第十五章近代物理初步第3講原子核知識點(diǎn)一

放射現(xiàn)象、三種射線1.

天然放射現(xiàn)象（1）定義：物質(zhì)能自發(fā)地發(fā)出射線的現(xiàn)象叫作

現(xiàn)象.（2）原子序數(shù)

的元素，都能自發(fā)地發(fā)出射線，原

子序數(shù)

的元素，有的也能放出射線.（3）射線種類：放射性物質(zhì)發(fā)出的射線有三種，

、

?

、

，有放射性的元素稱為

?.天然放射大于或等于83

小于83

α射線β射

線γ射線放射性元素2.

三種射線的本質(zhì)（1）α射線：α射線是高速α粒子流，實(shí)際就是

，電荷數(shù)

是

，質(zhì)量數(shù)是

，可記為

?.（2）β射線：β射線是高速運(yùn)動的

?.（3）γ射線：γ射線是波長很短的

?.氦原子核2

4

電子流電磁波3.

三種射線的特點(diǎn)（1）α射線：α粒子容易使空氣

，使膠片

，但貫穿

本領(lǐng)很

?.（2）β射線：β粒子貫穿本領(lǐng)

，但電離能力

?.（3）γ射線：γ粒子電離本領(lǐng)

，但貫穿本領(lǐng)

?.電離感光弱較強(qiáng)較弱很弱很強(qiáng)

新核

2.

半衰期（1）定義：放射性元素的原子核有

發(fā)生衰變所需的時間.（2）影響因素：放射性元素衰變的快慢是由核

?自身的因素

決定的，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒有關(guān)系.半數(shù)內(nèi)部知識點(diǎn)三

核力、結(jié)合能、質(zhì)量虧損1.

核力（1）定義：原子核內(nèi)部，核子間所特有的相互作用力.（2）特點(diǎn)①核力是強(qiáng)相互作用的一種表現(xiàn)；②核力是短程力，作用范圍在1.5×10－15

m之內(nèi)；③每個核子只跟它的相鄰核子間才有核力作用.2.

結(jié)合能核子結(jié)合為原子核時

的能量或原子核分解為核子時

?

的能量，叫作原子核的結(jié)合能，亦稱核能.3.

比結(jié)合能（1）定義：原子核的結(jié)合能與

之比，稱作比結(jié)合能，也

叫平均結(jié)合能.（2）特點(diǎn)：不同原子核的比結(jié)合能不同，原子核的比結(jié)合能越大，

表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越

?.釋放吸收核子數(shù)穩(wěn)定4.

質(zhì)能方程、質(zhì)量虧損愛因斯坦質(zhì)能方程E＝

，原子核的質(zhì)量必然比組成它的核子

的質(zhì)量和要小Δm，這就是質(zhì)量虧損.由質(zhì)量虧損可求出釋放的核能ΔE

＝

?.mc2

Δmc2

中子（4）臨界體積和臨界質(zhì)量：裂變物質(zhì)能夠發(fā)生

?的最小

體積及其相應(yīng)的質(zhì)量.（5）裂變的應(yīng)用：

、核反應(yīng)堆.（6）反應(yīng)堆構(gòu)造：核燃料、減速劑、

、防護(hù)層.鏈?zhǔn)椒磻?yīng)原子彈鎘棒

質(zhì)量較大熱核反應(yīng)

（1）若使放射性物質(zhì)的溫度升高，其半衰期將減小.

（

?

）（2）β衰變所釋放的電子是原子核外的電子電離形成的.

（

?

）（3）氡的半衰期為3.8天，若取4個氡原子核，經(jīng)7.6天后就剩下一個

原子核了.

（

?

）（4）核反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，同時遵循電荷數(shù)守恒.

（

√

）（5）愛因斯坦質(zhì)能方程反映了物體的質(zhì)量就是能量，它們之間可以

相互轉(zhuǎn)化.

（

?

）???√?（6）核子結(jié)合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量

稱為結(jié)合能.

（

?

）?

考點(diǎn)1

天然放射現(xiàn)象

原子核的衰變考向1

對三種射線性質(zhì)的理解[典例1]如圖所示，x為未知的放射源，L為薄鋁片，計數(shù)器對α粒

子、β粒子、γ光子均能計數(shù).若在放射源和計數(shù)器之間加上L后，計數(shù)

器的計數(shù)率大幅度減小，在L和計數(shù)器之間再加豎直向下的勻強(qiáng)磁

場，計數(shù)器的計數(shù)率不變，則x可能是（

C

）CA.

