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章末素养提升
物理 观念 认识原子核 1.法国物理学家　　　　　　发现了天然放射现象，人们认识到原子核具有复杂结构 2.三种射线 α射线：氦核流，穿透力　　　，电离作用　　　 β射线：高速电子流，穿透力　　　　，电离作用较　　 γ射线：是一种电磁波，伴随α衰变和β衰变而产生，穿透力　　　，电离作用　　　　 3.　　　　发现了质子，并预测了中子的存在 4.　　　　　　发现了中子
原子核的衰变 及半衰期 (1)原子核的衰变：原子核释放出像α、β这样的射线而转变为　　　　的变化，称为原子核的衰变 (2)半衰期：放射性元素的原子核有　　　　发生衰变需要的时间。经过时间t，该元素的剩余质量m=M(
四种核反应 α衰变 自发 +___________
β衰变 自发 +　　　　+
人工 转变 人工 控制 He→　　　 H(卢瑟福发现质子)
Be→　　　　 n(查德威克发现中子)
He→　　 n 约里奥—居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子
Si+_______
重核裂变 比较容易进行人工控制 nKr+　
nSr+　
轻核聚变 很难控制 H→　　 n
物理 观念 结合能 平均结合能 核能的计算 1.结合能：核子结合成原子核所　　　　　　称为原子核的结合能 平均结合能(比结合能)：比结合能越　　　，原子核就越稳定，比结合能是原子核稳定程度的量度 2.爱因斯坦质能方程：　　　　　或ΔE=　　　　 3.核能的计算： (1)根据核反应方程，计算核反应前后的质量亏损Δm (2)根据ΔE=Δmc2计算核能 注意：Δm、c、ΔE的单位
科学 思维 1.能根据质量数守恒和电荷数守恒，写出核反应方程 2.能用半衰期、质量亏损和质能方程计算核能相关问题
科学态度 与责任 1.了解两类核能应用的利弊了解核能的利用前景，关注受控热核反应研究的进展 2.关注核技术应用对人类生活和社会发展的影响
例1　(2023·焦作市四中高二模拟)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有(　　)
A.Hn是轻核聚变
B.NHeH是β衰变
C.He是人工核转变
D.Kr+2是重核裂变
例2　(2024·福建卷)Cu+X，则其中的X表示(　　)
A. B.
C. D.
例3　(2023·泰州市高二期末)核能具有高效、清洁等优点，利用核能是当今世界解决能源问题的一个重要方向。原子核的比结合能随质量数变化的曲线如图所示，根据该曲线可知，下列说法正确的是(　　)
A.核比核更稳定
B.核的结合能约为1 MeV
C.两个核结合成核时释放能量约为24 MeV
D.核和核的平均核子质量相等
例4　(2023·赤峰市二中高二月考)如图所示，P为匀强磁场中一点，某放射性元素的原子核静止在P点，该原子核发生衰变后，放出一个氦核()和一个新核，它们速度方向与磁场垂直，其轨迹均为圆弧，半径之比为45∶1，重力、阻力和氦核与新核间的库仑力均不计。下列说法正确的是(　　)
A.放射性元素原子核的电荷数是90
B.可能的衰变方程为He
C.氦核和新核动量之比是1∶45
D.衰变前核的质量等于衰变后氦核和新核的总质量
例5　(2023·连云港市中学高二月考)氘核的质量为2.013 553 u，质子的质量是1.007 277 u，中子的质量是1.008 665 u。(1 u相当于931.5 MeV能量，普朗克常量h=6.63×10-34 J·s，e=1.6×10-19 C，结果保留三位有效数字)。
(1)写出一个质子和一个中子结合为氘核时的核反应方程。
(2)氘核的结合能和比结合能各是多少？
(3)如果该反应释放的核能是以射出一个光子的形式释放，则光子的频率是多少？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例6　(2023·江苏苏州市高二期末)海水中有丰富的氘，可以充当未来的重要能源，两个氘核聚合成一个氦核(同位素)的同时放出一个中子，并释放出巨大的能量，若其中氘核的质量为m0，中子的质量为m1，氦核的质量为m2，光在真空中的速度为c。
(1)写出该核反应方程并求该核反应释放的核能；
