垂直进入电场或 磁场的偏转情况 贯穿本领 对空气的电离作用 偏转 偏转 不偏转 最弱 很强 较强 较弱 最强 很弱 3.对半衰期的理解
(1)半衰期公式:N余=N原,m余=m原。
(2)半衰期的物理意义:半衰期是表示放射性元素衰变快慢的物理量,同一放射性元素的衰变速率一定,不同的放射性元素半衰期不同,有的差别很大。
(3)影响因素:放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的,跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。 (4)半衰期的适用条件:半衰期是一个统计规律,是对大量的原子核衰变规律的总结,对于一个特定的原子核,无法确定何时发生衰变。
【例4】(1)原子核衰变③变为原子核
U经放射性衰变①变为原子核
Th,继而经放射性衰变②变为原子核
Pa,再经放射性
U。则放射性衰变①、②和③依次为( )。
A.α衰变、β衰变和β衰变 B.β衰变、α衰变和β衰变 C.β衰变、β衰变和α衰变 D.α衰变、β衰变和α衰变
(2)法国科学家贝可勒尔在1896年发现了天然放射现象。如图反映的是放射性元素铀核衰变的特性曲线。由图可知,铀的半衰期为 年;请在下式的括号中,填入铀在衰变过程中原子核放出的粒子的符号。
UTh+( )。
【解析】(1)衰变过程中电荷数、质量数守恒,由题意可得衰变方程分别为:
UThHeThPaePaUe,所以A项正确。
(2)根据半衰期的定义,由题图坐标轴数据可知,铀的半衰期为1620年;由核反应所遵循的电荷数守恒和质量数守恒可知,衰变过程中放出的粒子的电荷数为Z=92-90=2,质量数为A=238-234=4,符号为
He。
【答案】(1)A (2)1620
He
衰变次数的确定方法 方法一:确定衰变次数的方法是依据两个守恒规律,设放射性元素元素Y,则表示该核反应的方程为XY+He+X经过n次α衰变和m次β衰变后,变成稳定的新e。根据质量数守恒和电荷数守恒可列方程 A=A'+4n,Z=Z'+2n-m 由以上两式联立解得n=,m=+Z'-Z 由此可见确定衰变次数可归结为求解一个二元一次方程组。 方法二:因为β衰变对质量数无影响,可先由质量数的改变确定α衰变的次数,然后根据衰变规律确定β衰变的次数。 【变式训练3】(多选)钍
Th
Th具有放射性,它能放出一个新的粒子而变为镤Pa,同时伴随有γ射线产生,其方程为
Pa+X,钍的半衰期为24天。则下列说法中正确的是( )。
A.X为质子
B.X是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的 C.γ射线是镤原子核放出的
D.1 g钍Th经过120天后还剩0.3125 g
【解析】根据电荷数和质量数守恒知,钍核衰变过程中放出了一个电子,即X为电子,故A项错误;发生β衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子同时产生的,故B项正确;γ射线是镤原子核放出的,故C项正确;钍的半衰期为24天,1 g钍
Th经过120天即经过5个半衰期,故经过120天后还剩0.03125 g,故D项错误。 【答案】BC
题型五 核反应方程问题
1.核反应的四种类型
类型 α衰变 衰变 β衰变 自发 ThPae 可控性 自发 核反应方程典例 UThHe NHeOH(卢瑟福发现质子) He人工转变 人工控制 AlP比较容易进 行人工控制 除氢弹外 轻核聚变 无法控制 HeSiPe n BeCn(查德威克发现中子) 约里奥·居里夫妇发现放射性同位素及正电子 UUnnBaXeKr+Sr+1n n 重核裂变 HHHen
2.核反应方程式的书写
(1)熟记常见基本粒子的符号,是正确书写核反应方程的基础。如质子e)、正电子
e)、氘核
H)、氚核
H)等。
H)、中子
n)、α粒子
He)、β粒子
(2)掌握核反应方程遵守的规律,是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据,因为核反应不可逆,所以书写核反应方程式时只能用“
