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课时作业(六十)　原子核　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1．关于天然放射现象，下列说法正确的是(　　)
A．α射线是由氦原子核衰变产生
B．β射线是由原子核外电子电离产生
C．γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生
D．通过化学反应不能改变物质的放射性
2．本题中用大写字母代表原子核．E经α衰 ( http: / / www.21cnjy.com )变成为F，再经β衰变变成为G，再经α衰变变成为H.上述系列衰变可记为： EFGH，另一系列衰变记为：　　　　　　　
PQRS
已知P是F的同位素，则(　　)
A．Q是G的同位素，R是H的同位素
B．R是E的同位素，S是F的同位素
C．R是G的同位素，S是H的同位素
D．Q是E的同位素，R是F的同位素
3．核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯 ( http: / / www.21cnjy.com )137.碘131的半衰期约为8天，会释放β射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射γ射线．下列说法正确的是(　　)
A．碘131释放的β射线由氦核组成
B．铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量
C．与铯137相比，碘131衰变更慢
D．铯133和铯137含有相同的质子数
4．下列说法正确的是(　　)
A.N＋H→C＋He是α衰变方程
B.H＋H→He＋γ是核聚变反应方程
C.U→Th＋He是核裂变反应方程
D.He＋Al→P＋n是原子核的人工转变方程
5.U经过衰变生成Pu.下列说法中正确的是(　　)
A.Pu与U的核内具有相同的中子数、不同的核子数
B.U发生β衰变时所释放的电子是原子核外的自由电子
C.U经过2次β衰变生成Pu
D．温度越高，U的衰变越快
6．在下列四个方程中，X1、 X2、 X3和X4各代表某种粒子，
①U＋n→Sr＋Xe＋3X1　②H＋X2→He＋n
③U→Th＋X3　　　　④Mg＋He→Al＋X4
以下判断中正确的是(　　)
A．X1是中子 B．X2是质子
C．X3是α粒子 D．X4是氘核
7．某核反应方程为H＋H―→He＋X.知H的质量为2.0163u，H的质量为3.0180u，He的质量为4.0026u，X的质量为1.0087u，则下列说法中正确的是(　　)
A．X是质子，该反应释放能量
B．X是中子，该反应释放能量
C．X是质子，该反应吸收能量
D．X是中子，该反应吸收能量
8．当两个中子和两个质子结 ( http: / / www.21cnjy.com )合成一个α粒子时，放出28.30MeV的能量，当三个α粒子结合成一个碳核时，放出7.26MeV的能量，则当6个中子和6个质子结合成一个碳核时，释放的能量约为(　　)
A．21.04MeV B．35.56MeV
C．77.64MeV D．92.16MeV
9．关于质能方程，下列哪些说法正确的是(　　)
A．质量减小，能量就会增加，在一定条件下质量转化为能量
B．物体获得一定的能量，它的质量也相应地增加一定值
C．物体一定有质量，但不一定有能量 ，所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量关系
D．某一定量的质量总是与一定量的能量相联系
10．中子n、质子p、氘D的质量分别为 ( http: / / www.21cnjy.com )mn、mp、mD.现用能量为E的γ射线照射静止氘核使之分解，反应方程为γ＋D＝p＋n，若分解后的中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是(　　)
A.[(mD－mp－mn)c2－E]
B.[(mp＋mn－mD)c2－E]
C.[(mD－mp－mn)c2＋E]
D.[(mn＋mp－mD)c2＋E]
11．在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒子和
第11题图
反冲的核的运动轨迹分别如图中a、 b所示，由图可以判定(　　)
A．该核发生的是α衰变
B．该核发生的是β衰变
C．磁场方向一定垂直纸面向里
D．磁场方向向里还是向外不能判定
12．据调查每年有280万人直接或 ( http: / / www.21cnjy.com )者间接死于装修污染，装修污染已经被列为“危害群众最大的五种环境污染”之一．目前，在居室装修中经常用到的花岗岩、大理石等装修材料，都不同程度地含有放射性元素，比如，含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是(　　)
A．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡核，经过7.6天就只剩下一个氡原子核了
B．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4
C．γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力也最强
D．β衰变所释放的电子是原子核中的中子转化为质子和电子所产生的
13．(13年江苏模拟)轻核聚变比 ( http: / / www.21cnjy.com )重核裂变能够释放更多的能量，若实现受控核聚变，且稳定地输出聚变能，人类将不再有“能源危机”．一个氘核(H)和一个氚核(H)聚变成一个新核并放出一个中子(n)．
①完成上述核聚变方程H＋H―→________＋n.
