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第五章 原子核
人教版 选择性必修第三册
（复习与提升）
目录
CONTENTS
1
知识清单
2
重点突破
3
核裂变和核聚变
4
原子核衰变的综合问题
01
知识清单
知识清单
天然放射现象：3种射线(α射线、β射线、γ射线)的本质和性质
探测射线的仪器：威耳逊云室
质子(___)
放射性元素
的衰变
意义：原子核_______放出某种粒子而转变为新核
α衰变：
衰变方程式
原子核的组成
中子(___)
β衰变：
自发地
知识清单
放射性元素的衰变
规律：衰变过程遵守_______守恒、_______守恒、
动量守恒；释放的能量以放出粒子和反冲核的
动能及γ光子能量的形式表现出来
半衰期：大量原子核有____发生衰变需要的时间，
它由核_________的因素决定，与原子所处的物
理、化学状态_____
人工
转变
质子的发现：
中子的发现：
放射性同位素和正电子的发现：
质量数
电荷数
半数
内部自身
无关
知识清单
核反应
与核能
核能
核反应
核力：短程力，只与_____核子发生作用
结合能：原子核是核子凭借核力结合在一起构成
的，要把它们_____所需要的能量就是原子核的
结合能
比结合能(平均结合能)：比结合能越___，原子核
中核子结合得越牢固，原子核越稳定
爱因斯坦质能方程：E＝mc2或ΔE＝______
重核的裂变：
轻核的聚变：
“基本”粒子
邻近
分开
大
Δmc2
02
重点突破
原子核的衰变及半衰期
1.α衰变和β衰变的比较
α衰变 β衰变
衰变方程 X Y He X Y e
衰变实质 2个质子和2个中子结合成一个整体 1个中子转化为1个质子和1个电子
H+ n He n H e
匀强磁 场中轨 迹形状
衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒
原子核的衰变及半衰期
2.半衰期
(1)定义: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。
(2)意义:表示衰变的快慢。
(3)决定因素:放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的,跟原子所处的化
学状态和外部条件无关。
(4)公式:N余=N原 ,m余=m原 。
提示：半衰期是统计规律,适用于对大量原子核的分析判断,凡是用“个”来描述的,
都不是大量原子核。
原子核的衰变及半衰期
【例题】自然界中一些放射性重元素往往会发生一系列连续的递次衰变，又称为放射
系或衰变链。每个衰变链都有一个半衰期很长的始祖核素，经过若干次连续衰变，直
至生成一个稳定核素。已知 的衰变链如图所示。下列判断中正确的是( )
A. 图中的横坐标表示核电荷数，纵坐标表示中子数
B. 衰变最终生成的稳定核素为
C. 衰变最终生成稳定核素，共有两种不同
的衰变路径
D. 衰变最终生成稳定核素，共发生了7次
衰变，2次 衰变
A
原子核的衰变及半衰期
解析:根据铀235具有92个质子和143个中子，可知图中的横坐标表示
核电荷数，纵坐标表示中子数，故A正确；由题图可知， 衰变最终
生成的稳定核素为，故B错误；衰变路径有4种，故C错误；
衰变最终生成稳定核素，经过 衰变的次数，
衰变的次数 ，故D错误。
原子核的衰变及半衰期
【例题5】　(2022·山东卷)碘125衰变时产生γ射线,医学上利用此特性可治疗某些疾病。碘125的半衰期为60天,若将一定质量的碘125植入患者病灶组织,经过180天剩余碘125的质量为刚植入时的(　　)
