第85課時(shí)原子核目標(biāo)要求1.了解天然放射現(xiàn)象及三種射線的性質(zhì)。2.了解原子核的衰變，掌握半衰期的概念，并會(huì)進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。3.了解四種核反應(yīng)類型，能根據(jù)質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒寫出核反應(yīng)方程。4.認(rèn)識(shí)原子核的結(jié)合能與比結(jié)合能，能進(jìn)行有關(guān)核能的計(jì)算?？键c(diǎn)一原子核的衰變及半衰期1.原子核的組成：原子核是由和中子組成的，原子核的電荷數(shù)等于核內(nèi)的。

2.天然放射現(xiàn)象放射性元素地發(fā)出射線的現(xiàn)象，首先由發(fā)現(xiàn)。天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說(shuō)明具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。原子序數(shù)大于83的元素都能自發(fā)地發(fā)出射線，原子序數(shù)小于或等于83的元素，有的也能發(fā)出射線。

3.三種射線的比較名稱構(gòu)成符號(hào)電荷量質(zhì)量電離能力貫穿本領(lǐng)α射線核

2＋2e4u最

最

β射線

-1－e11837較強(qiáng)較強(qiáng)γ射線光子γ00最

最

4.原子核的衰變(1)衰變：原子核自發(fā)地放出α粒子或β粒子，變成另一種原子核的變化稱為原子核的衰變。(2)α衰變、β衰變衰變類型α衰變?chǔ)滤プ兯プ兎匠蘘MXZMX衰變實(shí)質(zhì)2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)整體射出中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子和電子211H＋2001n勻強(qiáng)磁場(chǎng)中軌跡形狀衰變規(guī)律守恒、質(zhì)量數(shù)守恒(3)γ射線：γ射線經(jīng)常是伴隨著α衰變或β衰變同時(shí)產(chǎn)生的。5.半衰期(1)公式：N余＝N原(12)tT1/2，m余＝m原(12)t(2)影響因素：放射性元素衰變的快慢是由決定的，跟原子所處的外部條件(如溫度、壓強(qiáng))和化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)(選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”)。

6.放射性同位素的應(yīng)用與防護(hù)(1)放射性同位素：有放射性同位素和放射性同位素兩類，放射性同位素的化學(xué)性質(zhì)相同。

(2)應(yīng)用：放射治療、培優(yōu)、保鮮、做等。

(3)防護(hù)：防止放射性對(duì)人體組織的傷害。1.三種射線按穿透能力由強(qiáng)到弱的排列順序是γ射線、β射線、α射線。()2.β衰變中的電子來(lái)源于原子核外電子。()3.發(fā)生β衰變時(shí)，新核的電荷數(shù)不變。()4.如果現(xiàn)在有100個(gè)某放射性元素的原子核，那么經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期后還剩50個(gè)。()例1(2024·山東卷·1)2024年是中國(guó)航天大年，神舟十八號(hào)、嫦娥六號(hào)等已陸續(xù)飛天，部分航天器裝載了具有抗干擾性強(qiáng)的核電池。已知3890Sr衰變?yōu)?990Y的半衰期約為29年；94238Pu衰變?yōu)?2234U的半衰期約為87年。現(xiàn)用相同數(shù)目的3890A.3890Sr衰變?yōu)?990B.94238Pu衰變?yōu)?2234C.50年后，剩余的3890Sr數(shù)目大于D.87年后，剩余的3890Sr數(shù)目小于例2(2023·浙江1月選考·9)宇宙射線進(jìn)入地球大氣層與大氣作用會(huì)產(chǎn)生中子，中子與大氣中的氮14會(huì)產(chǎn)生以下核反應(yīng)：714N＋01n→614C＋11H，產(chǎn)生的614C能自發(fā)進(jìn)行A.614C發(fā)生βB.β衰變輻射出的電子來(lái)自碳原子的核外電子C.近年來(lái)由于地球的溫室效應(yīng)，引起614D.若測(cè)得一古木樣品的614C含量為活體植物的14考點(diǎn)二核反應(yīng)及核反應(yīng)類型1.核反應(yīng)的四種類型類型可控性核反應(yīng)方程典例衰變?chǔ)了プ冏园l(fā)92238U→β衰變自發(fā)90234Th人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯た刂?基本粒子轟擊原子核)714N＋24He24He＋491327Al＋約里奧－居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素，同時(shí)發(fā)現(xiàn)正電子1530P→重核裂變?nèi)菀卓刂?慢中子、鏈?zhǔn)椒磻?yīng))92235U＋92235U＋輕核聚變現(xiàn)階段很難控制(需要極高溫度——一般由核裂變提供)12H＋132.核反應(yīng)方程式的書寫(1)熟記常見基本粒子的符號(hào)，是正確書寫核反應(yīng)方程的基礎(chǔ)。如質(zhì)子()、中子()、α粒子()、β粒子()、正電子()、氘核()、氚核()等。