②已知上述核聚变中质量亏损为Δm，真空中光速为c，则该核反应中所释放的能量为________．
14．天然放射性元素Pu经过________次α衰变和________次β衰变，最后变成铅的同位素________．(填入三种同位素Pb、Pb、Pb中的一种)
15．一个中子以1.9×1 ( http: / / www.21cnjy.com )07 m/s的速度射中一个静止的氦核　N，并发生核反应，生成甲、乙两种新核，它们的运动方向与中子原来的运动方向相同，测得甲核质量是中子质量的11倍，速度是1×106 m/s，乙核垂直进入B＝2T的匀强磁场中做匀速圆周运动的半径为R＝0.02 m，已知中子质量m＝1.6×10－18 kg，求乙核是何种原子核？并写出核反应方程．
16．(13年江苏模拟) ( http: / / www.21cnjy.com )在自然界，“氮－4”的原子核有两个质子和两个中子，称为玻色子；而“氦－3”只有一个中子，称为费米子，“氦－3”是一种目前已被世界公认的高效、清洁、安全、廉价的核聚变发电燃料．
(1)质子数与中子数互换的核互为“镜像 ( http: / / www.21cnjy.com )核”，例如He是H的“镜像核”，同样H也是He的“镜像核”，则下列说法正确的是________．
A.O和N互为“镜像核”
B.C和N互为“镜像核”
C．β衰变的本质是一个中子转变为一个质子，同时放出一个电子
D．核反应H＋n―→He＋H的生成物中有α粒子，该反应是α衰变
(2)围绕一不稳定原子核轨道的电子可被 ( http: / / www.21cnjy.com )原子核俘获，使原子序数发生变化(例如从离原子核最近的K层电子中俘获电子，叫“K俘获”)，发生这一过程后，新原子核________．
A．带负电
B．与原来的原子是不同位素
C．比原来的原子核多一个质子
D．比原来的原子核多一个中子
(3)宇宙射线每时每刻都在地球上引 ( http: / / www.21cnjy.com )起核反应．自然界的14C大部分是宇宙射线中的中子轰击“氮－14”产生的，核反应方程式为N＋n―→C＋H，若中子的速度为v1＝8×106m/s，反应前“氮－14”的速度认为等于零，反应后生成的14C粒子的速度为v2＝2.0×105m/s，其方向与反应前中子的运动方向相同．
①求反应中生成的另一粒子的速度；
②假设此反应中放出的能量为0.9MeV，求质量亏损．
.课时作业(六十)　原子核
　1.D　【解析】 α射线是在α衰变中产 ( http: / / www.21cnjy.com )生的，本质是氦核，A错误；β射线是在β衰变中产生的，本质是高速电子束，B错误；γ射线是发生α衰变和β衰变时原子核发生能级跃迁而产生的电磁波，C错误；物质的放射性由原子核内部自身的因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件无关，D正确．
　2.B　【解析】 P和F是同位素， ( http: / / www.21cnjy.com )设电荷数均为z，则衰变过程可记为z＋2EzFz＋1Gz－1H, zPz＋1Qz＋2RzS，显然，E和R的电荷数为z＋2，G和Q的电荷数均为z＋1，P、F和S的电荷数均为z，故B项正确．
　3.D　【解析】 β射线是高速运动的 ( http: / / www.21cnjy.com )电子流，不是氦原子核，A错误；γ射线的频率大于可见光的频率，根据E＝hν可知，γ射线光子能量大于可见光光子能量，B错误；半衰期越短，衰变越快，C错误；铯133和铯137都是铯元素，是质子数相同而中子数不同的同位素，所以D正确．
　4.BD　【解析】 核反应类 ( http: / / www.21cnjy.com )型分四种，核反应的方程特点各有不同，衰变方程的左边只有一个原子核，右边出现α或β粒子．聚变方程的左边是两个轻核反应，右边是中等原子核．裂变方程的左边是重核与中子反应，右边是中等原子核．人工核转变方程的左边是氦核与常见元素的原子核反应，右边也是常见元素的原子核，由此可知B、D两选项正确．
　5.C　【解析】 U有92个质子， ( http: / / www.21cnjy.com )239个核子，Pu有94个质子，239个核子，具有相同核子数，不同质子数，可知也有不同中子数，A选项错误.U发生β衰变所释放的电子是在原子核里产生的，可知B错误.U到Pu核子数没有发生变化，发生β衰变，94－92＝2，可知发生2次β衰变，C选项正确．放射性元素衰变的快慢是由核内部自身因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，知D错误，可知选C.
