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章末素养提升
物理 观念 天然放射 现象：三 种射线 α射线：氦核流，穿透力　　　　，电离作用强 β射线：高速电子流，穿透力　　　　，电离作用较弱 γ射线：是一种电磁波，伴随α衰变和β衰变而产生，穿透力　　　，电离作用更弱
放射性元 素的衰变 含义：放射性元素是不稳定的，会自发地蜕变为另一种元素，同时放出　　　　的现象。 ①α衰变：　　　　　 He ②β衰变：　　　　 e
核反应 与核能 结合能：由分散的核子结合成原子核的过程中所释放出的能量称为原子核的结合能 比结合能(平均结合能)：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 爱因斯坦质能方程：　　　　　　或ΔE=　　　　 重核的裂变：n—→Kr+　　　 轻核的聚变：H　　　 n
基本粒子 粒子的分类：强子、轻子、规范玻色子 夸克模型
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，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　(2024·福建卷NiCu+X，则其中的X表示(　　)
AHe Be
Ce Dn
例2　(2023·广元市高二期中)装修经常使用的大理石会向空气中释放放射性气体氡Rn)，氡Rn)经过一系列衰变后变成铅Pb)，其半衰期约为3.8天，氡Rn)是一种无色无味的惰性气体。世界卫生组织研究表明，在许多国家，氡是肺癌的重要病因。一般情况下，大理石即使经过半年时间，气体氡Rn)的释放量依然比较高。下列说法正确的是(　　)
A.氡Rn)在夏天要比冬天衰变得更快
B.100个氡Rn)经过3.8天有50个发生衰变
C.氡Rn)在衰变过程中满足质量守恒和电荷守恒
D.氡Rn)衰变至铅Pb)经过4次α衰变和4次β衰变
例3　(2023·凉山州统考)如图是原子核的比结合能曲线，下列说法正确的是(　　)
A.从曲线上分析，两个H核合成He释放约6 MeV的能量
B.两个H核结合成He，因为质量数未变，所以不释放或吸收能量
CU裂变成Kr和Ba的方程为：nBaKr+n
D.从曲线上分析，的结合能小于Ba的结合能
1.比结合能是原子核稳定程度的量度。不同种类的原子核的比结合能不同，比结合能越大，原子核就越稳定。
2.如果核反应释放出能量，那么一定是产物的比结合能大于反应物的比结合能。
例4　核电站利用核反应堆工作，铀核U裂变生成钡核Ba和氪核Kr。在一个反应堆中用石墨做慢化剂使快中子减速。碳核的质量是中子的12倍，假设中子与碳核的每次碰撞都是弹性正碰，而且认为碰撞前碳核都是静止的。
(1)试完成铀核裂变反应方程：
nBaKr+n
两空分别为　　　　　　、　　　　　　。
(2)已知U、Ba、Kr核以及中子的质量分别是235.043 9 u，140.913 9 u，91.897 3 u和1.008 7 u，计算一个铀核裂变放出的核能。1 u=1.66×10-27 kg，真空中光速c=3.0×108 m/s；(结果保留两位有效数字)
(3)设碰撞前中子的动能是E0，经过一次碰撞，中子失去的动能是多少。
核能的计算方法
(1)由ΔE=Δmc2(Δm单位为“kg”)计算。
(2)由ΔE=Δm×931.5 MeV(Δm单位为“u”)计算。
(3)借助动量守恒和能量守恒计算。
答案精析
弱　强　极强　射线Y
Y　大　E=mc2　Δmc2　n
He
例1　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e。故选B。］
例2　D　［半衰期不受温度影响，氡Rn)在夏天和冬天衰变得一样快，故A错误；半衰期是针对大量放射性元素原子核的统计规律，对少数个别放射性元素原子核没有意义，故B错误；衰变过程中伴有能量释放，因此会有质量亏损，则氡Rn)在衰变过程中不满足质量守恒，满足电荷守恒，故C错误；设氡Rn)衰变至铅Pb)经过x次α衰变和y次β衰变，Pb+He+e，则根据电荷数守恒和质量数守恒有86=82+2x-y，222=206+4x，解得x=4，y=4，则氡Rn)衰变至铅Pb)经过4次α衰变和4次β衰变，故D正确。］
例3　C　［从曲线上分析，核的比结合能约为7 MeV，H核的比结合能约为1 MeV，则两个H核结合成He核时释放能量为ΔE=4×7 MeV-2×2×1 MeV=24 MeV，A、B错误；根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，裂变成Kr和Ba的方程为nBaKr+n，C正确；从曲线上分析，的比结合能小于Ba的比结合能，但是的结合能大于Ba的结合能，D错误。］
例4　(1)56　92　(2)3.2×10-11 J　(3)E0
解析　(1)根据电荷数和质量数守恒可得：
核反应方程为UnBaKr+n
(2)核反应过程中的质量亏损为
Δm=(235.043 9+1.008 7-140.913 9-91.897 3-3×1.008 7) u=0.215 3 u
由爱因斯坦质能方程得一个铀核裂变放出的能量为ΔE=Δmc2=0.215 3×1.66×10-27×(3×108)2 J≈3.2×10-11 J
(3)设中子和碳核的质量分别为m和M，碰撞前中子的速度为v0，碰撞后中子和碳核的速度分别为v和v'，根据动量守恒定律，可得mv0=mv+Mv'
根据弹性碰撞中能量守恒，
可得E0=m=mv2+Mv'2
解得v=v0
已知M=12m，可得v=-v0
则在碰撞过程中中子损失的能量为
ΔE=m-mv2=E0。(共15张PPT)
