《性元素的衰變》教案1.知道原子核的兩種衰變類型、衰變規(guī)律及實質(zhì)。2.理解半衰期的概念及決定因素，會利用半衰期解決相關(guān)問題。3.知道放射性同位素，了解其應(yīng)用與防護。4．知道核反應(yīng)及其遵從的規(guī)律，會正確書寫核反應(yīng)方程。eq\a\vs4\al(一、原子核的衰變)1．填一填(1)定義：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。(2)α衰變①定義：放出α粒子的衰變過程。②衰變方程：eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He。(3)β衰變①定義：放出β粒子的衰變過程。②衰變方程：eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e。③衰變的實質(zhì)：原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子和一個電子，轉(zhuǎn)化方程為：eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(0,－1)e。(4)衰變規(guī)律：電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)守恒。(5)γ射線的產(chǎn)生：放射性的原子核在發(fā)生α衰變、β衰變時產(chǎn)生的新核處于高能級，向低能級躍遷時放出γ光子。2．判一判(1)原子核發(fā)生衰變，變成了一種新的原子核。(√)(2)原子核衰變時質(zhì)量是守恒的。(×)(3)β衰變時放出的電子就是核外電子。(×)3．想一想如圖為α衰變、β衰變示意圖。(1)當(dāng)原子核發(fā)生α衰變時，原子核的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)如何變化？為什么？(2)當(dāng)發(fā)生β衰變時，新核的核電荷數(shù)相對原來的原子核變化了多少？新核在元素周期表中的位置怎樣變化？提示：(1)α衰變時，原子核內(nèi)兩個質(zhì)子和兩個中子結(jié)合成一個α粒子拋射出來，則核內(nèi)的中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)都減少2個。(2)β衰變時，核內(nèi)的一個中子變成一個質(zhì)子留在核內(nèi)，同時放出一個電子。則核電荷數(shù)增加1，新核在元素周期表中的位置后移一位。eq\a\vs4\al(二、半衰期)1．填一填(1)定義：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間。(2)決定因素放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部自身的因素決定的，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒有關(guān)系。不同的放射性元素，半衰期不同。2．判一判(1)半衰期就是放射性元素全部衰變所用時間的一半。(×)(2)半衰期是放射性元素的大量原子核衰變的統(tǒng)計規(guī)律。(√)(3)對放射性元素加熱時，其半衰期縮短。(×)3．選一選新發(fā)現(xiàn)的一種放射性元素X，它的氧化物X2O半衰期為8天，X2O與F2能發(fā)生如下反應(yīng)：2X2O＋2F2=4XF＋O2，XF的半衰期為()A．2天 B．4天C．8天 D．16天解析：選C半衰期由原子核內(nèi)部因素決定，而跟其所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān)，所以X2O、XF、X的半衰期相同，均為8天，C正確。eq\a\vs4\al(三、核反應(yīng)放射性同位素及其應(yīng)用)1．填一填(1)核反應(yīng)①定義：原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程。②遵循的規(guī)律：質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒。(2)放射性同位素①定義：具有放射性的同位素。②應(yīng)用a．用γ射線探測鋼板的厚度。b．在醫(yī)療方面，用鈷60進行放射治療。c．利用γ射線照射種子，培育新品種；用γ射線照射食品，可以殺菌保鮮。d．作為示蹤原子，用于農(nóng)業(yè)施肥及甲狀腺疾病的診斷。③輻射與安全人類一直生活在放射性的環(huán)境中，過量的射線對人體組織有破壞作用，要防止放射性物質(zhì)對水源、空氣、用具等的污染。2．判一判(1)放射性同位素eq\o\al(30,15)P，既可以通過核反應(yīng)人工獲得，也可以從自然界中獲得。(×)(2)醫(yī)學(xué)上利用射線進行放射治療時，要控制好放射的劑量。(√)(3)用γ射線照射食品可以殺死使食物腐敗的細菌，抑制蔬菜發(fā)芽，延長保存期。(√)(4)任何放射性物質(zhì)都可以作為示蹤原子使用。(×)3．選一選[多選]鋁箔被α粒子轟擊后發(fā)生了以下核反應(yīng)：Al＋eq\o\al(4,2)He→X＋eq\o\al(1,0)n。下列判斷正確的是()A.eq\o\al(1,0)n是質(zhì)子 B.eq\o\al(1,0)n是中子C．X是Si的同位素 D．X是P的同位素解析：選BD根據(jù)原子核的表示方法可知eq\o\al(1,0)n為中子，A錯誤，B正確；根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，X的電荷數(shù)為15，質(zhì)量數(shù)為30，而Si的電荷數(shù)為14，P的電荷數(shù)為15，所以X是P的同位素，C錯誤，D正確。對原子核衰變的理解和應(yīng)用[學(xué)透用活]1．衰變種類(1)α衰變：放出α粒子的衰變，如eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He。(2)β衰變：放出β粒子的衰變，如eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e。2．衰變規(guī)律：原子核發(fā)生衰變時，衰變前后的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒。3．衰變實質(zhì)(1)α衰變：原子核內(nèi)兩個質(zhì)子和兩個中子結(jié)合成一個α粒子，并在一定條件下作為一個整體從較大的原子核中拋射出來，產(chǎn)生α衰變。2eq\o\al(1,0)n＋2eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He。