　6.AC　【解析】 核反应中应满足反应前 ( http: / / www.21cnjy.com )后电荷数和质量数守恒，由此可知X1为中子，X2为H，X3为α粒子，X4为质子．本题考查核反应方程的配平及重要的粒子符号的书写．
　7.B　【解析】 根据质量 ( http: / / www.21cnjy.com )数和电荷数守恒： H＋H―→He＋n，所以X为中子，在该核反应中质量亏损Δm＝(2.0163u＋3.0180u)－(4.0026u＋1.0087u)＝0.023u＞0，质量发生亏损，该反应释放能量，所以B对．
　8.D　【解析】 6个中子和6个质子 ( http: / / www.21cnjy.com )结合成三个α粒子时放出能量为84.90MeV，所以当结合成一个碳核时，释放的能量约为84.90＋7.26＝92.16MeV，D正确．
　9.BD　【解析】 质能方程E＝mc ( http: / / www.21cnjy.com )2，表明某一定量的质量与一定量的能量是要联系的，当物体获得一定的能量，即能量增加某一定值时，它的质量也相应增加一定值，并可根据ΔE＝Δm·c2来计算．
　10.C　【解析】 核反应过程中的质量 ( http: / / www.21cnjy.com )亏损： Δm＝mD－mp－mn；核反应过程中释放的能量： ΔE＝Δmc2＝(mD－mp－mn)c2，质子和中子的总动能为Ek＝ΔE＋E，中子的动能是总动能的一半，故选项C是正确的．
　11.BD　【解析】 原来静止的核，放出粒 ( http: / / www.21cnjy.com )子后，总动量守恒，所以粒子和反冲核的速度方向一定相反．根据图示，它们在同一磁场中是向同一侧偏转的，由左手定则可知它们必带异种电荷，故应为β衰变．由于不知它们的旋转方向，因而无法判定磁场是向里还是向外，即都有可能．
　12.D　【解析】 半衰期是一个统 ( http: / / www.21cnjy.com )计规律，只对大量的原子核适用，A错；发生 α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了2，质子数减少了2，B错；γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱，C错；β衰变所释放的电子是原子核中的中子转化为质子和电子时所产生的，D对．
　13.①He　②Δmc2　【解析】 ①由核子数、质量数守恒可知新核的核子数为4，质子数为2，故为He；
②由质量亏损方程E＝mc2可知，E＝Δmc2.
　14.8　4　Pb　【解析】　根据 ( http: / / www.21cnjy.com )衰变规律只有α衰变才能使质量数减少，且每次衰变减少质量数4，故Pu与Pb的质量数之差是4的整数倍，经验证生成物是Pb，由于质量数减少了239－207＝32，故发生＝8次α衰变，因每次α衰变核的电荷数减少2，故由于α衰变核的电荷数应减少8×2＝16，而Pb的电荷数仅比Pu核少94－82＝12，说明发生了16－12＝4次β衰变．
　15.α粒子　n＋N→He＋B　【解析】 设乙核质量为m乙，甲核质量为m甲＝11m，氮核质量为14m.则由核反应过程中质量数守恒知，乙核质量数为：
　14＋1－11＝4，即m乙＝4m
　由动量守恒定律：mv0＝m甲v甲＋m乙v乙，
　解得v乙＝＝2×106m/s， ( http: / / www.21cnjy.com )设乙核的电量为q，则由：R＝mv/qB，得：q＝＝3.2×10－19(C)＝2e，所以乙核为α粒子，核反应方程为：n＋N→He＋B.