(2)若两个氘核以相同大小的动能对心正碰，求反应后产生的中子与氦核的动能之比。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
答案精析
贝可勒尔　弱　强　较强　弱　极强　更弱　卢瑟福
查德威克　新核　半数He　　　　　　n　1n　　释放的能量　大　E=mc2　Δmc2
例1　A　[HHen是轻核聚变，A正确；HeH是原子核的人工转变方程，B错误；He是α衰变方程，C错误；Kr+2是β衰变，选项D错误。]
例2　B　[根据核反应方程中质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为0，电荷数为-1，则X为。故选B。]
例3　C　[比结合能越大的原子核越稳定，核的比结合能比核的比结合能低，因此，核比核更稳定，A错误；核的比结合能为1 MeV，核由两个核子组成，因此，核的结合能为2×1 MeV=2 MeV，B错误；的结合能为4×7 MeV=28 MeV，两个核结合成核时释放能量约为28 MeV-2×2 MeV=24 MeV，C正确；两个核结合成核时释放能量，发生质量亏损，而反应前后的核子数不变，因此，核和核的平均核子质量不相等，D错误。]
例4　B　[由于放出氦核()和新核的过程，系统的动量守恒，则有m氦v氦=m新v新
所以氦核和新核动量比是1∶1，则C错误；由于放出的氦核()和新核在磁场中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力有Bqv=m，
解得R=
则它们的轨道半径与它们所带的电荷数成反比，所以q氦∶q新=1∶45，则新核所带的电荷数为90，由于核反应过程电荷数、质量数守恒，则放射性元素原子核的电荷数是92，所以可能的衰变方程为He，则A错误；B正确；因为衰变过程释放能量，所以衰变前核的质量大于衰变后氦核和新核的总质量，则D错误。]
例5　(1)nH
(2)2.23 MeV　1.12 MeV
(3)5.38×1020 Hz
解析　(1)一个质子和一个中子结合为氘核时的核反应方程nH
(2)一个质子和一个中子结合为氘核时质量亏损
Δm=1.007 277 u+1.008 665 u-2.013 553 u=0.002 389 u
放出的能量为ΔE=0.002 389×931.5 MeV≈2.23 MeV
可知氘核的结合能为2.23 MeV，氘核的比结合能为E'== MeV≈1.12 MeV
(3)核能以射出一个光子的形式释放，则光子的频率是ν== Hz≈5.38×1020 Hz。
例6　(1)HHen　(2m0-m1-m2)c2　(2)3∶1
解析　(1)核反应过程中，原子核的质量数与核电荷数守恒，
则可写出核反应方程为HHen
核反应中的质量亏损为Δm=2m0-m1-m2
核反应所释放的核能为ΔE=Δmc2=(2m0-m1-m2)c2
(2)把两个氘核作为一个系统，碰撞过程系统的动量守恒，由于碰撞前两氘核的动能相等，其动量等大反向，因此反应前后系统的总动量为零，即mHevHe+mnvn=0
根据动能与动量的大小关系有Ek=mv2=，氦核与中子的质量之比等于质量数之比，即有mHe∶mn=3∶1，解得反应后产生的中子与氦核的动能之比Ekn∶EkHe=3∶1。(共22张PPT)
DIWUZHANG
第5章
章末素养提升
再现
素养知识
物理 观念 认识 原子核 1.法国物理学家　　　　　发现了天然放射现象，人们认识到原子核具有复杂结构
2.三种射线
α射线：氦核流，穿透力　　，电离作用___
β射线：高速电子流，穿透力　　　，电离作用较___
γ射线：是一种电磁波，伴随α衰变和β衰变而产生，穿透力
　　　，电离作用_____
3.　　　　发现了质子，并预测了中子的存在
4.　　　　　发现了中子
贝可勒尔
弱
强
较强
弱
极强
更弱
卢瑟福
查德威克
物理 观念 原子核的衰变及半衰期 1.原子核的衰变：原子核释放出像α、β这样的射线而转变为　　　的变化，称为原子核的衰变
2.半衰期：放射性元素的原子核有　　　发生衰变需要的时间。经过时间t，该元素的剩余质量m=M(
新核
半数
物理 观念 四种 核反应 α衰变 自发 +_____
β衰变 自发 + +
人工 转变 人工 控制 He→H(卢瑟福发现质子)
Be→_____n(查德威克发现中子)