(2)β衰變：原子核內(nèi)的一個中子轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子留在原子核內(nèi)，同時放出一個電子，即β粒子放射出來。eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(0,－1)e。4．衰變方程通式(1)α衰變：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)He。(2)β衰變：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A,Z＋1)Y＋eq\o\al(0,－1)e。5．確定原子核衰變次數(shù)的方法與技巧(1)方法：設(shè)放射性元素ZAX經(jīng)過n次α衰變和m次β衰變后，變成穩(wěn)定的新元素Z′A′Y，則衰變方程為：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A′,Z′)Y＋neq\o\al(4,2)He＋meq\o\al(0,－1)e。根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可列方程：A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m。以上兩式聯(lián)立解得：n＝eq\f(A－A′,4)，m＝eq\f(A－A′,2)＋Z′－Z。由此可見，確定衰變次數(shù)可歸結(jié)為解一個二元一次方程組。(2)技巧：為了確定衰變次數(shù)，一般先由質(zhì)量數(shù)的改變確定α衰變的次數(shù)(這是因為β衰變的次數(shù)多少對質(zhì)量數(shù)沒有影響)，然后根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù)。eq\a\vs4\al([典例1])eq\o\al(238,92)U核經(jīng)一系列的衰變后變?yōu)閑q\o\al(206,82)Pb。(1)一共經(jīng)過幾次α衰變、幾次β衰變？(2)eq\o\al(206,82)Pb與eq\o\al(238,92)U相比，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)各少多少？(3)寫出這一衰變過程的方程。[解析](1)設(shè)eq\o\al(238,92)U衰變?yōu)閑q\o\al(206,82)Pb經(jīng)過x次α衰變和y次β衰變。由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可得238＝206＋4x92＝82＋2x－y解得x＝8，y＝6即一共經(jīng)過8次α衰變和6次β衰變。(2)eq\o\al(206,82)Pb比eq\o\al(238,92)U的質(zhì)子數(shù)少92－82＝10中子數(shù)少(238－92)－(206－82)＝22。(3)核反應(yīng)方程為：eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(206,82)Pb＋8eq\o\al(4,2)He＋6eq\o\al(0,－1)e。[答案](1)8次α衰變6次β衰變(2)1022(3)eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(206,82)Pb＋8eq\o\al(4,2)He＋6eq\o\al(0,－1)e[規(guī)律方法]衰變次數(shù)的判斷技巧(1)衰變過程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒。(2)每發(fā)生一次α衰變質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)均減少2。(3)每發(fā)生一次β衰變中子數(shù)減少1，質(zhì)子數(shù)增加1。[對點練清]1．[多選]對天然放射現(xiàn)象，下列說法中正確的是()A．α粒子帶正電，所以α射線一定是從原子核中射出的B．β粒子帶負電，所以β射線有可能是核外電子C．γ粒子是光子，所以γ射線有可能是由原子發(fā)光產(chǎn)生的D．α射線、β射線、γ射線都是從原子核內(nèi)部釋放出來的解析：選ADα衰變的實質(zhì)是原子核中的兩個質(zhì)子和兩個中子結(jié)合成一個氦核放出的，β衰變的實質(zhì)是一個中子變成一個質(zhì)子和一個電子，然后釋放出電子，γ射線伴隨α衰變或β衰變的產(chǎn)生而產(chǎn)生。所以這三種射線都是從原子核內(nèi)部釋放出來的。2．放射性原子核發(fā)生一次α衰變后()A．核的電荷數(shù)少1，質(zhì)量數(shù)少1B．核的電荷數(shù)多1，質(zhì)量數(shù)多1C．核的電荷數(shù)少2，質(zhì)量數(shù)少4D．核的電荷數(shù)少2，質(zhì)量數(shù)少2解析：選Cα粒子為氦原子核，放射性原子核發(fā)生一次α衰變后，核的電荷數(shù)少2，質(zhì)量數(shù)少4，故C正確。3．原子核eq\o\al(238,92)U經(jīng)放射性衰變①變?yōu)樵雍薳q\o\al(234,90)Th，繼而經(jīng)放射性衰變②變?yōu)樵雍薳q\o\al(234,91)Pa，再經(jīng)放射性衰變③變?yōu)樵雍薳q\o\al(234,92)U。放射性衰變①、②和③依次為()A．α衰變、β衰變和β衰變B．β衰變、α衰變和β衰變C．β衰變、β衰變和α衰變D．α衰變、β衰變和α衰變解析：選A根據(jù)核反應(yīng)過程中的質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒分析，eq\o\al(238,92)U核與eq\o\al(234,90)Th核比較可知，核反應(yīng)的另一產(chǎn)物為eq\o\al(4,2)He，所以衰變①為α衰變，可排除B、C項；eq\o\al(234,91)Pa核與eq\o\al(234,92)U核比較可知，核反應(yīng)的另一產(chǎn)物為－10e，所以衰變③為β衰變，可排除D項，則A項正確。放射性元素的半衰期及其應(yīng)用[學(xué)透用活]1．半衰期的理解半衰期是表示放射性元素衰變快慢的物理量，同一放射性元素具有的衰變速率一定，不同元素的半衰期不同，有的差別很大。2．半衰期公式N余＝N原eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(t,T)，m余＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(t,T)。