　16.(1)BC　(2)BD　(3 ( http: / / www.21cnjy.com ))①5.2×106 m/s　②1.6×10－30 kg　【解析】 (1)质子数与中子数互换的核互为“镜像核”，A错B对；β衰变的本质是一个中子转变为一个质子，同时放出一个电子，C对；α衰变是重核裂变放出α粒子的核反应，D错，选BC；(2)发生“K俘获”后，原子核中一个质子变为中子，质子数减一，中子数加一，原子对外呈电中性，故A、C错；BD选项正确；(3)①轰击前后系统动量守恒，选中子速度方向为正方向，m1v1＝m1v1′＋m2v2′，氢核速度为v2′＝5.2×106 m/s，方向与中子原速度方向相同；②由质能方程ΔE＝Δmc2，得Δm＝1.6×10－30 kg.第60讲　原子核
　考情 剖析　
(注：①考纲要求及变化中Ⅰ代表了解和认识，Ⅱ代表理解和应用；②命题难度中的A代表容易，B代表中等，C代表难)
考查内容 考纲要求及变化 考查年份 考查形式 考查详情 考试层级 命题难度
核力　比结合能　质量亏损
核反应方程
Ⅰ
Ⅰ
09年 计算 考查核反应中质能关系和动量守恒的综合应用
09年 选择 考查核反应方程的配平(质量数和核电荷数守恒)
11年 计算 考查核反应方程及其产生条件
12年 填空 考查核反应方程及比结合能
非重点 B
重点 A或B
小结及预测 1.小结：核反应方程的考 ( http: / / www.21cnjy.com )查形式多样，侧重考查对核反应和核反应方程式的理解和判断；核力与结合能、质量亏损以计算题的形式进行考查，考查质能关系．2．预测：核反应方程在09、11、12年都有所考查，预计14年考查的可能性很大．3．复习建议：建议复习时注重核反应方程的配平.
知识 整合　
一、天然放射现象
1．____________叫做天 ( http: / / www.21cnjy.com )然放射现象，首先由________________________________________________________________________
发现，天然放射现象的发现，说明原子核还有内部结构．
2．具有放射性的元素叫__________．
3．衰变
(1)不稳定的原子核自发 ( http: / / www.21cnjy.com )放出α粒子或β粒子后，转变为__________的变化称为原子核的衰变．γ射线是伴随着α衰变或β衰变产生的，也叫γ辐射．天然放射现象就是原子核的衰变现象．
(2)三种射线的性质
种　类 α射线 β射线 γ射线
组成 高速氦
核流 光子流
(高频电磁波)
带电量 －e
质量 4mp mp/1840
在电磁场中 偏转 与α射线反向偏转
穿透本领
对空气的
电离作用
在空气中的径迹 粗短直 最长
通过胶片 感光
　　(3)半衰期：放射性元素的原子 ( http: / / www.21cnjy.com )核__________所需的时间．半衰期具有绝对性和统计性，绝对性指半衰期由核内部本身的因素决定，跟原子所处的__________无关；统计性指半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，个别原子核经多长时间衰变无法预测．
(4)衰变类型
衰变类型 α衰变 β衰变
衰变方程 AZX→A－4Z－2Y＋42He AZX→　AZ＋1Y＋0－1e
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＋210n→42He 10n→11H＋0－1e
匀强磁场中
轨迹形状
衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒
二、原子核的人工转变
1．原子核的人工转变是____________________产生另一种新核的方法．
2．质子的发现．
(1)卢瑟福发现质子的实验是__________________．
(2)核反应方程：____________________.
(3)质子的成因：
N＋He→F(氟核)→O＋H即________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
3．中子的发现
(1)卢瑟福预见中子的存在 ( http: / / www.21cnjy.com )，后英国物理学家________________________________________________________________________
发现了中子．
(2)核反应方程式________________________________________________________________________．
(3)中子是一种不带电，穿透力__________的粒子，其质量与__________质量差不多．
三、原子核的组成
1．原子核是由__________组成，质子和中子统称核子．质子和中子可以相互转化，如H→n＋e，n→H＋e.