”表示反应方向。
(3)核反应过程中质量数和电荷数均守恒。
【例5】(多选)能源是社会发展的基础,发展核能是解决能源问题的途径之一。下列释放核能的反应方程,表述正确的有( )。
A.HHHen是核聚变反应
BHHHen是β衰变
CUnBaKr+n是核裂变反应
DUn XeSr+n是α衰变
【解析】β衰变时释放出电子e),α衰变时释放出氦原子核He),可知B、D两项错误;A项中一个氚核和一个氘U原子核吸收一个中子,生成一个
Ba原子核
核结合成一个氦核并释放出一个中子是典型的核聚变反应;C项中一个和一个
Kr原子核并释放出三个中子是核裂变反应,A、C两项正确。
【答案】AC
核反应方程式的书写应注意的三点要求 (1)核反应的生成物一定要以实验为基础,不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程。 (2)核反应过程一般都是不可逆的,所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向,不能用等号连接。 (3)核反应遵循电荷数守恒和质量数守恒(而不是质量守恒),核反应过程中反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)且释放出核能。 【变式训练4】(多选)下列说法正确的是( )。
A.NHCHe是α衰变方程
BHHHe+γ是核聚变反应方程
CUThHe是核裂变反应方程
DHeAlPn是原子核的人工转变方程
【解析】A、D两项为原子核的人工转变,B项为轻核聚变,C项为原子核的衰变。
【答案】BD
题型六 质能方程的理解与核能的计算问题
1.对质能方程的理解
(1)一定的能量和一定的质量相联系,物体的总能量和它的质量成正比,即E=mc。
2
方程的含义:物体具有的能量与它的质量之间存在简单的正比关系,物体的能量增大,质量也增大;物体的能量减少,质量也减少;质量和能量不能互相转化。
(2)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm,其能量也要相应减少,即ΔE=Δmc。
2
(3)原子核分解成核子时要吸收一定的能量,相应的质量增加Δm,吸收的能量ΔE=Δmc。
2
2.核能的计算方法
(1)根据ΔE=Δmc计算时,Δm的单位是“kg”,c的单位是“m/s”,ΔE的单位是“J”。
2
(2)根据ΔE=Δm×931.5 MeV计算时,Δm的单位是“u”,ΔE的单位是“MeV”。 (3)根据核子比结合能来计算核能:原子核的结合能=核子比结合能×核子数。
(4)结合动量守恒定律和能量守恒定律进行分析计算,此时要注意动量、动能关系式p=2mEk的应用。
2
【例6】太阳内部持续不断地发生着4个质子聚变为一个氦核的热核反应,这个核反应释放出的大量能量就是太阳能的来源。已知mp=1.0073 u,mα=4.0015 u,me=0.00055 u,1 u 相当于931.5 MeV,太阳的质量为2×10 kg,则下列说法中正确的是
30
( )。
A.太阳内部的核反应方程为HHe+e
B.太阳内4个质子核反应能释放出的能量约为24.78 MeV
C.若太阳每秒释放的能量为3.8×10 J,则太阳每秒减小的质量约为4.2×10 kg D.若太阳质量减小万分之三时热核反应不能继续进行,则太阳还能存在约4.4×10年
9
26
8
【解析】太阳内部的核反应方程为
2
HHe+e,所以A项正确;这一核反应的质量亏损Δm=4mp-mα-2
2me=0.0266 u,释放的能量ΔE=Δmc=0.0266×931.5 MeV≈24.78 MeV,所以B项正确;由ΔE=Δmc得,太阳每秒减少的质量
Δm==kg≈4.2×10 kg,所以C项错误;太阳的质量为2×10 kg,太阳还能存在的时间
930
t==【答案】ABD
s≈1.4×10 s=4.4×10年,所以D项正确。
17
9