻強電場中， 和 粒子沿相反方向作類平拋運動，且在同樣的條件下，粒子的偏移最大，根據(jù)粒子在電場力方向做初速為零的勻加速2直線運動，位移X可表示為：x -at2 1 qE yl22 m v mv21c所以，在同樣條件下與 粒子偏移之比為-eJ 37 1。x 2e v/1837 c2(3) 射線和 射線在磁場中的偏轉(zhuǎn)特點。在勻強磁場中， 和

4、 粒子沿相反方向做勻速圓周運動，且在同樣條件下，粒子的軌道半徑最小，偏轉(zhuǎn)最大。2mvmvmv根據(jù) qvB 得R 8 RqBq所以，在同樣條件下 與粒子的軌道半徑之比為R名竺衛(wèi)工空，1。R 4V c/10 e 367根據(jù)上述徑跡特點，即使電場和磁場方向未知，也可以區(qū)分射線的種類。2.核能的計算方法(1)根據(jù)質(zhì)量虧損計算，步驟如下：根據(jù)核反應方程，計算核反應前和核反應后的質(zhì)量虧損mo根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程 E mc2或E mc2計算核能。計算過程中 m的單位是千克，E的單位是焦耳。(2)利用原子單位u和電子伏特計算。明確原子單位u和電子伏特間的關系因 1u 1.6606 10 27 kg貝UE mc

5、2 1.6606 10 27 (3.0 108)2101.494 10 J。又1eV 1.6 10 19J ,貝 UE 1.494 10 10 J 931.5 MeV根據(jù)1原子質(zhì)量單位(u)相當于931.5 MeV能量，用核子結(jié)合成原子核時質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位數(shù)乘以 931.5 MeV,即E m 931.5 MeV上式中，m單位是u,E的單位是 MeV(3)根據(jù)能量守恒和動量守恒來計算核能。參與核反應的粒子所組成的系統(tǒng)，在核反應過程中的動量和能量是守恒的，因此，在題給條件中沒有涉及到質(zhì)量虧損，或者核反應所釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為生成的新粒子的動能而無光子輻射的情況下，從動量和能量守恒可以計算出核

6、能的變化。(4)應用阿伏加德羅常數(shù)計算核能。若要計算具有宏觀質(zhì)量的物質(zhì)中所有原子核都發(fā)生核反應所放出的總能量，應用阿伏加德羅常數(shù)計算核能更為簡便。根據(jù)物體的質(zhì)量 m和摩爾質(zhì)量M由n 2求出摩爾數(shù)并求出原子核的個數(shù) MN NAn NA m-oM由題設條件求出一個原子核與另一個原子核反應放出或吸收的能量E0 (或直接從題目中找出E0)再根據(jù)E NE。求出總能量?！镜漕}探究】例1： U核經(jīng)一系列的衰變后變?yōu)?2086 Pb核，問：(1)一共經(jīng)過幾次衰變和幾次衰變？(2) 2206Pb與鬻U相比，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)各是多少？(3)綜合寫出這一衰變過程的方程。(2)根據(jù)每發(fā)生一次衰變原子核解析(1)可根據(jù)衰

7、變過程中質(zhì)量守恒和電荷數(shù)守恒求解;的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)均少 2,每發(fā)生一次 衰變原子核的中子數(shù)少 1,質(zhì)子數(shù)多1來推算；(3)根 據(jù)(1)的解答結(jié)果寫方程。答案(1)設2928 U衰變?yōu)?06 Pb經(jīng)過x次 衰變和y次 衰變。由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得238=206+ 4X,92=82+2x-y,聯(lián)立解得x 8, y 6。即一共經(jīng)過8次 衰變和6次 衰變。(2)由于每發(fā)生一次衰變質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)均減少2,每發(fā)生一次衰變中子數(shù)少1,而質(zhì)子數(shù)增1,故206 Pb較238 U質(zhì)子數(shù)少10,中子數(shù)少22。(3)核反應方程為2928u2826 Pb 8 2 He 6 0e。粒子后，其速度方向與磁例2:靜止在

8、勻強磁場中的某放射性元素的原子核，當它放出一個場方向垂直，測得粒子和反沖核軌道半徑之比為44 : 1 ，如圖所示，則()。A.粒子與反沖粒子的動量大小相等，方向相反B.原來放射性元素的原子核電荷數(shù)為90C.反沖核的核電荷數(shù)為 88D.粒子和反沖粒子的速度之比為1 : 88則末動量也為零，即解析微粒之間相互作用的過程中遵守動量守恒，由于初始總動量為零, 粒子和反沖核的動量大小相等，方向相反。由于釋放的粒子和反沖核均在垂直于磁場的平面內(nèi)且在洛倫茲力作用下作圓周運動。2 mvmv由 Bqv 胃：R oRBq若原來放射性元素的核電荷為Q則對 粒子：R, 旦。2Be對反沖核：R2 PB(Q 2)e由于

9、Pi P2，得 R1 : R2 44:1，得 Q 90。它們的速度大小與質(zhì)量成反比，故 D錯誤，上述選項正確的為A、R Q答案A、B、C例3:已知UPo原子核質(zhì)量為209.982 87u, 286 Pb原子核的質(zhì)量為 205.974 46u, ；He原子核的質(zhì)量為4.002 60u ,靜止的2；：Po在 衰變中放出粒子后變成20：Pb,求:(1)在衰變過程中釋放的能量;(2) 粒子從Po核中射出的動能；(3)反沖核的動能(已知 1 u =931.5 MeV,且核反應釋放的能量只轉(zhuǎn)化為動能) 解析(1)衰變方程 28：Po 806 Pb+4He。衰變過程中質(zhì)量虧損為：m 209.98287u- 205.97446u 4.00260U 0.0058L。反應后釋放的能量為E 0.100 5810 931.5 5.412MeV。(2)因衰變前后動量守恒，則衰變后粒子和鉛核的動量大小相等，方向相反。而