α、β和γ的混合放射源B.

純α放射源C.

α和γ的放射源D.

純γ放射源解析：在放射源和計數(shù)器之間加上鋁片后，計數(shù)器的計數(shù)率大幅度減

小，說明射線中有穿透力很弱的粒子，即α粒子；在鋁片和計數(shù)器之

間再加豎直向下的勻強(qiáng)磁場，計數(shù)器的計數(shù)率不變，說明穿過鋁片的

粒子中無帶電粒子，故只有γ射線.因此放射源可能是α和γ的放射源，

故選C.

答案：（1）8

6

238＝206＋4x

①92＝82＋2x－y

②聯(lián)立①②解得x＝8，y＝6，即一共經(jīng)過8次α衰變和6次β衰變.答案：（2）10

22

（3）綜合寫出這一衰變過程的方程.

（2）根據(jù)每發(fā)生一次α衰變原子核的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)均少2，每發(fā)生

一次β衰變原子核的中子數(shù)少1、質(zhì)子數(shù)多1來推算.（3）根據(jù)（1）的解答結(jié)果寫方程.[解題指導(dǎo)]

（1）可根據(jù)衰變過程中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒求解.

CA.67.3

dB.101.0

dC.115.1

dD.124.9

d

考向4

α衰變和β衰變在磁場中的軌跡分析[典例4]

（雙選）靜止在勻強(qiáng)磁場中的某放射性元素的原子核，當(dāng)它

放出一個α粒子后，其速度方向與磁場方向垂直，測得α粒子和反沖核

軌道半徑之比為44∶1，如圖所示.則（

BC

）BCA.

α粒子與反沖粒子的動量相等B.

原來放射性元素的原子核電荷數(shù)為90C.

反沖核的核電荷數(shù)為88D.

α粒子和反沖粒子的速度之比為1∶88

1.

半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計規(guī)律，只對大量原子核有意

義，對少數(shù)原子核是沒有意義的.對于一個特定的原子核，無法確定

其何時發(fā)生衰變，但可以確定各個時刻發(fā)生衰變的概率，即某時刻衰

變的可能性，因此，半衰期只適用于大量的原子核.2.

靜止的原子核在勻強(qiáng)磁場中發(fā)生衰變，當(dāng)運(yùn)動方向與磁場方

向垂直時，軌跡為外切圓的為α衰變，軌跡為內(nèi)切圓的為β衰變.α衰變

兩圓外切，α粒子半徑大β衰變

兩圓內(nèi)切，β粒子半徑大考點(diǎn)2

核反應(yīng)方程及核反應(yīng)類型

C

AB

E

F

A.

Z＝1，A＝1B.

Z＝1，A＝2C.

Z＝2，A＝3D.

Z＝2，A＝4D

解答有關(guān)核反應(yīng)方程問題的技巧

（2）熟悉核反應(yīng)的四種基本類型——衰變、人工轉(zhuǎn)變、裂變和

聚變.（3）掌握核反應(yīng)方程遵守的規(guī)律——是正確書寫核反應(yīng)方程或

判斷某個核反應(yīng)方程是否正確的依據(jù)，所以要理解并應(yīng)用好質(zhì)量數(shù)守

恒和電荷數(shù)守恒的規(guī)律.（4）明白核反應(yīng)過程是不可逆的——核反應(yīng)方程只能用箭頭連

接并表示反應(yīng)方向，不能用等號連接.考點(diǎn)3

核力、核能、質(zhì)量虧損、質(zhì)能方程考向1

對核力的理解[典例7]

（雙選）關(guān)于核力，下列說法正確的是（

BC

）A.

核力是弱相互作用，作用力很小B.

核力是強(qiáng)相互作用，是強(qiáng)力C.

核子之間的距離小于0.8×10－15

m時，核力表現(xiàn)為斥力，因此核

子不會融合在一起D.

