高中物理人教专题77 原子核物理（解析版）.docx

2023届高中物理一轮复****多维度导学与分层专练
专题77 原子核物理
导练目标
导练内容
目标1
原子核的衰变和半衰期
目标2
核反应方程与核能的计算
【知识导学与典例导练】
原子核的衰变和半衰期
1.三种射线的比较
种类
α射线
β射线
γ射线
组成
高速氦核流
高速电子流
光子流(高频电磁波)
电荷量
2e
-e
0
质量
4mp,
mp=1.67×10-27 kg
mp1 836
静止质量为零
速度
0.1c
0.99c
c
在电场、
磁场中
偏转
与α射线偏转方向相反
不偏转
贯穿本领
最弱,用纸能挡住
较强,能穿透几毫米的铝板
最强,能穿透几厘米的铅板
对空气的
电离作用
很强
较弱
很弱
2.α衰变、β衰变的比较
衰变类型
α衰变
β衰变
衰变方程
 ZAX→Z−2A−4Y+24He
 ZAX→Z+1AY+-10e
衰变实质
2个质子和2个中子结合成一个整体射出
1个中子转化为1个质子和1个电子
211H+201n→24He
 01n→11H+-10e
衰变规律
电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒
3.衰变次数的计算方法
若 ZAX→Z'A'Y+n24He+m-10e
则A=A'+4n,Z=Z'+2n-m
解以上两式即可求出m和n。
4.半衰期的理解
(1)半衰期是大量原子核衰变时的统计规律,对个别或少量原子核,无半衰期可言。
(2)根据半衰期的概念,可总结出公式N余=N原12 tτ,m余=m原12 tτ。式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量,N余、m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量,t表示衰变时间,τ表示半衰期。
【例1】陶寺遗址是尧的都城，是最早的“中国”，在发掘中采用了碳十四测年技术等多项科技手段来判断陶寺文化的绝对年代。的衰变方程为，下列说法正确的是（　　）
A．衰变方程中的X是中子
B．需吸收能量才能发生衰变
C．随着的不断衰变，其半衰期会逐渐变长
D．与X的质量之和小于的质量
【答案】D
【详解】A．据质量数守恒和电荷数守恒可知，X为，即电子，A错误；
B．发生的为衰变，自发进行，会放出能量，B错误；
C．的半衰期由原子核内部结构决定，与所处的物理、化学环境无关，不会变长，C错误；
D．由于衰变过程放出能量，发生质量亏损，可知与X的质量之和小于的质量，D正确。故选D。
【例2】花岗岩、砖砂、水泥及深层地下水等物质会释放氡气。氡气被吸入人体后会形成内照射，对人体的危害仅次于吸烟。氡的同位素中对人体危害最大的是氡及其衰变产物，氡的衰变链为：，其中氡的半衰期为3.8天。关于氡的衰变，下列说法正确的是（   ）
A．将抽取的深层地下水煮沸后，氡会更快地衰变掉
B．衰变④过程只发生了衰变
C．每经过3.8天，将有半数的氡衰变为铅
D．一个氡核每经过一个衰变链，共发生了3次衰变、2次衰变
【答案】D
【详解】A．半衰期不随外界温度、压强变化，由原子核自身决定，A错误；
B．由衰变方程可知衰变④过程除了发生了衰变，还发生了衰变，B错误；
C．每经过3.8天，将有半数的氡衰变为，衰变为的更少，C错误；
D．氡核比铅核少12个核子，由于衰变时质量数不变，由此可确定衰变的次数，即222－210 = 4n
得n = 3可得衰变为x = 82－(86－3 × 2) = 2，D正确。故选D。
核反应方程与核能的计算
1.核反应的四种类型
类型
可控性
核反应方程典例
衰变
α衰变
自发
 92238U→90234Th+24He
β衰变
自发
 90234Th→91234Pa+-10e
人工转变
人工控制
 714N+24He→817O+11H(卢瑟福发现质子)
 24He+49Be→612C+01n(查德威克发现中子)
 1327Al+24He→1530P+01n
(约里奥-居里夫妇发现放射性同位素)
 1530P→1430Si+10e
重核
裂变
比较容易进
行人工控制
 92235U+01n→56144Ba+3689Kr+301n
 92235U+01n→54136Xe+3890Sr+1001n
轻核聚变
很难控制
 12H+13H→24He+01n
2.核反应方程的书写
(1)熟记常见粒子的符号是正确书写核反应方程的基础。如质子(11H)、中子(01n)、α粒子(24He)、β粒子(-10e)、正电子(10e)、氘核(12H)、氚核(13H)等。
(2)掌握核反应方程遵循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