式中N原、m0表示衰變前的原子核數(shù)和質(zhì)量，N余、m余表示衰變后的尚未發(fā)生衰變的原子核數(shù)和質(zhì)量，t表示衰變時間，T表示半衰期。3．適用條件半衰期是一個統(tǒng)計概念，是對大量的原子核衰變規(guī)律的總結(jié)，對于一個特定的原子核，無法確定何時發(fā)生衰變，因此，半衰期只適用于大量的原子核的衰變。4．應(yīng)用利用半衰期非常穩(wěn)定的特點，可以測算其衰變過程，推算時間等。eq\a\vs4\al([典例2])放射性同位素14C被考古學(xué)家稱為“碳鐘”，它可以用來判定古生物體的年代，此項研究獲得1960年諾貝爾化學(xué)獎。(1)宇宙射線中高能量的中子碰到空氣中的氮原子后，會形成不穩(wěn)定的eq\o\al(14,6)C，它很容易發(fā)生衰變，放出β射線變成一個新核，其半衰期為5730年，試寫出14C的衰變方程。(2)若測得一古生物遺骸中的eq\o\al(14,6)C含量只有活體中的25%，則此遺骸距今約有多少年？[解析](1)eq\o\al(14,6)C的β衰變方程為：eq\o\al(14,6)C→－10e＋714N。(2)eq\o\al(14,6)C的半衰期T＝5730年。生物死亡后，遺骸中的eq\o\al(14,6)C含量按其半衰期變化，設(shè)活體中eq\o\al(14,6)C的含量為N0，遺骸中的eq\o\al(14,6)C含量為N，則N＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(t,T)N0＝0.25N0，故eq\f(t,5730)＝2，t＝11460(年)。[答案](1)eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,7)N(2)11460年[易錯警示]關(guān)于半衰期的兩個誤區(qū)(1)錯誤地認為半衰期就是一個放射性元素的原子核衰變到穩(wěn)定核所經(jīng)歷的時間。其實半衰期是大量的原子核發(fā)生衰變時的統(tǒng)計規(guī)律。(2)錯誤地認為放射性元素的半衰期就是元素質(zhì)量減少為原來一半所需要的時間，該觀點混淆了尚未發(fā)生衰變的放射性元素的質(zhì)量與衰變后元素的質(zhì)量的差別。其實衰變后的質(zhì)量包括衰變后新元素的質(zhì)量和尚未發(fā)生衰變的質(zhì)量。[對點練清]1．[多選]關(guān)于原子核的衰變和半衰期，下列說法正確的是()A．半衰期是指原子核的質(zhì)量減少一半所需要的時間B．半衰期是指原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時間C．發(fā)生α衰變時產(chǎn)生的新原子核在元素周期表中的位置向后移動2位D．發(fā)生β衰變時產(chǎn)生的新原子核在元素周期表中的位置向后移動1位解析：選BD由半衰期的定義可知，A錯誤，B正確；由α衰變和β衰變的實質(zhì)可知，C錯誤，D正確。2．已知A和B兩種放射性元素的半衰期分別為T和2T，則相同質(zhì)量的A和B經(jīng)過2T后，剩有的A和B質(zhì)量之比為()A．1∶4 B．1∶2C．2∶1 D．4∶1解析：選B根據(jù)衰變規(guī)律，經(jīng)過2T后A剩余的質(zhì)量mA＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(2T,T)m0＝eq\f(1,4)m0B剩余的質(zhì)量mB＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(2T,2T)m0＝eq\f(1,2)m0所以eq\f(mA,mB)＝eq\f(1,2)，故選項B正確。3．[多選]日本福島核電站核泄漏事故中的污染物中含有碘131，碘131不穩(wěn)定，發(fā)生β衰變，產(chǎn)生對人體有危害的輻射，其半衰期為8天，關(guān)于碘131，下列說法正確的是()A．碘131發(fā)生β衰變的方程是eq\o\al(131,53)I→eq\o\al(131,54)Xe＋eq\o\al(0,－1)eB．碘131發(fā)生β衰變放出的電子是碘原子的核外電子C．經(jīng)過16天有eq\f(3,4)的碘131發(fā)生了衰變D．在高溫條件下，碘131的半衰期會縮短解析：選AC由核反應(yīng)方程中質(zhì)量數(shù)守恒、核電荷數(shù)守恒可知A選項正確；碘131發(fā)生β衰變放出的電子是由碘原子的原子核內(nèi)放出的，B選項錯誤；經(jīng)過兩個半衰期會有eq\f(3,4)的碘131發(fā)生衰變，C選項正確；放射性元素的半衰期由核內(nèi)部自身因素決定，與外部條件無關(guān)，D選項錯誤。放射性同位素的應(yīng)用[學(xué)透用活]1．分類可分為天然放射性同位素和人工放射性同位素兩種，天然放射性同位素不過40多種，而人工放射性同位素已達1000多種，每種元素都有自己的放射性同位素。2．人工放射性同位素的優(yōu)點(1)放射強度容易控制。(2)可以制成各種所需的形狀。(3)半衰期比天然放射性物質(zhì)短得多，放射性廢料容易處理。因此，凡是用到射線時，用的都是人工放射性同位素。3．放射性同位素的主要應(yīng)用(1)利用它的射線①工業(yè)部門使用射線測厚度——利用γ射線的穿透特性；②農(nóng)業(yè)應(yīng)用——γ射線使種子的遺傳基因發(fā)生變異，殺死使食物腐敗的細菌，抑制蔬菜發(fā)芽，延長保存期等；③醫(yī)療上——利用γ射線的高能量治療癌癥。(2)作為示蹤原子：放射性同位素與非放射性同位素有相同的化學(xué)性質(zhì)，通過探測放射性同位素的射線確定其位置。eq\a\vs4\al([典例3])正電子發(fā)射計算機斷層顯像(PET)的基本原理是：將放射性同位素15O注入人體，參與人體的代謝過程。15O在人體內(nèi)衰變放出正電子，與人體內(nèi)負電子相遇而湮滅轉(zhuǎn)化為一對光子，被探測器探測到，經(jīng)計算機處理后產(chǎn)生清晰的圖像。根據(jù)PET原理，回答下列問題：(1)寫出15O的衰變和正負電子湮滅的方程式。(2)將放射性同位素15O注入人體，15O的主要用途是()A．利用它的射線B．作為示蹤原子C．參與人體的代謝過程D．有氧呼吸(3)PET中所選的放射性同位素的半衰期應(yīng)________。(填“長”“短”或“長短均可”)[解析](1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒寫出15O的衰變和正負電子湮滅的方程式。(2)將放射性同位素15O注入人體后，由于它能放出正電子，并能與人體內(nèi)的負電子產(chǎn)生一對光子，從而被探測器探測到，所以它的用途是作為示蹤原子，B正確。