He→_____n 约里奥—居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子
Si+____
物理 观念 四种核反应 重核裂变 比较容易进行人工控制 nKr+____
nSr+_____
轻核聚变 很难控制 H→_____n
n
1n
物理 观念 结合能 平均结合能 核能的计算 1.结合能：核子结合成原子核所　　　　　　称为原子核的结合能
平均结合能(比结合能)：比结合能越　　，原子核就越稳定，比结合能是原子核稳定程度的量度
2.爱因斯坦质能方程：　　　　或ΔE=______
3.核能的计算：
(1)根据核反应方程，计算核反应前后的质量亏损Δm
(2)根据ΔE=Δmc2计算核能
注意：Δm、c、ΔE的单位
释放的能量
大
E=mc2
Δmc2
科学 思维 1.能根据质量数守恒和电荷数守恒，写出核反应方程
2.能用半衰期、质量亏损和质能方程计算核能相关问题
科学态度 与责任 1.了解两类核能应用的利弊了解核能的利用前景，关注受控热核反应研究的进展
2.关注核技术应用对人类生活和社会发展的影响
　(2023·焦作市四中高二模拟)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有
A.Hn是轻核聚变
B.NHeH是β衰变
C.He是人工核转变
D.Kr+2是重核裂变
例1
提能
综合训练
√
HHen是轻核聚变，A正确；
HeH是原子核的人工转变方程，B错误；
He是α衰变方程，C错误；
Kr+2是β衰变，选项D错误。
　(2024·福建卷)Cu+X，则其中的X表示
A. B.
C. D.
例2
√
根据核反应方程中质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为0，电荷数为-1，则X为。故选B。
　(2023·泰州市高二期末)核能具有高效、清洁等优点，利用核能是当今世界解决能源问题的一个重要方向。原子核的比结合能随质量数变化的曲线如图所示，根据该曲线可知，下列说法正确的是
A.核比核更稳定
B.核的结合能约为1 MeV
C.两个核结合成核时释放能量
　约为24 MeV
D.核和核的平均核子质量相等
例3
√
比结合能越大的原子核越稳定，
核的比结合能比核的比结合能低，
因此，核更稳定，A错误；
核的比结合能为1 MeV，核由两
个核子组成，因此，核的结合能为
2×1 MeV=2 MeV，B错误；
的结合能为4×7 MeV=28 MeV，两个核时释放能量约为28 MeV-2×2 MeV=24 MeV，C正确；
两个核时释放能量，发生质量亏损，而反应前后的核子数不变，因此，核的平均核子质量不相等，D错误。
　 (2023·赤峰市二中高二月考)如图所示，P为匀强磁场中一点，某放射性元素的原子核静止在P点，该原子核发生衰变后，放出一个氦核()和一个新核，它们速度方向与磁场垂直，其轨迹均为圆弧，半径之比为45∶1，重力、阻力和氦核与新核间的库仑力均不计。下列说法正确的是
A.放射性元素原子核的电荷数是90
B.可能的衰变方程为He
C.氦核和新核动量之比是1∶45
D.衰变前核的质量等于衰变后氦核和新核的总质量
例4
√
由于放出氦核()和新核的过程，系统的动量守恒，
则有m氦v氦=m新v新
所以氦核和新核动量比是1∶1，则C错误；
由于放出的氦核()和新核在磁场中做匀速圆周运
动，根据洛伦兹力提供向心力有Bqv=m，
解得R=
则它们的轨道半径与它们所带的电荷数成反比，所以
q氦∶q新=1∶45，则新核所带的电荷数为90，由于核反
应过程电荷数、质量数守恒，则放射性元素原子核的
电荷数是92，所以可能的衰变方程为He，
则A错误；
B正确；
因为衰变过程释放能量，所以衰变前核的质量大于衰变后氦核和新核的总质量，则D错误。
　 (2023·连云港市中学高二月考)氘核的质量为2.013 553 u，质子的质量是1.007 277 u，中子的质量是1.008 665 u。(1 u相当于931.5 MeV能量，普朗克常量h=6.63×10-34 J·s，e=1.6×10-19 C，结果保留三位有效数字)。
(1)写出一个质子和一个中子结合为氘核时的核反应方程。
例5
答案　nH
一个质子和一个中子结合为氘核时的核反应方程nH
(2)氘核的结合能和比结合能各是多少
答案　2.23 MeV　1.12 MeV
一个质子和一个中子结合为氘核时质量亏损
Δm=1.007 277 u+1.008 665 u-2.013 553 u=0.002 389 u
放出的能量为ΔE=0.002 389×931.5 MeV≈2.23 MeV
可知氘核的结合能为2.23 MeV，氘核的比结合能为E'== MeV≈
1.12 MeV
(3)如果该反应释放的核能是以射出一个光子的形式释放，则光子的频率是多少
答案　5.38×1020 Hz
核能以射出一个光子的形式释放，则光子的频率是
ν== Hz≈5.38×1020 Hz。
　 (2023·江苏苏州市高二期末)海水中有丰富的氘，可以充当未来的重要能源，两个氘核聚合成一个氦核(同位素)的同时放出一个中子，并释放出巨大的能量，若其中氘核的质量为m0，中子的质量为m1，氦核的质量为m2，光在真空中的速度为c。
(1)写出该核反应方程并求该核反应释放的核能；
例6
答案　HHen　(2m0-m1-m2)c2
核反应过程中，原子核的质量数与核电荷数守恒，
则可写出核反应方程为HHen
核反应中的质量亏损为Δm=2m0-m1-m2
核反应所释放的核能为ΔE=Δmc2=(2m0-m1-m2)c2
(2)若两个氘核以相同大小的动能对心正碰，求反应后产生的中子与氦核的动能之比。
答案　3∶1
把两个氘核作为一个系统，碰撞过程系统的动量守恒，由于碰撞前两氘核的动能相等，其动量等大反向，因此反应前后系统的总动量为零，
即mHevHe+mnvn=0
根据动能与动量的大小关系有
Ek=mv2=
氦核与中子的质量之比等于质量数之比，即有
mHe∶mn=3∶1，
解得反应后产生的中子与氦核的动能之比
Ekn∶EkHe=3∶1。

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