(2)掌握核反應(yīng)方程遵循的規(guī)律：守恒，守恒。

(3)由于核反應(yīng)不可逆，所以書寫核反應(yīng)方程式時(shí)只能用“→”表示反應(yīng)方向。例3(2023·全國(guó)甲卷·15)在下列兩個(gè)核反應(yīng)方程中X＋714N→Y＋817O、Y＋37Li→2X，X和Y代表兩種不同的原子核，以Z和A分別表示XA.Z＝1，A＝1 B.Z＝1，A＝2C.Z＝2，A＝3 D.Z＝2，A＝4例4(2023·天津卷·3)關(guān)于太陽(yáng)上進(jìn)行的核聚變，下列說(shuō)法正確的是()A.核聚變需要在高溫下進(jìn)行B.核聚變中電荷不守恒C.太陽(yáng)質(zhì)量不變D.太陽(yáng)核反應(yīng)方程式：92235U＋01考點(diǎn)三質(zhì)量虧損及核能的計(jì)算1.核力和核能(1)核力：原子核內(nèi)部，間所特有的相互作用力。核力是強(qiáng)相互作用，為短程力，作用范圍只有約10－15m，與電性無(wú)關(guān)。

(2)結(jié)合能：原子核是核子憑借核力結(jié)合在一起構(gòu)成的，要把它們需要的能量，叫作原子核的結(jié)合能，也叫核能。

(3)比結(jié)合能：原子核的結(jié)合能與之比，叫作比結(jié)合能，也叫平均結(jié)合能。比結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合得越，原子核越。

2.質(zhì)量虧損凡是釋放核能的核反應(yīng)，反應(yīng)后各原子核(新生核)及微觀粒子的質(zhì)量(即靜止質(zhì)量)之和，兩者的差值就叫。

3.質(zhì)能方程(1)愛因斯坦得出物體的能量與它的質(zhì)量的關(guān)系：。

(2)核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm，其對(duì)應(yīng)減少的能量ΔE＝。原子核分解成核子時(shí)要吸收一定的能量，相應(yīng)的質(zhì)量增加Δm，吸收的能量為ΔE＝。

4.核能的計(jì)算(1)根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2計(jì)算核能。①ΔE＝Δmc2中，若Δm的單位為“kg”，c的單位為“m/s”，則ΔE的單位為“J”。②ΔE＝Δmc2中，若Δm的單位為“u”，則可直接利用ΔE＝Δm×931.5MeV/u計(jì)算，此時(shí)ΔE的單位為“MeV”，即1u＝1.6605×10－27kg，相當(dāng)于931.5MeV，這個(gè)結(jié)論可在計(jì)算中直接應(yīng)用。(2)利用比結(jié)合能計(jì)算核能原子核的結(jié)合能＝核子的比結(jié)合能×核子數(shù)。核反應(yīng)中反應(yīng)前系統(tǒng)內(nèi)所有原子核的總結(jié)合能與反應(yīng)后生成的所有新核的總結(jié)合能之差，就是該核反應(yīng)所釋放(或吸收)的核能。1.核力就是庫(kù)侖力。()2.核反應(yīng)中，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，一定有核能產(chǎn)生。()3.原子核的結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定。()4.原子核越大，它的結(jié)合能越大，比結(jié)合能可能越小。()例5(2025·江蘇南京市開學(xué)考)某核電站利用鈾核裂變釋放出能量，其主要核反應(yīng)方程為92235U＋01n→56144Ba＋A.兩個(gè)中子和兩個(gè)質(zhì)子結(jié)合成24HeB.24He核的平均核子質(zhì)量大于C.通常把核裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最大體積叫作它的臨界體積，相應(yīng)的質(zhì)量叫作臨界質(zhì)量D.為了調(diào)節(jié)中子數(shù)目以控制反應(yīng)速度，核反應(yīng)堆中需要在鈾棒之間插進(jìn)一些石墨棒。當(dāng)反應(yīng)過(guò)于劇烈時(shí)，將石墨棒插入深一些，讓它多吸收一些中子，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度就會(huì)慢一些例6(2023·全國(guó)乙卷·16)2022年10月，全球眾多天文設(shè)施觀測(cè)到迄今最亮伽馬射線暴，其中我國(guó)的“慧眼”衛(wèi)星、“極目”空間望遠(yuǎn)鏡等裝置在該事件觀測(cè)中作出重要貢獻(xiàn)。由觀測(cè)結(jié)果推斷，該伽馬射線暴在1分鐘內(nèi)釋放的能量量級(jí)為1048J。假設(shè)釋放的能量來(lái)自于物質(zhì)質(zhì)量的減少，則每秒鐘平均減少的質(zhì)量量級(jí)為(光速為3×108m/s)()A.1019kg B.1024kgC.1029kg D.1034kg例7(2024·江蘇宿遷市檢測(cè))盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核，產(chǎn)生了氧17和一個(gè)質(zhì)子，首次實(shí)現(xiàn)了原子核的人工轉(zhuǎn)變。已知α粒子的比結(jié)合能為ε1，氮核的比結(jié)合能為ε2，該反應(yīng)需吸收ΔE的能量，設(shè)氮核714N靜止。(1)寫出該反應(yīng)的核反應(yīng)方程；(2)求氧17的比結(jié)合能；(3)已知mα＝4.002603u，mN＝14.003074u，mO＝16.999133u，mH＝1.007825u，1u相當(dāng)于931.5MeV的能量，該反應(yīng)需吸收的能量ΔE＝1.19MeV。若核反應(yīng)中放出的核能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，要使這一反應(yīng)可能實(shí)現(xiàn)，求入射的α粒子的最小動(dòng)能。