DIWUZHANG
第五章
章末素养提升
物理 观念 天然放射 现象：三 种射线 α射线：氦核流，穿透力 ，电离作用强
β射线：高速电子流，穿透力 ，电离作用较弱
γ射线：是一种电磁波，伴随α衰变和β衰变而产生，穿透力 ，电离作用更弱
放射性元 素的衰变 含义：放射性元素是不稳定的，会自发地蜕变为另一种元素，同时放出 的现象。
①α衰变：—→_________He
②β衰变：—→_________e
再现
素养知识
弱
强
极强
射线
Y
Y
物理 观念 核反应 与核能 结合能：由分散的核子结合成原子核的过程中所释放出的能量称为原子核的结合能
比结合能(平均结合能)：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
爱因斯坦质能方程： 或ΔE=______
重核的裂变：n—→Kr+_____
轻核的聚变：H—→________n
基本粒子 粒子的分类：强子、轻子、规范玻色子
夸克模型
大
E=mc2
Δmc2
n
He
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，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
　(2024·福建卷NiCu+X，则其中的X表示
AHe Be
Ce Dn
例1
√
提能
综合训练
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e。故选B。
　(2023·广元市高二期中)装修经常使用的大理石会向空气中释放放射性气体氡Rn)，氡Rn)经过一系列衰变后变成铅Pb)，其半衰期约为3.8天，氡Rn)是一种无色无味的惰性气体。世界卫生组织研究表明，在许多国家，氡是肺癌的重要病因。一般情况下，大理石即使经过半年时间，气体氡Rn)的释放量依然比较高。下列说法正确的是
A.氡Rn)在夏天要比冬天衰变得更快
B.100个氡Rn)经过3.8天有50个发生衰变
C.氡Rn)在衰变过程中满足质量守恒和电荷守恒
D.氡Rn)衰变至铅Pb)经过4次α衰变和4次β衰变
例2
√
半衰期不受温度影响，氡Rn)在夏天和冬天衰变得一样快，故A错误；
半衰期是针对大量放射性元素原子核的统计规律，对少数个别放射性元素原子核没有意义，故B错误；
衰变过程中伴有能量释放，因此会有质量亏损，则氡Rn)在衰变过程中不满足质量守恒，满足电荷守恒，故C错误；
设氡Rn)衰变至铅Pb)经过x次α衰变和y次β衰变，Pb
+He+e，则根据电荷数守恒和质量数守恒有86=82+2x-y，222=206+4x，解得x=4，y=4，则氡Rn)衰变至铅Pb)经过4次α衰变和4次β衰变，故D正确。
　(2023·凉山州统考)如图是原子核的比结合能曲线，下列说法正确的是
A.从曲线上分析，两个H核合成He释放约6 MeV的能量
B.两个H核结合成He，因为质量数
未变，所以不释放或吸收能量
CU裂变成Kr和Ba的方程为：
nBaKr+n
D.从曲线上分析，的结合能小于
Ba的结合能
例3
√
从曲线上分析，核的比结合能约为
7 MeV，H核的比结合能约为1 MeV，
则两个H核结合成He核时释放能量
为ΔE=4×7 MeV-2×2×1 MeV=24 MeV，
A、B错误；
根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，
Kr和Ba的方程为nBaKr+n，C正确；
从曲线上分析，Ba的比结合能，但是Ba的结合能，D错误。
总结提升
1.比结合能是原子核稳定程度的量度。不同种类的原子核的比结合能不同，比结合能越大，原子核就越稳定。
2.如果核反应释放出能量，那么一定是产物的比结合能大于反应物的比结合能。
　核电站利用核反应堆工作，铀核U裂变生成钡核Ba和氪核Kr。在一个反应堆中用石墨做慢化剂使快中子减速。碳核的质量是中子的12倍，假设中子与碳核的每次碰撞都是弹性正碰，而且认为碰撞前碳核都是静止的。
(1)试完成铀核裂变反应方程：
nBaKr+n
两空分别为　　、　　。
例4
56
92
根据电荷数和质量数守恒可得：
核反应方程为UnBaKr+n
(2)已知U、Ba、Kr核以及中子的质量分别是235.043 9 u，140.913 9 u，91.897 3 u和1.008 7 u，计算一个铀核裂变放出的核能。1 u=1.66×10-27 kg，真空中光速c=3.0×108 m/s；(结果保留两位有效数字)
核反应过程中的质量亏损为
Δm=(235.043 9+1.008 7-140.913 9-91.897 3-3×1.008 7) u=0.215 3 u
由爱因斯坦质能方程得一个铀核裂变放出的能量为ΔE=Δmc2=0.215 3
×1.66×10-27×(3×108)2 J≈3.2×10-11 J
答案　3.2×10-11 J
(3)设碰撞前中子的动能是E0，经过一次碰撞，中子失去的动能是多少。
答案　E0
设中子和碳核的质量分别为m和M，碰撞前中子的速度为v0，碰撞后中子和碳核的速度分别为v和v'，根据动量守恒定律，可得mv0=mv+Mv'
根据弹性碰撞中能量守恒，
可得E0=m=mv2+Mv'2
解得v=v0
已知M=12m，
可得v=-v0
则在碰撞过程中中子损失的能量为ΔE=m-mv2=E0。
总结提升
核能的计算方法
(1)由ΔE=Δmc2(Δm单位为“kg”)计算。
(2)由ΔE=Δm×931.5 MeV(Δm单位为“u”)计算。
(3)借助动量守恒和能量守恒计算。

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