(3)根據(jù)同位素的用途，為了減小對人體的傷害，PET中所選的放射性同位素的半衰期應(yīng)短。[答案](1)eq\o\al(15,8)O→eq\o\al(15,7)N＋eq\o\al(0,＋1)e，eq\o\al(0,＋1)e＋eq\o\al(0,－1)e→2γ(2)B(3)短[規(guī)律方法]放射性同位素的應(yīng)用技巧(1)用射線來測量厚度，一般不選取α射線是因為其穿透能力太差，更多的是選取γ射線，也有部分選取β射線的。(2)給病人治療癌癥、培育優(yōu)良品種、延長食物保質(zhì)期，一般選取γ射線。(3)使用放射線時安全是第一位的。[對點練清]1.為保證生產(chǎn)安全，大型鋼鐵部件內(nèi)部不允許有砂眼、裂紋等傷痕存在。如圖所示是利用射線檢測鋼柱內(nèi)部是否存在砂眼或裂紋情況的示意圖，若鋼柱的直徑為20cm，則下列說法正確的是()A．射線源放出的射線應(yīng)該是β射線B．射線源放出的射線應(yīng)該是α射線C．射線源放出的射線應(yīng)該是γ射線D．若鋼柱內(nèi)部有傷痕，探測器接收到的射線粒子將減少解析：選C此射線必須能穿透部件，接收器才能接收到射線粒子，用一張紙就能將α射線擋住，β射線只能穿透幾毫米厚的鋁板，γ射線能穿透幾厘米厚的鉛板和幾十厘米厚的混凝土，顯然應(yīng)該用γ射線檢查直徑為20cm的鋼鐵部柱內(nèi)部是否有傷痕存在，選項C正確，A、B錯誤；當(dāng)遇到鋼柱內(nèi)部有砂眼或裂紋時，穿過鋼柱到達探測器的γ射線比沒有砂眼或裂紋處的要強一些，選項D錯誤。2．放射性在技術(shù)上有很多應(yīng)用，不同的放射源可用于不同目的。表中列出了一些放射性元素的半衰期和可供利用的射線。元素射線半衰期釙210α138天氡222β3.8天鍶90β28年鈾238α、β、γ4.5×109年某塑料公司生產(chǎn)聚乙烯薄膜，方法是讓厚的聚乙烯膜通過軋輥把聚乙烯膜軋薄，利用適當(dāng)?shù)姆派渚€來測定通過軋輥后的薄膜厚度是否均勻?？衫玫脑厥?)A．釙210 B．氡222C．鍶90 D．鈾238解析：選C要測定聚乙烯薄膜的厚度，則要求射線可以穿透薄膜，因此α射線不合適；另外，射線穿透作用還要受薄膜厚度影響，γ射線穿透作用最強，薄膜厚度不會影響γ射線穿透，所以只能選用β射線，而氡222半衰期太短，所以只有鍶90較合適，C正確。3．關(guān)于放射性同位素的應(yīng)用，下列說法中正確的是()A．利用γ射線使空氣電離，消除靜電B．利用α射線照射植物的種子，使產(chǎn)量顯著增加C．利用β射線來治肺癌、食道癌D．利用放射性同位素跟它的非放射性同位素的化學(xué)性質(zhì)相同，可以作為示蹤原子解析：選Dβ或α射線的電離本領(lǐng)較大，可以消除工業(yè)上有害的靜電積累，選項A錯誤；γ射線的穿透性強，能量大，可以用來輻射育種、輻射保鮮、消毒殺菌和醫(yī)治腫瘤等，選項B、C錯誤；放射性同位素跟它的非放射性同位素的化學(xué)性質(zhì)相同，可以作為示蹤原子，選項D正確。原子核的人工核反應(yīng)和核反應(yīng)方程[學(xué)透用活]1．核反應(yīng)的條件用α粒子、質(zhì)子、中子，甚至用γ光子轟擊原子核使原子核發(fā)生轉(zhuǎn)變。2．核反應(yīng)的實質(zhì)用粒子轟擊原子核并不是粒子與核碰撞將原子核打開，而是粒子打入原子核內(nèi)部使核發(fā)生了轉(zhuǎn)變。3．原子核人工轉(zhuǎn)變的三個典型核反應(yīng)(1)1919年盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)：eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H。(2)1932年查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)：eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n。(3)1934年約里奧—居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素和正電子的核反應(yīng)：eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n；eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,1)e。4．人工轉(zhuǎn)變核反應(yīng)與衰變的比較不同點原子核的人工轉(zhuǎn)變是一種核反應(yīng)，是其他粒子與原子核相碰撞的結(jié)果，需要一定的裝置和條件才能發(fā)生，而衰變是原子核的自發(fā)變化，它不受物理和化學(xué)條件的影響相同點人工轉(zhuǎn)變與衰變過程一樣，在發(fā)生過程中質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)都守恒，反應(yīng)前后粒子總動量守恒eq\a\vs4\al([典例4])1993年，中國科學(xué)院上海原子核研究所制得了一種新的鉑元素的同位素eq\o\al(202,78)Pt。制取過程如下：(1)用質(zhì)子轟擊鈹靶eq\o\al(9,4)Be產(chǎn)生快中子；(2)用快中子轟擊汞eq\o\al(204,80)Hg，反應(yīng)過程可能有兩種：①生成eq\o\al(202,78)Pt，放出氦原子核；②生成eq\o\al(202,78)Pt，同時放出質(zhì)子、中子。(3)生成的eq\o\al(202,78)Pt發(fā)生兩次衰變，變成穩(wěn)定的原子核汞eq\o\al(202,80)Hg。寫出上述核反應(yīng)方程。[解析]根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒，確定新生核的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)，然后寫出核反應(yīng)方程。如下：(1)eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(9,5)B＋eq\o\al(1,0)n。(2)①eq\o\al(204,80)Hg＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(202,78)Pt＋eq\o\al(3,2)He。②eq\o\al(204,80)Hg＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(202,78)Pt＋2eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(1,0)n。