2．原子序数＝__________＝原子核外电子数；中子数＝质量数－质子数．
四、人工放射性同位素的发现
1．1934年，居里夫妇用α粒子轰击铝箔时，发现了放射性同位素和正电子，核反应方程式为：
Al＋He→______＋n，P→______＋e
2．放射性同位素：具有放射性的同位素叫放射性同位素，如上式中的P就是磷的一种同位素，具有放射性．
3．正电子：质量与电子相同带一个单位正电荷的 ( http: / / www.21cnjy.com )粒子，其产生的实质是质子衰变成中子时产生的，方程为________________________________________________________________________．
4．放射性同位素的应用：
(1)________________________________________________________________________；
(2)________________________________________________________________________．
五、核能
1．核能
(1)核子结合成原子核需要放出能量，这叫原子核的结合能，称为核能．______________是核能变化的量度．
(2)结合能与核子数之比 ( http: / / www.21cnjy.com )，称做______________，也叫平均结合能．______________越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定．
2．质量亏损
组成原子核的核子的质量与原子核的质量之差，或者参加核反应的原子核总质量与__________________之差叫质量亏损．
3．爱因斯坦质能方程
(1)凡具有质量的物体都具有能量，物体的质量和能量间的关系为：________________，这就是爱因斯坦质能方程．
(2)若原子核质量亏损Δm.对应释放 ( http: / / www.21cnjy.com )的能量为________________________________________________________________________．
(3)质量亏损并不是质量损失(消失)也不是与质量守恒定律相矛盾，而是亏损的质量以__________形式辐射出去了．
(4)在核能的计算中c的单位取国际单位 ( http: / / www.21cnjy.com )制，此时若Δm的单位为kg，能量的单位为J，当Δm的单位为u(原子质量单位)时，1u相当于__________MeV的能量关系，然后据此进行计算．
六、核能释放的常见途径
1．重核的裂变
(1)裂变：________________________________________________________________________.
(2)链式反应：裂变要在一定的条件下才 ( http: / / www.21cnjy.com )能进行，比如铀235核受到中子轰击时会发生裂变，而裂变时又要放出一些中子，这些中子又可引起其他的铀235核裂变，而使裂变反应不断进行下去，这种反应叫做链式反应．链式反应的条件是铀必须纯净，而且体积要大于__________．
(3)核反应堆：________________，是核电站应用核能发电的核心设施．
2．轻核的聚变
(1)聚变：________________________________________________________________________.
(2)热核反应
聚变必须在轻核间的距离十分接近 ( http: / / www.21cnjy.com )，即达到10－15 m时才能进行．在极高温度下，原子核可以获得足够的动能克服__________而发生聚变，所以这种聚变反应又叫做热核反应．
(3)目前已实现的人工热核反应：_ ( http: / / www.21cnjy.com )_______________________________________________________________________.
1．核反应的四种类型比较
类型 可控性 核反应方程典例
衰变
α衰变 自发 U→Th＋He
β衰变 自发 Th→Pa＋e
人工转变 人工
控制
N＋He→O＋n
(卢瑟福发现质子)
He＋Be→C＋n
(查德威克发现中子)
Al＋He→P＋n
P→Si＋e (约里奥—居里夫妇发现放射性同位素及正电子)
重核裂变 比较容易
进行人工
控制
U＋n→Ba＋Kr＋3n
U＋n→Xe＋Sr＋10n
轻核聚变 除氢弹外
无法控制 H→H→He＋n
2．三种射线在电场和磁场中偏转时有何特点
三种射线在电场和磁场中偏转时有以下特点：
(1)不论在电场还是磁场中，γ射线总是做匀速直线运动，不发生偏转．
(2)在匀强电强中，α和β粒子沿相反方向做类平抛运动，且在同样的条件下，β粒子的偏移大．
如图所示，粒子在电场力方向做 ( http: / / www.21cnjy.com )初速度为零的匀加速直线运动，位移x可表示为x＝at2＝2∝，所以，在同样条件下β粒子与α粒子偏移之比为＝××≈37>1.
(3)在匀强磁场中，α和β粒子沿相反方向做匀速圆周运动，且在同样条件下，β粒子的轨道半径小，偏转大．
如图所示，粒子的轨道半径可表示为R＝∝，所以，在同样条件下β与α粒子轨道半径之比为＝××＝<1.
爱因斯坦的质能方程ΔE＝Δmc2
【典型例题1】 一个氘核和一个氚核结合成 ( http: / / www.21cnjy.com )氦时，释放的核能为ΔE，阿伏加德罗常数为NA，则4克氘核与6克氚核完全反应，发生的质量亏损是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A．2NAΔEc2 B．4NAΔEc2
C. D.
温馨提示
由质能方程ΔE＝Δmc2易解本题．.
