2019年高考物理一轮复习第十三章原子结构原子核第2讲放射性元素的衰变、核能学案

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1、第2讲　放射性元素的衰变、核能板块一　主干梳理·夯实基础【知识点1】　原子核的组成、放射性、放射性同位素、射线的危害和防护　Ⅰ一、原子核1．原子核的组成(1)原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子。(2)原子核的核电荷数＝质子数，原子核的质量数＝质子数＋中子数，质子和中子都为一个单位质量。2．同位素：具有相同质子数、不同中子数的原子。同位素在元素周期表中的位置相同，具有相同的化学性质。具有放射性的同位素叫放射性同位素。例如：Al＋He→P＋n，P→Si＋e。二、天然放射现象1．天然放射现象元素自发地放出射线的现象，首先由贝可勒尔发现。天然放

2、射现象的发现，说明原子核还具有复杂的结构。2．放射性和放射性元素物质发射射线的性质叫放射性。具有放射性的元素叫放射性元素。3．三种射线放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、β射线、γ射线。4．三种射线的比较5．放射性同位素的应用与防护(1)放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同。(2)应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等。(3)防护：防止放射线对人体组织的伤害。【知识点2】　原子核的衰变、半衰期　Ⅰ1．原子核的衰变(1)原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变。(2)

3、分类α衰变：X→Y＋Heβ衰变：X→Y＋__0－1e当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随着γ辐射。(3)两个重要的衰变①U→Th＋He；②Th→Pa＋e。2．半衰期(1)定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关。3．α衰变和β衰变的实质α衰变：核内两个中子和两个质子结合得比较紧密，作为一个整体从较大的原子核内发射出来。β衰变：核内的一个中子转化为一个质子，同时放出一个电

4、子。【知识点3】　核力、结合能、质量亏损　Ⅰ1．核力(1)定义：原子核内部，核子间所特有的相互作用力。(2)特点①核力是强相互作用的一种表现；②核力是短程力，作用范围在1.5×10－15m之内；③每个核子只跟它邻近的核子间才有核力作用。2．结合能核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能。3．比结合能(1)定义：原子核的结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能。(2)特点：不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。4．质能方程、质量亏损爱因斯坦

5、质能方程E＝mc2，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm，这就是质量亏损。由质量亏损可求出释放的核能ΔE＝Δmc2。【知识点4】　裂变反应和聚变反应、裂变反应堆核反应方程　Ⅰ1.重核裂变(1)定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程。(2)特点①裂变过程中能够放出巨大的能量；②裂变的同时能够放出2～3(或更多)个中子；③裂变的产物不是唯一的。对于铀核裂变有二分裂、三分裂和四分裂形式，但三分裂和四分裂概率比较小。(3)典型的裂变反应方程U＋n→Kr＋Ba＋3n。(4)链式反应：由重核裂变产生的中子使裂

6、变反应一代接一代继续下去的过程。(5)临界体积和临界质量：裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积，相应的质量叫做临界质量。(6)裂变的应用：原子弹、核反应堆。(7)反应堆构造：核燃料、减速剂、镉棒、防护层。2．轻核聚变(1)定义两轻核结合成质量较大的核的反应过程。轻核聚变反应必须在高温下进行，因此又叫热核反应。(2)特点①聚变过程放出大量的能量，平均每个核子放出的能量，比裂变反应中平均每个核子放出的能量大3至4倍。②聚变反应比裂变反应更剧烈。③对环境污染较少。④自然界中聚变反应原料丰富。(3)典型的聚变反应方程H＋H→He＋n＋17.

7、60MeV3．核反应(1)核反应：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应。(2)核反应的几点说明①核反应中应遵循两个守恒规律，即质量数守恒和电荷数守恒。②核反应通常不可逆，书写核反应方程时，“→”不能写成“＝”。③核反应类型分为：衰变，人工转变，裂变，聚变。4．核反应的四种类型比较板块二　考点细研·悟法培优考点1原子核的衰变　半衰期[深化理解]1．确定衰变次数的方法(1)设放射性元素X经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素Y，则表示该核反应的方程为X→Y＋nHe＋me。根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程A＝A′＋4nZ＝Z

8、′＋2n－m。(2)确定衰变次数，因为β衰变对质量数无影响，先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数。2．对