(3)eq\o\al(202,78)Pt→eq\o\al(202,79)Au＋eq\o\al(0,－1)e；eq\o\al(202,79)Au→eq\o\al(202,80)Hg＋eq\o\al(0,－1)e。[答案]見解析[易錯警示]寫核反應(yīng)方程時應(yīng)注意以下三點(1)核反應(yīng)過程一般都是不可逆的，核反應(yīng)方程不能用等號連接，只能用單箭頭表示反應(yīng)方向。(2)核反應(yīng)方程應(yīng)以實驗事實為基礎(chǔ)，不能憑空杜撰。(3)核反應(yīng)過程和衰變現(xiàn)象都遵循電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒。質(zhì)量數(shù)守恒不是質(zhì)量守恒，核反應(yīng)過程中一般會發(fā)生質(zhì)量的變化。[對點練清]1．用中子轟擊鋁27，產(chǎn)生鈉24和X粒子，鈉24具有放射性，它衰變后變成鎂24，則X粒子和鈉的衰變過程分別是()A．質(zhì)子、α衰變 B．電子、α衰變C．α粒子、β衰變 D．正電子、β衰變解析：選C反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒。中子轟擊鋁27的核反應(yīng)方程為eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(24,11)Na＋eq\o\al(4,2)He，鈉24衰變后變成鎂24的核反應(yīng)方程為eq\o\al(24,11)Na→eq\o\al(24,12)Mg＋eq\o\al(0,－1)e，所以X粒子是α粒子，鈉的衰變?yōu)棣滤プ?，C正確。2．如圖所示是原子核人工轉(zhuǎn)變實驗裝置示意圖，A是α粒子源，F(xiàn)是鋁箔，S是熒光屏，在容器中充入氮氣后，屏S上出現(xiàn)閃光，該閃光產(chǎn)生的原因是()A．α粒子射到屏S上產(chǎn)生的B．粒子源中放出的γ射線射到屏上產(chǎn)生的C．α粒子轟擊鋁箔F上打出的某種粒子射到屏上產(chǎn)生的D．α粒子轟擊氮核后產(chǎn)生的某種粒子射到屏上產(chǎn)生的解析：選D充入氮氣后，α粒子轟擊氮核產(chǎn)生質(zhì)子，質(zhì)子穿過鋁箔后射到熒光屏上，使熒光屏上出現(xiàn)閃光，故D正確。3．1956年李政道和楊振寧提出在弱相互作用中宇稱不守恒，并由吳健雄用2760Co放射源進行了實驗驗證。次年李、楊兩人為此獲得諾貝爾物理學(xué)獎。eq\o\al(60,27)Co的衰變方程是eq\o\al(60,27)Co→eq\o\al(A,Z)Ni＋eq\o\al(0,－1)e＋νe，其中νe是反中微子，它的電荷量為零，靜止質(zhì)量可以認為是零。eq\o\al(60,27)Co的核外電子數(shù)為________，在上述衰變方程中，衰變產(chǎn)物eq\o\al(A,Z)Ni的質(zhì)量數(shù)是________，核電荷數(shù)是________。解析：eq\o\al(60,27)Co的核外電子數(shù)為27。由質(zhì)量數(shù)守恒，知eq\o\al(A,Z)Ni的質(zhì)量數(shù)為A＝60。由核電荷數(shù)守恒，知eq\o\al(A,Z)Ni的核電荷數(shù)為Z＝27＋1＝28。答案：276028一、半衰期的計算(科學(xué)思維)[選自魯科版新教材課后練習(xí)]若放射性同位素eq\o\al(23,11)Na的樣品經(jīng)過6小時只剩下eq\f(1,8)沒有發(fā)生衰變，它的半衰期是多少？[解析]由N余＝N原eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(t,T)，N余＝eq\f(1,8)N原可得：eq\f(t,T)＝3又t＝6h，所以T＝2h。[答案]2小時二、衰變次數(shù)的確定(科學(xué)思維)[選自魯科版新教材課后練習(xí)]放射性同位素eq\o\al(232,90)Th經(jīng)α、β衰變會生成eq\o\al(220,86)Rn，其衰變方程為eq\o\al(232,90)Th→eq\o\al(220,86)Rn＋xα＋yβ，求x和y的值。[解析]由原子核衰變過程中質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒，可得232＝220＋4x，90＝86＋2x－y可解得：x＝3，y＝2。[答案]x＝3y＝2eq\a\vs4\al([課時跟蹤訓(xùn)練])A級—雙基達標(biāo)1．[多選]目前，在居室裝修中經(jīng)常用到花崗巖、大理石等裝飾材料，這些巖石都不同程度地含有放射性元素。比如，有些含有鈾、釷的花崗巖等巖石會釋放出具有放射性的惰性氣體氡，而氡會發(fā)生放射性衰變，放射出α、β、γ射線，這些射線會導(dǎo)致細胞發(fā)生癌變及呼吸道等方面的疾病。根據(jù)有關(guān)放射性知識可知，下列說法正確的是()A．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B．β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子和電子所產(chǎn)生的C．γ射線一般伴隨著α或β射線產(chǎn)生，在這三種射線中，γ射線的穿透能力最強，電離能力最弱D．發(fā)生α衰變時，生成核與原來的原子核相比，中子數(shù)減少了4解析：選BC半衰期遵循統(tǒng)計規(guī)律，對單個或少數(shù)原子核是沒有意義的，A項錯誤；根據(jù)三種射線的特性及衰變實質(zhì)可知B、C兩項正確，D項錯誤。2．A、B兩種放射性元素，原來都靜止在同一勻強磁場中，磁場方向如圖所示，其中一個放出α粒子，另一個放出β粒子，α與β粒子的運動方向跟磁場方向垂直，圖中a、b、c、d分別表示α粒子、β粒子以及兩個剩余核的運動軌跡，則()A．a(chǎn)為α粒子軌跡，c為β粒子軌跡B．b為α粒子軌跡，d為β粒子軌跡C．b為α粒子軌跡，c為β粒子軌跡D．a(chǎn)為α粒子軌跡，d為β粒子軌跡解析：選C兩個相切的圓表示在相切點處是靜止的原子核發(fā)生了衰變，由于無外力作用，動量守恒，所以原子核發(fā)生衰變后，新核與放出的粒子速度方向相反，若它們帶相同性質(zhì)的電荷，則它們所受的洛倫茲力方向相反，則軌道應(yīng)是外切圓，故左圖應(yīng)該是原子核發(fā)生了α衰變，又因為r＝eq\f(mv,Bq)，半徑大的應(yīng)該是電荷量小的α粒子的運動軌跡，A、D錯誤。若它們所帶電荷的性質(zhì)不同，則它們的軌道應(yīng)是內(nèi)切圓，右圖所示的軌跡說明是放出了與原子核電性相反的電荷，故應(yīng)該是發(fā)生了β衰變，半徑大的應(yīng)該是電荷量小的電子的運動軌跡，故B錯誤，C正確。3．