记录空间
【变式训练1】 质子、中子和氘核的质量分别为m1、 m2和m3，真空中光速为c，当质子和中子结合成氘核时，放出的能量是(　　)
A．m3c2 B．(m1＋m2)c2
C．(m3－m2－m1)c2 D．(m1＋m2－m3)c2
核反应方程
(1)怎样正确写出核反应方程
解决这类问题的方法：一是要掌握核反应方程遵 ( http: / / www.21cnjy.com )守质量数守恒和电荷数守恒的规律；二是要熟悉和掌握教材中出现的重要核反应方程式，并知道其意义；三是要熟记常见的基本粒子的符号，如质子、中子、α粒子、β粒子、正电子、氘核、氚核等．另外，还要注意在写核反应方程时，不能无中生有，必须是确实存在、有实验基础的核反应．
(2)关于核反应的三点说明
①核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接．
②核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程．
③核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒．
【典型例题2】 表示放射性元素碘131(I)β衰变的方程是(　　)
A.I→Sb＋He
B.I→Xe＋e
C.I→I＋n
D.I→Te＋H
温馨提示
β粒子是电子，β衰变质子数增加1，质量数不变．
记录空间
【变式训练2】 核反应方程如下：
①Be＋He→C＋n
②H＋H→He＋能量
③U＋n→Sr＋Xe＋xn
④F＋y→O＋He
对于以上反应方程，下面说法中正确的是(　　)
A．①是原子核的人工转变核反应方程
B．②是链式反应方程
C．③是核裂变方程，其中x＝10
D．④是α衰变方程，其中y是质子
【变式训练3】 钚的放射性同位素Pu静止时衰变为铀核激发态U*、α粒子，而铀核激发态U*立即衰变为铀核U，并放出能量为0.097 MeV的γ光子．已知：Pu、U和α粒子的质量分别为mPu＝239.052 1 u、mU＝235.043 9 u和mα＝4.002 6 u,1 u＝931.5 MeV/c2.
(1)写出衰变方程；
(2)已知衰变放出的光子的动量可忽略，求α粒子的动能．
随堂 演练　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1．下列核反应方程式中，书写正确的是(　　)
A.U===Th＋He
B.Th―→Pa＋e
C.N＋He―→O＋H
D.Al＋He―→P＋H
2．某放射性元素的原子核A经α衰变得到新核B，B经β衰变得到核C，则(　　)
A．原子核C的中子数比A少2
B．原子核C的质子数比A少1
C．原子核C的中子数比B多1
D．原子核C的质子数比B少1
3．关于天然放射现象，以下叙述正确的是(　　)
A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小
B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的
C．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强
D．铀核(U)衰变为铅核(Pb)的过程中，要经过8次α衰变和10次β衰变
第4题图
4．如图所示，两个相切的圆表示一个静止原子核发生某种核变化后，产生的两种运动粒子在匀强磁场中的运动轨迹，可能的是(　　)
A．原子核发生了α衰变
B．原子核发生了β衰变
C．原子核放出了一个正电子
D．原子核放出了一个中子
5．现有核反应方程为Al＋He→P＋X，新生成的P具有放射性，继续发生衰变，核反应方程为：P→Si＋Y.平行金属板M、N间有匀强电场，且UM＞UN，X、Y两种微粒竖直向上离开放射源后正确的运动轨迹是(　　)
A
B
C
D
6．原子核X与氘核H反应生成一个α粒子和一个质子．由此可知(　　)
A．A＝2，Z＝1
B．Z＝2，Z＝2
C．A＝3，Z＝3
D．A＝3，Z＝2
7．(1)(多选)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有(　　)
A.U→Th＋He 是α衰变
B.N＋He→O＋H 是β衰变
C.H＋H→He＋n 是轻核聚变
D.Se→Kr＋2e 是重核裂变
(2)现有四个核反应：
A.H＋H→He＋n
B.U＋n→X＋Kr＋3n
C.Na→Mg＋e
D.He＋Be→C＋n
①________是发现中子的核反应方程，________是研究原子弹的基本核反应方程，________是研究氢弹的基本核反应方程．
②求B中X的质量数和中子数．
8.H的质量是3.016 050 u，质子的质量是1.007 277 u，中子质量是1.008 665 u．求：
(1)一个质子和两个中子结合为氚核时，是吸收还是放出能量？该能量为多少？
(2)氚核的结合能和比结合能各是多少？