答案精析考點(diǎn)一1.質(zhì)子質(zhì)子數(shù)2.自發(fā)貝克勒爾原子核3.氦強(qiáng)弱電子弱強(qiáng)4.(2)電荷數(shù)5.(2)核內(nèi)部自身的因素?zé)o關(guān)6.(1)天然人工(2)示蹤原子判斷正誤1.√2.×3.×4.×例1D[根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知3890Sr衰變?yōu)?990Y時(shí)產(chǎn)生電子，即根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知94238Pu衰變?yōu)?2234U時(shí)產(chǎn)生24根據(jù)題意可知94238Pu的半衰期大于3890Sr的半衰期，相同數(shù)目的3890Sr和94238Pu經(jīng)過(guò)相同的時(shí)間，3890Sr經(jīng)過(guò)的半衰期的次數(shù)多，所以剩余的例2D[根據(jù)614C→714N＋-10，即614C發(fā)生β衰變的產(chǎn)物是714N，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；β衰變輻射出的電子來(lái)自原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)放出的電子，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；半衰期是放射性物質(zhì)的固有屬性，由原子核本身決定，與外界環(huán)境無(wú)關(guān)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若測(cè)得一古木樣品的614C含量為活體植物的14，可知經(jīng)過(guò)了2個(gè)半衰期，則該古木距今約為5考點(diǎn)二1.24He817O1530P+10e32.(1)11H01n24He-10e例3D[設(shè)Y的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別為m和n，根據(jù)核反應(yīng)方程中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，第一個(gè)核反應(yīng)方程的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)滿足A＋14＝n＋17，Z＋7＝m＋8，第二個(gè)核反應(yīng)方程的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)滿足n＋7＝2A，m＋3＝2Z，聯(lián)立解得Z＝2，A＝4，故選D。]例4A[因?yàn)楦邷貢r(shí)才能使得粒子的熱運(yùn)動(dòng)劇烈，才有可能克服它們自身相互間的排斥力，使得它們間的距離縮短，才能發(fā)生核聚變，故A正確；核聚變中電荷是守恒的，故B錯(cuò)誤；因?yàn)樘?yáng)一直在發(fā)生核聚變，會(huì)放出大量能量，根據(jù)質(zhì)能方程可知有質(zhì)量虧損，故C錯(cuò)誤；核聚變的方程為12H＋13H→2考點(diǎn)三1.(1)核子(2)分開(3)核子數(shù)牢固穩(wěn)定2.變小質(zhì)量虧損3.(1)E＝mc2(2)Δmc2Δmc2判斷正誤1.×2.√3.×4.√例5A[根據(jù)圖像可知24He的比結(jié)合能約為7MeV，所以兩個(gè)中子和兩個(gè)質(zhì)子結(jié)合成24He核時(shí)釋放能量約為E＝4×7MeV＝28MeV，故A正確；24He核的比結(jié)合能比36Li核的大，故24He核的平均核子質(zhì)量小于例6C[根據(jù)質(zhì)能方程E＝mc2可知，每秒鐘平均減少的質(zhì)量為Δm＝E060c2＝104860