關(guān)于放射性同位素的應(yīng)用，下列說法中正確的有()A．放射線改變了布料的性質(zhì)使其不再因摩擦而生電，因此達到了消除有害靜電的目的B．利用γ射線的貫穿性可以為金屬探傷，也能進行人體的透視C．用放射線照射作物種子能使其DNA發(fā)生變異，其結(jié)果一定是成為更優(yōu)秀的品種D．用γ射線治療腫瘤時一定要嚴格控制劑量，以免對人體正常組織造成太大的傷害解析：選D利用放射線消除有害靜電是利用α射線的電離性，使空氣分子電離成導(dǎo)體，將靜電消除，A錯誤；γ射線對人體細胞傷害太大，因此不能用來進行人體透視，在用于治療腫瘤時要嚴格控制劑量，B錯誤，D正確；DNA變異并不一定都是有益的，C錯誤。4．在一個eq\o\al(238,92)U原子核衰變?yōu)橐粋€eq\o\al(206,82)Pb原子核的過程中，發(fā)生β衰變的次數(shù)為()A．6次 B．10次C．22次 D．32次解析：選A一個eq\o\al(238,92)U原子核衰變?yōu)橐粋€eq\o\al(206,82)Pb原子核的過程中，發(fā)生α衰變的次數(shù)為(238－206)÷4＝8(次)，發(fā)生β衰變的次數(shù)為2×8－(92－82)＝6(次)，選項A正確。5．某原子核A先進行一次β衰變變成原子核B，再進行一次α衰變變成原子核C，下列說法正確的是()A．核C的質(zhì)子數(shù)比核A的質(zhì)子數(shù)少2B．核A的質(zhì)量數(shù)減核C的質(zhì)量數(shù)等于3C．核A的中子數(shù)減核C的中子數(shù)等于3D．核A的中子數(shù)減核C的中子數(shù)等于5解析：選C原子核A進行一次β衰變后，一個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€質(zhì)子并釋放一個電子，再進行一次α衰變，又釋放兩個中子和兩個質(zhì)子，所以核A比核C多3個中子，多1個質(zhì)子，選項C正確，A、B、D錯誤。6．本題中用大寫字母代表原子核，E經(jīng)α衰變成為F，再經(jīng)β衰變成為G，再經(jīng)α衰變成為H。上述系列衰變可記為下式：Eeq\o(→,\s\up7(α))Feq\o(→,\s\up7(β))Geq\o(→,\s\up7(α))H，另一系列衰變?nèi)缦拢篜eq\o(→,\s\up7(β))Qeq\o(→,\s\up7(β))Req\o(→,\s\up7(α))S，已知P和F是同位素，則()A．Q和G是同位素，R和H是同位素B．R和E是同位素，S和F是同位素C．R和G是同位素，S和H是同位素D．Q和E是同位素，R和F是同位素解析：選B由于P和F是同位素，設(shè)它們的質(zhì)子數(shù)為n，則其他各原子核的質(zhì)子數(shù)可分別表示如下：n＋2Eeq\o(→,\s\up7(α))nFeq\o(→,\s\up7(β))n＋1Geq\o(→,\s\up7(α))n－1HnPeq\o(→,\s\up7(β))n＋1Qeq\o(→,\s\up7(β))n＋2Req\o(→,\s\up7(α))nS由此可以看出R和E是同位素，S、P和F是同位素，Q和G是同位素。故B正確，A、C、D錯誤。7．[多選]一個質(zhì)子以1.4×107m/s的速度撞入一個孤立的靜止鋁原子核后被俘獲，鋁原子核變?yōu)楣柙雍?，已知鋁原子核的質(zhì)量是質(zhì)子的27倍，硅原子核的質(zhì)量是質(zhì)子的28倍。則下列判斷中正確的是()A．核反應(yīng)方程為eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(28,14)SiB．核反應(yīng)方程為eq\o\al(27,14)Al＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(27,14)Si＋eq\o\al(1,0)nC．硅原子核速度的數(shù)量級為107m/sD．硅原子核速度的數(shù)量級為105m/s解析：選AD由題意可得核反應(yīng)方程為eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(28,14)Si，由動量守恒定律得m×1.4×107m/s＝28mv′，解得v′＝5×105m/s，因此選項A、D正確。8.[多選]地球的年齡到底有多大，科學(xué)家利用天然放射性元素的衰變規(guī)律，通過對目前發(fā)現(xiàn)的最古老的巖石中鈾和鉛含量的測定，推算出該巖石中含有的鈾是巖石形成初期時(巖石形成初期時不含鉛)的一半。鈾238衰變后形成鉛206，鈾238的相對含量隨時間變化規(guī)律如圖所示，圖中N為鈾238的原子數(shù)，N0為鈾和鉛的原子總數(shù)。由此可以判斷出()A．鈾238的半衰期為90億年B．地球的年齡大致為45億年C．被測定的古老巖石樣品在90億年時的鈾、鉛原子數(shù)之比約為1∶4D．被測定的古老巖石樣品在90億年時的鈾、鉛原子數(shù)之比約為1∶3解析：選BD由題意、半衰期的含義及鈾238衰變后含量隨時間的變化規(guī)律圖像可知：鈾238的半衰期和地球的年齡均大致為45億年。再由圖像可知：被測定的古老巖石樣品在90億年時鈾原子數(shù)的相對值為0.25，即占總原子數(shù)的eq\f(1,4)，由此可推知，其中鉛占總原子數(shù)的eq\f(3,4)，鈾、鉛原子數(shù)之比約為1∶3，選項B、D正確。9．1934年，約里奧—居里夫婦在用α粒子轟擊鋁箔時，除了測到預(yù)料中的中子外，還探測到了正電子。正電子的質(zhì)量跟電子的質(zhì)量相同，帶一個單位的正電荷，跟電子的電性正好相反，是電子的反粒子，更意外的是，拿走α放射源以后，鋁箔雖不再發(fā)射中子，但仍然繼續(xù)發(fā)射正電子，而且這種放射性也有一定的半衰期。原來，鋁箔被α粒子擊中后發(fā)生了如下反應(yīng)：eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n。這里的eq\o\al(30,15)P就是一種人工放射性同位素，正電子就是它衰變過程中放射出來的。(1)寫出放射性同位素eq\o\al(30,15)P放出正電子的核反應(yīng)方程；(2)放射性同位素eq\o\al(30,15)P放出正電子的衰變稱為正β衰變，我們知道原子核內(nèi)只有中子和質(zhì)子，那么正β衰變中的正電子從何而來？解析：(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒，eq\o\al(30,15)P放出正電子的核反應(yīng)方程為eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,1)e。