(3)如果这些能量是以光子形式放出，则光子的频率是多少？
第60讲　原子核
知识整合
基础自测
一、1.元素自发地放出射线的现象　贝克勒耳　2.放射性元素　3.(1)新核
　(2)
种　　类 α射线 β射线 γ射线
组　成 高速氦核流 高速电子流 光子流(高频
电磁波)
带电量 2e －e 0
质　量 4mp mp/1840 静质量为零
在电磁场中 偏　转 与α射线
反向偏转 不偏转
穿透本领 最　弱 较　强 最　强
对空气的电离作用 很　强 较　弱 很　弱
在空气中的径迹 粗短直 细长曲 最　长
通过胶片 感　光 感　光 感　光
　(3)有半数发生衰变　物理或化学状态
二、1.用高速运动的粒子轰击原子核　
　2.(1)用α粒子轰击氮原子核　(2)7N＋He―→8O＋H　(3)α粒子进入氮核，形成氟核9F，氟核不稳定，衰变时放出质子
　3.(1)查德威克　(2)Be＋He―→6C＋n　(3)很强　质子
三、1.质子和中子　2.核电荷数
四、1.P　Si　3.H―→n＋e
4．(1)利用它的射线　(2)作为示踪原子
五、1.(1)核力的功　(2)比结合能　比结 ( http: / / www.21cnjy.com )合能　2.生成新原子核的总质量　3.(1)E＝mc2　(2)ΔE＝Δmc2　(3)能量　(4)931.5
六、1.(1)重核分裂成两个质量较小的原子核的核反应　(2)临界体积　(3)使原子核裂变的链式反应能够有控制地持续进行的装置　
　2.(1)轻核结合成质量较大的原子核的核反应称为聚变　(2)库仑斥力　(3)氢弹的爆炸
重点阐述
【典型例题1】 一个氘 ( http: / / www.21cnjy.com )核和一个氚核结合成氦时，释放的核能为ΔE，阿伏加德罗常数为NA，则4克氘核与6克氚核完全反应，发生的质量亏损是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A．2NAΔEc2 B．4NAΔEc2 C. D.
【答案】　C　【解析】　4 ( http: / / www.21cnjy.com )克的氘核和6克的氚核的摩尔数都是2，因此原子核数均为2NA，由于一个氘核和一个氚核结合成氦时，释放的核能为ΔE，故释放总能量为E＝2NAΔE，而E＝Δmc2，可得C正确．
变式训练1　D　【解析】 质子和中 ( http: / / www.21cnjy.com )子结合成氘核时，总质量减小了，即质量亏损Δm＝(m1＋m2－m3)，依据质能方程可知，放出的能量为ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3)c2.
【典型例题2】表示放射性元素碘131(I)β衰变的方程是(　　)
A.I→Sb＋He B.I→Xe＋e
C.I→I＋n D.I→Te＋H
【答案】　B　【解析】 碘(I)的原子核内一个中子放出一个电子，变成一个质子，质量数没有发生变化，核电荷数增加1，所以生成54号元素Xe，放出一个电子，B选项正确．
变式训练2　A　【解析】　用α粒子 ( http: / / www.21cnjy.com )轰击铍核是查德威克发现中子的实验，属于人工转变，根据核反应前后电荷数守恒和质量数守恒知C是错的；②式是聚变反应方程；④式是原子核的人工转变，不是α衰变方程．
变式训练3　(1)见解析　(2)5.034 MeV
【解析】 (1)衰变方程为Pu→U＋He①
U→U＋γ②
或合起来有Pu→U＋He＋γ③
(2)上述衰变过程的质量亏损为Δm＝mPu－mU－mα④
放出的能量为ΔE＝Δm·c2⑤
ΔE铀核U的动能EU、α粒子的动能Eα和γ光子的能量Eγ之和，ΔE＝EU＋Eα＋Eγ⑥
可得EU＋Eα＝(mPu－mU－mα)c2－Eγ⑦
设衰变后的铀核和α粒子的速度分别为vU和vα，则由动量守恒有mUvU＝mαvα⑧
又由动能的定义知EU＝mUv，Eα＝mαv⑨
由⑧⑨式得＝⑩
由⑦⑩式得Eα＝[(mpu－mU－mα)c2－Eγ]
代入题给数据得Eα＝5.034 MeV
　【点评】　计算核能的四种方法
　(1)根据ΔE＝Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”．
　(2)根据ΔE＝Δm×931.5 ( http: / / www.21cnjy.com ) MeV计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”．
　(3)根据平均结合能来计算核能
　原子核的结合能＝平均结合能×核子数．
　(4)有时可结合动量守恒和能量守恒进行分析计算，此时应注意动量、动能关系式p2＝2mEk的应用．
随堂演练
　1.B　【解析】 核反应方 ( http: / / www.21cnjy.com )程式中要用箭头连接，不可用等号，故A错；B项中核反应方程式书写正确；C项中核反应方程式的质量数不守恒，故C错；D项中核反应方程式不符合实际，故D错，故选B.