人們對核力的了解很清楚，特別是在小于0.8×10－15

m時，核力

的變化規(guī)律更清楚BC解析：核力是強(qiáng)相互作用的一種表現(xiàn)，它的作用范圍在1.5×10－15

m

之內(nèi)，核力比庫侖力大得多.因此，選項B正確，A錯誤.核力在大于

0.8×10－15

m時，表現(xiàn)為吸引力，且隨距離增大而減小，在距離小于

0.8×10－15

m時，核力表現(xiàn)為斥力，因此核子不會融合在一起，所以

選項C正確.人們對核力的了解還不是很清楚，這是科學(xué)家們奮力攻

克的堡壘，故D不正確.考向2

對結(jié)合能、比結(jié)合能的理解[典例8]關(guān)于原子核的結(jié)合能，下列說法錯誤的是（

D

）A.

原子核的結(jié)合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B.

一重原子核衰變成α粒子和另一原子核，衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一

定大于原來重核的結(jié)合能D.

比結(jié)合能越大，原子核越不穩(wěn)定D[變式1]

（雙選）原子核的比結(jié)合能曲線如圖所示，根據(jù)該曲線，下

列判斷中正確的有（

BC

）BC

考向3

對質(zhì)量虧損、質(zhì)能方程的理解[典例9]為紀(jì)念愛因斯坦對物理學(xué)的巨大貢獻(xiàn)，聯(lián)合國將2005年定為

“國際物理年”.對于愛因斯坦提出的質(zhì)能方程E＝mc2，下列說法中

不正確的是（

D

）A.

E＝mc2表明物體具有的能量與其質(zhì)量成正比B.

根據(jù)ΔE＝Δmc2可以計算核反應(yīng)中釋放的核能C.

一個中子和一個質(zhì)子結(jié)合成氘核時釋放出核能，表明此過程中出

現(xiàn)了質(zhì)量虧損D.

E＝mc2中的E是發(fā)生核反應(yīng)時釋放的核能D解析：E＝mc2中的E表示物體具有的總能量，m表示物體的質(zhì)量，A

項正確.ΔE＝Δmc2表示的意義：當(dāng)物體的能量增加或減小ΔE時，它

的質(zhì)量也會相應(yīng)地增加或減少Δm，B項正確.只有出現(xiàn)質(zhì)量虧損，才

能釋放核能，C項正確.公式E＝mc2中的E為質(zhì)量為m的物體所對應(yīng)的

能量，而非核反應(yīng)中釋放的能量，D項錯誤.[變式2]為了直接驗(yàn)證愛因斯坦狹義相對論中著名的質(zhì)能方程E＝

mc2，科學(xué)家用中子轟擊硫原子，分別測出原子捕獲中子前后質(zhì)量的

變化以及核反應(yīng)過程中放出的能量，然后進(jìn)行比較，精確驗(yàn)證了質(zhì)能

方程的正確性.設(shè)捕獲中子前的原子質(zhì)量為m1，捕獲中子后的原子質(zhì)

量為m2，被捕獲的中子質(zhì)量為m3，核反應(yīng)過程放出的能量為ΔE，則

這一實(shí)驗(yàn)需驗(yàn)證的關(guān)系式是（

B

）A.

ΔE＝（m1－m2－m3）c2B.

ΔE＝（m1＋m3－m2）c2C.

ΔE＝（m2－m1－m3）c2D.

ΔE＝（m2－m1＋m3）c2B

愛因斯坦質(zhì)能方程反映的是質(zhì)量虧損和釋放出核能這兩種現(xiàn)象之

間的聯(lián)系，并不表示質(zhì)量和能量之間的轉(zhuǎn)變關(guān)系.以下幾點(diǎn)要明確：（1）物體的質(zhì)量包括靜止質(zhì)量和運(yùn)動質(zhì)量，質(zhì)量虧損指的是靜

止質(zhì)量的減少，減少的靜止質(zhì)量轉(zhuǎn)化為和輻射能量有關(guān)的運(yùn)動質(zhì)量.（2）質(zhì)量虧損并不是這部分質(zhì)量消失或轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰?，只是靜止

質(zhì)量的減少.（3）在核反應(yīng)中仍然遵守質(zhì)量守恒和能量守恒定律.（4）質(zhì)量只是物體具有能量多少及能量轉(zhuǎn)變多少的一種量度.考點(diǎn)4

核能的計算、重核裂變、輕核聚變

C

AA.

核反應(yīng)方程中的x＝56，y＝89D.

一個鈾核裂變放