(2)原子核內(nèi)只有質(zhì)子和中子，沒有電子，也沒有正電子，正β衰變是原子核的一個質(zhì)子轉(zhuǎn)變成一個中子，同時放出一個正電子，反應(yīng)過程為eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(0,1)e＋eq\o\al(1,0)n。答案：(1)eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,1)e(2)eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(0,1)e＋eq\o\al(1,0)nB級—選考提能10.放射性元素eq\o\al(238,92)U衰變有多種可能途徑，其中一種途徑是先變成eq\o\al(210,83)Bi，而eq\o\al(210,83)Bi可以經(jīng)一次衰變變成eq\o\al(210,a)X(X代表某種元素)，也可以經(jīng)某一衰變變成eq\o\al(b,81)Tl，eq\o\al(210,a)X和eq\o\al(b,81)Tl最后都變成eq\o\al(206,82)Pb，衰變途徑如圖所示。則下列說法錯誤的是()A．a(chǎn)＝84B．b＝206C.eq\o\al(210,83)Bi→eq\o\al(210,a)X是β衰變，eq\o\al(210,83)Bi→eq\o\al(b,81)Tl是α衰變D.eq\o\al(210,83)Bi→eq\o\al(210,a)X是α衰變，eq\o\al(210,83)Bi→eq\o\al(b,81)Tl是β衰變解析：選Deq\o\al(210,83)Bi經(jīng)過①變化為eq\o\al(210,a)X，質(zhì)量數(shù)沒有發(fā)生變化，為β衰變，即eq\o\al(210,83)Bi→eq\o\al(210,a)X＋eq\o\al(0,－1)e，故a＝84，eq\o\al(210,83)Bi經(jīng)過②變化為eq\o\al(b,81)Tl，核電荷數(shù)少2，為α衰變，即eq\o\al(210,83)Bi→eq\o\al(b,81)Tl＋eq\o\al(4,2)He，故b＝206，故A、B、C正確，D錯誤。11.靜止在勻強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，則下列說法錯誤的是()A．α粒子與反沖核的動量大小相等、方向相反B．原來放射性元素的原子核電荷數(shù)為90C．反沖核的電荷數(shù)為88D．α粒子和反沖核的速度之比為1∶88解析：選D微粒之間相互作用的過程中遵循動量守恒，由于初始總動量為0，則末動量也為0，即α粒子和反沖核的動量大小相等、方向相反，故A正確。由于釋放的α粒子和反沖核均在垂直于磁場的平面內(nèi)且在洛倫茲力作用下做圓周運動，由Bqv＝meq\f(v2,R)得R＝eq\f(mv,qB)。若原來放射性元素的核電荷數(shù)為Q，則對α粒子：R1＝eq\f(p1,B·2e)，對反沖核：R2＝eq\f(p2,BQ－2e)，由于p1＝p2，R1∶R2＝44∶1，得Q＝90，故反沖核的電荷數(shù)為88，故B、C正確。它們的速度大小與質(zhì)量成反比，故選項D錯誤。12．一小瓶內(nèi)含有放射性同位素的溶液，它每分鐘衰變6000次。將它注射到一個病人的血液中，經(jīng)過15小時，從病人身上取10cm3的血樣，測得每分鐘衰變2次，已知這種同位素的半衰期為5小時。試根據(jù)上述數(shù)據(jù)，計算人體血液的總體積。解析：設(shè)放射性同位素原有質(zhì)量為m0,15小時后剩余質(zhì)量為m，則m＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(15,5)＝eq\f(1,8)m0設(shè)取出的V′＝10cm3的血液中放射性同位素的質(zhì)量為m′，人體內(nèi)血液的總量為V，如果認為血液中放射性的溶液是均勻分布的，則eq\f(m′,m)＝eq\f(V′,V)因單位時間內(nèi)衰變的數(shù)量與放射性物質(zhì)的含量成正比。則eq\f(m′,m)＝eq\f(2,\f(1,8)×6000)聯(lián)立以上各式解得V＝3.75×103cm3。答案：3.75×103cm3A組·基礎(chǔ)達標(biāo)1．氦原子核由兩個質(zhì)子與兩個中子組成，這兩個質(zhì)子之間存在著萬有引力、庫侖力和核力，則三種力從大到小的順序是()A．核力、萬有引力、庫侖力B．萬有引力、庫侖力、核力C．庫侖力、核力、萬有引力D．核力、庫侖力、萬有引力【答案】D【解析】核力是核子之間的一種強相互作用，其相互作用力巨大，遠超過兩個質(zhì)子之間的庫侖力，兩質(zhì)子之間的萬有引力遠小于庫侖力，D正確．2．核子結(jié)合成原子核或原子核分解為核子時，都伴隨著巨大的能量變化，這是因為()A．原子核帶正電，電子帶負電，電荷間存在很大的庫侖力B．核子具有質(zhì)量且相距很近，存在很大的萬有引力C．核子間存在著強大的核力D．核子間存在著復(fù)雜的磁力【答案】C【解析】核子之間存在核力作用，核子結(jié)合成原子核或原子核分解為核子時，就要克服核力作用，故伴隨著巨大的能量變化，故選C.3．某核反應(yīng)方程為eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋X.已知eq\o\al(2,1)H的質(zhì)量為2.0136u，eq\o\al(3,1)H的質(zhì)量為3.0180u，eq\o\al(4,2)He的質(zhì)量為4.0026u，X的質(zhì)量為1.0087u，則下列說法中正確的是()A．X是質(zhì)子，該反應(yīng)釋放能量B．X是中子，該反應(yīng)釋放能量C．X是質(zhì)子，該反應(yīng)吸收能量D．X是中子，該反應(yīng)吸收能量【答案】B【解析】由題目所給核反應(yīng)方程式，根據(jù)核反應(yīng)過程質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒規(guī)律，可得eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)X，X為中子，在該反應(yīng)發(fā)生前反應(yīng)物總質(zhì)量m1＝2.0136u＋3.0180u＝5.0316u，反應(yīng)后產(chǎn)物總質(zhì)量m2＝4.0026u＋1.0087u＝5.0113u．總質(zhì)量減少，出現(xiàn)了質(zhì)量虧損．根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程可知該反應(yīng)釋放能量，故B正確．4．