　2.B　【解析】 由题意知，AHe＋B，Be＋C，故选B.
　3.BC　【解析】 半衰期是 ( http: / / www.21cnjy.com )由放射性元素原子核的内部因素所决定，跟元素的化学状态、温度、压强等因素无关，A错；β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的，n→H＋e，B对；根据第三种射线的物理性质，C对；U的质子数为92，中子数为146，Pb的质子数为82，中子数为124，因而铅核比铀核少10个质子，22个中子．注意到一次α衰变数量减少4，故α衰变的次数为x＝＝8次，再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定β衰变的次数y应满足2x－y＋82＝92，y＝2x－10＝6次．
　4.AC　【解析】 两个相切的圆表 ( http: / / www.21cnjy.com )示在相切点处是静止的原子核发生了衰变，由于无外力作用，动量守恒，说明原子核发生衰变后，新核与放出的粒子速度方向相反，若是它们带相同性质的电荷，则它们所受的洛仑兹力方向相反，则轨道应是外切圆，若它们所带电荷的性质不同，则它们的轨道应是内切圆，图示的轨迹说明是放出了正电荷，所以可能是α衰变或放出了一个正电子，故A、C两选项正确．
　5.B　【解析】 由核反应方程知X ( http: / / www.21cnjy.com )是中子(n)，Y是正电子(e)，MN间场强方向水平向右，X不受力做直线运动，Y受向右的电场力向右偏转，B正确．
　6.D　【解析】 写出核反应方程 ( http: / / www.21cnjy.com )：X＋H―→He＋H，由质量数守恒和电荷数守恒，列方程：A＋2＝4＋1，Z＋1＝2＋1，解得：A＝3，Z＝2，故选项D正确．
　7.(1)AC　(2)①D　B　A　②见解析
　【解析】 (1)衰变是原子核自发地 ( http: / / www.21cnjy.com )放出α或β粒子的核反应，衰变方程的特点是箭头的左边只有一个原子核，箭头的右边出现α或β粒子；聚变反应的特点是箭头的左边是两个轻核，箭头的右边是较大质量的原子核；裂变方程的特点是箭头的左边是重核与中子反应，箭头右边是中等质量的原子核，综上所述，A、C正确．
　(2)①人工转变方程的特点是箭头 ( http: / / www.21cnjy.com )的左边是氦核与常见元素的原子核．箭头的右边也是常见元素的原子核．D是查德威克发现中子的核反应方程，B是裂变反应，是研究原子弹的核反应方程．A是聚变反应，是研究氢弹的核反应方程．
　②由电荷数守恒和质量数守恒可以判定，X质量数为144，电荷数为56，所以中子数为144－56＝88.
　8.见解析
　【解析】 (1)一个质子和两个中子结合成氚核的反应方程式是H＋2n―→H，反应前各核子总质量为
m＋2mn＝1.007 277 u＋2×1.008 655 u＝3.024 607 u，
反应后新核的质量为　mH＝3.016 050 u，
质量亏损为
　Δm＝3.016 050 u－3.024 607 u＝－0.008 557 u.
　因反应前的总质量大于反应后的总质量，故此核反应为放能反应．
　释放的核能为
　ΔE＝0.008 557×931.5 MeV＝7.97 MeV.
　(2)氘核的结合能即为ΔE＝7.97 MeV，
　它的比结合能为＝2.66 MeV.
　(3)放出光子的频率为ν＝＝Hz＝1.92×1021Hz.

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