A. B.
C. D.
B
解析：设刚植入时碘的质量为m0,经过180天后的质量为m,根据m= m0,代入数据解得m=m0=m0=m0,B项正确。
核反应及核能的计算
1.核反应的四种类型
核反应　核反应类型
2.核能的计算方法
(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 MeV/u计算。因1原子质量单位(1 u)相当于931.5 MeV，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”。
(3)根据核子比结合能来计算核能
原子核的结合能＝核子比结合能×核子数。
核反应　核反应类型
【例题】关于核反应的知识,下列说法正确的是 (　 )
A Rn Po+X,X是α粒子
B.中子轰击 U,一定能发生链式反应
C U n Ba Kr+ n是核裂变方程,也是氢弹的核反应方程
D U核的平均结合能大于 Ba核的平均结合能
解析：由质量数和电荷数守恒可得X是 He,A正确;发生链式反应,要求是慢中子,且
铀块的体积必须超过临界体积,B错误 U n→ Kr+ n是原子弹的核反应方
程,核反应过程中会释放核能,生成的 Ba核更稳定,可得 U核的平均结合能小于
Ba核的平均结合能,C、D均错误。
A
核反应　核反应类型
BC
核反应　核反应类型
03
核裂变和核聚变
核裂变和核聚变
(3)典型的核裂变反应方程
核裂变和核聚变
核裂变和核聚变
A
核裂变和核聚变
【例题】 原子核的比结合能与质量数的关系图像如图所示，下列说法
错误的是( )
C
A. 原子核的结合能等于把其完全分解成自由
核子所需的最小能量
B. 比结合能越大，原子核越稳定
C. 核比核的比结合能小，所以 核比
核更稳定
D. 裂变成中等质量的核，会发生质量亏
损，释放能量
核裂变和核聚变
解析：根据结合能的定义可知，原子核的结合能等于使其完全分解成自
由核子所需的最小能量，故A正确；比结合能反映原子核的稳定程度，比
结合能越大，原子核越稳定，故B正确；由题图可知核比 核的比结
合能小，所以核比核更不稳定，故C错误； 裂变成中等质量的
核，会发生质量亏损，根据公式 ，要释放能量，故D正确。
04
原子核衰变的综合问题
磁场中的原子核衰变与动量守恒的综合问题
原子核衰变过程中， 粒子、 粒子和新原子核在磁场中的轨迹
静止的原子核在匀强磁场中自发衰变，其轨迹为两相切圆， 衰
变时两圆外切， 衰变时两圆内切，根据动量守恒定律
和知，半径小的为新核，半径大的为 粒子或 粒子，其特点
对比如表：
磁场中的原子核衰变与动量守恒的综合问题
衰变类型 衰变方程 匀强磁场中轨迹特点
衰变 _____________________________________________
两圆外切， 粒子轨迹半径大
衰变 ____________________________________
两圆内切， 粒子轨迹半径大
磁场中的原子核衰变与动量守恒的综合问题
【例题】多选原来静止在匀强磁场中的某种放射性元素的原子核，衰变后
产生的新核和 粒子在磁场中运动径迹如图所示，假定原子核 衰变时释
放的核能全部转化为核和 粒子的动能，已知核的动能为 ，光速为 ，
下列说法正确的是( )
ABC
A. 衰变方程为，其中 粒子由 核中两个
中子和两个质子结合而成
B. 核和 粒子在磁场中运动方向都为逆时针方向
C. 该反应中质量亏损为
D. 核和 粒子运动的半径之比为
磁场中的原子核衰变与动量守恒的综合问题
解析：根据质量数守恒和电荷数守恒，衰变方程为 ，其中 粒子由 核
中两个中子和两个质子结合而成，故A正确；根据左手定则，核和 粒子在磁场中运
动方向都为逆时针方向，故B正确；根据，，可得，衰
变后产生的核和 粒子动量大小相等，有，解得 粒子的动能
，衰变后产生的核和 粒子总动能为，根据质
能方程有 ，解得质量亏损，故C正确；粒子在磁场中做匀速圆周
运动的半径 ，因为核和 粒子动量大小相等，所以有
，故D错误。
磁场中的原子核衰变与动量守恒的综合问题
【例题】 在磁感应强度为 的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次
衰变，放射出的 粒子 在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为。
以、分别表示 粒子的质量和电荷量，生成的新核用 表示。下面说法不正确的
是( )
A. 发生衰变后产生的 粒子与新核 在磁场中运动的轨迹正确的是图丙
B. 新核在磁场中运动的半径为
C. 粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，且电流大小为
D. 若衰变过程中释放的核能都转化为 粒子和新核的动能，则衰变过
程中的质量亏损为
A
磁场中的原子核衰变与动量守恒的综合问题
解析：由动量守恒可知衰变后产生的 粒子与新核 运动方向相反，动量大小相等，
由可知 粒子运动半径大，由左手定则可知两粒子做圆周运动方向相同，轨
迹外切，丁图正确，故A错误；由 可知，新核在磁场中运动的半径
为 ，故B正确；圆周运动的周期为，环形电流为，故
C正确；对 粒子由洛伦兹力提供向心力可得，由质量关系可知衰变后新核
质量为，由衰变过程中动量守恒可得 ，则，系统增
加的能量为 ，由质能方程可得，联立解得衰变过程中
的质量亏损为 ，故D正确。
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