當(dāng)兩個中子和兩個質(zhì)子結(jié)合成一個α粒子時，放出28.30MeV的能量，當(dāng)三個α粒子結(jié)合成一個碳核時，放出7.26MeV的能量，則當(dāng)6個中子和6個質(zhì)子結(jié)合成一個碳核時，釋放的能量為()A．21.04MeV B．35.56MeVC．77.64MeV D．92.16MeV【答案】D【解析】6個中子和6個質(zhì)子可結(jié)合成3個α粒子，放出能量3×28.30MeV＝84.9MeV,3個α粒子再結(jié)合成一個碳核，放出7.26MeV能量，故6個中子和6個質(zhì)子結(jié)合成一個碳核時，釋放能量為84.9MeV＋7.26MeV＝92.16MeV.5．(多選)關(guān)于原子核的結(jié)合能和比結(jié)合能，下列說法正確是()A．原子核的結(jié)合能等于核子與核子之間結(jié)合成原子核時，核力做的功B．原子核的結(jié)合能等于核子從原子核中分離，外力克服核力做的功C．比結(jié)合能是核子與核子結(jié)合成原子核時平均每個核子放出的能量D．不同原子核的比結(jié)合能不同，重核的比結(jié)合能比輕核的比結(jié)合能大【答案】ABC【解析】原子核中，核子與核子之間存在核力，要將核子從原子核中分離，需要外力克服核力做功．當(dāng)自由核子結(jié)合成原子核時，核力將做功，釋放能量．對某種原子核，原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比稱為比結(jié)合能．不同原子核的比結(jié)合能不同，重核的比結(jié)合能比中等質(zhì)量核的比結(jié)合能要小，輕核的比結(jié)合能比中等質(zhì)量核的比結(jié)合能要小，綜上所述，A、B、C正確．6．中子n、質(zhì)子p、氘核D的質(zhì)量分別為mn、mp、mD現(xiàn)用光子能量為E的γ射線照射靜止氘核使之分解，反應(yīng)方程為γ＋D→p＋n.若分解后的中子、質(zhì)子的動能可視為相等，則中子的動能是()A.eq\f(1,2)[(mD－mp－mn)c2－E] B.eq\f(1,2)[(mp＋mn－mD)c2＋E]C.eq\f(1,2)[(mD－mp－mn)c2＋E] D.eq\f(1,2)[(mp＋mn－mD)c2－E]【答案】C【解析】核反應(yīng)因質(zhì)量虧損釋放的核能ΔE＝(mD－mp－mn)c2，再加上原光子的能量也轉(zhuǎn)化成動能，又兩個粒子動能相等，所以有Ek＝eq\f(ΔE＋E,2)，C正確．7．(多選)關(guān)于原子核的結(jié)合能，下列說法正確的是()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C．銫原子核(eq\o\al(133,55)Cs)的結(jié)合能小于鉛原子核(eq\o\al(208,82)Pb)的結(jié)合能D．自由核子組成原子核時，其質(zhì)量虧損所對應(yīng)的能量大于該原子核的結(jié)合能【答案】ABC【解析】原子核分解成自由核子時，需要的最小能量就是原子核的結(jié)合能，A正確．重核衰變時釋放能量，衰變產(chǎn)物更穩(wěn)定，即衰變產(chǎn)物的比結(jié)合能更大，衰變前后核子數(shù)不變，所以衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原來重核的結(jié)合能，B正確．銫核的核子數(shù)比鉛核的核子數(shù)少，其結(jié)合能也小，C正確．自由核子組成原子核時，需放出能量，因此質(zhì)量虧損產(chǎn)生的能量小于原子核的結(jié)合能，D錯誤．8．(多選)關(guān)于質(zhì)能方程，下列說法正確的是()A．質(zhì)量減少，能量就會增加，在一定條件下質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量B．物體獲得一定的能量，它的質(zhì)量也相應(yīng)地增加一定值C．物體一定有質(zhì)量，但不一定有能量，所以質(zhì)能方程僅是某種特殊條件下的數(shù)量關(guān)系D．一定量的質(zhì)量總是與一定量的能量相聯(lián)系的【答案】BD【解析】質(zhì)能方程E＝mc2表明某一定量的質(zhì)量與一定量的能量是相聯(lián)系的；當(dāng)物體獲得一定的能量，即能量增加某一定值時，它的質(zhì)量也相應(yīng)增加一定值，并可根據(jù)ΔE＝Δmc2進行計算，B、D正確．9．(多選)鐵核的比結(jié)合能比鈾核的比結(jié)合能大，下列關(guān)于它們的說法正確的是()A．鐵核的結(jié)合能大于鈾核的結(jié)合能B．鐵核比鈾核穩(wěn)定C．鈾核發(fā)生核反應(yīng)變成鐵核的過程中要放出能量D．鈾核發(fā)生核反應(yīng)變成鐵核的過程中質(zhì)量要虧損【答案】BCD【解析】鐵核的比結(jié)合能較大，則它穩(wěn)定些，鈾核的比結(jié)合能較小，變成鐵核會放出核能，出現(xiàn)質(zhì)量虧損；鐵核的比結(jié)合能較大，鐵核的結(jié)合能小于鈾核的結(jié)合能，A錯誤；鐵核比鈾核穩(wěn)定，與結(jié)論相符，B正確；鈾核發(fā)生核反應(yīng)變成鐵核的過程中要放出能量，與結(jié)論相符，C正確；鈾核發(fā)生核反應(yīng)變成鐵核的過程中質(zhì)量要虧損，與結(jié)論相符，D正確．10．(多選)中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核時，質(zhì)量虧損為Δm，相應(yīng)的能量ΔE＝Δmc2＝2.2MeV是氘核的結(jié)合能．下列說法正確的是()A．用能量小于2.2MeV的光子照射靜止氘核時，氘核不能分解為一個質(zhì)子和一個中子B．用能量等于2.2MeV的光子照射靜止氘核時，氘核可能分解為一個質(zhì)子和一個中子，它們的動能之和為零C．用能量大于2.2MeV的光子照射靜止氘核時，氘核可能分解為一個質(zhì)子和一個中子，它們的動能之和為零D．用能量大于2.2MeV的光子照射靜止氘核時，氘核可能分解為一個質(zhì)子和一個中子，它們的動能之和不為零【答案】AD【解析】氘核分解為一個質(zhì)子和一個中子時，所需吸收的能量不能小于其結(jié)合能2.2MeV，故A正確；光子照射氘核時，光子和氘核組成的系統(tǒng)總動量不為零，由動量守恒定律得，光子被氘核吸收后，分解成的質(zhì)子和中子的總動量不為零，總動能也不為零，所以把氘核分解為質(zhì)子和中子所需的能量應(yīng)大于2.2MeV，故D正確，B、C錯誤．B組·能力提升11．歷史上第一次利用加速器實現(xiàn)的核反應(yīng)，是用加速后動能為0.5MeV的質(zhì)子eq\o\al(1,1)H轟擊靜止的eq\o\al(A,Z)X，生成兩個動能均為8.9MeV的eq